Камера-обскура - это что такое? Для чего служит камера-обскура. История фотографии

Сурдин В., Карташев М. Камера-обскура //Квант. - 1999. - № 2. - С. 12-15.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

История

Рис. 1. Старинная камера-обскура с проекцией изображения на полупрозрачный экран

На латинском языке «камера-обскура» означает просто «темная комната». Эта забава известна с античных времен: закрывшись в солнечный день в темной комнате и проделав в шторе окна маленькую дырочку, вы можете увидеть на противоположной, желательно белой, стене изображение улицы и прохожих... вверх ногами (рис. 1). Принцип действия камеры- обскуры, по-видимому, был известен еще древним грекам, ею пользовались арабские ученые, а в Европе ее впервые подробно описал Леонардо да Винчи (конец XV века). Однако широкого применения классическая камера-обскура не находила: если отверстие для света сделать большим, то изображение получается размазанным, а крохотное отверстие дает резкое, но очень тусклое изображение; кроме того, для наблюдений необходимы абсолютно темное помещение и адаптированные к мраку глаза.

Рис. 2. Камера-обскура с зеркалом (АВ ) и линзовым объективом (Е ), которую не изобрел, но подробно описал в своих книгах неаполитанский естествоиспытатель Дж Порта

Но уже к середине XVI века камеру-обскуру оснастили линзовым объективом и зеркалом, в результате чего изображение в ней стало ярким и прямым, и она приобрела большую популярность, в особенности среди не очень умелых художников, использовавших ее для точной зарисовки пейзажей. Существовали крупные обскуры - в человеческий рост, а были и портативные. Сегодня мы называем этот нехитрый оптический прибор прототипом фотоаппарата (рис. 2 и 3).

Рис. 3. Старинная линзовая портативная обскура

К сожалению, после введения линзового объектива камера-обскура не изменила своего названия. Поэтому некоторые исторические сообщения вызывают недоумение. Так, можно прочитать, что для первых опытов по фотографии в 20 - 30 годах XIX века использовались камеры-обскуры. Ну, тут уж совершенно очевидно, что речь идет о линзовых камерах. Однако встречаются и более туманные сообщения. Известно, например, что независимо от Галилея пятна на Солнце открыл в 1611 году немецкий астроном Й.Фабрициус, используя для наблюдений телескоп и камеру-обскуру. Если с телескопом все более или менее ясно, то как Фабрициус мог заметить солнечные пятна с помощью простой обскуры - непонятно. Впрочем, еще в 1609 году Кеплер опубликовал сообщение о наблюдении 18 мая 1607 года на изображении солнечного диска в камере-обскуре маленького темного пятна, принятого им по ошибке за Меркурий. Такая ошибка простительна: диаметр центральной темной части (так называемой тени) типичного солнечного пятна составляет около 15 тыс. км, т.е. немногим больше диаметра такой планеты, как Земля или Венера. Меркурий вдвое меньше Земли, но и располагается к нам (проходя перед Солнцем) почти вдвое ближе солнечной поверхности, так что угловой размер Меркурия в этот момент близок к размеру солнечного пятна, и оба они составляют около 0,3". Вопрос в том, можно ли вообще заметить объект столь малого углового размера при помощи обыкновенной обскуры?

Конечно, простую обскуру можно использовать для наблюдения частных фаз солнечного затмения (рис.4). Тут и труда большого не нужно: даже щелки между листьями дерева успешно работают как настоящая обскура. Как-то раз одному из авторов этой статьи пришлось в утренние часы наблюдать затмение Солнца с помощью дырочки, проделанной кончиком карандаша в тетрадной обложке, - изображение было отличное. Но темные пятна - это довольно мелкая деталь на диске Солнца. Скорее всего, Фабрициус использовал линзовую обскуру. Иначе почему пятна на Солнце не были открыты задолго до появления телескопа? Линзовая обскура - это почти телескоп, это результат высоких технологий эпохи Возрождения. Ее необходимо отличать от простой, или классической, камеры-обскуры с объективом-дырочкой, изготовление которой было доступно людям во все века. Попробуем выяснить, на что способен именно такой, простейший прибор.

Практика

Сделайте обскуру и увидите сами, как это просто. Берете любую коробку сантиметров 15 - 30 в длину (годится жестянка от кофе или плотный пакет от молока). В донышке делаете дырочку тонким шилом или толстой иглой (недаром американцы называют этот прибор не только «camera obscura», но и «pinhole camera»), a верхнее отверстие затягиваете промасленной бумагой. Идеально для этой цели подойдет круглая и длинная коробка от чипсов с белой матовой крышечкой - вам нужно только съесть чипсы и легким ударом шила проделать дырочку в донышке.

