تصویربرداری

تکنیکهای تصویربرداری زیستی نوری

تصویربرداری هنر، کاربرد و تمرین ایجاد تصاویر با ثبت نور است، یا بصورت الکترونیکی با استفاده از حسگر تصویر، یا بصورت شیمیایی با استفاده از مواد حساس به نور مانند فیلم عکاسی. این در بسیاری از زمینه‌های علم، تولید (به عنوان مثال، فتولیتوگرافی)، و تجارت، و همچنین کاربردهای مستقیمتر آن برای هنر، تولید فیلم و ویدئو، اهداف تفریحی، سرگرمیها و ارتباطات جمعی استفاده میشود. بطور معمول، از یک لنز برای تمرکز نور منعکس شده یا ساطع شده از اشیاء در یک تصویر واقعی بر روی سطح حساس به نور داخل دوربین در طول یک نوردهی زمانبندی شده استفاده میشود. با یک سنسور تصویر الکترونیکی، این یک بار الکتریکی در هر پیکسل تولید میکند که بصورت الکترونیکی پردازش شده و در یک فایل تصویر دیجیتال برای نمایش یا پردازش بعدی ذخیره میشود. نتیجه امولسیون عکاسی یک تصویر نهفته نامرئی است که بعدا بسته به هدف ماده عکاسی و روش پردازش، از نظر شیمیایی به یک تصویر مرئی، منفی یا مثبت تبدیل میشود. یک تصویر نگاتیو روی فیلم به طور سنتی برای ایجاد عکس مثبت روی یک پایه کاغذ، که به عنوان چاپ شناخته میشود، با استفاده از بزرگ کننده یا با چاپ تماسی استفاده میشود.

تصویربرداری photography frame
فنآوریهای پیش ساز

عکاسی حاصل ترکیب چندین اکتشاف فنی، مربوط به دیدن یک تصویر و گرفتن تصویر است. کشف دوربین ابسکرا (به لاتین “حفظه تاریک”) که تصویری از یک صحنه ارائه میدهد به چین باستان باز میگردد.

ریاضیدانان یونانی ارسطو و اقلیدس بطور مستقل یک دوربین تاریک را در قرن 5 و 4 قبل از میلاد توصیف کردند. در قرن ششم پس از میلاد، ریاضیدان بیزانسی Anthemius of Tralles از نوعی دوربین تاریک در آزمایشات خود استفاده کرد.

فیزیکدان عرب ابن هیثم (الحازن) (965-1040) نیز یک دوربین تاریک و همچنین اولین دوربین سوراخ سوزنی واقعی را اختراع کرد. اختراع دوربین به آثار ابن هیثم برمیگردد.

در حالیکه اثرات عبور یک نور منفرد از سوراخ سوزنی قبلاً توضیح داده شده بود، ابن هیثم اولین تحلیل صحیح دوربین مبهم را ارائه کرد، که شامل اولین توصیفات هندسی و کمی از این پدیده بود.

و اولین کسی بود که از صفحه نمایش در یک اتاق تاریک استفاده کرد تا تصویری از یک طرف سوراخ در سطح روی صفحه نمایش در طرف دیگر نمایش داده شود. او همچنین برای اولین بار رابطه بین نقطه کانونی و سوراخ سوزنی را درک کرد، و آزمایشهای اولیه را با تصاویر پس از آن انجام داد و پایه های اختراع عکاسی را در قرن نوزدهم گذاشت.

لئوناردو داوینچی از دوربینهای تاریک طبیعی یاد میکند که توسط غارهای تاریک در لبه دره‌ای با نور خورشید تشکیل شده‌اند. یک سوراخ در دیوار غار به عنوان یک دوربین سوراخ عمل میکند و یک تصویر وارونه و وارونه جانبی را روی یک تکه کاغذ پخش میکند.

نقاشان دوره رنسانس از دوربین تاریک استفاده کردند که در واقع رندر نوری را به رنگی که بر هنر غربی حاکم است میدهد. این جعبه ای با یک سوراخ کوچک در یک طرف است که به پرتوهای نور خاصی اجازه ورود میدهد و یک تصویر معکوس را بر روی صفحه نمایش یا کاغذ نمایش میدهد.

تولد عکاسی در آن زمان با ابداع وسایلی برای ثبت و پنهان نگه داشتن تصویر تولید شده توسط دوربین مرتبط بود. آلبرتوس مگنوس (1193-1280) نیترات نقره را کشف کرد، و گئورگ فابریسیوس (1516-1571) کلرید نقره را کشف کردند، و تکنیکهای شرح داده شده در کتاب اپتیک ابن الحیثم قادر به تولید عکسهای اولیه با استفاده از مواد قرون وسطی هستند.

