چگونه استیو ساسون دوربین دیجیتال را اختراع کرد و چگونه کداک فرصت طلایی توسعه و فروش این دوربین را با بی‌فکری از دست داد

استیو ساسون یک مهندس برق است که دوربین دیجیتال را در حین کار برای کداک اختراع کرد. کداک، شرکت معتبری روچستر در نیویورک، که در بیشتر قرن بیستم با فروش فیلم و کاغذ عکاسی ثروت خود را به دست آورده بود، فکر نمی‌کرد دوربین دیجیتال ساسون جایی در عکاسی داشته باشد و عدم آینده‌نگری این شرکت باعث شد که از بازار عقب بماند.

وضغ این شرکت چندان خوب نیست. طوری که در جولای 2022، کداک اعلام کرد که برخی از ماشین‌های گران‌قیمت و با تکنولوژی بالا را که برای تولید فیلم عکاسی خود استفاده می‌شود، برای تولید باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی (EV) تغییر کاربری می‌دهد.

یک مهندس جوان در کداک شغل پیدا می‌کند

در ژوئن 1973، ساسون (متولد 1950) با مدرک کارشناسی ارشد از موسسه پلی تکنیک Rensselaer در شمال ایالت نیویورک فارغ التحصیل شد. در همان ماه او اولین [و آخرین] شغل خود را در کداک دریافت کرد.

کداک به طور معمول مهندسان برق را استخدام نمی کرد. آنها مهندسان شیمی و مهندسین مکانیک را استخدام می‌کردند زیرا دوربین‌ها  مکانیکی بودند و تجهیزات پردازش عکس به این دو رشته نیاز داشت.

اما در واقع بخش عمده‌ای از هزینه واحد تولید یک دوربین مصرفی صرف قطعات الکترونیکی و الکتریکی مانند وسیله جابجایی فیلم در دوربین، کنترل نوردهی و کنترل فلاش می‌شود. همه اینها به صورت الکترونیکی اجرا می شد و بنابراین مهندسان برق بیشتری باید استخدام می‌شدند.

ساسون می‌گوید: «وقتی آنجا مصاحبه کردم، به چندین مکان در کداک رفتم . و وقتی برای آخرین بار رفتم، از من پرسیدند که به کدام حوزه بیشتر علاقه دارم و من به آزمایشگاه تحقیقاتی علاقه داشتم. آنها انواع مشکلات و چالش‌ها را به عهده‌ام گذاشتند و البته من این را دوست داشتم. این بخش، یک بخش بین رشته‌ای با مهندسان مکانیک، فیزیکدانان و ریاضیدانان با محیطی جذاب بود و به همین دلیل آن را برای شروع کارم انتخاب کردم.»

بازی با سنسور CCD

ساسون کار خود را در آزمایشگاه تحقیقات کاربردی  آغاز کرد. این آزمایشگاه به حل مشکلات فنی کمک می‌کرد و در مورد ایده های جدید تحقیق کرد.

یک روز رئیس ساسون یک پیشنهاد کاری ارائه کرد.

ساسون می‌گوید: «او به کمد پرونده‌ها در دفتر من تکیه داده بود در حالی که به من پیشنهاد می‌داد دو پروژه را انتخاب کنم تا روی آن کار کنم. او گفت، می‌توانید برای دوربین‌های فیلم XL مدل‌سازی برای کنترل نوردهی انجام دهید یا به این دستگاه جدید متصل به شارژ نگاه کنید. من کنجکاو هستم که چگونه کار می‌کند یا چه کاری می توانیم با آن انجام دهیم.«

من در گروه الکترونیک بودم و دستگاهی که رپیس می‌گفت، نوع جدیدی از دستگاه بود که قبلاً با آن کار نکرده بودیم. این موضوع با سطح نوردهی دو بعدی، بسیار شبیه به یک فیلم، ارتباط داشت، اما تماماً الکترونیکی بود.

