Сегодня наткнулся на статью на сайте Wired.com, описывающую как в домашних условиях сделать из обыкновенного Canon’овского сканера цифровой фотоаппарат.

Меня заинтересовала идея, и я решил написать статью, в которой кратко опишу принципы изготовления и работы такой камеры.


Принцип работы.

Камера работает точно так же, как и любой фотоаппарат. Линза проецирует изображение на светочувствительный элемент. Вы можете найти тонны информации по этой теме. В данном варианте одно отличие – роль светочувствительного элемента играет обычный планшетный сканер. Простейшая и супердешевая камера, как выяснилось, собирается из черного пенокартона, картонной трубы, пластиковой линзы, и собственно любого сканера.


Но такой вариант не идеален – он имеет массу недостатков выражающихся в маленьком угле обзора, фиксированном фокусе, плохой глубине резкости и всех недостатках связанных с не модифицированном сканером (для хороших результатов сканер нужно модифицировать).


Снимок с такой вот супердешевой фотокамеры.

Как улучшить качество.

Как вариант можно приобрести и модифицировать древнюю фотокамеру 30-х годов, превратив ее в дикий гибрид старинных и современных технологий.


«Цифровая камера», которую вы никогда не сможете купить в «Эльдорадо» :)


Снимок с такого гибрида, намного более качественный, чем с примитивного варианта.

Современное сканерофотокамеростроение.

Майк Голембевски (Mike Golembewski), насколько я понял, он изобрел этот метод, пишет:

« Несколько лет назад я сделал свой первый самодельный цифровой фотоаппарат. Идея была простой – я беру свой планшетный сканер и превращаю его в подобие фотографической бумаги.

Моя первая камера была сделана из изоленты, картона и самого дешевого планшетного сканера, который я смог найти. Я надеялся, что проект будет всего лишь маленьким экспериментом, но оказалось, что он стал чуть ли не делом моей жизни. Сборка первой камеры потребовала целой недели, или даже двух. Но когда я собрал ее я отметил некоторые причудливые эффекты на фотографиях.

Те объекты в сцене, которые были статичны, выглядели на снимке нормально, но те, что двигались, на снимке отражались с интересными эффектами – они всячески искажались, скручивались, растягивались и сжимались образуя причудливые формы. Сначала я думал, что это было какой-то ошибкой или неисправностью в моем изобретении. Но вскоре я понял, что движение сканера объединялось с движением записываемой сцены, создавая неожиданные и иногда даже непредсказуемые результаты.

Я был крайне возбужден таким открытием. Вместо того, чтобы просто построить камеру по традиционной схеме с тем исключением, что в качестве светочувствительного элемента я использовал сканер, я наткнулся на новый инструмент для исследования отношения между временем, движением и изображением. Так и превратился мой двухнедельный эксперимент в эксперимент, который длится уже целых три года. Теперь мои камеры работают намного лучше, чем те, которые я создавал в начале.»

О том, как сканер видит время.

Планшетный сканер не сразу получает целую картинку сцены. Сканер получает изображение читая его линия за линией. Чтобы отсканировать одну фотографию обычно затрачиваешь от 15 секунд до 5 минут, это время зависит от выбранного разрешения. Каждая линия изображения получается сканером в считанные миллисекунды.

Вот вам пример, который еще проще все объясняет. Например, нам нужно отсканировать изображение представляющее из себя квадратную картинку состоящую из 15,000 пикселей по ширине (соответственно в картинке содержится всего 225,000,000 пикселей). Сканирование занимает 90 секунд. Каждая линия изображения читается одна за другой, примерно 6 миллисекунд каждая. Это происходит 15,000 раз, пока головка сканера двигается от начала картинки до ее конца. Но ведь пока сканер читает изображение, оно может двигаться. Таким образом, объект может сдвинуться, а сканер, оставляя ранее захваченное изображение объекта будет дальше захватывать уже новое его положение (причем, каждые 6 миллисекунд).


Картинка показывает, как видит сканер сцену на каждом отрезке времени сканирования.


А вот картинка, которая получается по завершении сканирования.

Такой эффект просто невозможно создать используя традиционные инструменты. В принципе такое можно сделать используя обычную видеокамеру (изображение будет состоять из примерно 750 линий и будет низкого разрешения), но изображение и близко не будет похоже на «отсканированное».

Как насчет цвета?

Главный вопрос, который задается по теме «фотоаппарат из сканера» — это «куда делись цвета, и почему все фотографии только черно-белые?». Ответ на этот вопрос связан с самой процедурой захвата сканером цветного изображения. Для того, чтобы захватить цветное изображение, сканер разбивает картинку на три канала – красный, зеленый и голубой, эти каналы получаются при помощи освещения картинки лампой, сканер захватывает каждую линию каждого канала отдельно, используя светочувствительный сенсор воспринимающий только оттенки серого, а затем объединяет эти три канала в одно цветное изображение. Фото-аппарат собранный из сканера не использует эту лампу, он использует свет спроецированный линзой, соответственно все три канала идентичны и финальное изображение получается черно-белым (grayscale). Есть правда исключение, когда камера сканирует сцену, в которой цвета меняются быстрее, чем происходит сканирование, это относится к быстрому обновлению телевизионного экрана или экрана монитора, получается этакий цветовой всплеск на черно-белом изображении.


Цветовая вспышка на этой картинке создана высокой скоростью обновления экрана компьютерного монитора. Дисплей меняет цвета быстрее, чем сканер считывает линию изображения, поэтому монитор рябит цветами.

P.S. По ссылке вы найдете также сканерофотогалерею и подробный текст.