Текст книги "100 великих чудес техники"
Автор книги: Сергей Мусский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 38 (всего у книги 42 страниц)
Зажиганием управляет бортовой процессор, учитывающий не только обороты двигателя, но и желания водителя – для этого специальные датчики отслеживают положение дроссельной заслонки. Причем для крайних цилиндров характер изменения опережения зажигания иной, чем для средних – из-за разницы в тепловом режиме. Катушки зажигания все чаще встраивают в колпачки свечей.
Непременная принадлежность современного спортбайка – система «прямого впуска», которая, в сущности, представляет собой инерционный наддув. Воздухозаборники системы питания выводятся в лобовую часть обтекателя – туда, где давление набегающего воздуха максимально. Так что свежий заряд кислорода прямо-таки с силой заталкивается в мотор. Конечно, проявляется этот эффект лишь на скорости выше 80 километров в час, но ведь спортбайки медленнее жить не умеют.
Прибавка весьма значительна. К примеру, двигатель «Ямахи V2P-P6» на стенде выдает лишь 100 лошадиных сил, а на дороге – 120! Сто двадцать лошадиных сил при шестистах «кубах» – это 200 лошадиных сил на «литр». Почти как у моторов «Формулы-1»!
Совсем недавно большинство байков ездили со стальными рамами. Сегодня чаще всего используются алюминиевые сплавы – и для рамы, и для маятника задней подвески. Вес для спортбайка – это все! Чем легче мотоцикл, тем он быстрее разгоняется, тем охотнее ложится в поворот. Основная масса стянута к центру тяжести машины. Чем меньше полярный момент инерции – тем более юрким становится мотоцикл.
Жесткость – второе по важности ключевое требование к конструкции ходовой части. Рама – прямая диагональ от рулевой колонки к узлу крепления задней подвески. Сам маятник выступает продолжением рамы (и весит, кстати, почти столько же, как и она). В силовую структуру ходовой части включен и сам двигатель. Хода подвесок достаточно скромные – около 120 миллиметров. Комфорт принесен в жертву контролю.
Что требуется от подвесок при таком жестком подходе? При перемещении колеса в позиции, близкой к нейтральной, оказывать минимальное сопротивление, чтобы мотоцикл ни на секунду не терял контакта с дорогой. И наливаться силой при больших ходах. Отсюда и прогрессивная характеристика задней подвески – специальный рычажный механизм обеспечивает изменяемое передаточное отношение в системе «колесо – амортизатор». Обе подвески обладают полным набором регулировок – можно откорректировать под дорожные условия и вес седока, и предварительное поджатие пружины, и гидравлическое усилие сжатия и отбоя.
И, конечно же, мощнейшие дисковые тормоза – два диска по 300 миллиметров диаметром спереди, один сзади, привод – гидравлический. Чтобы тормозилось получше, скобы передних тормозов делают четырех– и даже шестипоршневыми.
БЫТОВАЯ ТЕХНИКА
Домашние роботы
Сегодня создаются роботы, способные выполнять многие функции, свойственные человеку. Прежде всего, речь идет об автоматах, запрограммированных на выполнение ряда механических операций, требующих, однако, некоторых интеллектуальных усилий. Так, в Таиланде разработали модель первого в мире робота-охранника. Управление машиной осуществляется с помощью пароля через… Интернет. Устройство оборудовано видеокамерами слежения и сенсорными датчиками, способными реагировать на движущиеся предметы и перепады температуры. Кроме того, робот снабжен огнестрельным оружием, которое может применить в случае необходимости. Разумеется, все действия металлического охранника зависят от команд оператора.
А в США робот заменяет медсестру. Механический ассистент по имени Лил Джеф работает в нью-йоркском госпитале «Гора Синай». В его обязанности входит разносить и подавать врачам инструменты. Специальное навигационное устройство позволяет Джефу двигаться в правильном направлении. Умеет он и разговаривать, хотя в его лексиконе всего несколько фраз – «Спасибо», «Возьмите, пожалуйста, инструменты». Если же в его механизме возникает неполадка, он кричит: «Я застрял, вызовите оператора!»