من گفتم که بر اساس تجربه‌ام در کالج، علاقه مند به کار با دستگاه شارژر هستم. او گفت: «خیلی خوب است که یکی را تهیه کنید و با آن بازی کنید و ببینید آیا چیز مفیدی می‌توانید در آن پیدا کنید که برای ما کاربرد داشته باشد.»

یک دستگاه با شارژ (CCD) یک مدار مجتمع حاوی آرایه‌ای از خازن‌های جفت‌شده است، یعنی یکی یکی از همان‌هایی که همراه با CMOS، به‌عنوان حسگرهای تصویربرداری دوربین دیجیتال به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

اختراع دوربین دیجیتال در دو سال

ساسون با تب و تاب روی CCD کار کرد و تصویری خام و بزرگ از یک دوربین دیجیتال خلق کرد.

ساسون توضیح می‌دهد: «من لنز را از سطل قطعات مستعمل ما در طبقه تولید دوربین های فیلم XL دزدیدم. «از آنجایی که فرمت فیلم فوق هشت بزرگتر از ناحیه فعال CCD بود، می‌توانستم آن را در صفحه فیلم مجموعه دوربین فیلم XL قرار دهم و کار می‌کند.

دوربین فقط شاتر الکترونیکی داشت و شاتر مکانیکی نداشت، با یک سرعت شاتر 1/20 ثانیه (یا 50 میلی ثانیه).  یک فیلتر مسدود کننده فروسرخ (IR) در جلوی خود داشت زیرا به IR بسیار حساس بود.

ساسون یک مونتاژ نوار اضافه کرد، اگرچه به فکر ساخت یک کارت حافظه برای ضبط تصویر بود، و در دسامبر سال 1975 همه چیز را نهایی کرد. دوربین دیجیتال اختراع شد. ساسون تقریباً در عرض دو سال پس از شروع کار در کداک، کشف بزرگ خود را انجام داد.

ساسون می‌گوید: «واکنشی که از مدیریت کداک دریافت کردم، کنجکاوی و تردید بود، زیرا به نظر او اختراع بزرگی نبود. «احساس واقعی وجود نداشت که چیزی را اختراع کرده باشیم. احساس این بود که این نگاه بسیار ترسناکی بود به آنچه در آینده ممکن است. از آنجایی که کل مدل کسب‌وکار شرکت بر روی فیلم متمرکز شده بود، پیشنهاد عدم استفاده از آن‌ها محبوبیت نداشت.»

ساسون می‌گوید: «من با دوربین دیوانه‌وارم که به اندازه یک توستر بود، وارد می‌شدم، اما می‌توانستم آن را نگه دارم. «قبل از اینکه چیزی بگویم از مردم داخل اتاق عکس گرفتم. سپس نواری را که اطلاعات دیجیتال روی آن ذخیره شده بود بیرون آوردم و وقتی تصویری روی صفحه تلویزیون ظاهر شد، آن را در واحد پخش قرار دادم. و این به طور کلی توجه همه را به خود جلب کرد.»

ساسون می‌گوید: «در واقع، آنها از من نپرسیدند که چگونه این کار انجام می‌شود. آنها به سادگی از من پرسیدند که چرا کسی می‌خواهد به این شکل عکس بگیرد در حالی که هیچ مشکلی در عکاسی معمولی وجود ندارد. هیچ کس [از جمله روسای او در کداک] از من نمی خواست که این دوربین را توسعه دهم. در واقع، هیچ کس حتی نمی دانست که من در حال توسعه این دوربین هستم.

بنابراین، گفت‌وگو در آن جلسات متعدد در بهار و تابستان 1975 حول محور این بود که آیا این می‌تواند شکل مناسبی از [عکاسی] باشد یا خیر. اگر چنین بود، چقدر طول می کشید؟ برای رسیدن به آنجا چه چیزی لازم است؟ ما احتمالاً برخی از عمیق‌ترین بحث های عکاسی دیجیتال را در آن اتاق کنفرانس در سال 1975 داشتیم.