دانیله باربارو در سال 1566 یک دیافراگم را توصیف کرد. ویلهلم هومبرگ توضیح داد که چگونه نور برخی از مواد شیمیایی (اثر فتوشیمیایی) را در سال 1694 تاریک میکند.

کتاب داستانی Giphatie که در سال 1760 توسط نویسنده فرانسوی تیفین دو لا روش منتشر شد، آنچه را که میتوان به عنوان عکاسی تعبیر کرد، توصیف کرد.

در ژوئن 1802، مخترع بریتانیایی توماس ودگوود اولین تلاش شناخته شده را برای گرفتن تصویر در دوربین تاریک با استفاده از یک ماده حساس به نور انجام داد. او از کاغذ یا چرم سفید که با نیترات نقره تصفیه شده بود استفاده کرد.

اگرچه او موفق شد سایه‌های اشیایی را که روی سطح قرار میگرفتند در زیر نور مستقیم خورشید به تصویر بکشد، و حتی کپی سایه‌ای از نقاشیهای روی شیشه ساخت، اما در سال 1802 گزارش شد که «تصاویری که با استفاده از یک دوربین تاریک ایجاد شده‌اند، بسیار کم‌نور یافت شده‌اند.

در هر زمان معتدل، بر نیترات نقره تأثیر میگذارد.» تصاویر سایه در نهایت همه جا تاریک شدند.

اختراع

اولین فتواچ دائمی تصویری بود که در سال 1822 توسط مخترع فرانسوی نیکفور نیپس تولید شد، اما در تلاشی که بعداً برای چاپ از آن انجام شد، از بین رفت.

نیپس دوباره در سال 1825 موفق شد. در سال 1826 او نمای از پنجره را در لو گراس ساخت، اولین عکس بازمانده از طبیعت (یعنی تصویر یک صحنه دنیای واقعی، همانطور که در یک دوربین تاریک توسط یک لنز شکل گرفته است).

نمای بلوار دو معبد، یک داگرئوتیپ ساخته شده توسط لویی داگر در سال 1838، بطور کلی به عنوان اولین عکسی که شامل افراد میشود پذیرفته شده است. منظره ای از یک خیابان شلوغ است، اما به دلیل اینکه نوردهی چند دقیقه طول کشید، ترافیک متحرک هیچ اثری از خود باقی نگذاشت.

فقط دو مرد نزدیک گوشه پایین سمت چپ، که ظاهراً یکی از آنها چکمه هایش را توسط دیگری جلا داده بود، آنقدر در یک مکان ماندند که قابل مشاهده باشد.

از آنجاییکه عکسهای دوربین نیپس به نوردهی بسیار طولانی نیاز داشت (حداقل هشت ساعت و احتمالاً چند روز)، او به دنبال بهبود فرآیند قیرسازی خود یا جایگزینی آن با عکسی بود که عملیتر بود.

او با همکاری لوئیس داگر، روشهای پردازش پس از نوردهی را به کار برد که نتایج بصری بهتری ایجاد کرد و قیر را با رزین حساستر به نور جایگزین کرد، اما ساعتها نوردهی در دوربین همچنان مورد نیاز بود.

با توجه به بهره برداری تجاری نهایی، شرکا مخفی کاری کامل را انتخاب کردند.

نیپس در سال 1833 درگذشت و داگر سپس آزمایشها را به سمت هالیدهای نقره حساس به نور، که نیپس سالها قبل به دلیل ناتوانی در ایجاد سریع و دائمی تصاویری که با آنها گرفته بود، رها کرده بود، هدایت کرد.

تلاشهای داگر به آنچه که بعداً فرآیند داگرئوتیپ نامیده شد به اوج رسید. عناصر ضروری – یک سطح نقره اندود حساس شده توسط بخار ید، ایجاد شده توسط بخار جیوه، و “تثبیت” با آب نمک اشباع داغ- در سال 1837 در محل قرار گرفتند.

زمان قرار گرفتن در معرض مورد نیاز در دقیقه به جای ساعت اندازه گیری شد. داگر اولین عکس تایید شده از یک فرد را در سال 1838 هنگام ثبت نمایی از یکی از خیابانهای پاریس گرفت: بر خلاف سایر ترافیکهای پیاده و اسب سوار در بلوار شلوغ، که خلوت به نظر میرسد، مردی که چکمه هایش را صیقل داده بود، در طول چندین خیابان به اندازه کافی ثابت ایستاد.

