Možná znáte takové ty diskuze, které nemají konce. Mezi fotografy je oblíbeným tématem porovnávání klasické fotografie a její digitální následovnice. Snad každý, kdo se zajímá o fotografii, někdy do podobné diskuze zabředl. A o to více můžeme ocenit, že v případě projektu Gigapxl nezůstalo jen u slov.
"Když jsme nad otázkou uvažovali koncem roku 2000, shodli jsme se, že desetimegapixelové fotoaparáty budou během dekády standardem. Budou tak rovnocennými soupeři kinofilmových fotoaparátů, a pravděpodobně je i nahradí," vzpomínají lidé z týmu Gigapxl. "Naopak se zdálo vysoce nepravděpodobné, že by se v krátké době objevily fotoaparáty s rozlišením 100 megapixelů. A došli jsme k závěru, že velkoformátová fotografie nebude mít ještě dlouho digitálního soupeře." Následovala otázka: kam až může fotografie zajít? Jaký by měl být náš cíl? "Astronomové používají fotoaparáty s rozlišením ekvivalentním 1250 megapixelů. Je něco takového k dispozici i krajinářským fotografům? Zběžný výpočet na koleni ukázal, že nikoli. A tak se zrodil náš fascinující cíl - vytvořit fotoaparát s rozlišením 1000 megapixelů. Tak se zrodil i název Gigapxl. Ten jsme si ponechali, i když dnes dosahujeme hodnot přes 4000 megapixelů."
Opravdu velké rozlišení
Rozlišení čtyř gigapixelů je něco, co si jen těžko dovedeme představit. V často kladených otázkách se dočteme, že abychom si mohli zobrazit obrázek pořízený Gigapxl fotoaparátem na monitoru, potřebovali bychom 70 obrazovek na šířku a 44 na výšku, všechny s rozlišením 1280 x 1024. Kdybychom chtěli obrázek vytisknout co nejmenší tak, aby běžné oko bylo schopno rozpoznat všechny detaily, musela by mít zvětšenina rozměry 3 x 6 metrů.
Nejlepší představu ale získáme, když se podíváme do galerie výsledných obrázků. Cílem týmu je totiž zachytit krásu památek tak, jak je dnes vnímáme. Nejde totiž jen o projekt technologický, ale také umělecký, a při prohlížení úchvatných záběrů dáte autorům za pravdu - tyto snímky si vysoké rozlišení opravdu zaslouží.
 Galerie fotografií z projektu GigapixlProhlédněte si desítky fotografií |
Abychom si ještě před podrobnějším pohledem na technologické pozadí projektu ilustrovali, jakých výsledků fotografové dosáhli, vybral jsem dvě fotografie, na nichž je vysoké rozlišení obzvláště působivé.
Raketoplán Discovery - noční záběr
Záběr zachycuje raketoplán Discovery při západu slunce, během pauzy v přepravě raketoplánu na start.
A teď to přiblížení... Vidíte tu bílou desku pod tryskami raketoplánu? Na výšku má něco přes metr, a od fotografa je vzdálená přes 80 metrů. Díky ultravysokému rozlišení fotografie si ale můžeme záběr přiblížit bez ztráty detailů:
Podobně bychom si mohli přiblížit detaily trysek nebo pásů přepravujícího vozidla. Tedy pokud bychom měli k dispozici DVD s fotkou v plném rozlišení. Přesně tak, fotografie se na nic s menší kapacitou nevejde.
Baseballový zápas
Další ukázkou je typická fotografie ze sportovního stadionu. Z celkového záběru nejspíše neoceníte fotografovu pohotovost...
Ale když si přiblížíme čtvrtou metu, vidíme, že fotograf zmáčkl spoušť v pravý čas.
Zřetelně vidíme i lidi z publika, rozlišení je dostatečné k tomu, abychom rozpoznali obličeje.
Abychom ekvivalentního výsledku dosáhli s běžnou zrcadlovkou, museli bychom pořídit každý z těchto výřezů jako samostatný snímek (např. za použití teleobjektivu). Ale množství detailů, vměstnaných do jediného snímku z fotoaparátu Gigapxl, je na trhu dostupnými technologiemi zřejmě nepřekonatelné.
