Những nguyên lý sáng tạo ứng dụng trong sự hình thành và phát triển của Came ra kĩ thuật số

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN __________ BÀI THU HOẠCH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Đề tài: Những nguyên lý sáng tạo ứng dụng trong sự hình thành và phát triển của Camera kĩ thuật số Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH.Hoàng Kiếm Sinh viên thực hiện: Ngô Thị M ỹ Thanh Mã số: 0208480140 TP HCM, 12/12/2012 1 Mục lục Lời nói đầu ............................................................................................................................... 2 I. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu khoa học và sáng tạo. ...................................... 3 1. Khái n iệm khoa học:.................................................................................................. 3 2. Ý nghĩa của khoa học ................................................................................................ 3 3. Nghiên cứu khoa học................................................................................................. 3 II. Các phương pháp giải quyết vấn đề khoa học. ................................................................ 4 1. Phương pháp thử và sai ............................................................................................. 4 2. Lý thuyết giải các bài toán sáng chế(TRIZ) .............................................................. 5 3. 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản:.................................................................................. 5 III. Lịch sử hình thành và phát triển của camera k ĩ thuật số. ............................................ 11 1. Chiếc máy ảnh số đầu tiên (1975) ........................................................................... 12 2. Phiên bản thương mại đầu tiên (1989) .................................................................... 12 3. Dấu ấn Kodak và Nikon (1991 – 1992) .................................................................. 13 4. Máy ảnh số màu xuất hiện ....................................................................................... 13 5. Sự xuất hiện của LCD ............................................................................................. 14 6. Những tên tuổi mới xuất hiện .................................................................................. 15 7. Cách thức lưu trữ mới ............................................................................................. 15 8. Giai đoạn cuố i thập niên 90..................................................................................... 16 9. Máy ảnh cho trẻ em ................................................................................................. 16 10. Máy ảnh SLRs xuất hiện ......................................................................................... 17 11. Thời đại của máy ảnh nhỏ gọn ................................................................................ 17 12. Máy ảnh fullframe xuất hiện ................................................................................... 18 13. Sự phát triển mạnh mẽ của máy ảnh kĩ thuật số (2003 -2004)................................ 18 14. Máy ảnh DSLR tốt nhất........................................................................................... 19 15. Máy ảnh 3D ............................................................................................................. 19 16. Những sản phẩm cao cấp nhất ................................................................................. 20 IV. Phân tích các nguyên lý sáng tạo được áp dụng trong Camera kĩ thuật số. ................ 21 V. Kết luận .......................................................................................................................... 