نوردهی چند دقیقه ای قابل مشاهده باشد. وجود روند داگر بدون جزئیات در 7 ژانویه 1839 به طور عمومی اعلام شد. فرانسه به زودی موافقت کرد که در ازای حق ارائه اختراع خود به جهان به عنوان هدیه فرانسه، مستمری به داگر بپردازد، که زمانی رخ داد که دستورالعملهای کامل کاری در 19 اوت 1839 رونمایی شد. در همان سال، رابرت کورنلیوس، عکاس آمریکایی، اعتبار دارد. با گرفتن اولین عکس از خود عکاسی باقی مانده.

در برزیل، هرکول فلورانس ظاهراً در سال 1832 کار بر روی یک فرآیند کاغذ مبتنی بر نمک نقره را آغاز کرده بود که بعداً آن را Photographie نامید.

در همین حال، مخترع بریتانیایی، ویلیام فاکس تالبوت، در اوایل سال 1834 موفق شده بود تصاویر نقره ای خام اما نسبتاً سریع نور را روی کاغذ بسازد، اما کار خود را مخفی نگه داشته بود.

پس از خواندن اختراع داگر در ژانویه 1839، تالبوت روش مخفی خود را منتشر کرد و به بهبود آن پرداخت. در ابتدا، مانند سایر فرآیندهای پیش از داگرئوتایپ، عکاسی مبتنی بر کاغذ تالبوت معمولاً نیاز به نوردهی چند ساعته در دوربین داشت، اما در سال 1840 او فرآیند calotype را ایجاد کرد که از توسعه شیمیایی یک تصویر نهفته برای کاهش بسیار زیاد نوردهی مورد نیاز و استفاده از آن استفاده کرد.

رقابت با داگرئوتیپ در هر دو شکل اصلی و کالوتایپ، فرآیند تالبوت، برخلاف داگر، یک نگاتیو شفاف ایجاد کرد که میتوان از آن برای چاپ چندین نسخه مثبت استفاده کرد. این اساس اکثر عکاسیهای شیمیایی مدرن تا به امروز است، زیرا داگرئوتایپها را تنها میتوان با عکاسی مجدد از آنها با دوربین تکرار کرد.

نگاتیو ریز کاغذی معروف تالبوت از پنجره Oriel در لاکاک ابی، یکی از تعدادی عکس دوربینی که او در تابستان 1835 گرفت، ممکن است قدیمیترین نگاتیو دوربین موجود باشد. در فرانسه، هیپولیت بایار فرآیند خود را برای تولید چاپ مستقیم کاغذ مثبت اختراع کرد و ادعا کرد که عکاسی را زودتر از داگر یا تالبوت اختراع کرده است.

تصویربرداری earlier known surviving

قدیمیترین حکاکی هلیوگرافی شناخته شده، 1825، چاپ شده از یک صفحه فلزی ساخته شده توسط Nicéphore Niépce. این بشقاب در زیر یک حکاکی معمولی در معرض دید قرار گرفت و با ابزار عکاسی از آن کپی شد. این گامی بود به سوی اولین عکس دائمی که با دوربین گرفته شد.

تصویربرداری 1826 راست

نمایی از پنجره در لو گراس، 1826، اولین عکس دوربین باقیمانده. صفحه اصلی (چپ) و بهبود رنگی تغییر جهت داده شده (راست).

تصویربرداری photography 1838 temple2

نمای بلوار دو معبد، یک داگرئوتیپ ساخته شده توسط لویی داگر در سال 1838، بطور کلی به عنوان اولین عکسی که شامل افراد میشود پذیرفته شده است. منظره ای از یک خیابان شلوغ است، اما به دلیل اینکه نوردهی چند دقیقه طول کشید، ترافیک متحرک هیچ اثری از خود باقی نگذاشت. فقط دو مرد نزدیک گوشه سمت چپ پایین، که ظاهراً یکی از آنها چکمه هایش را توسط دیگری جلا داده بود، آنقدر در یک مکان ماندند که قابل مشاهده باشد.

تصویربرداری دیجیتال

در سال 1981، سونی اولین دوربین مصرفی را که از یک دستگاه شارژر برای تصویربرداری استفاده میکرد، رونمایی کرد که نیازی به فیلم نداشت: Sony Mavica. در حالیکه Mavica تصاویر را روی دیسک ذخیره میکرد، تصاویر در تلویزیون نمایش داده میشدند و دوربین کاملا دیجیتال نبود.

اولین دوربین دیجیتالی که هم تصاویر را در قالب دیجیتال ضبط و هم ذخیره کرد، Fujix DS-1P بود که توسط فوجی فیلم در سال 1988 ساخته شد. در سال 1991، کداک از DCS 100، اولین دوربین بازتابی تک لنز دیجیتالی که به صورت تجاری در دسترس بود، رونمایی کرد.