Оригинального робота изобрел американский ученый Стюарт Вилкинсон. Автомат заряжается энергией благодаря… пище. Он состоит из трех контейнеров, управляемых двигателем, внутри которого находится микробиологическая среда из бактерий. Перерабатывая пищу, бактерии выделяют тепловую энергию, преобразующуюся в электричество. Чем больше в продуктах белков и углеводов, тем больше выделяется энергии. Сам Вилкинсон во время экспериментов «кормил» робота сахаром, но мясо, по его мнению, будет способствовать более эффективной работе. Кстати, робот, от «рождения» носящий имя Gastronome, при демонстрации получил кличку Ням-Ням. Зрителей же, собравшихся на показ, больше всего интересовал вопрос: не может ли машина этого класса оказаться опасной для человека? Что, если, исчерпав запас энергии, она вздумает полакомиться оператором?
Действительность превосходит самые смелые ожидания фантастов: у роботов и впрямь все как у людей. Даже размножение! В США создана компьютерная система, способная без вмешательства человека воспроизводить роботов. Авторы изобретения – Ход Липсон и Джордан Поплак из Массачусетского технологического института. Задача системы – воспроизвести простейшую модель механизма, способного горизонтально перемешаться в пространстве. На начальном этапе компьютер разрабатывает тысячи виртуальных проектов, имитирующих процессы эволюции растительного и животного мира, затем выбирает оптимальный вариант и необходимые компоненты. Информация передается на автоматическую установку, занимающуюся непосредственно сборкой механизма.
Еще недавно об использовании бытовых, домашних роботов можно было прочитать только на страницах фантастических романов. Но время идет, технологии развиваются, и все, что еще вчера казалось несбыточной мечтой, сегодня становится реальностью. Некоторые из домашних роботов могут выполнять различные функции, другие же предназначены для какой-то конкретной работы.
Многофункциональный домашний робот R100 разработан в центральной исследовательской лаборатории японской фирмы NEC. Его оснастили средствами для распознавания визуальных изображений, голоса и возможностями общения через Интернет. Подобный робот способен узнавать отдельные лица, воспринимать голосовые команды и перемещаться по дому, обходя такие препятствия, как столы и стулья.
По утверждению представителей фирмы, робот этой модели способен узнавать различных членов семьи и даже спрашивать, чем он может помочь. За счет встроенных средств для доступа к Интернет R100 сообщает о получении электронной почты.
Возможности робота в журнале «Компьютер-пресс» анализирует Алексей Федоров:
«Давайте рассмотрим основные возможности R100, «мозг» которого представлен процессором Intel 486DX4 с тактовой частотой 75 МГц. Зрение робота реализовано на основе двух видеокамер, позволяющих ему обходить препятствия, вычислять расстояния до предметов и узнавать людей. Для распознавания плана квартиры и объектов, которые находятся в ней в неподвижном или подвижном состоянии, R100 использует стереоскопическую видеообработку поступающих на камеры сигналов в реальном времени. Те же видеокамеры позволяют ему опознавать и запоминать лица. С помощью программирования можно задать роботу имена знакомых ему людей, и в этом случае он будет приветствовать членов семьи. Помимо этого встроенные видеокамеры позволяют роботу перемещаться вслед за человеком, который с ним разговаривает.
Стереоскопическая видеообработка поступающих на камеры сигналов позволяет R100 перемещаться по комнатам со скоростью 60 сантиметров в секунду, избегая столкновения с различными препятствиями, которые встречаются на его пути.
Слышит R100 тремя направленными микрофонами, позволяющими определить направление звука или голоса. Например, если позвать робота, то он повернется к зовущему лицом. Микрофоны также служат для распознавания речи в объеме тех слов, которые хранятся в памяти робота. Помимо микрофонов робот оснащен шестью сверхчувствительными датчиками, которые позволяют ему немедленно остановиться при обнаружении какого-либо близкостоящего предмета или при приближении человека.
Робот способен произносить ваше имя, отвечать на задаваемые ему вопросы, сообщать о получении электронной почты и даже читать электронные сообщения и танцевать под музыку».
Чувствами, конечно, робот не обладает. Тем не менее R100 способен распознавать как прикосновения к датчикам, расположенным в его голове, так и их тип: поглаживание, шлепок и прочее, на что он реагирует соответствующим образом.
Робот может реагировать на изменения температуры, освещенности, смены времени суток и емкости заряда собственной батареи, поскольку встроенные сенсоры помогают роботу измерять температуру и яркость света.
В R100 распознавание речи и анализ видеоинформации осуществляется персональным компьютером. К нему робот подключен по радиоканалу. В следующих моделях робот будет оснащен собственным бортовым компьютером.
