Камера-обскура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Камера-обскура, общий вид

Ка́мера-обску́ра (лат. camera obscūra — «тёмная комната») — простейший вид устройства, позволяющего получать оптическое изображение объектов.

Представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стене. Лучи света, проходя сквозь малое

изображение
на экране.

На основе камеры-обскуры были сделаны некоторые фотокамеры, называющиеся Стеноп.

Камера-обскура является частным случаем устройства с кодирующей апертурой.

Ввиду отсутствия в камере-обскуре оптических элементов, прямо воздействующих на свет (за исключением границы отверстия), она подходит для создания изображений в высокоэнергетических областях спектра.

Принцип

Принцип построения изображения в камере-обскуре

Камера-обскура не может обеспечить высокой резкости изображения. При уменьшении диаметра отверстия резкость повышается только до определённого предела, при слишком сильном уменьшении отверстия начинают сказываться эффекты дифракции света на отверстии и изображение становится менее резким.

Процесс размытия изображения математически является свёрткой. Изображение на экране является двумерной свёрткой фотографируемого объекта с пятном рассеяния точечного источника света (англ. point spread function), форма изображения точечного источника света в случае геометрической оптики совпадает с увеличенной формой отверстия (если пренебречь дифракцией и другими искажениями). Например, если отверстие имеет форму щели, то изображение точечного источника будет представлять собой прямую полосу и изображение сцены окажется линейно размытым; если сделать несколько отверстий, то изображение будет «размноженным» (см. также Кодирующая апертура).

Обскура характеризуется бесконечно большой

выдержки
, таким образом, уменьшается до 25 суток.

История

Первые камеры-обскуры представляли собой затемнённые помещения (или большие ящики) с отверстием в одной из стен. Упоминания о камере-обскуре встречаются ещё в V—IV веке до н. э. — последователи китайского философа Мо-цзы (моисты) описали возникновение перевёрнутого изображения на стене затемнённой комнаты[1]. Возможно, упоминание о камере-обскуре встречаются у Аристотеля, который задавался вопросом, каким образом может возникать круглое изображение Солнца, когда оно светит через квадратное отверстие[2].

В XI веке арабский учёный Ибн аль-Хайсам (Альхазен) из Басры пользовался специальными палатками для наблюдений за затмениями Солнца. Зная, как вредно смотреть на солнце невооружённым глазом, он делал маленькое отверстие в пологе палатки и рассматривал изображения солнца на противоположной стенке. Альхазен был первым, кто объяснил принцип действия камеры-обскуры, основываясь на принципе прямолинейности распространения света. При этом он сделал вывод, что общепринятая в те годы теория распространения света (согласно которой лучи света исходят из глаз и как бы «ощупывают» объект) не соответствует действительности.

В средние века камера-обскура неоднократно использовалась для астрономических наблюдений. Так, в XIII веке английский философ Роджер Бэкон и французский астроном Гильом де Сен-Клу использовали её для наблюдения солнечных затмений, астрономы XIV века Леви бен Гершом и Ибн аш-Шатир использовали камеру-обскуру для измерения углового диаметра Солнца (у Леви бен Гершома — также планет).

Фрагмент пейзажа Яна Вермеера Дельфтского, созданного при помощи камеры-обскуры
Камера-обскура в г. Мюльхайм-ан-дер-Рур (Северный Рейн-Вестфалия)

Художники, прежде всего архитекторы и живописцы эпохи

Микеланджело Буонарроти архитектор Джакомо делла Порта. Камеру-обскуру в дальнейшем использовали многие художники для построения точных архитектурных ведут «Идеального города». Ян Вермеер Дельфтский использовал камеру-обскуру для создания городских пейзажей. Камеры-обскуры тех времён представляли собой большие ящики с системой зеркал для отклонения света. Согласно традиционной точке зрения, наука перспективы, выработанная живописцами, в частности мастерами ведуты, оказала влияние на архитектуру и искусство театральной декорации. Однако, более убедительна обратная версия: о влиянии искусства архитектуры на «перспективную живопись» ведут[3]
.

В 1686 году Йоганн Цан спроектировал портативную камеру-обскуру, оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45° и проецировавшим изображение на верхнюю горизонтальную стенку ящика[4]. Бумага укладывалась на стеклянное окно в стенке горизонтально, а изображение на ней не было перевёрнуто вверх ногами, облегчая рисование.

Исаак Ньютон в своей монографии «Оптика» описывает принцип работы аппарата похожего на камеру-обскуру, но отличающегося устройством[5].
В России в середине XVIII века имела распространение камера-обскура, носившая название «махины для снимания першпектив». Видописец Махаев с помощью «махины для снятия санктпетербургского прошпекту», изготовленной подмастерьем «инструментального художества» Тирютиным в инструментальной палате Академии наук, успешно выполнил перспективные виды Петербурга, Петергофа, Кронштадта и других русских городов[6][7].