Oči Hubblova teleskopu na Zemi
Autoři přiznávají, že podobného rozlišení dosahují pravděpodobně i špionážní družice, které má k dispozici armáda nebo rozvědka. "Takové fotoaparáty ale zdaleka nejsou komerčně dostupné, vyžadují k provozu vesmírný chlad a jsou velké asi jako školní autobus. I kdyby nějaká organizace odtajnila všechny technologie, které takové zařízení používá, nehodilo by se to pro účely, ke kterým jsme navrhovali fotoaparát Gigapxl."
Graham Flint, hlavní iniciátor projektu Gigapxl, má s optikou celoživotní zkušenosti. Jako fyzik pomáhal konstruovat první zařízení pro navádění řízených střel a podílel se také na projektu Reganových "hvězdných válek". Pro NASA pracoval na optice Hubblova teleskopu. Nyní téměř sedmdesátiletý fyzik v důchodu se svojí ženou, která se věnuje focení, zkombinovali své životní zkušenosti a splnili si neobvyklý sen.
Odvážný sen o miliardě pixelů
Protože cílem bylo obejít očividná omezení současných (i budoucích) snímacích čipů (viz náš velký článek o fungování snímacích čipů), tvůrci už od začátku počítali s nasazením klasické fotografické technologie - filmu. Ne běžného 35mm kinofilmu, ačkoli ani ten nemá malé rozlišení. Pro tak vysoké rozlišení museli sáhnout po specializovaném řešení. V tomto případě po původně armádní technologii určené pro snímání leteckých fotografií.
Letecký fotoaparát K-38, snímající na formát 9" x 18" (cca 229mm x 467mm)
Velký formát byl nezbytný pro dosažení dostatečně vysokého rozlišení. Na druhou stranu bylo třeba, aby fotoaparát bylo možné přenášet a fotit s ním v terénu, ačkoli nikdo nepředpokládal, že by se měl vejít do brašny nebo do batohu. Formát 9 x 18 palců nakonec zvítězil i z praktických důvodů - kazety na film tohoto formátu jsou praktičtější pro práci v terénu.
Jako film používali nejprve Kodak SO-846, s velmi tolerantní expozicí, vyvolávaný klasickým procesem C-41. Jednotlivé barevné složky sice poskytovaly různou přesnost, celkově však film zapadal do ostatních prvků fotoaparátu vcelku dobře. Později byl film SO-846 nahrazen novou generací filmů Kodak, konkrétně filmem Aerocolor III typu 2444, poskytující vyšší rozlišení a lepší barevné podání, což jsou dva faktory klíčové pro věrnou krajinářskou fotografii.
Klasika, nebo digitál? Od každého trochu
Cílem projektu Gigapxl není jenom focení, ale také uchování výsledných snímků. "Chtěli bychom budoucím generacím zachovat pohled na památky, které nám doslova mizejí před očima," vysvětlují umělci na svých stránkách. "Třeba takový Řím - vápencové struktury, které přestály tisíce let, se teď rozpouštějí vlivem kyselého deště. Rytby v kameni jsou odsouzeny k zániku, ale kvalitní fotografie je může pro budoucí obdivovatele a vědce uchovat."
Technologie tedy již od počátku počítala s vytvářením zvětšenin. Ale zde se poprvé ukázal paradoxní problém velkého rozlišení. Zatímco běžní uživatelé obvykle řeší, na jaký maximální rozměr mohou fotky ze svého přístroje zvětšit, aby ještě nebyly jednotlivé pixely patrné, Gigapixl měl jiný problém - lidské oko má limitovanou schopnost vnímání detailů, a minimální plocha, na kterou mohli výsledný obraz umístit, byla u rozlišení jeden gigapixel celých padesát stop čtverečních. Na takovou plochu nebylo technicky možné zvětšovat klasickou fotochemickou cestou (kvůli nepřesnosti čoček a snížení kontrastu). Jedinou cestou je tedy digitální skener. Ten se také zpočátku stává hlavním limitujícím faktorem - první výsledky dosahují "pouhých" 260 megapixelů (skener s rozlišením 20 mikronů).
Když ani Photoshop nestačí
O rok později už skener DSW500 s rozlišením 12,5 mikronů dokáže negativ převést na snímek s rozlišením 670 megapixelů. Tím se tvůrci dotkli další, poněkud kuriózní hranice - Adobe Photoshop neumožňoval editaci obrázků takového rozlišení.