Теперь, внимание: для наблюдений требуется яркий свет снаружи и темнота со стороны экрана. Поэтому лучше проводить опыт в солнечный день, находясь в помещении и тщательно изолировав экран от постороннего света. Для этого можно использовать трубу из плотной бумаги длиной 30 - 40 см, приставив ее одним концом к экрану, а другим - к лицу. Однако, если ваша камера круглая, лучше использовать пальто, накинув его на голову и вставив камеру в рукав. Для сравнения «объективов» сделайте в передней стенке несколько отверстий разных диаметров; каждый раз можно наблюдать с одним, закрывая остальные старой жевательной резинкой.

Итак, поэкспериментировав с обскурой, можно убедиться, что дырочка - неплохой объектив: все предметы, независимо от расстояния, получаются одинаково резкими, причем чем меньше отверстие, тем резче изображение. Правда, с совсем маленькой дырочкой трудно наблюдать: яркости не хватает. Но фотопленки сейчас очень чувствительные, уж они-то с этим справятся.

И появляется закономерная мысль - почему бы не делать у фотоаппарата вместо дорогого объектива маленькую дырочку? Тем более, что с некоторыми приборами до сих пор так и поступают: например, астрономы устраивают рентгеновские телескопы в виде свинцовой камеры-обскуры, поскольку для жестких рентгеновских лучей фокусирующих объективов не существует. Однако в оп- ! тическом диапазоне возможности обскуры весьма ограничены. И вот почему.

Теория

Будем рассуждать так. От каждой светящейся точки удаленного объекта на нашу камеру падает пучок практически параллельных лучей света. Проходя сквозь отверстие диаметром D , пучок рисует на экране кружок такого же диаметра. Пусть расстояние до экрана F . Если угловое расстояние между двумя соседними точками объекта меньше чем \(~\frac DF\) (в радианах, разумеется), то их кружки на экране будут частично перекрываться. При каком перекрытии кружков мы еще сможем различить соседние точки изображения - вопрос не простой. Многое зависит от контраста деталей исходного объекта, от яркости его изображения и т.п. Различить детали слабо контрастной картины удается в том случае, если световые кружки совсем не перекрываются. Но поскольку пятна на Солнце выглядят весьма контрастно, будем считать картину различимой, если центры кружков раздвинуты на величину их радиуса. Тогда легко определить минимальный угловой размер различимых деталей объекта, или, как говорят оптики, предельный угол разрешения , обусловленный конечным размером пучка:

\(~\alpha_1 = \frac{D}{2F}\) . (1)

До сих пор мы рассматривали свет как поток прямолинейно распространяющихся лучей. Такой подход характерен для геометрической оптики. Однако известно, что свет - это разновидность электромагнитных волн, и, как любая волна, он подвержен явлениям дифракции и интерференции. Если на входное отверстие инструмента падает волна с плоским фронтом (т.е. пучок параллельных лучей), то за отверстием фронт становится немного изогнутым (а пучок - расходящимся). Это - дифракция; именно она ограничивает применимость законов геометрической оптики. Пройдя сквозь малое отверстие камеры-обскуры, пучки света становятся расходящимися, картинка на экране - размытой. А чтобы узнать, насколько размытой, необходимо вспомнить способность света к интерференции, т.е. к взаимному сложению волн, приходящих в одну точку экрана от разных источников.

Рис. 5. Дифракционная картина изображения точечного источника круглым объективом

В нашем случае независимыми источниками света можно считать бесчисленное множество точек входной апертуры, ведь каждая из них из-за дифракции посылает свет во всех направлениях (принцип Гюйгенса - Френеля). Падающие на экран волны складываются друг с другом в соответствии со своими фазами, в некоторых точках усиливая друг друга, а в некоторых ослабляя. В результате получается следующая картина: пройдя сквозь маленькое круглое отверстие, пучок параллельных (вначале) лучей даст на экране светлое пятнышко, окруженное концентрическими темными и светлыми кольцами спадающей яркости (рис. 5). Можно считать, что камера-обскура отображает на экране каждую точку светящегося объекта в виде такого светлого пятна, окруженного «зеброй» колечек. Обычно считается, что изображения двух соседних точек объекта можно различить на экране, если центры их светлых пятен раздвинуты не менее чем на радиус первого темного кольца (критерий Рэлея). Угол α 2 , под которым этот радиус виден от входного отверстия, можно оценить из тех соображений, что разность путей света от ближайшей и наиболее удаленной точек объектива до любой из точек на темном кольце должна быть порядка длины волны света λ . Тогда мы получим \(~\alpha_2 \approx \frac{\lambda}{D}\). А точный расчет дает следующее значение предельного угла разрешения, обусловленного дифракцией:

\(~\alpha_2 = 1,22 \frac{\lambda}{D}\) . (2)

Поскольку оба указанных эффекта - геометрический размер пучка и дифракция - накладываются друг на друга, можно считать, что полный предельный угол разрешения камеры составляет α = α 1 + α 2 . В зависимости от размера отверстия он изменяется так, как показано на рисунке 6.

