Cámara oscura

Una cámara oscura es una habitación oscura con un agujero en la pared que se utiliza como metáfora para la percepción humana y para la creación de imágenes. Si el cuarto oscuro es del tamaño de una caja, se habla de una cámara estenopeica.

La cámara oscura (cámara oscura), también conocida como imagen de agujero de alfiler, es el fenómeno óptico natural que ocurre cuando una imagen de una escena en el otro lado de una pantalla (o, por ejemplo, una pared) se proyecta a través de un pequeño agujero en esa pantalla como una imagen invertida e invertida (de izquierda a derecha y al revés) en una superficie opuesta a la abertura. El entorno de la imagen proyectada debe ser relativamente oscuro para que la imagen sea clara, por lo que muchos experimentos históricos de cámara oscura se realizaron en habitaciones oscuras.

El término «cámara oscura» también se refiere a construcciones o dispositivos que hacen uso del principio dentro de una caja, tienda o habitación. Las cámaras oscuras con una lente en la apertura se han utilizado desde la segunda mitad del siglo XVI y se hicieron populares como ayuda para dibujar y pintar. La caja de cámara oscura se desarrolló aún más en la cámara fotográfica en la primera mitad del siglo XIX cuando se usaron cajas de cámara oscura para exponer materiales sensibles a la luz a la imagen proyectada.

Si bien los principios técnicos de la cámara estenopeica ya se conocían en la antigüedad, el uso del concepto técnico para la producción de imágenes con una perspectiva lineal en pinturas, dibujos, mapas, implementaciones arquitectónicas y más tarde también fotografías fue solo en el (o, cf Erwin Panofsky, el (los) Renacimiento (es) del arte europeo y la revolución científica de los tiempos modernos aplicados. Entre otras cosas, Leonardo da Vinci usó la cámara oscura como una imagen del ojo, René Descartes para la interacción entre el ojo y la conciencia y John Locke comenzó a usar el principio como una metáfora de la conciencia humana. Este uso moderno de la cámara oscura como una «máquina epistémica» tuvo implicaciones importantes para el desarrollo del pensamiento científico.

La cámara oscura se usó como un medio para estudiar eclipses sin el riesgo de dañar los ojos al mirar directamente al sol. Como ayuda para dibujar, la cámara oscura permitió trazar la imagen proyectada para producir una representación muy precisa, especialmente apreciada como una manera fácil de lograr una perspectiva gráfica adecuada.

Antes de que el término «cámara oscura» se usara por primera vez en 1604, muchos otros están atestiguados: «cubiculum obscurum», «cubiculum tenebricosum», «cónclave obscurum» y «locus obscurus».

Un dispositivo de cámara oscura sin lente pero con un orificio muy pequeño a veces se denomina «cámara estenopeica», aunque esto a menudo se refiere a cámaras simples (hechas en casa) sin lente en las que se usa película fotográfica o papel fotográfico.

Explicación física
Los rayos de luz viajan en líneas rectas y cambian cuando son reflejados y parcialmente absorbidos por un objeto, reteniendo información sobre el color y el brillo de la superficie de ese objeto. Los objetos encendidos reflejan rayos de luz en todas las direcciones. Una abertura lo suficientemente pequeña en una pantalla solo deja pasar rayos que viajan directamente desde diferentes puntos de la escena en el otro lado, y estos rayos forman una imagen de esa escena cuando se recogen en una superficie opuesta a la abertura.

El ojo humano (al igual que los de otros animales, incluidos pájaros, peces, reptiles, etc.) funciona de manera muy similar a una cámara oscura con una abertura (pupila), una lente biconvexa y una superficie donde se forma la imagen (retina).

Principio
Como la luz es reflejada por los objetos en todas las direcciones de acuerdo con sus propias cualidades de absorción, reflexión, difusión, cada punto en la superficie de una pantalla recibe rayos de luz de todos los objetos circundantes; Estos rayos se mezclan y combinan (síntesis aditiva). La pantalla aparece en blanco (o una sombra importante que ilumina la decoración).

Al restringir la luz externa para que sus rayos de luz, que emanan de la decoración, ingresen solo por un único punto en una habitación oscura, la pantalla que intercepta esta luz recibirá, en cada punto preciso de su superficie, solo los rayos derivados, en un línea recta (principios de óptica geométrica) desde un único punto de la decoración colocada frente a la pared con el agujero. Veremos la imagen invertida (izquierda / derecha) e invertida (arriba / abajo) de la decoración, fuera del cuarto oscuro, en la pantalla.