Zatímco testovali různé další části fotoaparátu, firma Leica Geosystems zdokonalila skener, a také firma Adobe vyšla Projektu Gigapxl vstříc. Kolem roku 2003 je rozlišení jednoho gigapixelu překonáno a tým se pouští do dalších experimentů - čtyři gigapixely a 6,3 gigapixelu. Vyšší rozlišení ale klade vyšší nároky na všechny komponenty systému: film, objektiv, stativ... Každá nepřesnost snižuje výslednou kvalitu, v každém kroku procesu se ztrácí část informace.
Boj o každý pixel
Abychom lépe pochopili, jaké okolnosti vedly tým k výslednému postupu a originálnímu řešení, ilustrujme si na příkladě lidského zraku, jakým procesem projde obrázek, než se nám "objeví" v mysli.
Tak nejprve tu máme světlo, které putuje k fotografovanému objektu a odrazí se od něj směrem k našemu oku. Cestou k nám projde vzduchem s určitými vlastnostmi (horký vzduch, mlha apod.) Čočka v našem oku světlo zlomí a promítne na sítnici. Čočka fotoaparátu si říká objektiv, zatímco sítnici fotoaparát nahrazuje fotocitlivou plochou, třeba digitálním čipem, nebo, v našem případě, filmem. Z tyčinek a čípků pak putují informace o jednotlivých bodech do mozku, který celkový obraz spojí. Tuto úlohu zastupuje skener. Následně se fotografie upraví v počítači a uloží na DVD.
Přitom pouze poslední zmíněný krok je bezztrátový, jelikož pracuje s digitálními daty. Ve všech ostatních případech dochází k určité ztrátě informace. Objektiv, ať je sebelépe navržený, vždy vnese určité vady obrazu, např. zkreslení perspektivy nebo aberaci. Film obsahuje zrníčka, takže má jednak limitované rozlišení, jednak vnáší do výsledné fotky náhodný šum. Skener zase degraduje fotografii šumem strukturovaným.
A jednou ztracená data nelze doopravdy vrátit zpátky. Proto bylo nutné pro každý krok rozebrat možná řešení a vybrat taková, která budou kompatibilní s ostatními (ztráty v jednotlivých krocích se totiž navzájem násobí, nepomůže tedy omezit ztrátu v jednom kroku, pokud by to bylo na úkor kroku jiného).
Objektiv na míru
Velký formát fotografie poněkud zúžil výběr dostupných objektivů. Tým experimentoval s šestiprvkovým objektivem Super Angulon od firmy Schneider Kreuznach. Tento širokoúhlý objektiv s pevnou ohniskovou vzdáleností 210 mm také posloužil pro většinu testů. Jakmile ale rozlišení skeneru stouplo, ukázalo se, že žádný z komerčně dostupných objektivů není vyhovující.
Problémem byla především nižší ostrost mimo střed snímku. Ukázalo se, že nejjednodušší bude navrhnout vlastní, zcela nový typ objektivu, který nebude trpět obvyklým nešvarem neostrosti mimo střed obrazu, nebo alespoň ne do takové míry.
Osmiprvkový objektiv Asymmagon si vyžádal mnoho měsíců návrhů a počítačových simulací. Největší problém prý dělaly barvy (aberace). Unikátní řešení zahrnuje speciální prvek, který chromatickou aberaci eliminoval.
Zaostřeno laserem
Zatímco u většiny dnešních fotoaparátů je standardním způsobem ostření "skrz objektiv", v případě gigapixelového fotoaparátu by takové řešení bylo nepraktické a těžko aplikovatelné.
Namísto toho si s sebou fotograf nebo fotografka nosí laserový měřič vzdáleností, podobající se dalekohledu. Je navržen pro profesionální golfisty a umožňuje měřit vzdálenost objektů až do půl kilometru, s přesností na jeden metr. Vyčtené údaje pak obsluha podle tabulky převede otočnými "šroubky" - jsou tři, takže je možné dosáhnout i úpravy perspektivy vhodné pro focení architektury.