Рис. 6. Предельный угол разрешения α камеры-обскуры в зависимости от диаметра ее отверстия D . Расстояние от экрана до отверстия 4,6 см; длина световой волны λ = 4300 А. Пунктирные линии соответствуют уравнениям (1) и (2), сплошная линия - их сумма, черные точки - экспериментальные значения

Очевидно, что при некотором оптимальном диаметре отверстия (D opt) достигается наилучшая разрешающая способность камеры данного размера (F ), которую характеризует минимальное значение угла разрешения (α min). Найти эти параметры нетрудно. Тем, кто знаком с производной, ясно, что своего минимального значения а достигает в точке, соответствующей условию α’ = 0. А для остальных тоже вполне очевидно из рисунка 6, что минимум достигается в той точке, где α 1 = α 2 . Оба эти условия тождественны. Из них мы получим

\(~D_{opt} = \sqrt{2,4 \lambda F}\), и \(~\alpha_{min} = \sqrt{\frac{2,4 \lambda}{F}}\) . (3)

На что же способна оптимальная классическая камера-обскура? Для визуальных наблюдений примем длину волны видимого света λ = 5500 А. Тогда можно представить наш результат в удобном для оценок виде:

D opt = 1,2 мм · \(~\sqrt{F}\), и α min = 4" · \(~\sqrt{\frac{1}{F}}\) , (4)

где F измеряется в метрах. Как видим, у камеры «человеческого» размера (F = 2 - 5 м) предельный угол разрешения больше, чем у здорового глаза (около 1"). Значит, с ее помощью мы не увидим на поверхности Солнца более мелких деталей, чем позволяет видеть наш невооруженный глаз - разумеется, защищенный плотным светофильтром. В прежние времена роль такого светофильтра с успехом выполняли облака, дым пожара или просто толстый слой воздуха, сквозь который мы видим Солнце на восходе и на закате. В летописях некоторых народов упоминается о пятнах на Солнце, наблюдавшихся сквозь облака или дым и выглядевших «аки гвозди». В принципе, это возможно: хотя среднее солнечное пятно имеет угловой размер около 0,3". изредка на Солнце появляются очень крупные пятна или их группы. Например, в марте 1947 года наблюдалась группа пятен размером около 200 тыс. км; похожие группы пятен наблюдались в 1957 и 1968 годах. Их угловой размер - 4" - без труда ощутим даже для не очень зоркого глаза, что и было доказано наблюдениями сквозь плотный светофильтр.

Внимание ! Мы не зря уже второй раз упомянули о светофильтре - без него на Солнце смотреть нельзя! Причем это должен быть очень темный фильтр, а вовсе не солнечные очки. Подойдет стекло сварщика или алюминированный целлофан, в который заворачивают букеты цветов.

Итак, хотя в древние времена люди изредка могли наблюдать солнечные пятна невооруженным глазом, научным фактом эти эпизодические наблюдения не стали: мало ли что может привидеться! Надежных и систематических наблюдений поверхности Солнца в древности не проводили (или сведения об этом не дошли до нас). Ну а в принципе могли бы астрономы, например, Древней Греции систематически наблюдать солнечные пятна при помощи классической обскуры? Как видно из формул 4, сделав камеру длиной 20 - 30 метров, можно получить прибор более зоркий, чем человеческий глаз. А со 100-метровой камерой можно было бы наблюдать солнечные пятна систематически. Уж не упустили ли древние греки свой шанс?

Вспомним, что с удалением экрана от объектива возрастает угловой размер изображения и, следовательно, падает яркость. Видимый диаметр солнечного диска около 0,5°, точнее - 32", диаметр его изображения на экране простой камеры-обскуры составит \(~\frac{F}{107}\). При размере камеры в 100 м диаметр изображения солнечного диска будет около 1 м. Сюда придет свет, прошедший сквозь отверстие объектива диаметром 1,2 см, значит, освещенность ослабнет почти в 10 тысяч раз. Не слишком ли тусклым будет изображение? Как известно, освещенность земной поверхности Солнцем составляет 10 5 лк; следовательно, освещенность нашего изображения будет около 10 лк. Это в десятки раз больше, чем когда Луна освещает Землю в полнолуние. Без особого труда можно различать буквы в тексте, а ведь размер солнечных пятен на метровом изображении его диска будет около 1 см - такие детали трудно будет не заметить.

