Многим невдомек, что целый ряд удивительных инноваций обязан своим появлением именно принципу умножения. Взять, к примеру, фотографию. Само происхождение фотографии и многие важные достижения в данной области построены на умножении. Давайте рассмотрим вышеупомянутый феномен через призму этой действенной техники и узнаем, как она сотворила то, что сегодня мы встречаем на каждом шагу, – фотографические изображения.

Когда отраженный от объекта свет проходит через крошечное отверстие, наблюдается что-то странное. Уменьшенное изображение этого объекта проецируется на любую поверхность с другой стороны отверстия – только перевернутое вверх ногами. Данный эффект диафрагмы был обнаружен тысячи лет назад. Аристотель в IV веке до н. э. заметил, что «солнечный свет, проникающий через зазоры между листьями дерева, отверстия сита, плетеной корзины и даже через дырочки между переплетенными пальцами, создает на земле круглые пятна света». В IV веке н. э. греческий математик Теон Александрийский писал о том, что «свет свечи, проникающий через небольшое отверстие, дает пятно света на экране, расположенное точно на пересечении горизонтальной оси, проходящей через центр отверстия, и проекции вертикальной оси свечи».

Эффект диафрагмы, при котором проходящий через маленькое отверстие свет создает и одновременно меняет изображение, лежит в основе фотографии. Так получилось, что он полностью основан на принципе умножения. Во время фотографирования мы умножаем образ, запечатлевая отражаемый объектом свет и копируя его на какой-то носитель, будь то цифровая интегральная схема или обычная пленка из бумаги. Но, хотя базовое представление о принципе работы камеры существовало тысячи лет, первая настоящая фотографическая картинка была сделана только в результате экспериментов Жозефа Ньепса в «гелиографии» (как он это называл) в 1814 году.

По сути, умножение не только дало толчок к развитию фотографии, но и продолжало ее формировать. В 1841 году Уильям Генри Тальбот запатентовал свою технологию получения негативов, названную «калотипией». Негативное изображение – это точная копия запечатленного на пленке объекта, только с противоположным распределением светлых и темных участков. Светлые участки снимаемого объекта получаются темными, и наоборот. При первом проявлении пленки получается негативное изображение, а после проявки негатива – позитивное изображение. Таким образом, скрытое изображение на пленке становится видимым. С одного негатива можно сделать неограниченное количество позитивных копий.

В 1859 году Томас Саттон использовал умножение для создания первой панорамной камеры. Сделав множество последовательных кадров одного пейзажа, он объединил их и получил панорамное изображение. Он умножил исходный компонент, т. е. фотографию пейзажа, затем немного изменил каждую копию и в итоге создал нечто оригинальное.

В 1861 году умножение еще раз послужило основой для новаторства, когда Оливер Уэнделл Холмс использовал его для создания более совершенного стереоскопа. Технология под названием «стереоскопия» позволяет создать объемное изображение предмета за счет того, что оба глаза видят два разных изображения одной и той же сцены, снятой с двух точек, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. По сути, изображение умножается, но вторая копия несколько меняется – для другого глаза. Мозг соединяет два двухмерных изображения и создает иллюзию трехмерного объекта.

В том же 1861 году Джеймс Клерк Максвелл получил первый цветной снимок, тоже применив технику умножения. Для этого он три раза сфотографировал клетчатую ленту с разными съемочными светофильтрами для каждого кадра. По сути, он умножил процесс фотографирования для черно-белой фотографии. Один фильтр был красным, второй – зеленым, а третий – синим. После соединения трех разных копий изображения получилась цветная фотография клетчатой ленты.

Умножение фотографических снимков с небольшим изменением каждой копии привело к еще одной революционной инновации. В 1878 году английский фотограф Эдвард Мейбридж снял скачущую лошадь двадцатью четырьмя установленными в ряд камерами. Каждая по очереди сделала один снимок и запечатлела лошадь в немного отличной от других фазе движения. Затем Мейбридж прикрепил 24 снимка к барабану и вращал его за рукоятку. Выглядело так, словно лошадь действительно скачет. Мэйбридж создал первые в мире «движущиеся картинки». Этот пример использования техники умножения положил начало тому, что в итоге превратилось в многомиллиардную глобальную киноиндустрию.

