Камера-обскура — это что такое, для чего служит камера-обскура

Маленькая деталь

Простую камеру можно сделать из коробочки от спичек. Объективом, проецирующим изображение, у данной конструкции будет служить специально проделанная прорезь в корпусе коробка. Из дна внутренней части вырезаем окно, равное кадру фотопленки. Внутри емкость закрашиваем черным цветом или оклеиваем бумагой того же оттенка. В центре внешней детали необходимо вырезать отверстие, соответствующее центру окошка для кадра. Сверху с помощью изоленты прикрепите фольгу и в центре сделайте небольшой прокол. Конструкции понадобится счетчик кадра, который можно смастерить из бутылочного кольца и прикрепить к баллончику с пленкой.

При прокрутке механизм, попадая в ячейки, будет отщелкивать кадр, равный десяти ударам. Далее, протяните пленку через спичечный коробок и расположите ее во втором баллончике. Оба контейнера присоедините изолентой к импровизированной камере. У конструкции не должно быть лишних отверстий, пропускающих в устройство свет. Поэтому постарайтесь как можно плотнее перекрыть все прорези коробочки. Данная модель не имеет затвора, поэтому, направив устройство на предмет, откройте объектив пальцем.

Прибор с оптикой

Значительно упростили работу над эскизами оптические материалы. Так, для изображения в привычном, а не перевернутом виде стали использовать встроенные зеркала, плосковыпуклые линзы, пластины из матового стекла. В трудах итальянского художника Леонардо да Винчи описана идея использования оптической конструкции для зарисовок портретов и пейзажей.

В 1611 году немецким астрономом Иоганном Кеплером была создана камера обскура с линзой, которую он помещал в отверстие на стене палатки. Это позволяло наблюдать за появляющимся изображением напротив отверстия и регулировать резкость. Немного позже, поместив около линзы зеркало под наклоном в 45 градусов, Иоганн Цан модернизировал камеру обскура. Это дало возможность обводить контуры изображения, появляющегося на верхней стенке прибора покрытой матовым стеклом и калькой. С использованием оптики размеры изобретения значительно уменьшились.

История создания

Первыми камерами-обскурами считаются большие ящики и темные комнаты с крошечными просветами на одной из 4-х стен. Точная дата создания камеры-обскуры неизвестна. Принцип ее создания сначала приписывался Роджеру Бэкону, жившему в 1214-1294 гг. Однако это опровергает книга «История фотографии», написанная четой Гернсгейм.

В ней указывается, что данный принцип был известен в середине XI столетия арабскому ученому Хасан-ибн-Хасану. В то время известный ученый, физик и математик раньше задумывался о линейном принципе распространения света. Его выводы были основаны на эффекте работы камеры-обскуры.

Однако некоторые данные позволяют утверждать, что оптическим оборудованием пользовались уже в V—IV в. до н. э. Великий китайский философ Мо Цзы (Мо Ди) сделал описание появления изображения на стене темного помещения. Упоминание об оптическом приборе есть и у Аристотеля. В свое время его очень интересовал принцип появления круглого изображения солнца при его свечении сквозь маленькое отверстие квадратной формы.

Первое оптическое оборудование для создания художественных полотен создал великий мастер Леонардо да Винчи, живший в 1452-1519 годах. Его описание можно прочитать в «Трактате о живописи», где автор рассказывал о принципе действия оптического прибора. Леонардо да Винчи писал, что отображаемые на бумажном листе объекты переданы не только в их настоящих формах, но и тех же цветах.

Камеры-обскуры стали активно применять для написания пейзажей и портретов. Тогда они еще были большими и оснащались зеркалами, отклоняющими свет. Нередко в отверстие вставляли линзы, чем достигалось увеличение яркости и резкости. В эпоху Средневековья камерам-обскурам нашлось применение в астрономии (к примеру, измеряли угловой диаметр солнца).