Итог: теоретически древние греки могли бы использовать классическую обскуру для изучения поверхности Солнца!

Опыт

Для проверки наших теоретических представлений о качестве изображения в камере-обскуре мы поставили опыт: заменили объектив у фотоаппарата «Зенит» кусочком фольги с булавочным отверстием и сфотографировали с помощью этого «объектива» специально изготовленную таблицу (рис. 7). Расстояние от таблицы до отверстия было 30 см, а от отверстия до пленки - 4,6 см. Мы испытали три отверстия с диаметрами 170, 420 и 840 мкм. Таблица освещалась настольной лампой, чувствительность фотопленки была 64 ед., а экспозиции составляли от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от диаметра отверстия. Сделав отпечатки с негативов, мы определили по видимости линий таблицы на фотографиях предельный угол разрешения камеры. Он оказался даже немного меньше расчетного, что, по-видимому, объясняется очень высокой контрастностью исходного изображения и его линейным характером: прямые линии легче выявляются среди шумов изображения, чем точки. В целом же наша простая теория, как видим, вполне согласуется с экспериментом.

Рис 7. Тестовая таблица (а) и ее изображение (б), сфотографированное камерой-обскурой на основе фотоаппарата «Зенит» (D = 0,42 мм, F = 4,6 см)

Убедившись в этом, мы решили, что пора наблюдать Солнце и попытаться с помощью камеры-обскуры увидеть на нем пятна. Эксперимент был поставлен 19 мая 1998 года в Астрономическом институте им. П.К.Штернберга (МГУ) при любезном содействии старшего научного сотрудника отдела исследования Солнца И.Ф.Никулина. Создать камеру длиной 100 и даже 50 метров нам, к сожалению, не удалось. Мы использовали в качестве корпуса обскуры трубу вертикального солнечного телескопа длиной 17 м. Зеркальный объектив этого инструмента находится в его нижней части, поэтому труба до объектива представляет просто светозащищенный объем без оптических элементов. Удобно и то, что система плоских зеркал (целостат) перед трубой телескопа постоянно поддерживает направление его оптической оси на Солнце. Входное отверстие трубы мы закрыли плотной крышкой с круглой дырочкой диаметром 5 мм. В нижней части трубы на листе белой бумаги мы увидели яркое изображение Солнца диаметром 16 см с хорошо различимой группой из двух пятен. Это был момент торжества - солнечный телескоп-обскура действует!

Последующее изучение Солнца в нормальный оптический инструмент показало, что в этот день на поверхности нашего светила действительно были пятна: группа из двух больших пятен с размерами 15" и 17", разделенных расстоянием в 1", а также несколько маленьких с размерами 3 - 5". Маленьких пятен с помощью обскуры мы не заметили, а два больших пятна (впрочем, вполне рядовых для Солнца) были весьма отчетливо видны по отдельности. Мы продолжили наблюдения и в последующие дни, отмечая по движению пятен вращение Солнца. На фото на рисунке 8 показана поверхность Солнца в день 2 июня 1998 года, сфотографированная с помощью солнечного телескопа (а) и полученная на экране нашего телескопа-обскуры (б).

Рис. 8. Изображения поверхности Солнца, полученные 2 июня 1998 года с помощью оптического телескопа (а) и комеры-обскуры (б)

Галилей и Фабрициус открыли солнечные пятна лишь после изобретения оптического телескопа, хотя, как мы теперь видим, такая возможность существовала еще во время египетских пирамид. Быть может, эта мысль натолкнет читателей «Кванта» на размышления о неиспользованных возможностях нашего времени? Кстати, Фабрициусу, когда он открыл солнечные пятна, было немногим более 20 лет.

Друзья, а вы когда-нибудь обращали внимание, что с начала XV века картины европейских живописцев стали заметно качественнее? В них появилось больше реалистичных деталей, точнее отражалась игра света и тени, появился отсутствующий ранее объем.

Вы не задавались вопросом, как так резко улучшилась техника в живописи старых мастеров?

Одним из секретов стало использование оптических устройств. Например, камера-обскура и вогнутые зеркала при кажущейся сегодня простоте тогда, в эпоху отсутствия вспомогательной техники, стали для живописцев настоящими находками.