ممکن است مدیریت کداک تمایلی به عکاسی دیجیتال نداشته باشد، اما خود ساسون بر این باور بود که عکسی دیجیتال دنیا را تسخیر خواهد کرد.

من مجذوب ایده عکاسی بدون فیلم بودم و اینکه مجبور نیستم از مواد مصرفی برای گرفتن عکس استفاده کنم. من از آن روز در سال 1975 تا زمانی که بازنشسته شدم، در عکاسی دیجیتال کار کردم. بنابراین، من بیش از هر کس دیگری در عکاسی دیجیتال کار کرده‌ام، که انگیزه زیادی در من ایجاد کرده است.

از مخترع آن زمان جواندر کداک پرسیده می شد که چه زمانی فکر می کند این برای مصرف کنندگان مفید است و البته او نمی دانست.

«وقتی سؤالاتی می‌پرسید که نمی‌توانید به آنها پاسخ دهید، ناامید می‌شوید. با آزمایشگاه‌های تحقیقاتی تماس گرفتم و پرسیدم که برای ساختن عکسی معادل با کیفیت فیلم 110 به چند پیکسل نیاز دارم . گفتند یک میلیون پیکسل، 2 میلیون اگر رنگ می‌پخواهید.  من از قانون مور استفاده کردم و به 15-20 سال آینده فکر کردم.«

اولین پرتره دیجیتال دیگر از چه کسی ثبت شد – پرتره‌ای که البته دیگر وجود ندارد

اولین عکس دیجیتال از یک تکنسین به نام جوی مارشال بود که در چند در پایین‌تر از آزمایشگاه در تله تایپ کار می کرد.

او ما را به عنوان دیوانه‌های آزمایشگاه پشتی می‌شناخت.  چیزی برای عکس گرفتن در آزمایشگاه ما وجود نداشت. بنابراین، دوربین را برداشتم، کمی در راهرو قدم زدم، او را آنجا دیدم و پرسیدم که آیا اجازه دارم از او عکس بگیرم.

«این دستگاهی عجیب و غریب بود که تمام وسایل الکترونیکی آن آویزان بود، یک لنز در جلوی آن، یک منظره یاب. او آنجا نشست و من ز سر و شانه او عکس گرفتم و این اولین عکسی بود که با دوربین دیجیتال از یک شخص گرفته شد.

اولین عکاس دیجیتال دوربین را بیرون آورد و نوار را برداشت. آن را در دستگاه پخش گذاشت و چیزی که در تلویزیون دید موهای سر و شانه اش بود که مشکی بودو به خوبی مشخص بود، اما چهره او کاملاً ثابت بود و کاملاً غیرقابل تشخیص بود. او به دنبال دیدن عکسش آمده بود.

قبل از اینکه برگردد و دور شود، گفت: «به کار نیاز دارد.»

اما چرا نخستین عکس دیجیتال خراب شده بود؟

ساسون به یاد می آورد: «من واحد پخش را طراحی کرده بودم. هر پیکسل به چهار بیت دیجیتالی شد که هر چهار تای آن در صورت سیاه بودن صفر و زمانی که سفید بودند هر چهار عدد یک بودند. بیت ها را به صورت سریالی رمزگذاری کرده بودم، روی نوار گذاشته بودم و از روی نرم افزاری که نوشته بودم، که در آن زمان یک ریزپردازنده بسیار ابتدایی بود، خوانده بودم.

«من تصادفاً ترتیب تکه‌های سرم را تغییر داده بودم. بنابراین، اگر همه بیت‌ها صفر و سیاه باشند، ترتیب آن‌ها فرقی نمی‌کند، بنابراین به‌عنوان مقادیر نشان داده می‌شوند. اگر همه آنها سفید با تن‌های روشن‌تر بودند، هیچ فرقی نمی کرد و سفید نشان می دادند.