Кроме того, о них писали разные исследователи. Например, с помощью камеры-обскуры в 1544 году Гемм Фризиус смог наблюдать затмение солнца. Подробные описания таких камер давали Даниеле Барбаро (в 1568г) и Бенедетти (в 1585г). Они были не только велики, но и тяжелы, в них использовались плоско-выпуклые, плоские и вогнутые линзы.

В 1611 году камеру-обскуру смог усовершенствовать Кеплер, ее угол зрения стал увеличенным. Позже, в 1686 году, Йоганес Цан смог сделать портативную версию, оснастив ее зеркалом. Оно располагалось под углом 45 градусов и проектировало объект на матовую пластинку, расположенную горизонтально. Отображаемое изображение было перевернуто вверх ногами.

В дальнейшем это делало возможным перенос объектов на бумагу. Благодаря уменьшению размеров появилась возможность менять направление камеры, а также делать эскизы с натуры.

В XVIII столетии в России такие камеры называли «махинами для снимания перспектив». Внешне они напоминали походные палатки. Их использовали для запечатления вида различных русских городов. Переносить изображения на бумагу можно было с помощью карандашей, кистей. Однако в это время шел активный поиск более простого переноса и запечатления отображаемых объектов.

Первые фотографии появились с развитием химии. К тому моменту камеры-обскуры уже представляли собой небольшие ящики с двояковыпуклой линзой на передней стенке, а также со слабопрозрачной бумагой на противоположной стороне. По сути, это были устройства для механической зарисовки объектов.

Эффект таких камер стал использоваться в переносных устройствах, которые напоминают современные павильонные фотоаппараты. Стремление упростить труд рисовальщиков позволило сделать процесс рисования полностью механизированным. Отображаемые объекты стали проявляться и закрепляться на плоскости химическим способом.

Отпала необходимость в утомительном стоянии за камерой и переводе изображения путем зарисовки. Сегодня камеры-обскуры используют лишь изредка. Принцип их работы до сих пор используют при производстве фотооборудования.

Для профессионалов

Камера-обскура — это простое, но достаточно интересное приспособление, которое занимает современные умы. Конечно, можно сделать примитивное устройство из спичечного коробка, обувного ящика или банки из-под чая, но если вы всерьез увлекаетесь фотографией, то можно сделать камеру, приближенную к оригинальной. Таким образом, совмещая современную технику и вековые знания, вы сможете создавать довольно оригинальные снимки.

Вам понадобятся:

• крышка от корпуса камеры;
• квадратный кусок алюминия (можно вырезать из банки от пива или газированных напитков);
• иголка;
• изолента черного цвета;
• наждачная бумага;
• ножницы;
• дрель.

В крышке корпуса камеры нужно просверлить отверстие диаметром 5 мм. Тщательно зашлифуйте все неровности мелкой наждачной бумагой, чтобы фрагменты пластика не попали в камеру.

Далее отверстие нужно проделать в кусочке алюминия. Сделать это можно при помощи иголки, проколов материал 7 раз. Этот фрагмент также нужно тщательно отполировать, после чего присоединить его к крышке при помощи изоленты

Важно, чтобы центр обоих отверстий совпадал

Теперь остается лишь прикрепить крышку к объективу и приступить к съемке. Учитывая, что диафрагма будет небольшой, специалисты рекомендуют использовать штатив. Чтобы снимки получились более четкими, для дополнительного освещения используют вспышку.

Немного истории

Одними из первых упоминаний о копировании изображения внешнего мира являются записи в трактатах Аристотеля. В своих наблюдениях он отмечал, что проникающий через ставни в темную комнату дневной свет изображает на противоположной стене уличные предметы. При этом изображение представляется в уменьшенном и перевернутом виде. Размер предметов зависит от того, насколько близко к отверстию находится стена. Чем дальше импровизированный экран, тем крупнее рисунок.