Правда, в то время это было огромным секретом! Еще бы, ведь профессия художника была весьма высокооплачиваемой, и никто не хотел делиться секретами мастерства. Разумеется, такая техника в живописи старых мастеров, в которой использовались специальные приборы, и вовсе была тайной за семью печатями…

Камеру — обскуру использовали даже для написание пейзажей

Тем не менее, изучая картины, ученые смогли выяснить, какими методами художники Ренессанса улучшили свои навыки. Тогда мастера использовали светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием до 5 мм, чтобы увидеть на его задней бумажной стенке реалистичное изображение, правда, перевернутое. Это и была простейшая первая камера-обскура.

Точно так же и вогнутое зеркало перевернуто отражает все, что перед ним. Нужно просто обвести контуры, сделать точный набросок. Дальше уже дело техники. А уж что-то, а техника живописи мастеров эпохи Ренессанса была потрясающей!

Мэтры, которые оценили камеру-обскуру

Пожалуй, самой нашумевшей картиной, в которой многие исследователи видят признаки использования или камеры-обскуры, или вогнутого зеркала, стал «Портрет четы Арнольфини» фламандца Яна Ван Эйка. В 1434 году никто и подумать не мог о такой детализации!

«Портрет четы Арнольфини» Ян Ван Эйк, 1434 г.

А тут и идеально прорисованная люстра с сотнями бликов, и сложный подсвечник, и зеркало на задней стене с отображением всей обстановки, и тени на одежде… Именно такая документальная точность привлекла внимание исследователей: так подробно изобразить на холсте расположение бликов света и мельчайших теней без дополнительного оборудования практически невозможно.

Однако четкость в передаче света и тени появилась у Ян Ван Эйка даже раньше. Его «Мужчина в красном тюрбане» словно сфотографирован. И это невольно наводит на мысли о постоянном использовании им оптических изобретений.

Кстати, интересный факт, что именно Ян Ван Эйк ввел широкую популярность масляных красок в Европе. А вы знаете когда и как появились масляные краски? И что есть масляные краски на водной основе?

«Мужчина в красном тюрбане»

Всё-таки, какой бы отточенной ни была техника в живописи старых мастеров, а такой потрясающей детализации добиться без использования специальных устройств было практически невозможно.

Кстати, Леонардо да Винчи тоже применял камеру-обскуру для набросков с натуры . Он даже описал ее в «Трактате о живописи», но эти знания стали доступны кому-то, кроме самого автора, только после его смерти.

Интересно знать: Книга величайшего итальянского художника Леонардо да Винчи (1452–1519гг.) «Трактат о живописи», была составлена и написана на основе многочисленных рукописных заметок художника, которые содержали оригинальные размышления мастера о живописи.

Именно живописи Леонардо да Винчи отводил главное место среди искусств, понимая ее как универсальный язык, таким образом, способный выразить многообразие окружающего мира. Это мой самый любимый философ и мыслитель… именно его афоризм написан на комоде, который я сама декорировала и написала сверху слова великого ума человечества!

Кстати, вы знали , что в глазах Моны Лизы спрятан код? Многие картины старых мастеров хранят в себе

Хоть на тот момент использование оптической техники было профессиональным секретом, она постоянно совершенствовалась и стала более доступной в начале XVI века. К тому же времени определенный прогресс произошел в стекольной промышленности, и потому камеры обзавелись большими линзами. Но они все еще переворачивали изображение, поэтому многие картины того периода изобилуют левшами.

Так, на полотне из музея Франса Халса пируют мужчина и женщина, явные левши, в окошко им пальцем левой руки грозит еще один мужчина. И даже обезьянка поднимает подол левой лапкой. Этот несколько забавный нюанс, издержку применения специальных устройств, не смогла компенсировать даже высочайшая техника живописи старых мастеров.

Франс Халс — 1582 -1666 гг

А уже к XVII веку камера-обскура обзавелась зеркалами и системой призм, то есть уже не переворачивала изображение. Так появилась камера-люцида. Успешные художники могли себе позволить большие камеры, которые делали уже достаточно масштабные проекции.

Камера-обскура и живопись на грани документалистики

Знаменитая фотографическая живопись Яна Вермеера - это как раз результат использования усовершенствованной камеры-обскуры. В фильме «Девушка с жемчужной сережкой» показано такое устройство.

Посмотрите на картину «Молочница» Вермеера - на ней хорошо видны некоторые дефекты, которыми грешат даже некоторые современные фотоаппараты: « боке» и выпадение некоторых объектов из фокуса. Разумеется, эти же нюансы передачи картинки проявлялись при использовании камеры-обскуры и системы линз.