24 VI. Tài liệu tham khảo....................................................................................................... 25 2 Lời nói đầu Ngày nay, khoa học công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong tất cả các lĩnh vực đời sống xã hội.Khoa học công nghệ đã t húc đẩy sự phát triển của nhân loại. Để khoa học công nghệ ngày càng phát triển, phương pháp nghiên cứu khoa học là một môn học vô cùng quan trọng, làm nền tảng cho người nghiên cứu tìm cho mình con đường nghiên cứu khoa học đúng đắn. Bài thu hoạch này là kết quả lĩnh hội được sau khi học môn phương pháp nghiên cứu khoa học, trong đó em xin t ìm hiểu về các nguy ên lý sang tạo đã được áp dụng trong quá trình hình thành và phát triển của máy camera kĩ thuật số. Em xin chân thành cám ơn G S. TSKH Hoàng Kiếm, giảng viên môn học Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học, Thầy đã truyền đạt cho chúng em những kiến thứ quý báu về nguyên lý sáng t ạo cũng như những phương pháp nghiên cứu khoa học, giúp chúng em có thêm niềm đam mê cũng như hiểu rõ về con đường nghiên cứu khoa học. 3 I. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu khoa học và s áng tạo. 1. Khái ni ệm khoa học: Khoa học được hiểu là một hệ thống tri thức tự nhiên về xã hội và tư duy về những quy luật phát triển khách quan của tự nhiên, xã hội và tư duy. Nó giải thích một cách đúng đắn nguồn gốc của những sự kiện ấy, phát hiện ra những mối liên hệ giữa các hiện tượng, trang bị cho con người những tri thức về qui luật khách quan của thế giới hiện thực để con người áp dụng vào thực tiến sản xuất và đời sống. Khoa học còn được hiểu là một hoạt động xã hội nhằm tìm tòi, phát hiện quy luật, hiện tượng và vận dụng các quy luật ấy để sáng t ạo ra nguy ên lý các giải pháp tác động vào các sự vật, hiện tượng, nhằm biến đổi trạng thái của chúng. 2. Ý nghĩa của khoa học Khoa học chính là động lực thúc đẩy sự phát triển của xã hội, làm cho con người ngày càng văn minh hơn, nhân ái hơn, sống tốt hơn và vững tin hơn vào bản thân mình trong cuộc sống. Cụ thể là: - Con người hiểu được tự nhiên, nắm được các quy luật biến đổi, chuyển hóa vật chất, chinh phục tự nhiên theo quy luật của nó. - Con người nắm được các quy luật vận động của xã hội mình đang sống và vận dụng chúng để thúc đẩy xã hội phát triển nhanh chóng hơn. - Con người ngày càng có ý thức, càng thận trọng hơn trong việc nhận thức khoa học: không vội vã, không ngộ nhận, không chủ quan, tiến vững chắc đến chân lý của tự nhiên. - Khoa học chân chính chống lại những quan điểm sai trái( mê tín dị đoan, phân biệt chủng tộc…) - Khoa học làm giảm nhẹ lao động của con người, cải thiện chất lượng cuộc sống. 3. Nghiên cứu khoa học Nghiên cứu là một công việc mang tính chất tìm tòi, xem xét cặn kẽ một vấn đề nào đó.Nếu đối tượng của công việc là một vấn đề khoa học thì công việc ấy gọi là nghiên cứu khoa học. 4 Nếu con người làm việc, tìm kiếm, truy xét một vấn đề nào đó một cách có phương pháp thì cũng có thể gọi là nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu khoa học là sự tìm tòi, khám phá bản chất các sự vật( tự nhiên, xã hội, con người), nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức, đồng thời sáng tạo các giải pháp tác động trở lại sự vật, biến đổi sự vật theo mục đích sử dụng. Nghiên cứu khoa học là một hoạt động xã hội, với chức năng tìm kiếm những điều mà khoa học chưa biết, hoặc phát hiện bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới; hoặc là sáng tạo phương pháp mới và phương tiện kỹ thuật để cải t ạo thế giới. II. Các phương pháp giải quyết vấn đề khoa học. 1. Phương pháp thử và sai Thực t ế cho thấy, đa số mọi người suy nghĩ một cách tự nhiên để giải quyết một vấn đề và ra quy ết định.Sự tự nhiên này ở chỗ, người ta hiếm khi suy nghĩ về cách suy nghĩ của chính mình, cũng giống như người ta hít thở đi lại… một cách tự nhiên mà hiếm khi suy nghĩ về chúng và tìm cách cải t iến chúng. Nghiên cứu và làm các thí nghiệm về tư duy sáng tạo, các nhà tâm lý nhận thấy, phần lớn mọi người khi có vấn đề thường nghĩ ngay đến việc áp dụng các phương pháp, ý tưởng có sẵn trong trí nhớ. Sau khi phát hiện các “phép thử” đó “sai”, người t a mới t iến