Программное обеспечение робота состоит из набора расширяемых модулей: контроллер механики, средство для записи изображений, управление сенсорами, библиотека движений и аппарат принятия решений. Все программные модули не зависят друг от друга и легко обновляются. Возможности робота могут быть расширены за счет добавления новых программных модулей.
Робот, оснащенный камерами и микрофонами, способен записывать видеосообщения и воспроизводить их на экране телевизора. При необходимости R100 может также включать и выключать телевизор, свет и другую бытовую технику. При отсутствии хозяев робот «контролирует» дом. В том случае, если робот обнаруживает что-либо необычное, он немедленно фиксирует это на видеокамеру и может отослать данные по указанному адресу электронной почты.
Когда роботу нечем заняться, он слоняется по дому, здороваясь с людьми, которых встречает по пути, или насвистывая какую-либо мелодию. Если такие вольности вам не нравятся, то все эти функции можно отключить Тогда R100 будет тихо сидеть в углу, пока его кто-нибудь не позовет.
Когда заряд аккумуляторов становится низким, R100 зовет на помощь хозяев.
Другой робот, которого зовут Кай (Cye), разработан американской фирмой «Robotics Inc». В отличие от своего японского собрата он не настолько многофункционален и может выполнять некоторые достаточно монотонные операции.
Cye размером 40x25x40 сантиметров способен управлять беспроводным пылесосом, доставлять обычную почту и выполнять другие операции, например, «помогать» в уборке посуды, разносить напитки и т п.
Фирма «Электролюкс» разработала робот-пылесос. В США он выпускается под маркой Eureka. Этот компактный робот, диаметр которого равен сорока сантиметрам, выполняет только одну операцию, зато делает это очень тщательно. Этому способствуют мощный процессор, встроенное программное обеспечение и система датчиков. Робот работает так. В первую очередь робот изучает периметр комнаты, «запоминает» все объекты, которые могут встретиться на пути. Следующее его действие – сбор пыли. Робот обходит периметр комнаты, а затем пересекает ее в случайном порядке. По мере работы пылесос обходит мебель, электрические шнуры, а также забирается в углы, недоступные обычному пылесосу.
Круглая форма пылесоса позволяет ему никогда не теряться в углах, под диванами и в других труднодоступных местах. К тому же его мягкие края не портят мебель.
Робот-пылесос может работать целый час без подзарядки. После чего его надо поместить на специальную подставку, где он заряжается в течение приблизительно двух часов. На сегодняшний день данная модель является полностью автономной. Однако «Электролюкс» не собирается останавливаться на достигнутом. В фирме уже рассматривается возможность создания более совершенной версии робота-пылесоса с управлением через компьютер по радиоканалу.
Шведская фирма «Хускварна» создала робот-газонокосильщик Solar Mower, питающийся солнечной энергией. Он имеет встроенные поликристаллические ячейки, получающие энергию и заряжающие ею встроенный аккумулятор. Робот способен следить за газоном в течение всего сезона, поддерживая заданный уровень травы.
Для того чтобы электронный газонокосильщик не «увлекался», периметр газона отмечается специальным кабелем, на наличие которого реагируют датчики робота. Стрижка газона выполняется горизонтальными перемещениями вдоль заданного периметра с учетом клумб и деревьев. Роботом можно управлять и по радиоканалу со специального пульта.
Похоже, скоро канут в Лету времена, когда дети довольствовались плюшевыми игрушками и различными разновидностями Барби. Вероятно, и говорящие интерактивные куклы скоро потеряют популярность. Новое время, новые игрушки. На смену приходят «цифровые создания», неведомые электронные зверушки.
Процесс повышения интеллектуального уровня некогда всегда покорных игрушек начался давно. Но по-настоящему мир интеллектуальных игрушек раскололся надвое после появления электромеханической собачки «Айбо»
AIBO – аббревиатура от Artificial Intelligence Robot (робот с искусственным интеллектом), которая также созвучна японскому слову «спутник, дружок».
Кого представляет собой это чудо техники, определить сложно – западная пресса однозначно называет японское изобретение собакой, а представители производителя – фирмы «Сони» попытались убедить, что это «скорее лев, чем собака».