Картина «Молочница» 1658г. с деталями, которые не попали в фокус

Человеческий глаз такие дефекты полностью компенсирует, «боке» и объекты не в фокусе в принципе не могут возникнуть при письме с натуры. А техника в живописи старых мастеров при использовании камеры подразумевала копирование всех деталей полученного изображения.

Собственно, так Вермеер и выдал своё увлечение камерой, что, однако, ни в малейшей мере не умаляет его мастерство.

Более того, благодаря камере-обскуре появились первые художники-документалисты. Каналетто в XVIII веке писал с ее помощью (чего не скрывал) детальные виды Венеции и Лондона, в том числе знаменитый «Вестминстерский мост» — полотна, которые вряд ли смогли появиться в том виде, в котором мы их знаем, без использования оптики.

Слева Вестминстерский мост, Лондон 1746 г. Справа Венеция вид на площадь Сан-Марко 1730-1735 гг.

Вот так наука помогла на протяжении веков совершенствоваться живописи. Кстати, первые фотоаппараты создавались по типу камеры-обскуры, когда мастерам явно стало не хватать стабильности картинки.

Но затем направления разделились, фотография пошла своим путем, а живопись - своим, и что самое интересное, они не стали конкурентами. А камера-обскура осталась тем верстовым столбом, возле которого эти дороги искусства разошлись.

Видео для размышления: Как формируется художественный вкус? От каких факторов он зависит?

Друзья, чтобы статья не затерялась среди множества других статей в паутине интернета, сохранитеее в закладках. Так вы сможете вернуться к прочтению в любой момент.

Задавайтеваши вопросы внизу в комментариях, обычно, я отвечаю быстро на все вопросы

В современном мире фотография и является очень распространенным видом творчества. А использовать фотоаппарат может каждый, кто умеет жать на кнопки. Но, может быть, не каждый знает, что проецировать изображение окружающего мира на плоскость, племена Северной Африки, могли уже тысячи лет назад.

На латыни «camera» - комната, а «obscurа» - тёмная, вместе - «тёмная комната». Камера обскура представляет собой темную комнату, с маленьким отверстием в стене. Изображение, проходя через отверстие, отображается на противоположной стене, в перевернутом виде.

Принцип камеры обскуры очень наглядно описан Аристотелем, на примере того, как изображение солнца, образованное световыми лучами, проходящими через небольшое квадратное отверстие, имело круглую форму. Кто первым открыл принцип камеры обскуры, и кто первым его использовал, точно неизвестно. Но первое полное описание ее принадлежит перу самого Леонардо Да Винчи. Он же дал такое название этому устройству, и использовал камеру обскуру для зарисовок пейзажей.

То есть он срисовывал уменьшенное цветное изображение, которое отображалось на стене, покрытой белой бумагой, противоположной стене с отверстием.

Способ зарисовки с помощью камеры обскуры стали очень популярны среди профессиональных художников.

Но, как-то не очень удобно: все вверх ногами, к тому же, камера стационарная - особо в сюжетах не разгуляешься! И тогда, в 1686 году, Йоганнес Цан спроектировал портативную камеру оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45°. Теперь не приходилось стоять вниз головой, чтобы получить желаемый объект на бумаге.

Далее камера-обскура все более совершенствовалась: в нее добавлялись линзы, сначала для увеличения угла обозрения, затем для улучшения четкости изображения, из стационарной, она стала мобильной и меньших размеров.

В средневековье, многие, знакомые с эффектом камеры-обскуры делали в своих стенах отверстия, и наблюдали на противоположной стене, как на экране, происходящее на улице. А что - телевидения и интернета еще не было, а зрелища людям всегда были нужны, ну помимо хлеба, конечно!

Кстати, в природе, эффект камеры обскуры можно наблюдать во время частичного солнечного затмения - тогда на земле появляются серповидные тени, повторяющие форму Солнца, закрытого Луной.

Стеноп или пинхол - производные от камеры обскуры

Стеноп - «глазок» (от греч.) , это устройство для проекции изображения, с помощью отверстия (а не объектива, как у фотоаппарата). Делают их обычно из старых зеркальных фотокамер, например из «Зенита» (хотя можно смастерить и из «цифры»). Также это направление имеет второе название «пинхол».

И, надо сказать, в наше время очень много любителей этого направления, они образуют нечто вроде кружка, секты, где очень трепетно и почтительно относятся к своим коробочкам с отверстием вместо объектива, и черными внутренними стенками.

В «интернетах» есть множество сайтов и сообществ любителей и профессионалов пинхола, где каждый может найти информацию, и смастерить свой прибор, ну хоть из коробки из под чая!