Fotoaparát na kolečkách
Přestože fotoaparát není z nejlehčích, není možné jen sedět v laboratoři a radovat se z velkého rozlišení. Fotit krajinu znamená být v krajině. A tak se dostáváme k důležitému bodu - jak fotoaparát stabilizovat. Téměř čtyřicetikilogramové monstrum v ruce zkrátka nikdo neudrží.
Jak se s takovým fotoaparátem míří? Těžko. Fotoaparát totiž není zrcadlovka. Jedna taková zrcadlovka mu ale jako hledáček slouží. K horní části fotoaparátu Gigapxl je připevněný fotoaparát Nikon F2. Navíc může fotograf mačkat obě spouště zároveň a vytvářet si tak na 35mm film náhledy k filmu devítipalcovému.
Hledáček z ostřelovačské pušky neslouží jenom k přesnějšímu náhledu. Ukázalo se totiž, že s tak vysokým rozlišením jsou i sebemenší otřesy patrné - už kývnutí o hodnotě 0,047 miliradiánu se projeví vychýlením o jeden pixel na výsledné fotografii, což je asi desetkrát větší citlivost, než jakou je schopné zaznamenat lidské oko. Dalekohled tedy umožňuje rozpoznat, kdy si vítr na chvíli oddechl a je tedy vhodné okamžiku využít a fotku pořídit.
Další ukázky - smysl pro maličkosti
San Francisco
Slavný most Golden Gate ukazuje možnosti téměř panoramatického formátu 2:1, na který jsou fotografie pořizovány. A opět nechybí detailní záběr.
Grand Canyon
Téměř olejomalebně působí scenérie zachycující severní část Grand Canyonu.
Málokterý malíř by si ale dal práci s takovýmito detaily (jde o 0,05% výřez z celkového pohledu).
Další obrázky naleznete v již zmiňované galerii. Kromě mnoha důstojných a malebných exemplářů zde najdete mnoho skrytých zajímavostí a nečekaných detailů. Na co třeba koukají tito pánové na pláži? A kde se uprostřed nočního Harrisburgu vzala kráva? A jak vypadala první výstava panoramatického obrazu? Kdo řídí vlak? Myslím, že hledání těch vybraných detailů je pro fotografy skoro jako pořizování další fotky - také jde o to, najít ten jedinečný pohled. Kromě něj je ale na fotce připraveno takových pohledů miliony. Je potřeba hledat.
Současné projekty, vize do budoucna
Fotografové z týmu Gigapxl v současnosti pracují na dokumentaci amerických pamětihodností. Jejich obdivuhodné výtvory můžete zhlédnout v obrázkové galerii. Opravdovým zážitkem prý je "živá" výstava, kde jsou vystaveny kvalitní zvětšeniny, podrobností zobrazení totiž přesahují jakékoli dosud vystavované fotografie. "Je to, jako byste se na svět koukali ne přímo, ale šestinásobně zvětšujícím dalekohledem," přibližují fotografové zážitek z výstavy.
Je jasné, že Projekt Gigapxl je jejich vášní. S dvaatřicetikilogramovým fotoaparátem (stativ nepočítaje) by rádi objeli památky na celém světě, třeba i ve spolupráci s UNESCO. "Rád bych zkonstruoval více takových fotoaparátů a vyškolil fotografy v jejich obsluze," říká oddaný fotograf. "To by byl projekt hodný zakončení mé kariéry."
Odkazy:
Příběh Projektu Gigapxl je také skvělou příležitostí pro prozkoumání mnoha tajů klasické i digitální fotografie. Na oficiálních stránkách najdete podrobný popis technologií a postupů, včetně rozsáhlých pasáží vysvětlující slepé uličky vývoje i principy, ze kterých design vychází. Proto všem dalším nadšeným fotografům vřele doporučuji stránky prostudovat.
- Oficiální stránky projektu Gigapxl (anglicky)
- Fotograf hledá vyšší rozlišení (WIRED, anglicky)
- Projekt Gigapxl - obrovité obrázky (anglicky)
- Podobný projekt - holandská organizace TNO umožňuje (více info v holandštině zde) on-line přístup k 2,5gigapixelové fotografii (lze interaktivně zoomovat a pohybovat se po obraze). Tato fotografie města Delft byla pořízena digitálně.