به همین دلیل است که موهای سیاه و پس‌زمینه سفید منطقی بودند، بنابراین می‌توانستیم ببینیم که تصویر از نظر هندسی درست است. اما تمام زنگ‌های میانی که با تغییرات یک‌ها و صفرها نشان داده می‌شدند معکوس شدند، بنابراین هیچ معنایی نداشت.

“حدود یک ساعت طول کشید تا آن را بفهمیم. سپس برخی از سیم‌ها را معکوس کردم، و معکوس کردن سیم ها راحت‌تر از تغییر نرم افزار بود، و تصاویر به شکل مناسب نشان داده شدند.

«سیاه‌ها و سفیدها همگی در موقعیت صحیح قرار داشتند، اما هر رنگ بین چهار بیت با 16 سطح خاکستری مخلوط شده بود. می‌توانستید ببینید که چهره و پس‌زمینه‌اش همه چیز درست است. ما از آن راضی بودیم. این به ما نشان داد که همه پیکسل‌ها در مکان های مناسب قرار می گیرند، که بخش بزرگی از موفقیت بود. اما قسمت پیوسته تصویر خراب شده بود.

ما یک سال روی توسعه جزئیات این زنجیره تصویربرداری کار کرده بودیم. همه چیز باید از ابتدا خلق می شد. جایی نبود که بتوانم از ان کمک بگیرم. ما باید مدار را توسعه می‌دادیم، آن را در دوربین در تست واحد پخش می‌ساختیم، و سپس آن را به کل سیستم وصل می‌کردیم تا ببینیم آیا می‌توانیم آن بخش از زنجیره سیگنال را به کار برسانیم.”

متأسفانه، اولین عکس پرتره دیجیتال بلافاصله در تاریخ گم شد.

ساسون می گوید: «ما این تصویر را ذخیره نکردیم. من به این نکته توجه نکردم. در عوض از کارکرد دوربین بسیار هیجان زده بودم و شش ماه آینده را صرف بهبود عملکرد کردیم. اگر  آن تصویر را ذخیره می‌کردم، احتمالاً دارای اهمیت تاریخی می‌شد [و پول زیادی به عنوان اولین مونالیزا دیجیتال! نصیبم می‌کرد].

اندازه تصویر و فضای ذخیره سازی

اندازه فایل این اولین تصاویر دیجیتال 10000 پیکسل بود. روی یک خط صد پیکسل بود و با هر پیکسل 100 خط به چهار بیت دیجیتالی می‌شد. اگر آن را در بایت قرار دهید، 5000 بایت یا 5 کیلوبایت (کیلو بایت) خواهد بود.

این تصاویر بر روی نوار کاست فیلیپس 300 فوت  ضبط شده بود. به طور معمول، تنها دو عکس در هر نوار ذخیره می شد، اما آنها می توانستند حدود 30 عکس را از نظر طول و تراکم بیت ذخیره کنند. با این حال، نوارها به سرعت تمام می شوند، بنابراین آنها پاک می شوند و دوباره استفاده می شوند.

این یک آزمایش مداوم بود که دائماً در تلاش برای بهبود کیفیت بود. آنها به یک نقطه عطف تاریخی فکر نمی کردند. دغدغه اصلی آنها این بود که بهتر و سریعتر کار کند. گاهی اوقات، دوربین عمدتاً کار نمی کند زیرا CCD ناپایدار است.

در آن زمان فرض بر این بود که عکس باید روی یک صفحه الکترونیکی، که یک صفحه تلویزیون بود، مشاهده شود. وضوح و نمایش رنگ چاپی عکس به مراتب بهتر از سیگنال NTSC در تلویزیون در آن زمان بود. چاپ‌ها برای 100 سال با ما بوده‌اند، و این یک راه عالی برای حفظ عکس‌ها، ذخیره آنها، بازیابی آنها و قرار دادن آنها در کتابها بود و بدیهی است که یک تجارت بزرگ این طور چرخانده می‌شد. آنها همچنین احساس می کردند که مردم از این رویکرد راضی هستند، بنابراین پیشنهاد به آنها برای ذخیره و بازیابی تصاویر به صورت الکترونیکی، کاملاً برایشان عجیب به نظر می‌رسید.