اگرچه هزینه بالای آن مانع از استفاده غیر از عکاسی خبری و عکاسی حرفه ای میشد، عکاسی دیجیتال تجاری متولد شد.

تصویربرداری دیجیتال از یک حسگر تصویر الکترونیکی برای ثبت تصویر به عنوان مجموعه ای از داده های الکترونیکی به جای تغییرات شیمیایی روی فیلم استفاده می کند.

تفاوت مهم بین عکاسی دیجیتال و شیمیایی این است که عکاسی شیمیایی در برابر دستکاری عکس مقاومت میکند زیرا شامل فیلم و کاغذ عکاسی میشود، در حالیکه تصویربرداری دیجیتال یک رسانه بسیار دستکاری است.

این تفاوت درجه ای از پس پردازش تصویر را امکان پذیر میکند که در عکاسی مبتنی بر فیلم نسبتاً دشوار است و پتانسیلها و کاربردهای ارتباطی متفاوتی را امکان پذیر میکند.

تکنیک

طیف گسترده ای از تکنیکها و رسانه های عکاسی در فرآیند ثبت تصاویر برای عکاسی استفاده میشود. اینها شامل دوربین است. عکاسی دوگانه؛ رسانه های طیف کامل، فرابنفش و مادون قرمز؛ عکاسی میدان نور؛ و سایر تکنیکهای تصویربرداری.

تصویربرداری دیجتال و آنالوگ

Kodak DCS 100، بر اساس بدنه Nikon F3 با واحد ذخیره‌سازی دیجیتال

تصویربرداری photography اسمارت موبایل

تصویربرداری با گوشی هوشمند

علوم و پزشکی قانونی

دوربین به عنوان وسیله ای برای ثبت پدیده های علمی از اولین استفاده داگر و فاکس تالبوت، مانند رویدادهای نجومی (مثلاً کسوف)، موجودات کوچک و گیاهان زمانی که دوربین به چشمی میکروسکوپ متصل میشد، سابقه ای طولانی و برجسته دارد. (در فوتومیکروسکوپی) و برای عکاسی ماکرو از نمونه های بزرگتر. این دوربین همچنین در ضبط صحنه‌های جنایت و صحنه‌های تصادف، مانند فروریختن پل Wootton در سال 1861 مفید بود. روشهای مورد استفاده در تجزیه و تحلیل عکسها برای استفاده در پرونده‌های حقوقی در مجموع به عنوان عکاسی قانونی شناخته میشوند. عکسهای صحنه جنایت معمولاً از سه نقطه نظر گرفته میشوند: نمای کلی، میان‌برد، و نمای نزدیک.

در سال 1845، فرانسیس رونالدز، مدیر افتخاری رصدخانه کیو، اولین دوربین موفقی را برای ضبط مداوم پارامترهای هواشناسی و ژئومغناطیسی اختراع کرد. ماشینهای مختلف آثار عکاسی 12 یا 24 ساعته از تغییرات دقیقه به دقیقه فشار اتمسفر، دما، رطوبت، الکتریسیته اتمسفر و سه جزء نیروهای ژئومغناطیسی تولید کردند. این دوربینها به رصدخانه‌های متعددی در سراسر جهان عرضه شد و برخی از آنها تا قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفتند. چارلز بروک کمی بعد ابزارهای مشابهی را برای رصدخانه گرینویچ ساخت.

علم بطور مرتب از فناوری تصویری استفاده میکند که از طراحی دوربین سوراخ سوزن گرفته شده است تا از اعوجاجهایی که میتواند توسط لنزها ایجاد شود جلوگیری کند. ماشینهای اشعه ایکس از نظر طراحی شبیه به دوربینهای سوراخدار، با فیلترهای درجه بالا و تابش لیزر هستند. عکاسی در ثبت وقایع و داده‌ها در علم و مهندسی و در صحنه‌های جرم یا صحنه‌های تصادف جهانی شده است. این روش با استفاده از طول موجهای دیگر، مانند عکاسی مادون قرمز و عکاسی فرابنفش و همچنین طیف سنجی، بسیار گسترش یافته است. این روشها برای اولین بار در دوران ویکتوریا مورد استفاده قرار گرفت و از آن زمان بسیار بیشتر بهبود یافت.

اولین اتم عکسبرداری شده در سال 2012 توسط فیزیکدانان دانشگاه گریفیث استرالیا کشف شد. آنها از یک میدان الکتریکی برای به دام انداختن “یون” عنصر، ایتربیوم استفاده کردند. تصویر بر روی یک CCD، یک فیلم عکاسی الکترونیکی، ضبط شده است.

تصویربرداری علم و زیست شناسی

فروریختن پل ووتن در سال 1861