Reportáž z HP Labs - pod pokličkou digitální fotografie - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

HP Reportáž

HP Reportáž

29. ledna 2002, 00.00 | Počátkem měsíce jsme zavítali do výzkumných laboratoří HP Labs, ze kterých vyšlo mnoho tisíc patentů a také nejrůznější technologie. My jsme však dostali možnost se blíže podívat na digitální fotografii a její vývoj.

Počátkem roku u příležitosti cesty na MacWorldExpo 2002 jsme rádi přijali pozvání k návštěvě vývojových laboratoří HP Labs v Palo Altu, v Kalifornii - USA. Zde se nachází kromě celosvětové vedení celé firmy HP i významná část HP Labs. Další laboratoře se nacházejí v Bristolu ve Velké Británii (druhá největší laboratoř), v Indii, v Cambridge v USA, v Francii, v Izraeli a Tokyu. V HP Labs - přesněji HP Laboratories - pracuje zhruba 750 výzkumníků. Záběr vývoje je velmi široký, tak, jak je široký záběr samotné společnosti. Například technologie pro internet a výpočetní techniku, e-služby, mobilní osobní služby a zařízení, zobrazování a tiskové technologie a pokročilé výzkumy (molekulární elektronika, kvantové počítače, kryptografie a další).

Přímo v Palo Altu se kromě vedení HP a HP Labs nachází také největší část vývojářů. Celý areál je velmi rozsáhlý, jednopatrové budovy jsou kombinovány s množstvím zeleně a ještě větší plochou parkovišť. Největší dojem na návštěvníka udělá právě rozlehlost celého areálu. Přesto areál něpůsobí dojmem sídla ohromné celosvětové korporace. Stávající sídlo HP a HP Labs se nachází několik kilometrů od původní laboratoře, ve které pánové Bill Hewlett a Dave Packard položili základy své firmy. V Palo Altu se nachází ještě další zajímavé organizace, například známý Xerox PARC – „rodiště“ mnoha technologií, jako je Ethernet, laserový tisk, GUI a dalších.

Nás pochopitelně, vzhledem k zaměření Grafiky On-line, zajímaly technologie zpracování obrazu. V případě HP logicky tisk a také digitální fotografie. V sídle HP Labs jsme se setkali s Lawrencem Hanlonem, vedoucím jednoho z vývojových týmů, který nám byl průvodcem. Při návštěvě jsme se kromě mnoha zajímavých informací z historie vývoje (i když v případě digitálních fotoaparátů se nedá příliš hovořit o historii) dozvěděli také jakým směrem se bude digitální foto v této oblasti ubírat. Bylo nám umožněno také si prohlédnout vývojové laboratoře, nicméně mnoho informací a sekcí nám pochopitelně zůstalo utajeno.

Náš průvodce, Larry Hanlon

O přínosu HP v oblasti tiskových technologií není nutné diskutovat – odtud pochází technologie termálního inkoustového tisku, označovaná obvykle jako "ink-jet". HP také má nemalé zásluhy v oblasti laserového tisku, první laserová tiskárna s PostScriptem pochází právě z HP. O tisku a tiskárnách v podání HP se toho ví poměrně hodně, my jsme proto uvítali možnost se podívat pod pokličku vývoje digitálních fotoaparátů.

S vývojem kolem digitálních fotoaparátů se v HP začalo někdy kolem roku 1993 – to tak zhruba odpovídá také běžnému výhledu HP Labs. Technologie, na kterých vědci pracují, se v praxi objevují zhruba s odstupem 5 let, někdy je to samozřejmě méně, u některých výzkumů pro změnu výrazně déle. HP samotné samozřejmě neprovádělo celý vývoj digitálních fotoaparátů samostatně. Například modely PhotoSmart 618 a PhotoSmart 912, uvedené v roce 2000, byly spoluvyvíjeny za značné podpory Pentaxu. Kromě modelů, na kterých probíhala spolupráce s Pentaxem, HP dnes nabízí i další fotoaparáty, které pocházejí od jiných partnerů. Vývojáři HP se soustředili především na vývoj software, který ve fotoaparátu má na starosti zpracování obrázků, především z hlediska korektního zpracování barev.