Первый ограниченный тираж электронных собачек AIBO ERS-110 (5000 штук) в конце 1999 года был полностью распродан всего за 18 минут. Очень быстро, учитывая, что каждая игривая собачка стоила ни много ни мало – две с половиной тысячи долларов.
«По большому счету, AIBO – это развитие идеологии "тамагочи", только "в натуральную величину", – пишет в журнале «Компьютер-Пресс» Владимир Богданов. – Щенок «понимает» отношение хозяина и постепенно превращается во взрослого пса (не физически, а эмоционально). В лапы «Айбо» встроены датчики, а специальная камера и инфракрасные сенсоры позволяют щенку соблюдать дистанцию и не натыкаться на стены. «Айбо» "понимает", когда его ласково гладят по голове, а когда дают шлепка. Свое расположение электронный пес выказывает вилянием хвоста и зеленым блеском светодиодных глаз. В нужный момент он может забавно почесаться, вылавливая "электронных блох".
Как и любому щенку, AIBO для начала придется «подрасти» и многому научиться. Первые сутки ему приходится учиться просто ходить и сидеть, но, к счастью, растет щенок не по дням, а по часам (что не под силу белковым собачкам). На второй день электронный щенок уже уверенно ходит и учится играть в мяч. А при сохранении активного образа жизни за 4 месяца щенок превращается во вполне зрелую собаку. Вообще инженеры "Сони", по отзывам собаковладельцев, добились поистине чудесных результатов – создали иллюзию эволюции щенка, успешно сымитировали «характер» AIBO и алгоритмы подстройки под конкретного хозяина. AIBO «обучается» методом кнута и пряника. Если его за что-то хвалят, то он стремится повторять эти действия, и наоборот. Разработчики из «Сони» даже утверждают, что из-за частых упреков щенок может обидеться или впасть в депрессию. Недаром над AIBO трудилась команда из бывших разработчиков нейросетей.
Заряда литий-ионных аккумуляторов щенку хватает на 1,5 часа. Хозяин может дать AIBO команду при помощи тонового пульта дистанционного управления: AIBO, к примеру, начинает приплясывать или играть с розовым мячиком. Разработчики постарались, чтобы электронная собака достоверно выполняла кульбиты, присущие «белковым» щенкам, – почесывание, кувыркание на полу и прочие. У электронного щенка есть 18 моторов, выполняющих роль суставов, и шесть предустановленных эмоций (радость, грусть, злость, удивление, страх и чувство неприязни). Помимо инфракрасных датчиков в глазах у AIBO имеются сенсоры в подушечках лап и микрофоны в ушах. Равновесием щенка управляет встроенный гироскоп, а специальный температурный датчик не позволит AIBO перегреться в жаркую погоду».
Особенно трогательно происходит встреча Айбо с роботами предыдущих модификаций – «собака» начинает вилять хвостом и неподдельно радоваться.
Инстинктами и условными рефлексами Айбо управляет 64-разрядный микропроцессор. Сведения о внешнем мире и программы хранятся, естественно, в пластинке флэш-памяти емкостью 8 Мбайт.
Пока щенок не умеет взбираться вверх по лестнице, бегать и многое другое. Но основной недостаток – игрушка не может проявлять искреннюю преданность, понимать хозяина и чувствовать его настроение. Впрочем, дополнительное программное обеспечение Айбо позволяет «обучать» щенка новым трюкам и обмениваться «характерами» с другими поклонниками электронного собаководства.
Помимо процессора IDT MIPS RISC и 8-мегабайтной пластинки флэш-памяти для хранения программ щенок оборудован 16 Мбайт встроенной памяти, датчиками дистанции, давления, ускорения и температуры, встроенными микрофоном, динамиками, ПЗС-видеокамерой. Весит собачка приблизительно 1,3 килограмма. Доступные окрасы – серебристый и черный металлик.
Недавно появился Айбо ERS-210 – это модификация «первого поколения» ERS-110 и ERS-111. Но даже то, что новая Айбо стоит почти в два раза дешевле своего предшественника, не делает его доступным товаром. Тем не менее в Японии начинается очередная истерия. Появляются товары с символикой Айбо – одежда, аксессуары для мобильных телефонов и компьютеров, а также ежемесячный журнал и сайт в Интернете. Создана даже специальная платная служба для владельцев электронной собаки, интересующихся, к примеру, почему их питомец при команде «сидеть» начал радостно скакать по полу. А в конце 2000 года в главных городах Японии были проведены выставки, посвященные Айбо.
