Камера-обскура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Камера-обскура, схема
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 отверстие (диаметр которого зависит от «фокусного расстояния» камеры, приблизительно 0,1—5 мм) создают перевёрнутое 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[править | править код]

Камера-обскура не обеспечивает высокой резкости изображения. До определённого предела резкость изображения может быть повышена путём уменьшения диаметра отверстия, но при слишком сильном уменьшении начинают сказываться эффекты дифракции, и изображение становится ещё более расплывчатым. Процесс размытия представляет собой реализацию математической операции свёртки: изображение на экране является свёрткой фотографируемого объекта с пятном рассеяния (англ. point spread function), форма которого в идеальном случае совпадает с формой отверстия (если пренебречь дифракцией и другими искажениями). Например, если отверстие имеет форму щели, то изображение окажется линейно размытым; если сделать несколько отверстий, то изображение будет «размноженным» (см. также Кодирующая апертура).

Обскура характеризуется бесконечно большой глубиной резко изображаемого пространства. Говорить о фокусном расстоянии обскуры можно только условно. Под эквивалентным фокусным расстоянием такой камеры обычно понимают расстояние от отверстия до экрана f. Соотношение f/D называется, как и в объективе, Диафрагменным числом. Камера с f = 100 мм и диаметром отверстия D = 0,5 мм имеет диафрагменное число равное 200. Увеличение отверстия (апертуры) до 1 мм (на две ступени) уменьшает число до 100. Длительность выдержки, таким образом, уменьшается до 25.

История[править | править код]

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 X веке арабский учёный Ибн ал-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, созданный при помощи камеры-обскуры.

Судя по всему, первым использовал камеру-обскуру для зарисовок с натуры Леонардо да Винчи. Он также подробно описал её в своём «Трактате о живописи». В 1686 году Йоганнес Цан спроектировал портативную камеру-обскуру, оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45° и проецировавшим изображение на матовую горизонтальную пластину, что позволяло переносить пейзажи на бумагу.

Некоторые художники (например, Вермеер) использовали камеру-обскуру для создания своих произведений — пейзажей, портретов, бытовых зарисовок. Камеры-обскуры тех времён представляли собой большие ящики с системой зеркал для отклонения света.
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[3][4].

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 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 камера-люцида, изобретённая в 1807 году английским физиком Волластоном — четырёхгранная призма, при определённом угле зрения совмещающая мнимое изображение пейзажа с листом бумаги, на котором делается зарисовка.

В искусстве[править | править код]

  • 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 данной камеры.
  • В сериале «Белый воротничок» главные герои обнаруживают такую 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 и тем самым угрожая опозорить его на всю Флоренцию непристойным поведением.
  • Камера-обскура представлена в фильме Стивена Чбоски «Чудо».

Эффект камеры-обскуры в природе[править | править код]

Серповидные тени во время частичного солнечного затмения — проявление эффекта камеры-обскуры

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Needham J., Science and Civilisation in China, V. IV. Physics and Physical Technology, Pt. 1. Physics, Cambridge University Press, 1962, page 82.
  2. The Camera Obscura : Aristotle to Zahn. (недоступная ссылка)
  3. Развитие фотоаппаратостроения в России до 1917 года.
  4. [1] Евгений Сергеев. Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело. 2010 г.]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]