Более точно принцип действия камеры обскура описал арабский ученый Ибн аль-Хайсам Альгазен, наблюдая за затмением солнца. Чтобы уберечь глаза от вредных солнечных лучей, он следил за поведением света, находясь в палатке. Ученым было проделано отверстие в одной из стен камеры обскура. Это позволяло следить за передвижениями небесного тела на противоположной стороне палатки.

Суть работы камеры легко понять и без ящика. Для этого в плотных занавесях, затемняющих комнату, проткнуть небольшое отверстие иголкой или булавкой. Солнечный свет проникнет в комнату и отобразит на противоположной стене все объекты, встречающиеся у него на пути, в перевернутом виде.

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.

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.

Способ №2

Для следующего способа берется кусок плотного картона. Желательно, чтобы его внутренняя часть была черного цвета. Это нужно для того, чтобы в камеру не попадали лишние лучи света, иначе результат может быть испорчен. Кроме того, именно по этой причине всю начинку фотоаппаратов делали черного цвета и продолжают делать

Если вместо картонных заготовок, которые нужно самим собирать, взять готовый коробок, то важно не забыть прокрасить черной краской его внутреннее пространство. Чтобы максимально обезопасить камеру-обскуру, проклейте ее со всех сторон черной липкой лентой

Это послужит дополнительной защитой для того, чтобы свет точно не смог попасть и испортить результат работы.

Для этого способа стоит использовать картонные заготовки: прямоугольники, полоски разных размеров. Из них нужно склеить задник камеры, где и будет находиться пленка. На передней части камеры необходимо создать «объектив», в котором так же, как и в первом способе, сделать небольшое отверстие. Оно должно быть ровным, иначе это сильно повлияет на качество изображения. Когда конструкция будет готова, можно приступать к ее использованию.

Создать камеру-обскуру своими руками вполне возможно. Главное – следовать инструкции. А польза от нее может быть большой.

Например, такая самодельная камера-обскура – это прекрасная возможность изучить законы оптики, ближе познакомиться с наукой.

Модификации

Зная, как работает камера-обскура, некоторые находчивые люди устраивали настоящие домашние кинотеатры. Так, просверлив небольшое отверстие в наружной стене, можно было наблюдать на противоположной плоскости за тем, что происходит на улице. В условиях отсутствия телевидения это было вполне интересным развлечением. Но это, конечно же, примитивное использование принципа обскуры.

Более прогрессивным изобретением стал так называемый «стеноп». Это своего рода фотоаппарат, в котором вместо объектива предусмотрено небольшое отверстие. Снимки, сделанные при помощи данного прибора, получаются мягкими, но довольно глубокими. При этом отмечается практически идеальная линия перспективы. Это устройство популярно даже у современных фотографов.

В 1807 году Волластон изобрел камеру-люциду. Она представляла собой призму с четырьмя гранями. Разместив ее под определенным углом, можно было перенести изображение на бумагу. Таким образом, люцида полюбилась художникам, которые делали с ее помощью весьма точные эскизы и зарисовки.

Как сделать камеру самостоятельно

Делая обзор фототехники, мало кто задумывается о том, какими были первые камеры. Конечно, можно найти информацию в интернете или в энциклопедиях, но намного интереснее и познавательнее будет смастерить камеру самостоятельно. Для этого вам понадобится обычный спичечный коробок. На его лицевой стороне нужно проделать небольшое отверстие (не более полумиллиметра, иначе камера не сработает). На дно коробки нужно положить фотобумагу или пленку. Теперь разместите импровизированную камеру так, чтобы ее «объектив» был направлен на улицу. Через 4-5 часов, когда вы откроете спичечную коробку, вы увидите, что на бумаге (пленке) отобразились контуры объекта.