Помимо Айбо создан целый ряд других электронных питомцев. Например, электронный котенок Тата задуман японской корпорацией «Мацушита электрик» не просто как игрушка, но и как терапевтическое средство для пожилых людей.
По мнению специалистов, одним из самых многообещающих проектов в этой области конструирование и моделирование Robokoneko (по-японски – «робот-котенок»): самообучающегося (эволюционирующего) робота с искусственным интеллектом. Робот-котенок должен будет обладать не только совершенной механикой, но и искусственным мозгом, состоящим из 16000 нейросетевых модулей. Котенок – промежуточный проект в рамках создания искусственного мозга CAM-Rain мощностью один миллиард искусственных нейронов. Для сравнения: в человеческом мозге 14 миллиардов нервных клеток, из которых используется около четырех процентов. 16000 искусственных нейромодулей котенка построено на базе программно конфигурируемых микросхем FPGA. Скорость эволюции «кошачьего мозга» – 100 миллиардов обновлений в секунду.
Как считает Владимир Богданов: «Бытовые роботы для развлечений и прототипы бытовых роботов-помощников, то и дело демонстрируемые широкой аудитории, – это, на мой взгляд, жалкие отголоски тех решений, которые создаются в военных лабораториях. Летающие мини-роботы размером с муху, управляемые подводные роботы-рыбы, электронные летающие птицы-разведчики – все это уже далеко не фантастика. Именно в области создания роботов военного назначения сосредоточивают мощные научные ресурсы страны, не отрицающие возможности техногенных войн в будущем. В этом смысле достаточно крамольными остаются примеры мини-роботов из сериалов типа "Секретные материалы" или LEXX. Однако конверсия многих идей "двойного назначения" в ближайшие пять лет должна привести к появлению массовых моделей новых хозяйственных роботов. Но прежде «сливки» снимут самые недорогие фирменные решения (30-100 долларов) и имитации в стиле тех же собачек AIBO или котов Тата (вспомните, как стремительно распространились подделки под тамагочи). Эпоха же массовых роботов-помощников (подобий NEC R100) наступит и вовсе лет через 10. К тому времени их цена достигнет разумного уровня, а качество реализации голосового интерфейса станет вполне приемлемым. Именно такие бытовые роботы мне более всего по душе. Даже если эти «ваньки» будут уметь лишь снимать электронную почту или по первому зову со всех колес бежать включать телевизор – это уже много. А так, глядишь, лет через 30 появятся и первые однозначно бесхвостые "модели для развлечений", за которыми гонялся еще Харрисон Форд в фильме "Бегущий по лезвию бритвы"».
Цифровая фотокамера
В 1989 году фабрика «Свема» выпустила последнюю партию любительской кинопленки формата 8 миллиметров, пять лет назад закрылась последняя лаборатория по проявке этой пленки, а чуть позже из продажи исчезли и все необходимые химикаты… Так, на наших глазах, завершилась эпоха домашней киносъемки и наступила эра любительского видео. Похоже, такая же участь ожидает вскоре и любимую фотографию.
В этом убеждают последние успехи в создании высококачественных и уже не очень дорогих электронных цифровых камер.
Приехав на ежегодную встречу одноклассников, собравшихся со всей страны, можно достать цифровую камеру, внешне похожую на обычный фотоаппарат, и сделать два-три десятка снимков. Однако, усомнившись в композиции какого-то группового кадра, можно быстро решить, не переснять ли этот сюжет. Для этого достаточно посмотреть кадр на жидкокристаллическом дисплее, встроенном в заднюю стенку камеры.
А, возвращаясь домой, можно вынуть из камеры диск памяти размером с кредитную карточку и вставить в свой портативный ноутбук, чтобы на его экране проверить качество изображений в полном формате и цвете. Тут же можно откорректировать снимки. Некоторые осветлить, другим добавить теплых тонов, а у третьих изменить масштаб. Для этого используется программа обработки графических файлов. При желании можно тут же отправить снимок любому бывшему однокласснику…
Описанное выше – уже не фантастика. В итоге от старых навыков фотографу остаются, пожалуй, только манипуляции с объективом да нажатие на спуск. Да и как иначе, если речь идет об изменении самой информационной сущности фотографии – переходе от аналоговых процессов получения и обработки изображений к цифровым?