Периодически проходят выставки пинхол-фотографий, различные тематические мастер-классы. И для кого-то пинхол становится инетерсным, живым хобби, а для кого вполне серьезным страстным увлечением. Чем же так привлекает фотографов и любителей этот способ получения изображения?

Дело в том, что пинхол воспроизводит совершенно правильную перспективу, охватывает угол до 130°, имеет очень хорошую глубину резкости, но, правда, дает очень мягкие изображения, похожие на снимки, выполненные специальной мягкорисующей оптикой. Можно сказать, что пинхол передает изображение практически так, как его видит человеческий глаз!

Нужно отметить, что при «фотографирования» пинхолом, выдержка составляет от нескольких минут до нескольких часов. Определяется эта величина в зависимости светочувствительности фотобумаги (пленки), освещения, диаметра отверстия…

Леонардо Да Винчи

Геометрическая оптика основывается на представлении о прямолинейном распространении света, и едва ли не главную роль в ней играет феномен светового луча. Когда свет отражается от полированной плоской поверхности, то угол падения обязательно должен быть равен углу отражения, поэтому, глядя в зеркало, можно увидеть не только собственное лицо, но и источник света. На этом принципе и построено великое изобретение геометрической и световой оптики - камера обскура (от лат. сamera - «комната» и obscura - «темная»).

Древнее изобретение

Первые упоминания о камере-обскуре встречаются еще в V веке до н. э. Именно тогда китайский философ Ми Ти поведал миру о возникновении изображения на стене затемненной комнаты. Принцип камеры обскура первым подробно описал и проанализировал Аристотель. Вслед за ним арабский физик и математик X века ибн Аль-Хайтам (Альхазен) сделал вывод о линейности распространения света. В Средние века камера-обскура была вновь «открыта» английским философом и естествоиспытателем Роджером Бэконом (1217–1294), а в 1279-м архиепископ Кентерберийский Джон Пенхам высказал мысль, что с помощью камеры-обскуры можно наблюдать за движением Солнца.

Первый прообраз фотографии

Первая камера обскура, использованная для написания художественных полотен, была создана Леонардо да Винчи. «Титан Возрождения» подробно описал ее в своем «Трактате о живописи». «…Когда изображения освещенных объектов проходят через маленькое круглое отверстие в очень темную комнату, вы будете видеть на бумаге все те объекты в их естественных формах и цветах…», - писал великий живописец, наблюдая, как лучи света, отражаясь на матовом стекле, создавали перевернутое цветное изображение.

Конечно, по такой технологии нельзя запечатлеть что-то динамичное, так что если вас интересует , читайте о ней отдельный материал. также будет проблематичной. Но с камерой-обскурой можно было написать , чем Леонардо и пользовался.

«Темную комнату?» - спросите вы. Да, в Средние века и в сменившую их эпоху Возрождения камера-обскура была стационарной - большой темной комнатой с отверстием в одной из стен. Художник находился внутри нее, зарисовывая на противоположной стене происходящее снаружи. Для больших по размеру полотен это было весьма удобно. Леонардо да Винчи принадлежит и проект инструмента для измерения интенсивности света, и фотометр, воплощенный в жизнь лишь три века спустя. Неудивительно, что в числе изобретений великого художника почетное место занимала камера-обскура - прообраз будущего фотоаппарата.

И все же камера-обскура великого Леонардо имела существенное неудобство. Как ученый-оптик Леонардо да Винчи знал, что зрительные образы на роговице глаза проецируются в перевернутом виде, поэтому не удивлялся тому, что в камере-обскуре все отображалось вверх ногами. Но художникам, пытавшимся вслед за Леонардо соединять живопись и достижения прикладной оптики, было очень неудобно каждый раз ставить все с головы на ноги. Это учел Йоганнес Цан, который в 1686 году, опираясь на чертежи и расчеты великого Леонардо, спроектировал портативную камеру-обскуру, значительно ее усовершенствовав. Он снабдил камеру зеркалом, расположенным под углом 45 градусов и проецирующим изображение на матовую горизонтальную пластину, что позволяло художникам легко переносить пейзажи на бумагу уже не в перевернутом виде.

Когда свет проникает в темное пространство сквозь крошечное отверстие, происходит нечто таинственное и удивительное. Аристотель описал это явление еще в IV веке до нашей эры, в Италии эпохи Возрождения его зарисовал Леонардо да Винчи. В конце XIX века в Кони-Айленде и на других приморских курортах выстраивались очереди из желающих увидеть волшебные превращения. Мы же перенесемся в 1988 год, в классную комнату одного из художественных колледжей Бостона.