بنابراین، این فقط وفاداری تصویر نبود. همچنین راحتی و ساختار و زیرساخت با آن بود.

مشکلات کم نبودند. حتی اگر وضوح عالی عکاسی داشتید، محدودیت در محدودیت های فنی در NTSC یا در مورد اروپا PAL پیش آمد.

ماشین حساب یا دوربین

“سوالی که اغلب پرسیده می شد این است که چگونه این دستگاه می تواند به یک دستگاه مصرفی تبدیل شود؟”

«وقتی دوربین دیجیتال ارائه می‌کردم مجبور بودم به سراغ قیاس‌ها بروم. گفتم دوربین آینده را مثل ماشین حسابی در نظر بگیرید که به تازگی بیرون آمده است. HP چند سال قبل با HP 35 خود وارد بازار شد بود و نمونه خوبی برای تشبیه من بود.»

«مصرف‌کنندگان کم کم شروع به استفاده از ماشین‌حساب کردند، بنابراین من گفتم به ماشین‌حساب با لنز فکر کنید. اینگونه تصور می‌کردم که دوربین به اندازه‌ای کوچک می‌شود که شبیه ماشین حساب شود.»

این چشم اندازی بود که در جلسات سال 1975 پیشنهاد کردم.

همه اینها تقریباً یک دهه قبل از عرضه رایانه مکینتاش در جهان و حدود یک ربع قرن قبل از ظهور ویندوز XP بود. برای مدیریت کداک، کلمه دیجیتال خطرناک و ناشناخته بود.

«دیجیتال به عنوان یک فناوری نامحسوس به نظر می‌رسید، کمی پیچیده، سیم‌های زیاد، یکپارچه‌سازی نسبتاً کوچک ، ریزپردازنده‌ها به‌تازگی منتشر شده بودند،  کار کردن با آن‌ها بسیار ناخوشایند بود و شهرت خوبی نداشتند. این واقعیت که دیجیتالی بود آن را حتی دورتر، آینده‌نگارانه‌تر، پیچیده‌‌تر و مخاطره‌آمی تر کرده بود.»

زمانی که یک گزارش فنی نوشتم و زمانی که برای ثبت اختراع در سال 1978 درخواست دادم، از آن به عنوان دوربین عکاسی الکترونیکی یاد کردم، نه دوربین عکاسی دیجیتال، درست به همین دلایلی که گفتم.

بخش ثبت اختراع کداک در نامه ای به ساسون خواستار گزارش اختراع در مورد دوربین دیجیتال جدید شد.

در اینجا گزارش فنی ساسون با عنوان «دوربین ثابت الکترونیکی دستی و سیستم پخش آن» نوشته شده است:

دوربین امروز کجاست؟

خود دوربین را نگه داشته‌ام و اکنون در کداک موجود است. چندین سال در اسمیتسونیان بود. آنها آن را برگرداندند و به موزه کداک دارند. بعد به دست من رسید و علیرغم داستان مالیات و اینکه حتی یک بار این دوربین را از دست دادم، دوباره به چنگش آوردم.

زمانی که در اوایل دهه 2000 دوباره محبوب شد، مردم از اینکه من هنوز آن را دارم شگفت زده شدند. البته، این یک سند و اثر تاریخی است، اما آن زمان کسی به دوربین اهمیت نمی داد. در آن دوربین یک نوار بود. متأسفانه چیزی در آن نوار وجود ندارد.»

به رسمیت شناخته شدن برای اختراع دوربین دیجیتال

در 17 نوامبر 2009، باراک اوباما، رئیس جمهور ایالات متحده،  مدال ملی فناوری و نوآوری  را در مراسمی در اتاق شرقی کاخ سفید به ساسون اعطا کرد. این بالاترین افتخاری است که دولت ایالات متحده به دانشمندان، مهندسان و مخترعان اعطا می کند.