V případě digitálních fotoaparátů je potřeba, aby zachycené snímky správně barevně interpretovaly. Pro fotoaparát je digitální snímek pouze sled dat, kterým nijak nerozumí z hlediska logického, a to činí situaci komplikovanou. Lidský mozek totiž má schopnost správného vnímání barvy, bez ohledu na světelné podmínky, takže například list papíru se nám zdá bílý, i když na něj svítí denní světlo, zářivky či žárovky. Jistou roli u vjemu hraje dokonce osobní zkušenost a paměť. U fotoaparátu musí nastoupit logika software, který se musí na základě parametrů rozhodnout, jak naložit se scénou, kterou zachycuje. HP Labs proto vyvinuli HP Imaging Technology, což je program, starající se o zpracování fotky přímo v fotoaparátu. Ten při zpracování bere kromě základních údajů, jako je clona a délka expozice, také další – barevnou teplotu, světlost scény (zda se jedná o „nevěstu ve sněžné bouři nebo černou kočku v tunelu“) a dynamický rozsah. Z těchto údajů následně zpracovává finální podobu obrázku, kterou převede do barevného prostoru sRGB, pro ideální zobrazení a tisk na nejrůznějších zařízeních.

CCD čip - na vlastní oči

HP Labs tedy vyvinulo tuto technologii, která byla nasazená v již zmiňovaných fotoaparátech PhotoSmart 618 a 912. V tomto případě byl vývojový tým přímo součástí produktového vývoje a velmi úzce se spolupodílel na vývoji konkrétního produktu, obvykle jsou laboratoře pouze místem pro vývoj technologií, které se později objeví v praktickém nasazení. Mimochodem, to sebou přináší také nutnost testování přímo CCD čipů – jak vypadá zařízení pro testování, můžete vidět na fotografií. Díky spolupráci s výrobci CCD čipů jich HP testovalo poměrně hodně a podle slov pana Hanlona předávali výrobcům nemálo tipů, jak čipy dále zlepšovat.

Praktickou ukázkou realizací nápadů HP Labs je dock pro PhotoSmart 812 – oboje bylo ohlášené na nedávném CESu v Las Vegas. Dock umožňuje snadno tisknout na tiskárnu, bez nutnosti počítače, nebo naopak propojení s počítačem a automatizované zpracování fotek, například odeslání babičce – a to vše lze nastavit již přímo ve fotoaparátu. Idea takovéhoto doku vnikla v HP Labs již před zhruba 7 lety – ale několik dalších let trvalo, než byla prakticky realizovaná. Záměrem HP Labs je vyvinout technologie, které budou umožňovat snadno pořizovat fotografie, a také je následně snadno sdílet s ostatními – tisknout, posílat mailem nebo publikovat na webu.

Testovací aparatura pro měření charakteristik CCD čipů

Tímto směrem se také bude ubírat další vývoj. Zjednodušování použití a také zlepšování kvality fotografií. Kvalita fotografií se bude zlepšovat díky neustálému vývoji CCD prvků, které mají stále vyšší rozlišení a hlavně kvalitu, ale také díky novým technologiím pro zpracování obrazu. Ty musí inteligentněji zpracovávat obraz, lépe pracovat v extrémních situacích, které dnešní přístroje nezvládají. Například práci ve špatných světelných podmínkách. Jednou z používaných technologií na odstranění šumu je „dark current“, kdy dochází ke sejmutí stavu snímače s uzavřenou závěrkou. Tyto hodnoty se následně „odečtou“ od pořízené fotografie, která tak obsahuje mnohem méně šumu. Tento postup je známý již relativně dlouho, ale díky výpočtové náročnosti jsme se praktického nasazení dočkali až v relativně nedávné době, spolu se zvyšujícím se výkonem procesorů ve fotoaparátu. Další problém pro fotoaparáty jsou scény s velkou dynamikou, kdy je potřeba zachovat všechny detaily a zároveň korektně pracovat s barvami. V laboratoři jsme viděli testovací program, na kterém jsou zkoušené nové algoritmy, a zde jsme také mohli posoudit vliv jednotlivých postupů na takovouto scénu. Takovéto úkoly však souvisí i s „inteligentním“ posuzováním scény.

Vývoj rozhodně pokračuje dál a podle slov zástupce HP Labs se můžeme těšit na stále nové technologie v oblasti digitální fotografie – některé až „takřka revoluční“ - jejichž výsledkem bude jednodušší a kvalitnější focení.