hành các phép thử khác. Kiến thức và kinh nghiệm riêng của người giải luôn có khuynh hướng đưa người giải đi theo con đường mòn đã hình thành trong quá khứ. Nếu các “phép thử” đó lại “sai” t iếp, người giải trở nên mất tự t in và các phép thử tiếp theo, nhiều khi mang tính chất hú họa, mò mẫm. Thông thường người giải thường phải tốn khá nhiều các “phép thử-sai” ( bài toán càng khó, số lượng phép thử càng lớn) để cuối cùng may mắn có một phép thử là lời giải đúng. Cách suy nghĩ tự nhiên như trên được gọi là phương pháp thử và sai.Phương pháp thử sai này còn được gọi là phương pháp tự nhiên vì nó có sẵn trong tự nhiên và được các loài sinh vật dùng để giải quyết các vấn đề của chúng. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp thử sai: đó chính là cơ chế của sự tiến hóa và phát triển trong tự nhiên, xã hội và tư duy cho đến t hời gian gần đây. Nhược điển của phương pháp thử sai: 5 - Lãng phí lớn - Tính ì tâm lý có ảnh hưởng xấu - Các tiêu chuẩn đánh giá “ đúng”, “sai” mang t ính chủ quan và ngắn hạn. - Năng suất phát ý tưởng thấp - Thiếu cơ chế định hướng và tư duy về phía lời giải Do các nhược điểm của phương pháp “thử-sai” ngày càng bộc lộ rõ. Nó không đáp ứng được các đòi hỏi của sự phát triển và không thích hợp để giải quyết các vấn đề hiện đại. Trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới, nhiều nhà nghiên cứu đã xây dựng các phương pháp, phương pháp luận nhằm cải tiến và cao hơn nữa, thay thế phương pháp “thử-sai”. Hiện nay trên thế giới có khá nhiều phương pháp, phương pháp luận như vậy được xây dựng dựa trên những cách t iếp cận khác nhau. Một cách gần đúng có thể chia các cách tiếp cận này thành bốn loại: - Cách tiếp cận thuần túy tâm lý. - Cách tiếp cận kết hợp t âm lý với một số kinh nghiệm mang tính khái quát của những người có thành tích sáng tạo tốt. - Cách tiếp cận nhằm bao quát tất cả các phép thử có thể có để từ đó có thể tìm ra tất cả các lời giải có thể có. - Cách tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển của hệ thống nhắm xây dựng cơ chế định hướng trong tư duy sáng tạo như “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế” TRIZ của Genrikh Saulovich Altshuller(1926- 1998). 2. Lý thuyết giải các bài toán sáng chế(TRIZ) Ngày nay, TRIZ là hệ lý thuyết lớn, với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới. TRIZ bao gồm: - 9 quy luật phát triển hệ thống - 40 nguy ên t ắc sáng tạo cơ bản dùng để khắc phục các mâu thuẫn kỹ thuật - 11 biến đổi mẫu dùng để khắc phục các mâu thuẫn vật lý - Hệ thống 76 chuẩn dùng để giải các bài toán sáng chế - Chường trình giải các bài toán – ARIZ… Người sử dụng còn có thể tiếp tục tổ hợp những thành phần này lại với nhau theo vô vàn cách để có được sự đa dạng vô tận. 3. 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản: 1. Nguyên tắc phân nhỏ - Chia đối tượng thành các phần độc lập - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được 6 - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng 2. Nguyên tắc tách khỏi - Tách phần gây phiền phức ra khỏi đối tượng - Hoặc tách phần chính, duy nhất cần thiết của đối tượng ra khỏi phần gây phiền phức 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ - Chuyển đối tượng có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất - Các thành phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong điều kiện thích hợp nhất của công việc 4. Nguyên tắc phản đối xứng - Chuyển đổi đối tượng từ hình dạng đối xứng thành không đối xứng 5. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận 6. Nguyên tắc vạn năng - Đối tượng thực h iện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác 7. Nguyên tắc chứa trong - Một đối tượng được đặt bên trong một đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba… - Một đối tượng chuy ển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác 8. Nguyên tắc phản trọng lượng - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng các gắn nó với đối tượng khác có lực nâng - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động … 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 7 - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc - Hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc đối tượng sẽ ứng suất ngược lại 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng - Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho nó có thể hoạt động ở vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển 11. Nguyên tắc dự phòng - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn 12. Nguyên tắc đẳng thế - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng 13. Nguyên tắc đảo ngược - Thay vì hành động như y êu cầu bài toán, hành động ngược lại - Làm phần chuyển động của đối tượng thành phần đứng y ên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động - Lật ngược đối tượng 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu - Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn - Chuyển sang chuyển động quay, lực ly tâm 15. Nguyên tắc linh động - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc - Phân chia đối tượng thành từng phần có khả năng dịch chuyển với nhau 16. Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa 8 - Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn một chút. Lúc đó bài toán trở nên đơn giản và dễ giải hơn 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác - Những khó khăn do chuyển động (hay s ắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu đối tượng có khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hóa khi chuyển sang không gian 3 chiều - Chuyển đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng - Đặt đối tượng nằm nghiêng - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc t ới mặt sau của diện tích cho trước 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học - Làm đối tượng dao động. Nếu đã dao động, tăng tần số dao động (đến tầng số siêu âm) - Sử dụng tầng số cộng hưởng - Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung) - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ - Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích - Thực hiện công việc một cách liên tục (t ất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ t ải) - Khắc phục vận hành không t ải và trung gian - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay 21. Nguyên tắc vượt nhanh - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi 9 - Sử dụng những tác nhân có hại để thu được hiệu ứng có lợi - Khắc phục t ác nhân có hại bằng cách kết hợp với tác nhân có hại khác - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi - Thiết lập quan hệ phản hồi - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp 25. Nguyên tắc tự phục vụ - Đối tượng phải tự phục vụ bằng các thao tác phụ trợ, sửa chửa - Sử dụng chất thải, phế liệu, năng lượng dư 26. Nguyên tắc sao chép - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao - Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học với tỷ lệ cần thiết - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến, chuyển sang sử dụng các bản sao hông ngoại hoặc tử ngoại 27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ tuổi thọ của đối tượng) 28. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học - Thay thế sơ đồ cơ học bằng quang, điện, nhiệt, âm hoặc mùi vị - Sử dụng điện trường, từ trường, điện từ trường trong tương tác với đối tượng - Chuyển các trường đứng y ên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ 29. Nguyên tắc sử dụng các k ết cấu khí và lỏng 10 - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực 30. Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng - Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối - Cách ly đối tượng với bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng 31. Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài - Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài - Để có t hể quan sát được đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp 33. Nguyên tắc đồng nhất - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các t ính chất) với vật liệu chế t ạo đối tượng cho trước 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái s inh các phần - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hòa tan, bay hơi…) hoặc phải biến dạng - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực t iếp trong quá trình làm việc 35. Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng - Thay đổi trạng thái đối tượng - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc - Thay đổi độ dẻo - Thay đổi nhiệt độ thể t ích 36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha 11 - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng… 37. Nguyên tắc sử dụng sự nở vì nhiệt - Sử dụng sự nở (hay co) vì nhiệt của các vật liệu - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với các vật liệu có hệ số nở nhiệt khác nhau 38. Nguyên tắc sử dụng chất oxy hóa mạnh - Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy - Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy - Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc ôxy - Thay ôxy bằng ôzôn (hoặc ôxy bị ion hóa) bằng chính ôzôn 39. Nguyên tắc thay đổi độ trơ - Thay môi trường thông t hường bằng môi trường trung hòa - Đưa thêm vào đối tượng các chất, các thành phần, phụ gia trung hòa - Thực hiện các quá trình trong chân không 40. Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành (composite) - Chuyển từ vật liệu đồng nhất sang sử dụng vật liệu hợp thành (composit e). Hay sử dụng các vật liệu mới. III. Lịch sử hình thành và phát triển của camera kĩ thuật số. Cách nay hơn 35 năm, vào tháng 12 năm 1975, một thợ chụp ảnh t ên St even Sasson đã khai sinh ra kỉ nguyên máy ảnh và camera quan sát kĩ thuật số bằng t ấm hình đầu t iên chụp tại phòng kĩ thuật của công ty Kodak. Vào thời điểm đó, anh đã phải mất đến 23 giây để lưu được bức ảnh mang nhiều ý nghĩa lịch sử này vào một cuốn băng casset e. Hình ảnh được chụp từ chiếc máy ảnh này khi đó có độ phân giải 0.01-megapixel (100x100 megapixel. Đó có thể xem như là thời khắc trọng đại nhất của nền công nghiệp nhiếp ảnh hiện đại. Tuy nhiên, cũng phải mãi cho đến đầu thập niên 90, khi mà ngành kĩ thuật ảnh số ngày càng được hoàn thiện, thì nền công nghiệp còn non trẻ này mới thật sự phát triển vượt bậc.Để có được sự phát triển mạnh mẽ như ngày hôm nay, chiếc máy ảnh số quen thuộc mà chúng ta vẫn dùng thường ngày, đã phải trải qua biết bao nhiêu 12 thăng trầm.Trong bài viết này, hy vọng chúng ta sẽ có được cái nhìn tổng quát về lịch sử phát triển hơn 35 năm qua của thiết bị này. 1. Chiếc máy ảnh số đầu tiên (1975) Như đã nói ở trên, chiếc máy ảnh số đầu tiên trên thế giới mang nhãn hiệu Kodak, cánh chim đầu đàn của nền công nghiệp nhiếp ảnh thời điểm này. Vào giai đoạn khai sinh, hình dáng chiếc máy ảnh số đầu tiên chắc chắn sẽ làm nhiều người cảm thấy buồn cười bởi vẻ thô kệch, nặng nề.Với chiếc “hộp sắt” to tướng này, người dùng chỉ có thể chụp được một bức ảnh có độ phân giải khá khiêm tốn 100x100 pixel (0.01 MP). Bức ảnh sau khi chụp sẽ được ghi vào một cuộn băng cát sét, được xem trên thiết bị hiển thị đặc biệt kết nối với TV. Hình 1 Chiếc máy ảnh kĩ thuật số đầu tiên 2. Phiên bản thương mại đầu tiên (1989) Máy ảnh kĩ thuật số được thương mại hóa khá trễ. Sau gần 15 năm phát triển âm thầm, phiên bản thương mại đầu t iên mới xuất hiện. Hai đại diện tiêu biểu nhất của giai đoạn này là: Fujix DS-1P (1989) 0.4MP và Dycam Model 1 (1990) 0.09MP. Trong hai đại diện trên thì Fujix D S-1P chính là chiếc máy số thương mại đầu t iên trên thế giới, cho phép ghi các file ảnh lên một thẻ nhớ dạng rắn. Tuy nhiên, thiết bị này chỉ được bán tại Nhật Bản trong khoảng thời gian khá ngắn. Đại diện còn lại, Dycam là chiếc sản phẩm đầu tiên được bán ra t ại M ỹ. 13 Hình 2 Phiên bản thương mại đầu tiên 3. Dấu ấn Kodak và Nikon (1991 – 1992) Thời điểm 1991 - 1992 đánh dấu sự thống trị của hai đại gia Kodak và Nikon trong lĩnh vực máy ảnh số. Từ 1991, hai ông lớn bắt đầu hợp tác sản xuất hàng loạt những sản phẩm máy ảnh số kết hợp giữa các linh kiện Nikon và bộ cảm biến số Kodak. Nhưng do kỹ thuật sản xuất còn hạn chế nên giá của các sản phẩm vào giai đoạn này thì cực kì “chát”. ChiếcKodak DCS200 có giá lên đến 20000 U SD, một sản phẩm chỉ dành cho dân quý tộc. Hai sản phẩm tiêu biểu trong giai đoạn này là: Kodak Digital Camera System (1991) (1.3MP) và Kodak DCS200 (1992) (1.5MP). Hình 3 Kodak DCS 200 4. Máy ảnh số màu xuất hiện Hai sản phẩm tiêu biểu: Apple QuickTake 100(1994) - Độ phân giải: 640 x 480 pixel (0.3MP) và Kodak DC40(1995) - Độ phân giải: 756 x 504 pixel (0.38MP). 