Ως πριν από λίγα χρόνια - τότε που ακόμη εστίαζες προτού πατήσεις το «κλικ» - το πρώτο μυστικό που μάθαινε ένας ερασιτέχνης φωτογράφος ήταν το πώς να δαμάζει το «βάθος εστίασης». Μάθαινε δηλαδή το ότι για να μην του βγει «φλουταρισμένη» η φωτογραφία έπρεπε να εστιάσει σωστά με τον φακό, αφού πρώτα βρει τη χρυσή τομή μεταξύ ευαισθησίας του φιλμ, ταχύτητας κίνησης του φωτογραφιζόμενου αντικειμένου, συνθηκών φωτισμού του και βαθμού ανοίγματος του διαφράγματος.

Τέχνη περίπλοκος τουτέστιν, που χάριζε υπερηφάνεια όταν πετύχαινε και... πολλές πεταμένες εκτυπώσεις στην αντίθετη περίπτωση. Επειτα ήρθε η εποχή του αυτοματισμού και την εστίαση για λογαριασμό του ερασιτέχνη ανέλαβαν οι ίδιες οι μηχανές. Οπότε, κάποτε στόχευαν σωστά και πολλές φορές λάθος. Επειτα εμφανίστηκαν οι μηχανές πολλαπλής εστίασης, όπου ο ενσωματωμένος επεξεργαστής μετρούσε τα κεφάλια των ανθρώπων και προσπαθούσε να «καθαρίσει» μια ζώνη εστίασης που να «τους χωρέσει». Καλούτσικη η λύση, αλλά μερική. Ωσπου μια ριζοσπαστική διδακτορική διατριβή στο αμερικανικό πανεπιστήμιο Stanford - του Κινέζου Ρεν Ενγκ (Ren Ng), το 2006 - μας έφερε στην εποχή της «ολικής εστίασης». Μιας επαναστατικής τεχνολογίας που, εφέτος, υπόσχεται να μας παραδώσει την πρώτη της υλοποίηση.


«H πράξη της δημιουργίας διαρκεί μια στιγμή, μια αστραπιαία δοσοληψία, όπου μόλις προλαβαίνεις να ισιώσεις τη μηχανή και να αιχμαλωτίσεις το δραπετεύον θήραμα στο μικρό σου κουτί.»

Henri Cartier-Bresson






Δεν είναι τέσσερις διαφορετικές λήψεις αλλά μία, στην οποία εστιάζουμε εκ των υστέρων... όπου μας αρέσει!


Η «πολυφωνική» σύλληψη του φωτός

Το πρόβλημα της μονοσήμαντης εστίασης είχε το ανάλογό του στον κόσμο του ήχου: Εμοιαζε με τη μονοφωνική ηχογράφηση, όπου όλοι οι ήχοι μιας ορχήστρας καταγράφονταν σε ένα αυλάκι δίσκου και αποδίδονταν από ένα κανάλι ήχου.

Ο μεγαλωμένος στην Αυστραλία φοιτητής του Stanford Ρεν Ενγκ συνέλαβε αυτή την αναγωγή και βάλθηκε να ανακαλύψει τον τρόπο της πολυκάναλης καταγραφής και αναπαραγωγής του φωτός. Οπλα του ήταν το μαθηματικό μυαλό του - είχε από μαθητής σαρώσει τα βραβεία της Αυστραλιανής Μαθηματικής Εταιρείας και, ως φοιτητής Μαθηματικών και Πληροφορικής στο Stanford, είχε πάρει το Βραβείο του Προέδρου των ΗΠΑ - αλλά και το ότι «πατούσε στους ώμους γιγάντων»: Οι επιβλέποντες καθηγητές του διδακτορικού του, Patrick Hanrahan, Marc Levoy και Mark Horowitz, ήταν πρωτοπόροι της υπολογιστικής επεξεργασίας εικόνων και είχαν στήσει στο πανεπιστήμιο αυτό μια μοναδική πειραματική διάταξη πολυεστιακής φωτογράφισης, με συνδυασμό 100 φωτογραφικών μηχανών.

Ο πειραματισμός των καθηγητών του Ρεν εστίαζε στο κλασικό πρόβλημα της συρραφής φωτογραφιών για τη σύνθεση πανοράματος, όπου όλες οι λεπτομέρειες θα φαίνονταν καθαρά. Ο Ρεν θέλησε τη λύση αυτή διαθέσιμη στα χέρια κάθε ερασιτέχνη φωτογράφου και... συμπιεσμένη σε μία και μόνη, απλή και φθηνή, φωτογραφική μηχανή. Ωστόσο και εκείνοι και αυτός είχαν μεγάλο αντίπαλο τις οπτικές εκτροπές (aberrations): Για να μας δώσει ένας φακός ιδανική απεικόνιση, θα έπρεπε όλες οι αχτίδες φωτός που πηγάζουν από όποιο σημείο της φωτογραφίας του να συγκλίνουν μέσω αυτού σε ένα σημείο, πάνω στην καταγραφική επιφάνεια της μηχανής (ψηφιακό φωτοκύτταρο).