Линзы фотокамер тоже получили развитие благодаря технике умножения. Уильям Хайд Волластон в 1804 году изобрел однокомпонентную вогнуто-выпуклую линзу Meniscus. Такие линзы до сих пор используются в простых ящичных фотоаппаратах, в том числе в знаменитой камере Kodak Brownie. Но серьезным фотографам были нужны дополнительные возможности, поэтому производители фотокамер размножили основную линзу и изменили ее форму, создав целый набор линз, каждая из которых дает несколько измененное изображение фотографируемого объекта. Сегодня фотографы используют разные линзы в зависимости от желаемого эффекта: крупный план, дальний план, большой угол, даже размытость и сильное искажение для создания иллюзии альтернативной реальности. Появляются новые камеры с несколькими объективами на одном корпусе, каждый из которых одним нажатием кнопки сразу снимает объект под разными углами и с разными эффектами.

Умножение также послужило стимулом для других инноваций в области фотографии. Как известно, люди и животные на снимках часто получаются с жутковатыми красными глазами. Это происходит при съемке крупным планом со вспышкой при недостаточно ярком общем освещении. Свет от вспышки движется так быстро, что зрачок объекта не успевает вовремя сузиться. Поэтому свет проходит через зрачок, отражается от глазного дна и возвращается обратно. Отраженный свет получается красным из-за капилляров, питающих глазное яблоко. Камера запечатлевает этот красный свет из глаз объекта вместо природного цвета радужной оболочки.

Профессиональные фотографы пользуются некоторыми хитростями для устранения эффекта красных глаз. Например, они устанавливают отдельную вспышку сбоку от объекта, чтобы свет отражался от стены или потолка. Но большинство обычных фотолюбителей просто не могут купить и носить с собой дорогое осветительное оборудование. И снова решение было найдено благодаря умножению.

В 1993 году Роберт Маккей из Vivitar Corporation запатентовал новый способ борьбы с эффектом красных глаз. Его решение – камера с двойной вспышкой. При нажатии кнопки срабатывает предварительная вспышка за секунду до основного импульса. Под воздействием яркого света зрачки объекта сужаются. Затем срабатывает вторая, «умноженная» вспышка, освещающая объект съемки. Поскольку зрачки объекта сужены из-за первой вспышки, глаза на снимке не получаются красными. Во многих современных цифровых фотокамерах используется изобретенный Маккеем механизм уменьшения эффекта красных глаз, благодаря чему даже самый неопытный фотограф может сделать безупречный снимок.

Фотографы, работающие в индустрии моды, используют устройство, основанное на принципе умножения, которое экономит им время и позволяет не отвлекаться от позирующих моделей. Им некогда отматывать пленку перед тем, как поменять катушку. Для кого-то эти 30 секунд не имеют значения, но на модельной фотосессии такая заминка может разрушить созданную атмосферу. Как решается проблема? Камеры этих фотографов оснащены специальным механизмом, который прокручивает вперед не один, а сразу два кадра. Таким образом, кадры используются через один. Затем пленка начинает прокручиваться в обратном направлении, и на этот раз используются все пропущенные чистые кадры. С последним кадром пленка заворачивается в катушку, которую можно быстро вынуть и заменить без необходимости перематывать.

Даже сами компоненты фотокамеры совершенствовались по принципу умножения. Видоискатель – небольшое оптическое устройство для наводки объектива на снимаемый объект – умножался и менялся десятками способов. Одна из наиболее удобных копий традиционного видоискателя – жидкокристаллический экран на обратной стороне современных цифровых фото– и видеокамер в более высоком ценовом сегменте. Некоторые производители смартфонов умножили апертуру – отверстие в объективе, через которое делается снимок, – и поместили копию на оборотную сторону камеры. Для чего? В наше время, когда люди ежечасно сообщают всему миру о своих действиях и мыслях на сайтах, в блогах, в Facebook, LinkedIn и других социальных сетях, всем нужен простой способ фотографировать самого себя. При наличии апертур с обеих сторон смартфона не нужно его переворачивать, чтобы сделать быстрый кадр.

Новейшая тенденция в области фотографирования – компьютерная фотография – тоже основана на умножении. Представьте себе камеру с сотнями тысяч микроскопических линз между основной линзой и цифровым датчиком изображения. Такая камера запечатлевает гораздо больше информации, чем одна линза. Это все равно что использовать тысячи отдельных камер, каждая из которых будет фотографировать только небольшую часть объекта, чтобы после объединения этих маленьких кусочков получился большой снимок высокой четкости.

Теперь вы знаете, как принцип умножения способствовал не только зарождению, но и развитию фотографии. И это лишь один из примеров. Продолжайте мыслить в том же ключе. Возможно, вы найдете новые способы использования умножения для дальнейших достижений в этой сфере человеческой деятельности с 2-тысячелетней историей.