14 Mặc dù tham gia vào lĩnh vực nhiếp ảnh khá muộn nhưng Apple QuickTake 100 lại là chiếc máy ảnh số màu đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, vào cùng thời điểm, Kodak cũng đã tung ra một sản phẩm đáng chú ý hơn làDC40, tích hợp nhiều công nghệ mới cùng chuẩn màu 24 bit. Với Kodak DC40, lần đầu tiên trong lịch sử, người dùng có thể chụp lại những khoảnh khắc đầy màu sắc của cuộc sống mà không cần đến những cuộn phim phiền phức. Hình 4 Apple QuickTake 100(1994) 5. Sự xuất hiện của LCD Hai sản phẩm tiêu biểu: Casio QV-10 (1995) - Độ phân giải: 320 x 240 pixel (0.07MP) và Kodak DC25 (1996) - Độ phân giải: 493 x 373 pixel (0.18MP). Mặc dù có độ phân giải ảnh khá khiêm tốn nhưng bù lại Casio QV-10 đã nâng khả năng hiển thị ảnh chụp lên một tầm cao mới khi là chiếc máy ảnh số đầu t iên trang bị màn hình LCD.Cùng đại diện thứ hai đến từ Kodak -Kodak DC25, model này còn là thiết bị sử dụng Compact Flash cho mục đích lưu trữ . Hình 5 Casio QV-10 (1995) 15 6. Những tên tuổi mới xuất hiện Đó là Olympus, Ricoh và Nikon.Giai đoạn này đánh dấu sự trỗi dậy của những tên tuổi mới trong ngành công nghiệp máy ảnh thế giới.Nikon, từ một nhà sản xuất linh kiện, đã trực tiếp gia nhập sản xuất thiết bị máy ảnh số, cạnh tranh với hai thương hiệu rất quen t huộc với người dùng ngày nay là Olympus và Ricoh. Các sản phẩm tiêu biểu: Olympus Deltis VC-1100 (1994) - Độ phân giải: 768 x 576 pixel (0.44MP), Nikon Coolpix 100 (1996) - Độ phân giải: 512 x 480 pixel (0.24MP) và Ricoh RDC1 (1995) - Độ phân giải: 768 x 576 pixel (0.44MP). Hình 6 Olympus Deltis VC-1100 (1994) 7. Cách thức lưu trữ mới Hai sản phẩm tiêu biểu: Sony Digital Mavica FD5 (1997) - Độ phân giải: 640 x 480 pixel (0.3MP) và Sony M avica CD1000 (2000) - Độ phân giải: 1.600 x 1.200 pixel (1.92MP). Bước đột phá mới trong giai đoạn trên chính là việc các mẫu máy đã chuyển sang lưu trữ ảnh trong nhiều loại đĩa lưu trữ rất tiện lợi. FD5 cho phép ghi dữ liệu ảnh vào đĩa mềm 3.5 inch còn CD1000 cho phép dùng CD-R để cất giữ. 16 Hình 7 Sony Digital Mavica FD5 (1997) 8. Giai đoạn cuối thập niên 90 Các mẫu máy trong giai đoạn 1998 - 1999 rất phong phú về chủng loại, kiểu dáng cũng như chức năng. Sau đây là ba đại diện tiêu biểu nhất ở cuối thập niên 90: Kodak DC260 (1998) - Độ phân giải: 1.536 x 1.024 pixel (1.57MP), Sony Cybershot D700 (1998) - Độ phân giải: 1.344 x 1.024 pixel (1.37MP), Olympus D-620L(1999) - Độ phân giải: 1.280 x 1.024 pixel (1.31MP). Hình 8 Sony Cybershot D700 (1998) 9. Máy ảnh cho trẻ em Không chỉ là những món đồ kĩ thuật cao đắt tiền, các nhà sản xuất bắt đầu quan tâm nhiều đến các đối tượng khách hàng khác, trong đó có trẻ em. Với giá dưới 100 USD, có lẽ các bậc phụ huynh sẽ không ngần ngại sắm cho thiên thần bé bỏng của mình một chiếc máy ảnh kĩ t huật số. Sản phẩm t iêu biểu: Barbie Photo Designer Digital Camera (1998) - Độ phân giải: 160 x 120 p ixel (0.02MP),WWF Slam Cam (1999) - Độ phân giải: 160 x 120 pixel (0.02MP). 