Принцип работы

Его впервые изложил итальянский изобретатель и художник Леонардо да Винчи. Описание данного прибора, сделанное да Винчи, можно обнаружить в трудах Дж. Вентури. Великий итальянец разъясняет принцип работы камеры-обскуры после попадания солнечного света в темное помещение сквозь небольшой зазор. Да Винчи также создал схему расположения отверстий для лучей, траекторию самих солнечный лучей, а также экран, на котором получается изображение. Однако Леонардо в своем трактате ни разу не назвал это изобретение камерой-обскурой.

Есть и другие свидетельства того, что на протяжении столетий ученые разных стран пользовались прибором, напоминавшим тот, который сегодня мы называем камерой-обскурой. Среди них были, например, Кеплер и Цан.

Однако камера-обскура – это устройство, которое применяли не только многие ученые, но и некоторые художники использовали его для создания своих живописных полотен.

Особенности изготовления

Рассмотрим несколько особенностей подобных устройств.

• Такая камера состоит из двух основных частей: стенка с отверстием и экран. Другие служат для визуализации или фотографирования изображения.
• В камере-обскуре отверстие является аналогом диафрагмы фотоаппарата. Расстояние от диафрагмы до экрана играет роль фокуса.
• В крупногабаритных устройствах, размеры которых лежат в диапазоне от десятков сантиметров до метров, качество обработки отверстия не играет особой роли. А вот в сантиметровом масштабе это уже не так.
• Самым подходящим материалом является алюминиевая жесть.
• Диафрагму лучше всего пробить стальной иглой на подложке из твердого картона, затем обработать обе поверхности наждачной бумагой.
• Оптимальный диаметр зависит от фокусного расстояния камеры. Взаимосвязь между этими двумя параметрами приблизительно такова: диаметр диафрагмы в несколько сот раз меньше фокуса. Можно брать 100-500 раз в зависимости от желаемого качества и технологических возможностей.

Изготовление прибора

Для создания камеры обскура своими руками необходимо подготовить плотный картон, линейку, клей, нож, простой карандаш и лейкопластырь. Вырезать две заготовки размерами 52 на 39 см и 32,5 на 20,5 см.

На большем шаблоне из картона начертите схему, приведенную ниже;

— квадратный участок пересеките диагоналями и на их пересечении нанесите окружность шириной 1 см;

— вырежьте созданную модель и прорежьте отверстие;

— продавите ножом внутренние линии чертежа;

— согните конструкцию по пунктирам и склейте стенки с помощью лейкопластыря;

— круглую прорезь закройте бумагой черного цвета;

— из меньшего шаблона вырежьте начерченную модель, а также внутренний квадрат;

— соберите коробку, служащую подвижным экраном;

— на квадратное отверстие приклейте белый бумажный лист, смазанный маслом;

— вставьте экран в первую коробку и проткните черную бумагу иголкой.

Мы рассмотрели, как сделать камеру обскура. Далее научимся применять ее в деле.

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. Возможно, упоминание о камере-обскуре встречаются у Аристотеля, который задавался вопросом, каким образом может возникать круглое изображение Солнца когда оно светит через квадратное отверстие.

В XI 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.

Камера-обскура в г. Мюльхайм-на-Руре (Северный Рейн-Вестфалия)

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

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.

Исаак Ньютон в своей монографии «Оптика» описывает принцип работы аппарата похожего на камеру-обскуру, но отличающегося устройством. 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.

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 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.

Устройство и принцип работы

Принцип действия камеры-обскуры и ее свойства напоминают работу глаз. Аналогично им отображаемые объекты переворачиваются и обрабатываются. Размер диаметра отверстия варьируется от 0,5 до 5 мм. Размеры отображаемых объектов связаны с расстоянием между отверстием и стенкой с линзой. С его увеличением увеличиваются размеры отображаемых объектов.

При этом качество изображения зависит непосредственно от размера отверстия. Чем меньше диаметр, тем выше резкость и темней объект. С его увеличением резкость заметно ухудшается, но повышается яркость отображаемого объекта. Однако высокой резкости, характерной для цифровой техники, у предметов нет.