Между прочим, еще недавно такой переход не казался неизбежным даже при замене «фотохимии» на электронику. До самого последнего времени вполне реальной технической базой электронной фотографии многие фирмы считали также магнитную видеозапись в телевизионном формате, то есть процесс аналоговый. И не просто считали, а выпустили на этой основе вполне работоспособные аппараты.
Путь к современному цифровому фотоаппарату был упорным восхождением по иногда весьма каменистой тропе. Первыми стали устройства с формированием изображений на матрице ПЗС и последующей аналоговой записью на магнитную ленту – по типу видеокамер. Полученные фотокадры копировались затем на специальную видеодискету.
Устройства, создающие и запоминающие изображение в «чисто компьютерном» цифровом формате, были созданы в начале 1990-х годов. В них использовались те же элементы компьютеров типа «лап-топ» и ноутбук. Сделанные в виде прямоугольных пластинок размером с кредитную карточку, с разъемами на торце, они вставляются в специальные порты указанных компьютеров. Кроме дополнительных блоков памяти это могут быть, например, и такие устройства, как факс-модем, жесткий диск, звуковая карта. Неуклонное падение стоимости элементов и устройств цифровой памяти при росте их удельной емкости, удешевление компакт-дисков, быстрый прогресс методов обработки и сжатия видеофайлов и т д. – все это окончательно сделало «базовым» в данной области цифровой прибор – компьютер, а не видеомагнитофон и не телевизор.
Настоящий перелом в цифровой фотографии произошел в августе 1997 года, когда корпорации «Fuijtsu Microelectronics» – «Фуджитцу» и «Sierra Imaging» – «Сьерра» подписали соглашение о совместных разработках в области производства схемотехники для обработки цифровых изображений. По этому соглашению «Футжицу» предоставила свое семейство PISC-процессоров, а «Сьерра» предложила разрабатывать всю «обвязку» – чипсет – «материнскую плату», то есть объединить все необходимые контроллеры, а также средства разработки и предоставить свое программное обеспечение (Image Expert). Кроме того, «Сьерра» взяла на себя обязанности по сбыту, распространению и поддержке этого технического решения.
Совместное соглашение привело к созданию полного аппаратно-программного комплекса для проектирования и реализации цифровых камер. В результате рынок цифровых камер каждый год удваивался и к концу века превысил десять миллионов аппаратов в год.
На тот момент только «Сьерра» предлагала заказчикам единое решение со всеми необходимыми электронными компонентами для создания цифровых камер и продолжает лидировать в этой области до сих пор.
Отныне уже нет сомнений, что популярность цифровых камер будет расти лавинообразно. Точно так же, как в свое время, в 1880-е, после перехода от дорогих, неудобных стеклянных фотопластинок к легкой и дешевой фотопленке начала стремительно завоевывать массы традиционная фотография.
Сегодня цифровая фотокамера не является просто цифровым эквивалентом пленочной. Она может выполнять и другие функции, которых от пленочной камеры даже нельзя было ожидать. Цифровая камера на самом деле больше похожа на медиа-коллектор или мультимедийный носитель информации. Ее можно брать с собой, чтобы фотографировать, записывать звук, движущиеся объекты, даже мысли.
«Приглядитесь повнимательнее к цифровой камере, а еще лучше вскройте и посмотрите, что у нее внутри, – советует в своей статье в «Компьютер-пресс» Олег Татарников, – и вы убедитесь, что она не более фотоаппарат, чем компьютер – печатная машинка. Даже тот фотографический потенциал, который таит в себе банальная цифровая "мыльница", может существенно превышать возможности серьезных пленочных аппаратов. Судите сами – размер даже малоформатного кадра на пленке 24x36 миллиметров существенно превышает размер ПЗС-матриц, а чем больше размер изображения, тем сложнее разработать для него неискажающий объектив достаточной светосилы. Например, большинство ПЗС-матриц любительских цифровых фотоаппаратов имеет диагональ 1/3 дюйма, или 8,5 миллиметра. Следовательно, «нормальным» (то есть эквивалентным 50-миллиметровому объективу пленочных 35-миллиметровых фотоаппаратов) для такой матрицы будет объектив с фокусным расстоянием всего лишь 9 миллиметров. Чтобы такой объектив имел относительное отверстие, например F/2, диаметр линзы должен быть соответственно равен 4,5 миллиметрам, а у 35-миллиметровой фотокамеры – 25 миллиметрам. Поэтому, например, для реализации значительного перепада фокусного расстояния у обычной камеры 35 миллиметров приходится делать сложную оптическую систему с большими и дорогими линзами, а для цифровых камер можно использовать «стандартный» объектив с диаметром 2-4 сантиметра и получить аж 20-кратный Zoom. Чувствуете разницу? А при макросъемке на маленькой матрице с тем же объективом можно получить недостижимую для пленочной фотографии глубину резкости».