پرزیدنت باراک اوباما به تمام عکاسان مطبوعاتی که از اختراع او استفاده می‌کردند، به استیون جی ساسون، که دوربین دیجیتال را در Eastman Kodak اختراع کرد، در مراسم اهدای جوایز ملی فناوری و نوآوری در اتاق شرقی کاخ سفید، در نوامبر، اشاره کرد.

ساسون می‌گوید: «من مرد خوش شانسی بودم که نماینده مردان و زنان کداک بودم… اینکه فردی باشم که این شهرت را به دست می‌آورم، بسیار متواضعانه است.

قبل از اینکه اوباما مدال را بر گردن ساسون بگذارد، رئیس جمهور برگشت و به عکاسان پشت اتاق شرقی کاخ سفید نگاه کرد و با آنها شوخی کرد: “این عکس بهتر است خوب باشد.”

رئیس جمهور ظاهراً دوست دارد عکس بگیرد و به طور خصوصی با او ملاقات کرد و گفتگوی خوبی در مورد عکاسی داشت. او متوجه شد که رئیس‌جمهور دوربین پیت سوزا (عکاس مخصوص ریاست جمهوری آمریکا) را می‌دزدد تا وقتی سوزا نگاه نمی‌کرد، عکس بگیرد.

نگاهی به تاریخ تولد یک صنعت

ساسون در مورد کار پیشگام خود در عکاسی دیجیتال می گوید: «من سعی نمی کردم [تصاویر] خارق العاده بگیرم، زیرا توسط دستگاهی که با آن کار می‌کردم محدود شده بودم. «این تنها در نوع خود بود و کاملاً جدید بود. آنچه من سعی داشتم نشان دهم یک سیستم عکاسی بود.»

این ایده گرفتن [عکس] بدون مصرف چیزی است. تنها چیزی که مصرف کننده خواهد بود ژول انرژی خواهد بود. ایده من چیزی بود که می‌خواستم پیشنهاد کنم که مصرف‌کنندگان می‌توانند در آینده، بدون مصرف فیلم، کاغذ، عکس بگیرند.»

فکر می‌کردم اگر بتوانم به ۲ میلیون پیکسل برسم، ایده‌ام قابل استفاده خواهد بود. به نظر من، من در محدوده 2 تا 3 میلیون فکر می کردم و وقتی به آن نقطه رسیدیم، بحث هایی که در سال 1975 داشتم حل می شود.

«نمی‌توانستم پیشبینی کنم که از سال 97 و 98، CCDها و در نهایت تصویربرداران CMOS با حدود یک میلیون پیکسل در سال پیشرفت خواهند کرد. این میزان بهبودی بود که فکر نمی‌کردم اتفاق بیفتد.»

نامه ای که ساسون در سال 1976 در مورد اولین ثبت اختراع دوربین دیجیتال خود به پدرش نوشت.

همه این سال‌ها بعد، ساسون از این واقعیت ابراز تاسف می‌کند که کداک به موقع به سمت دوربین‌های دیجیتال حرکت نکرد.

«من از روند ورشکستکی کداک ناراحت شدم و اینکه آنها به این دیدگاه واضح نرسیدند که می‌توانند با عکاسی دیجیتال هم به همان اندازه عکاسی معمولی پول دربیاورند.»

«من در سال 2009 از کداک بازنشسته شدم زیرا فکر می کردم آنها احتمالاً از بین خواهند رفت. در نهایت نم‌ دانستم چه اتفاقی رخ خواهد داد.  اگر می‌توانستند رویکرد متفاوتی داشته باشند، می‌توانست نتیجه متفاوتی داشته باشد. باز هم، پذیرفتن این تغییر در مدل اساسی کسب و کارتان بسیار دشوار است.»