17 Hình 9 Barbie Photo Designer Digi tal Camera (1998) 10. Máy ảnh SLRs xuất hiện Sản phẩm tiêu biểu: Nikon D1 (1999) - Độ phân giải: 2.000 x 1.312 pixel (2.62MP), Canon EOS D30(2000) - Độ phân giải: 2.160 x 1.440 pixel (3.11MP). Điều khác biệt giữa máy SLR với các loại máy ảnh khác là: Ở máy SLR, người chụp ảnh sẽ nhìn thấy hình ảnh qua lỗ ngắm, giống hệt như hình ảnh trên phim hay bộ cảm biến. Hình 10 Canon EOS D30(2000) 11. Thời đại của máy ảnh nhỏ gọn Sản phẩm tiêu biểu: Canon PowerShot S100 Digit al ELPH (2000) - Độ phân giải: 1.600 x 1.200 pixel (1.92MP), Casio Exilim EX-S1 (2002) - Độ phân giải: 1.280 x 960 pixel (1.22MP). Xu hướng chung của thế giới hiện đại là càng nhỏ càng gọn thì càng tốt, máy ảnh cũng vậy. Canon chính là đại gia đầu tiên đi tiên phong với trào lưu máy ảnh du lịch. Tuy kích thước có phần nhỏ bé, nhưng những chiếc máy ảnh này vẫn đảm bảo được sức mạnh với độ phân giải tương đối cao. 18 Hình 11 Casio Exilim EX-S1 (2002) 12. Máy ảnh fullframe xuất hi ện Hai đại diện tiêu biểu: Contax N Digital (2002) - Độ phân giải: 3.040 x 2.008 pixel (6.1MP), Canon EOS-1Ds(2002) - Độ phân giải: 4.064 x 2.704 pixel (10.99MP). Máy ảnh fullframe là các thiết bị có cảm biến rất to, xấp xỉ khổ film của máy ảnh SLR.Contax N Digital chính là sản phẩm đầu t iên thuộc dạng này.Nó được trang bị cảm biến CCD có kích thước đến 35 mm. Hình 12 Contax N Digital (2002) 13. Sự phát triển mạnh mẽ của máy ảnh kĩ thuật số (2003 -2004) Sản phẩm tiêu biểu: Canon EOS Digital Rebel D300 (2003) - Độ phân giải: 3.072 x 2.048 pixel (6.29MP),Olympus E-1 (2003) - Độ phân giải: 2.560 x 1.920 pixel (4.91MP), Epson R-D1 (2004) - Độ phân giải: 3.008 x 2.000 pixel (6.01MP). Bước sang thế kỷ 21, máy ảnh kĩ thuật số phát triển rất mạnh mẽ về mọi mặt, kĩ thuật tinh vi cũng như mức độ đại chúng với giá cả dễ chấp nhận hơn. D300 là 19 thiết bị SLR đầu tiên có giá dưới 1000 USD còn Epson R-D1là model đầu tiên trang bị bộ phận định vị. Hình 13 Canon EOS Digital Rebel D300 (2003) 14. Máy ảnh DSLR tốt nhất Đó chính là Nikon D3X.Xuất hiện vào 2008, chiếc máy ảnh này có vẻ ngoài rất hầm hố cùng sức mạnh đáng kinh ngạc với độ phân giải ảnh lên t ới 6.048 x 4.032 pixel (24.38MP).Đây thật sự là niềm mơ ước cho giới đam mê. Hình 14 Nikon D3X 15. Máy ảnh 3D Sản phẩm t iêu biểu: Fujifilm FinePix Real 3D W3 (2010) - Độ phân giải: 3.648 x 2.736 pixel (9.98 MP), Sony Cyber-DSC-TX7 (2010) - Độ phân giải: 3.648 x 2.736 pixel (9.98 MP). Đây có thể xem là bước đột phá to lớn của ngành công nghiêp máy ảnh số.Chức năng chụp ảnh và quay phim 3D đem đến những trãi nghiệm hình ảnh cực kì mới lạ, chân thực cho người dùng.Fujifilm và Sony là những nhà sản xuất đi t iên phong trong trào lưu 3D mới mẻ này. 20 Hình 15 Fujifilm FinePix Real 3D W3 (2010) 16. Những sản phẩm cao cấp nhất Sản phẩm tiêu biểu: Pentax 645D (2010) - Độ phân giải: 7264 x 5440 pixel (39.51MP). Hình 16 Pentax 645D (2010) Pentax 645D là chiếc máy ảnh medium format DSLR đầu tiên được bán với giá dưới 10.000 U SD. So với độ phân giải chỉ 100 x 100 của chiếc máy ảnh số đầu tiên,thì sức mạnh lên tới 7.264 x 5.440 pixel của thiết bị thật sự là một sự chênh lệch quá lớn. Những sản phẩm cao cấp như thế này vẫn luôn được xem như là dòng máy giành riêng cho thợ chụp ảnh chuyên nghiệp. Không chỉ cho ra hiệu năng quá lớn, nó còn đòi hỏi kĩ thuật chuyên môn rất cao mới có thể khai thác hết.Bên cạnh đó, mức giá trên trời cũng chính là rào cản lớn nhất khiến cho rất ít người dùng có cơ hội sở hữu những dòng máy này. 21 IV. Phân tí ch các nguyên lý sáng tạo được áp dụng trong Camera kĩ thuật số. 1. Nguyên tắc phân nhỏ - Ngay từ đầu, camera chụp hình và lưu vào băng casset. Tới ngày hôm nay, camera được cấu t ạo từ những chi tiết nhỏ, mỗi chi tiết đảm nhận 1 vai trò, ống kính rời, thẻ nhớ,… 2. Nguyên tắc tách khỏi - Camera đầu tiên khá rườm rà (hình trên phần III, 1), từ từ, đã được thiết nhỏ gọn hơn. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ - Những bộ phận quan trọng như ống kính ngày càng được cải thiện, màn hình thay bằng màn hình cảm ứng, tiện nghi hơn cho người sử dụng. 4. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp quay phim trong máy chụp hình, kết hợp upload hình trực tuyến. K ết hợp thẻ nhớ trong lưu ảnh. - Kết hợp máy chiếu trong máy chụp hình. Hình 17 Nikon kết hợp máy chiếu 5. Nguyên tắc vạn năng - Máy chụp hình có t hể quay phim, ghi âm, tích hợp máy chiếu. 6. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ - Dùng chân máy để giữ máy ảnh cố định khi chụp, không mất thời gian di chuyển, điều chỉnh. 