Οι εκτροπές είναι ατέλειες της οπτικής συνταγής των φακών, που παρεμποδίζουν μια τέτοια τέλεια σύγκλιση. Και, όπως μας είχε αποδείξει από το 1858 ο περίφημος Maxwell, «κανένα οπτικό σύστημα δεν μπορεί να δώσει ιδανική απεικόνιση σε όλα τα εστιακά βάθη, διότι ένα τέτοιο σύστημα θα παραβίαζε τους βασικούς μηχανισμούς ανάκλασης και διάθλασης»! Οπότε, αν οπτικά δεν υπήρχε λύση, ποιος δρόμος έμενε ανοιχτός για τον Ρεν;

Τον βρήκε αναμοχλεύοντας την έρευνα επί της «μηχανικής του φωτισμού» που είχε διεξαγάγει από το 1939 ο Ρώσος Gershun, την εισαγωγή της στη «ρομποτική όραση», που επιτέλεσαν το 1987 οι Bolles, Baker και Marim, και την ένταξή της στα γραφικά των υπολογιστών που κατόρθωσαν το 1996 οι Levoy, Hanrahan και Gortler: Θα άφηνε απείραχτο το μάτι (δηλαδή τη φωτογραφική μηχανή) αλλά θα αντικαθιστούσε τον αμφιβληστροειδή του με «μάτι εντόμου» (δηλαδή με μικροφακό από διάταξη φωτοαισθητήρων).

Βέβαια τέτοιο υβριδικό μάτι δεν υπάρχει στη φύση, αλλά ο Ρεν είχε την πεποίθηση ότι τα μαθηματικά και οι υπολογιστικοί αλγόριθμοι θα μπορούσαν να αναλάβουν τόσο την επεξεργασία του όγκου οπτικών πληροφοριών όσο και τη διόρθωσή τους. Διότι αυτό που περιελάμβανε η λύση του ήταν η σύλληψη των φωτονίων από κάθε σημείο της εικόνας, η αποθήκευση της όλης πληροφορίας ως «πεδίο φωτός», ανεξάρτητα από το πού εστίαζε τη στιγμή της λήψης ο φακός, και η κατοπινή επεξεργασία της κατά βούληση.

Το αποτέλεσμα ήταν πράγματι κάτι το πρωτόγνωρο. Το ψηφιακό αρχείο κάθε φωτογραφίας έγινε πλέον πολύ μεγαλύτερο των συνήθων, αλλά η φωτογραφία ήταν «αλληλεπιδραστική»: Αρκούσε να κάνεις «κλικ» σε όποιο σημείο της εικόνας για να επανεστιαστεί με επίκεντρο εκείνο. Και, όπως αποδείχθηκε στη συνέχεια, μπορούσε κανείς να έχει τη φωτογραφία πεντακάθαρη, με ολική εστίαση, να πάρει τρισδιάστατες φωτογραφίες με όμοια χαρακτηριστικά, ή και να δημιουργήσει ολογραφίες.

Το ξεκίνημα μιας επανάστασης

Το διδακτορικό του Ρεν απέσπασε το Βραβείο Καλύτερης Διατριβής του Stanford το 2006 και το Παγκόσμιο Βραβείο Πληροφορικής της ACM, το 2007. Αυτά όμως ήταν μόνον η αρχή, καθώς από το 2008 ως το 2010 ο Ρεν κατέθεσε επτά ευρεσιτεχνίες στον τομέα και ίδρυσε τη δική του εταιρεία εκμετάλλευσής τους. Η εταιρεία του, η Refocus Imaging Inc., βρήκε πανεύκολα τα πρώτα 50 εκατ. δολάρια χρηματοδότησης για να αναπτύξει τη δική της φωτογραφική μηχανή «ολικής εστίασης». Στις 21 Ιουνίου 2011 παρουσίασε επίσημα την τεχνολογία της, αναβαπτίστηκε σε Lytro Inc. (www. lytro. com) και υποσχέθηκε τη φωτογραφική μας λύτρωση μέσα στη χρονιά, με το πρώτο μοντέλο μηχανής της.

Σε μια πρώτη ανάγνωση, η εφεύρεση του Ρεν λύνει τα χέρια όλων μας και κάνει την αιχμαλώτιση των στιγμιοτύπων «δίκαιη» για όλους όσοι απαθανατίζονται σε αυτές. Σε μια δεύτερη όμως - ιδίως αφού διαβάσετε τη διατριβή του στη διεύθυνση www.lytro.com/renng-thesis.pdf - θα συνειδητοποιήσετε ότι η ολική εστίαση συνιστά την επόμενη οπτική επανάσταση μετά την εφεύρεση της φωτογραφίας (από τον Daguerre, το 1839).