Панорамный вид города Кола Архангельской губернии, созданный при помощи камеры-обскуры в 1797 году

Часто вместо простого отверстия использовался объектив (обычно одиночная линза), что позволяло значительно увеличить яркость и резкость изображения. С развитием оптики объективы усложнялись, а после изобретения светочувствительных материалов камеры-обскуры стали первыми фотокамерами.

Однако и в настоящее время некоторые фотографы используют так называемые «стено́пы» — фотоаппараты с маленьким отверстием вместо объектива. Изображения, полученные при помощи таких камер, отличаются своеобразным мягким рисунком, идеальной линейной перспективой и предельно большой глубиной резкости.

В дофотографическую эру применялась также

Волластоном
 — четырёхгранная призма, при определённом угле зрения совмещающая мнимое изображение пейзажа с листом бумаги, на котором делается зарисовка.

В искусстве

  • Камера-обскура используется для одного из убийств в фильме Генри С. Миллера «Анаморф».
  • Камера-обскура представлена в фильме Питера Веббера «Девушка с жемчужной серёжкой».
  • В одном из эпизодов сериала «Герои» женщина наблюдает за солнечным затмением с использованием камеры-обскуры.
  • В сериале «Белый воротничок» главные герои обнаруживают комнату камеру-обскуру в заброшенном доме.
  • Камера-обскура использовалась в мультфильме «Симпсоны».
  • Камера-обскура использовалась в 7 серии 3-го сезона сериала Безумцы (Mad Men). В нём герои наблюдали за полным солнечным затмением.
  • Один из романов Набокова носит название «Камера обскура».
  • Эффект камеры-обскуры использовался в одном из эпизодов фильма «Запределье».
  • Камеры-обскуры есть в компьютерных играх «Тургор» и «Голос цвета» производства Ice-Pick Lodge: если коснуться любой сестры цветом, в камере-обскуре герой увидит её настоящую сущность.
  • Камера-обскура часто упоминается в романе Чака Паланика «Дневник».
  • В сериале «Демоны Да Винчи» Леонардо создает камеру-обскуру и проецирует изображение в небо, шантажируя таким образом высокопоставленного судью угрожая опозорить его на всю Флоренцию непристойным поведением.
  • Камера-обскура представлена в фильме Стивена Чбоски «Чудо».
  • В фильме "Легенда о Зеленом рыцаре" Леди пишет портрет главного героя, используя камеру-обскуру.
  • В японской серии видеоигр Project Zero (европейское название, название в США - Fatal Frame) камера-обскура используется главными героями для борьбы с призраками.
  • Упоминается в произведении А.И. Куприна "Поединок".

Эффект камеры-обскуры в природе

Серповидные тени во время частичного солнечного затмения — проявление эффекта камеры-обскуры
  • Во время частичного солнечного затмения на поверхности земли наблюдаются серповидные тени. Эти тени повторяют форму Солнца, частично закрытого Луной.
  • Глаза
    наутилуса
    работают по принципу камеры-обскуры.

См. также

Примечания

  1. Needham J., Science and Civilisation in China, V. IV. Physics and Physical Technology, Pt. 1. Physics, Cambridge University Press, 1962, page 82.
  2. [inventors.about.com/gi/dynamic/offsite.htm?site=http://web.archive.org/web/20080420165232/http://www.acmi.net.au/AIC/CAMERA_OBSCURA.html The Camera Obscura : Aristotle to Zahn.] (недоступная ссылка)
  3. Власов В. Г. Перспектива // Власов В. Г. Новый энциклопедический словарь изобразительного искусства. В 10 т. — СПб.: Азбука-Классика. — Т. VII, 2007. — С. 333—334
  4. Лекции по истории фотографии, 2014, с. 11.
  5. 14 февраля 2019 года.
  6. Развитие фотоаппаратостроения в России до 1917 года. Дата обращения: 24 мая 2018. Архивировано 25 мая 2018 года.
  7. [1] Архивная копия от 15 июля 2018 на Wayback Machine Евгений Сергеев. Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело. 2010 г.]

Литература

  • Владимир Левашов. Лекция 1. Предыстория и открытие медиума // Лекции по истории фотографии / Галина Ельшевская. — 2-е изд.. — М.: «Тримедиа Контент», 2014. — С. 11—28. — 464 с. — ISBN 978-5-903788-63-7
    .
  • Томилин М. Камера-обскура // «.

Ссылки