7. Nguyên tắc dự phòng 22 - Các bộ phận của máy ảnh đều có thể được thay thế nếu có lỗi, như màn hình, thẻ nhớ, ống kính. 8. Nguyên tắc linh động - Mục đích ban đầu của loại máy ảnh ống kính rời không gương lật (MILC) là có thể hoán đổi ống kính và có chất lượng hình ảnh của máy ảnh DSLR trong một t hân máy nhỏ. Để có được điều này, các nhà sản xuất đã t hay thế khung ngắm TTL bằng một khung ngắm điện tử, trong đó chiếc gương lật được bỏ đi để giảm kích thước máy. 9. Nguyên tắc quan hệ phản hồi - Người dùng tương tác với máy ảnh thông qua màn hình t ích hợp trên máy ảnh. 10. Nguyên tắc tự phục vụ - Máy ảnh có tính năng tự chụp ảnh hẹn giờ trước. - Máy ảnh lấy nét tự động, tự điều chỉnh mắt đỏ… 11. Nguyên tắc sao chép - Các máy ảnh sao chép, kế thừa mẫu mã, tạo lựa chọn đa dạng. 12. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt - Máy ảnh càng ngày giảm giá thành nhằm phục vụ đông đảo người tiêu dùng. 13. Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng - Một số bộ phận như tay cầm thay bằng nhựa, m àn hình chống trầy xước. 14. Nguyên tắc thay đổi màu sắc - Các máy ảnh du lịch nhỏ gọn được thiết kết nhiều màu sắc bắt mắt. - Một số máy ảnh có thể có tính năng thay đổi màu sắc ảnh. 15. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa - Máy ảnh được bo tròn các cạnh tay cầm để dễ cầm nắm hơn, thẩm mỹ hơn. - Ống kính hình tròn để xoay, điều chỉnh tiêu cự. 16. Nguyên tắc làm thay đổi thông số hóa lý của đối tượng 23 - Ống kính, một số chức năng trong máy ảnh có thể thay đổi như màu sắc, điều chỉnh độ sáng, t iêu cự… 17. Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa - Các máy ảnh compact thông thường (máy ảnh nhỏ gọn, ngắm là chụp) thì chỉ được trang bị những bộ cảm biến nhỏ, không có khung ngắm TTL và không có ống kính rời. Các ống kính gắn cố định trên máy ảnh comp act có thể là một ống kính s iêu zoom đa năng như trong những chiếc máy ảnh cầu nối (Bridge camera), tuy nhiên, trong nhiều trường hợp những bộ cảm biến nhỏ hơn cho hình ảnh tương đối nghèo nàn, đặc biệt là trong trường hợp thiếu sáng do chúng không nhận được ánh sáng nhiều như đối với những bộ cảm biến lớn. Tuy nhiên như vậy giá thành sản phẩm sẽ giảm, mà vẫn đảm bảo nhu cầu chụp ảnh du lịch, gia đình cho người sử dụng. Hình 18 Máy ảnh Compact 18. Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành (composite) - Trong một máy ảnh, sử dụng nhiều chất liệu phù hợp khác nhau tùy theo bộ phận cấu tạo, chức năng. 24 Hình 19 Tay cầm, ống kính, thân máy từ nhiều vật liệu khác nhau 19. Nguyên tắc sử dụng trung gian - Máy ảnh Sony SLT là sự kết hợp giữa máy ảnh DSLR và MILC, sử dụng một gương mờ (có tính năng bán trong suốt, gương cố định). M áy SLT không có khung ngắm quang học, cũng như gương lật, vì vậy chúng đóng vai trò trung gian giữa máy DSLR và MILC. Hình 20 Sony SLT V. Kết luận Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, camera kĩ thuật số đã có những bước tiến vượt bậc trong vòng 35 năm phát triển. Ngày nay, chiếc máy ảnh không còn quá xa lạ với người tiêu dùng, do giá thành hạ và chất lượng ngày càng được nâng cao. Tất cả là nhờ khoa học công nghệ, trong đó việc áp dụng đúng đắn các nguyên lý sáng tạo góp phần to lớn cho sự phát triển này. 25 VI. Tài liệu tham khảo [1] GS.TSKH Hoàng Kiếm, Bài giảng các môn nguyên lý lập trình nâng cao, các hệ cơ sở tri thức, phương pháp luận nghiên cứu khoa học. [2] GS.TSKH Hoàng Kiếm, Giải một bài toán trên máy tính như thế nào, Nhà xuất bản giáo dục – 2001 [3] GS.TSKH Hoàng Kiếm – Thanh Thủy – Chi Mai, Đôi cánh I Ca Rơ, Nhà xuất bản thống kê H à Nội, 1990. [4] TS Phan Dũng, Làm thế nào để sáng tao, Ủy ban khoa học và kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh, 1992 [5] TS Phan Dũng, Phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật (giáo trình sơ cấp), Sở khoa học – công nghệ và môi trường, 1997 [6] TS Phan Dũng, Sổ tay sáng t ạo: các thủ t huật (nguyên tắc cơ bản), Sở khoa học – công nghệ và môi trường, 1994. [7] Các Websites.