Ο λόγος θα σας γίνει προφανής αν σκεφθείτε επιστήμονες με ηλεκτρονικά μικροσκόπια που τώρα, ακόμη, πασχίζουν να εστιάσουν στην τάδε λεπτομέρεια του δείνα μικροοργανισμού, ή αστρονόμους με τηλεσκόπια που «βγάζουν τα μάτια τους» προσπαθώντας να διακρίνουν την όποια ρυτίδα εδάφους σε κάποιον πλανήτη. Και ακόμη, σκεφθείτε τις υπηρεσίες Εθνικού Κτηματολογίου και Δασολογίου: Πόσο πιο εύκολα και πεντακάθαρα θα ήταν όλα αν είχαμε ρομποτικά αεροπλανάκια να κόβουν βόλτες πάνω από τη χώρα, φωτογραφίζοντας χωρίς έγνοια εστίασης τα πάντα... Και ακόμη περισσότερο, φαντασθείτε την ευχέρεια «γυρίσματος ταινιών» αν οι σκηνοθέτες δεν έχουν να νοιαστούν για το πού εστίασε ο οπερατέρ, αλλά και την «εξατομίκευσή της παρακολούθησης» των ταινιών και των ντοκυμαντέρ αν ο κάθε θεατής μπορεί να εστιάζει όπου θέλει εκείνος!

Μια εποχή «ξένοιαστης καταγραφής εικόνων» ανατέλλει, μια εποχή που σίγουρα θα γεννήσει πολλαπλάσιες εμπειρίες και συγκινήσεις απ' όσες γευόμασταν ως σήμερα. Ελπίζουμε όχι και, κυριολεκτικά, δραματικότερες.

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ

Ο Ren Ng εξηγεί σε διαδικτυακό κανάλι τη συνταγή της επιτυχίας του

Μπορεί «μία φωτογραφία να αξίζει όσο χίλιες λέξεις», αλλά ένα και μόνο άρθρο δεν μπορεί να πει χίλιες ιστορίες. Εκτός... αν το συνδέσει κάποιος με τον θησαυρό που λέγεται Internet. Και ιδού τι μας προέκυψε ψάχνοντας την ιστορία αυτής της νέας τεχνολογίας και της κάμερας ολικής εστίασης (αγγλιστί light-field camera ή plenoptic camera) που ετοιμάζεται να μας δώσει η Lytro:

Σε πρώτο βήμα, παρακολουθούμε στο www.youtube.com μια επεξήγηση του πώς λειτουργεί η καταγραφή του φωτοπεδίου και πώς την αξιοποιεί το λογισμικό προκειμένου να μας δώσει ποικίλες νέες οπτικές της ίδιας εικόνας.

Επειτα, παρακολουθούμε - επίσης στο YouTube, στη διεύθυνση www.youtube.com - μια συνέντευξη του Ρεν Ενγκ, στην οποία ο δαιμόνιος νεαρός εξηγεί το πώς συνδύασε το πάθος του για τη φωτογραφία με την εξειδίκευσή του στον προγραμματισμό υπολογιστικών γραφικών για να στήσει την «επανάσταση» και πού μπορεί να οδηγήσει αυτή.

Στη συνέχεια, ο Ενγκ μας ενημερώνει στη συνέντευξή του ότι η αγορά φωτομηχανών είχε παγκοσμίως τζίρο 38 δισ. δολάρια το 2010 και αναμένεται να φθάσει τα 44 δισ. το 2015 (χωρίς την όποια αλλαγή προξενήσει η εφεύρεσή του). Πηγαίνοντας στην ιστοσελίδα της εταιρείας που τον πρωτοχρηματοδότησε διαβάζουμε το πώς μεταβλήθηκε ο λαμπρός φοιτητής σε βιομήχανο και επιχειρηματία, στη διεύθυνση http://k9ventures.com/blog/2011/06/2/the-making-of-lytro/.

Τα προαναφερθέντα βήματα ενημέρωσης είναι σε αρκούντως απλά αγγλικά, ώστε να είναι κατανοητά από τη βιντεοπαιχνιδόπληκτη νέα γενιά μας. Και αν κάποιοι από τους αναγνώστες μας είναι φοιτητές ή πανεπιστημιακοί, θα πρέπει σίγουρα να διαβάσουν τη διατριβή του Ενγκ - στο www.lytro.com/renng-thesis.pdf - για να δουν είτε το πώς αποδεικνύει μαθηματικά τη θεωρία του ή το πώς γράφεται μια διπλωματική που κερδίζει παγκόσμιο βραβείο. Πολύ καλή ανάλυση της τεχνολογίας δίνει και το http://raytrix. de/tl-files/downloads/Raytrix-Intro-LightField-100124-web.pdf της γερμανικής εταιρείας Raytrix.