Резкость изображений повышается до определенного предела, делается это путем уменьшения диаметра отверстия. Если предел превышен, резкость картинки сильно ухудшается. Схема работы с ранними устройствами не отличалась удобством. Переносить изображение вверх ногами было сложно.

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 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».

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 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 f/200. Увеличение отверстия (апертуры) до 1 мм (на две ступени) уменьшает число до f/100. Длительность выдержки, таким образом, уменьшается до 25 суток.

Использование устройства

Чтобы понять принцип работы прибора, необходимо созданную своими руками камеру обскура направить на интересующий предмет, который отобразится на импровизированном экране. Для фокусировки изображения нужно подвигать экран вперед или назад. Увеличивая размер круглого отверстия с помощью спицы, а также более крупного инструмента, можно наблюдать за изменениями изображаемого предмета. Меняя расстояние между камерой и объектом, вы добьетесь того, что будет меняться четкость картинки. Заменив пропитанный маслом лист на чистый, можно нанести контур изображенного предмета.

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?

Рис. 4. Первое опубликованное изображение классической камеры-обскуры из книги голландского врача и математика Р.Фрициуса: наблюдение солнечного затмения в Европе в январе 1544 года

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.

Как сделать камеру-обскуру своими руками: фотоаппарат

В этом лайфхаке мы разберем создание более сложной, но и более интересной пинхол-камеры, с помощью которой можно получать настоящие фотоснимки. Для начала соберите нужные материалы:

• алюминиевая баночка;
• кусок пластика;
• спичечный коробок;
• 2 «бочки» для фотопленки;
• сама фотопленка 35 мм;
• черная краска, кисточка;
• канцелярский ножик;
• изолента;
• иголка;
• ножницы;
• линейка;
• карандаш.

Как сделать камеру-обскуру своими руками, читайте далее:

1. Вырежьте окошко во внутренней части коробка. Рекомендуемый его размер — 36х24 мм. Его края можно как оставить небрежно рваными (это придаст необычный эффект будущему снимку), так и загладить пилкой или канцелярским ножиком.
2. Внутреннюю часть коробка полностью закрасьте черной краской. Используйте матовые, а не глянцевые красители.
3. Возьмите кусочек пластика, заострите его конец. Приклейте к «бочке» изолентой, как на фото, а острым кончиком зацепите отверстие фотопленки, предварительно вставленной в эту емкость. При перемотке будут слышны щелчки — для создания нового кадра нужно прокрутить пленку на 8-9 щелчков.
4. Вернитесь к внешней части коробка — строго в его середине вырежьте прямоугольник 8х5 мм.
5. Из алюминиевой банки вырежьте квадрат 15х15 мм. В его середине проделайте иглой отверстие — чем оно меньше, тем лучше.
6. Теперь закрасьте черной краской и внешнюю часть коробка, и алюминиевый квадратик.
7. Приклейте алюминиевую деталь к глазку внешней части коробка изолентой.
8. Сделайте затвор — вырежьте картонку, проделайте в ней отверстие для «объектива», приклейте к «камере». Возьмите полоску картона 10х30 мм, полностью окрасьте ее в черный, вставьте в устройство этот импровизированный затвор, как на примере.
9. Чтобы перематывать пленку внутри «бочки», смастерите такую ручку из картона и изоленты.
10. Как сделать камеру-обскуру своими руками из картона? Вот, наконец, и заключительный пункт. Вставьте пленку между внешней и внутренней частью-отверстием для экрана спичечного коробка. Чтобы использованная пленка не болталась, можно прикрепить к другой стороне камеры вторую «бочку» для ее наматывания. Надежно скрепите все детали скотчем.

Вот мы и разобрали два способа, подсказывающие, как сделать камеру-обскуру своими руками. В последнем лучше для съемки использовать штатив, а затвор открывать на строго определенное время — в солнечную погоду на 6 секунд, в пасмурную — на 7-8 секунд.