Однажды солнечным днем Абелардо Морелл превратил классную комнату в камеру-обскуру – и стена напротив ожила, подобно киноэкрану.

Преподаватель вводного курса фотографии по имени Абелардо Морелл закрыл окна черной полиэтиленовой пленкой (в классе стало темно, как в пещере), проделал в занавеси дырочку размером с монетку – и стена напротив ожила, подобно киноэкрану. На ней появились расплывчатые очертания людей и машин на Хантингтон-авеню. Изображение было перевернутым: небо лежало у пола, мостовая оказалась под потолком. Что произошло?

Морелл превратил классную комнату в камеру-обскуру (в переводе с латыни – «темная комната»). По всей видимости, это самый древний из известных человеку инструментов получения изображений – и далекий предок фотокамеры.

Яркое, словно сон, и очень резкое изображение Бруклинского моста и Нижнего Манхэттена материализуется над святыми простынями. Чтобы получить яркое и резкое изображение Бруклинского моста и Нижнего Манхэттена, Морелл установил свою фотокамеру в комнату-обскуру и оставил затвор открытым на пять часов. Вдобавок он использовал призму, чтобы перевернуть изображение.

Самое сложное в камере-обскуре – это оптический принцип, на котором основано ее действие. Изображения попадают в камеру так же, как в человеческий глаз: через небольшое отверстие и в перевернутом виде. Свет проникает в отверстие под углом, и лучи, отраженные от верхних частей объектов, направляются вниз, а те, что отражаются от объектов, находящихся у самой земли, устремляются вверх. В темном пространстве камеры лучи пересекаются – и вид переворачивается. Если изображение, которое попадает к нам в глаз, корректирует мозг, то картинку в обычной фотокамере переворачивает зеркало.

Портативная камера-обскура – ящик с дырочкой, снабженный линзой, – обрела популярность в XVII веке. Художникам она служила вспомогательным инструментом; ученые стали использовать её для наблюдения за солнечными затмениями. В начале XIX века придумали, как поймать спроецированное изображение: к задней стенке камеры-обскуры приставляли обработанные химическими веществами листы бумаги или металлические пластинки. Так родилась фотография.

Для Абелардо Морелла, профессора фотографии, тот опыт в классной комнате стал настоящим откровением. Увидев восхищенные глаза учеников – молодых людей, отлично подкованных в науке и технике, – он понял: в этом явлении есть нечто необычайно привлекательное.

Первый проект Морелла, задуманный как наглядное пособие для учеников, заключался в том, чтобы сфотографировать принцип работы камеры. В результате в 1991 году появилась работа «Лампочка».

Затем Морелл попытался заснять призрачный образ, который появляется в комнате, превращенной в камеру-обскуру. Насколько ему было известно, такого никто еще не делал. Несколько месяцев ушло на техническую подготовку: надо было рассчитать размер отверстия для света, чтобы обеспечить одновременно и яркость, и резкость, а также определить правильное время выдержки.

Оставалось найти комнату с хорошим видом из окна. Выбор пал на дом фотографа в Квинси, пригороде Бостона. Морелл установил широкоформатную фотокамеру на штатив в спальне сына, куда проникал лишь тоненький лучик света, и открыл затвор. Затем он вышел из комнаты и стал ждать. Восемь часов. Результат оказался завораживающим. На проявленной фотографии над детскими игрушками нависали перевернутые деревья и дома – словно в волшебной сказке. «Я чувствовал себя так, словно сам изобрел фотографию», – вспоминает Морелл.

Впоследствии Абелардо запечатлел самые разные виды: от панорам Нью-Йорка до итальянских пейзажей, а также перешел от черно-белых снимков к цветным и начал переворачивать изображения с помощью призмы. Сменив пленку на цифровой сенсор, он сократил время выдержки с нескольких часов до минут, что позволило улавливать тени, облака и другие мимолетные атмосферные явления.

Самому Мореллу больше всего нравятся работы, сделанные с помощью палатки без пола – переносной камеры-обскуры, с которой он поднимался на крыши домов. А еще такую «камеру» Морелл устанавливална улицах и в парках, чтобы создавать изображения прямо на земле.

В работах Абелардо Морелла смешивается реальное и фантастическое. Они позволяют взглянуть на мир в новом свете.

Открыточный вид Бруклинского моста становится более «шершавым», когда Морелл проецирует изображение на покрытую толем крышу. Экспериментируя с настроением и текстурой, фотограф превратил в камеру-обскуру палатку без пола. Свет, проникающий в похожее на перископ отверстие, рисует на земле изображение «с оттенком старины», как говорит Морелл.