Αλλά, κυρίως, πρέπει να διαβάσουν και να δουν τα προαναφερθέντα οι πρωταγωνιστές, οι παρατρεχάμενοι και οι διεκδικητές της εξουσίας στη χώρα μας, όλοι αυτοί που κόπτονται στα λόγια για το πώς θα περάσουμε στην πολυπόθητη ανάπτυξη. Διότι νέοι σαν τον Ενγκ υπάρχουν πολλοί στην Ελλάδα - παρά τις άοκνες προσπάθειες του αριστοφοβικού εκπαιδευτικού μας συστήματος να τους συνθλίβει - αλλά δεν θα μείνουν για πολύ: η μεγαλύτερη επίπτωση της τωρινής εξαθλίωσής μας θα είναι η αφαίμαξη αυτού του τόπου από κάθε έξυπνο και δημιουργικό νέο. Αν δεν επενδύσουμε σε αυτούς, αν δεν τους ανοίξουμε δρόμους λύτρωσης... θα ξεμείνουμε με τις αναμνηστικές τους φωτογραφίες από Lytro. Και τότε, η αλλαγή εστίασης δεν θα αλλάζει τίποτε!

Η «επανάσταση στη φωτογραφία» έρχεται με μόλις δύο νέες επιφάνειες μεταξύ του φακού και του σώματος της γνωστής ψηφιακής μηχανής: μία κηρήθρα μικροαισθητήρων και μία μικροφακών

ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΑΛΜΑΤΑ ΤΗΣ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑΣ

1969: Το πρώτο φωτοτρανζίστορ

Το λεγόμενο CCD (Charge-Coupled Device) εφευρέθηκε εκείνη τη χρονιά από δύο στελέχη των αμερικανικών Bell labs - τον William Boyle και τον George Smith -αλλά χρειάστηκε άλλη μία δεκαετία έως ότου διατεθεί στην αγορά και τρία ακόμη χρόνια μέχρις ότου φθάσει στα χέρια των καταναλωτών. Το 2009 οι δύο εφευρέτες του μοιράστηκαν το βραβείο Νομπέλ.

1977: Η πρώτη εμπορική φωτομηχανή αυτόματης εστίασης

Η πασίγνωστη βιομηχανία φωτογραφικών μηχανών Leica ήταν η πρώτη που κατέθεσε πατέντες για την αυτόματη εστίαση, αλλά... δεν τις υλοποίησε, καθώς δεν πίστεψε ότι οι πελάτες της θα απαρνούνταν ποτέ τον χειροκίνητο έλεγχο εστίασης. Την ολιγωρία αυτή εκμεταλλεύθηκε η ιαπωνική Konica, η οποία αγόρασε τα δικαιώματα μιας συσκευής εστίασης -  που ανέπτυξε μηχανικός τής επίσης αμερικανικής Honeywell - και παρουσίασε την Konica C35 AF.

1991: Η πρώτη εμπορική ψηφιακή μηχανή της «βασίλισσας του φιλμ»

Ο μεγάλος αντίπαλος της διάδοσης των ψηφιακών μηχανών ήταν η αμερικανική Kodak, λόγω της σχεδόν μονοπωλιακής της θέσης στην αγορά φιλμ. Προκειμένου όμως να ανταποκριθεί στη ζήτηση ψηφιακών μηχανών από τις κυβερνητικές υπηρεσίες των ΗΠΑ ανέπτυξε το 1987 έναν δικό της ψηφιακό αισθητήρα και τον ενσωμάτωσε σε μια αναλογική Canon F1. Toν Μάιο του 1991 παρουσίασε την πρώτη της πλήρως ψηφιακή επαγγελματική μηχανή, την Kodak Professional DCS, βασισμένη στη Nikon F3, και... σήμανε την αρχή του τέλους για το φιλμ.

2010: Οι πρώτες «πλενοπτικές» κάμερες διατίθενται στο εμπόριο

Η γερμανική Raytrix (http://raytrix.de/) ήταν εκείνη που πρόλαβε να μετατρέψει σε προϊόν την τεχνολογία ολικής εστίασης που κυοφορούσαν τα πανεπιστήμια. Πρώτο της μοντέλο η R5, μια κάμερα ανάλυσης 1 megapixel με συνολικό κόστος περίπου 10.000 δολάρια. To επόμενο μοντέλο ήταν το R11, που φτάνει τα 3 megapixels, αλλά έχει και τριπλάσια τιμή.

2011: H Lytro (www.lytro.com) προαγγέλλει την «κάμερα φωτοπεδίου για τον λαό». Η ιστορία γυρίζει σελίδα.


tovima