Однако, кроме всего этого, цифровые камеры имеют и еще целый ряд возможностей, более характерных для компьютеров, нежели для фотоаппаратов.
Помимо оптической системы цифровая камера имеет достаточно мощный управляющий процессор, чтобы производить, кроме всего прочего, сложный анализ экспозиции и в ничтожные доли секунды принимать решение о режиме съемки, после чего полученное изображение обрабатывается. Быстрая шина данных позволяет стремительно сокращать время готовности к приему следующего кадра. И в этом смысле цифровые фотоаппараты уже догнали, например, видеокамеры и продолжают «сливаться» с ними. Цифровые камеры имеют оперативную память: «впаянную», как на старых компьютерах, или более прогрессивную, внешнюю, на сменных флэш-картах. Их неотъемлемая принадлежность – винчестер или стандартное ATA-устройство, а порой даже флоппи-дисковод, или SCSI-привод. Цифровая камера позволяет создавать собственные программы съемки и обработки изображения. «Звуковая карта», микрофон или динамик дают возможность вести запись речевых комментариев в процессе съемки, которые позднее можно прослушивать при воспроизведении.
Камера не обделена и устройствами связи: внешний интерфейс по быстрым USB, FireWire или SCSI-шинам, наряду с уже ставшими банальными и устаревшими последовательными (RS-232) и параллельными портами (для непосредственной печати на принтерах). Некоторые современные камеры имеют помимо этого еще и инфракрасный порт или даже сетевой интерфейс. Не говоря уже о различных кнопках-джойстиках, в том числе и с легко узнаваемыми названиями.
Для просмотра кадров, отснятых цифровой камерой, есть множество способов. Прежде всего, можно сразу увидеть их на встроенном жидкокристаллическом дисплее. Можно подать информацию на экран телевизора, подключившись к нему через стандартный кабель. Тот же кабель соединит камеру и с видеомагнитофоном, который без всяких проблем перепишет с ее пленки кадры, как обычные телевизионные. Снимки размером с открытку можно распечатать на специальном принтере. Наконец, не остается в стороне и компьютер: изображения можно подать на его порт через отдельный блок.
В общем, действительно цифровая камера – это настоящий мультимедийный компьютер, в котором есть где попробовать свои силы и серьезному программисту, и любителю.
До недавнего времени цифровая камера отставала от обычной лишь по разрешающей способности снимков. На то были объективные причины. Дело в том, что объемы фотофайлов в их изначальном, «сыром» виде очень велики. Чтобы сравняться с кадром 35-миллиметровой пленки, они должны в зависимости от качества светочувствительного слоя содержать до 18 миллионов пикселов (наименьших различимых любыми средствами элементов изображения). Причем каждый пиксел несет отнюдь не один бит информации. Это справедливо только для черно-белого изображения, без всяких полутонов. А для полноценной передачи градаций серого требуется как минимум 8 бит, да еще по столько же на каждый из трех основных цветов. Вот откуда берутся 24, 32 или даже 36 бит на пиксел.
Поэтому оцифрованные кадры с хорошим разрешением и цветопередачей с самого начала были «тяжеловаты» даже для довольно мощных компьютеров, а не только для процессоров цифровых фотокамер. Но ряд достижений последнего времени позволяет решить проблему.
Во-первых, резко возросло быстродействие упомянутых процессоров. Во-вторых, подешевели ПЗС-матрицы высокой плотности, равно как и устройства памяти – и для компьютеров, и для цифровых фотокамер. В итоге аппаратура с высоким разрешением становится доступной широким массам любителей. Наконец, в-третьих, высокими темпами разрабатываются все более быстрые и эффективные алгоритмы сжатия изображений. Так удается в несколько раз сокращать огромные объемы графических файлов и, соответственно, увеличивать число кадров в памяти камеры и убыстрять их перезапись в компьютер. Ну а там уже можно снова разворачивать файлы изображений до полного, первоначального разрешения.