La imagen proyectada es real ya que se recibe en una pantalla (ya sea que el ojo del observador esté presente o no): se dice que el instrumento es «objetivo».

El principio es descrito por Aristóteles y es mencionado repetidamente por los autores del siglo XIII (Roger Bacon, William de Saint-Cloud).

Tecnología
Un dispositivo de cámara oscura consiste en una caja, tienda o habitación con un pequeño orificio en un lado. La luz de una escena externa atraviesa el agujero y golpea una superficie interior, donde la escena se reproduce, invierte (invertida) y se invierte (de izquierda a derecha), pero con el color y la perspectiva conservados.

Para producir una imagen proyectada razonablemente clara, la apertura debe ser aproximadamente 1/100 de la distancia a la pantalla, o menos.

A medida que el agujero se hace más pequeño, la imagen se vuelve más nítida, pero la imagen proyectada se vuelve más tenue. Sin embargo, con un orificio demasiado pequeño, la nitidez empeora debido a la difracción.

En la práctica, las cámaras oscuras usan una lente en lugar de un agujero de alfiler (como en una cámara de agujero de alfiler) porque permite una mayor apertura, proporcionando un brillo utilizable mientras se mantiene el enfoque.

Si la imagen se captura en una pantalla semitransparente, se puede ver desde la parte posterior para que ya no se invierta (sino que esté al revés).

Usando espejos es posible proyectar una imagen del lado derecho. La proyección también se puede desviar a una superficie horizontal (por ejemplo, una mesa). La versión superior del siglo XVIII en las carpas usaba espejos dentro de una especie de periscopio en la parte superior de la carpa.

La cámara oscura tipo caja a menudo tiene un espejo en ángulo que proyecta una imagen vertical sobre papel de calco colocado en la parte superior de vidrio. Aunque la imagen se ve desde atrás, ahora está invertida por el espejo.

Estructura
Una cámara oscura consiste en una caja o habitación hermética a la luz en la que la luz de una escena iluminada golpea la pared trasera opuesta a través de un agujero estrecho. En la pared posterior hay una imagen invertida de esta escena. La imagen es tenue y solo se puede ver bien si se oscurece lo suficiente. Si la pared posterior es transparente, también puede ver la imagen desde el exterior si proporciona un oscurecimiento adecuado, por ejemplo, utilizando un paño opaco que cubra la parte posterior de la pared posterior y la cabeza del espectador.

Cómo funciona
Si la luz cae a través de una lente convergente o un pequeño agujero en un cuerpo hueco, que de otra manera sería hermético a la luz, crea una imagen invertida y al revés, una proyección del espacio exterior. El dibujo esquemático en la parte superior derecha muestra dos vigas que ingresan al agujero desde dos puntos de un objeto. El pequeño diámetro del bisel limita los haces a un ángulo de apertura pequeño y evita que los haces de luz se superpongan por completo. Los rayos del área superior de un objeto caen en el borde inferior de la superficie de proyección, los rayos del área inferior se dirigen hacia arriba. Cada punto del objeto se muestra como un disco en la superficie de proyección. La superposición de las imágenes de corte crea una imagen sin distorsiones. Expresada matemáticamente, la imagen es el resultado de una convolución de una representación ideal del objeto con el área de apertura.

Geometría de imagen de una lente convergente
Denota G la altura del objeto (= tamaño real del objeto en consideración), g el ancho del objeto (= distancia del objeto desde la lente), b el ancho de la imagen (= distancia desde el disco perforado hasta la pantalla de enfoque) y B altura de la imagen (= altura de la imagen creada en la pantalla de Enfoque), se aplica lo siguiente:

B / G = b / g

La ecuación también se conoce a partir de la óptica geométrica como la ecuación de la primera lente. Para la derivación matemática, se hace referencia al conjunto de rayos en geometría. El tamaño de la imagen depende solo de las distancias, pero no del tamaño de la abertura o del tamaño del agujero.

Utilizar
Antiguamente se usaba como ayuda para dibujar. La imagen, proyectada en papel u otro soporte, podría servir como guía para dibujar sobre ella. Posteriormente, cuando se descubrieron los materiales fotosensibles, la cámara oscura se convirtió en una cámara estenopeica (la que usa un agujero simple como objetivo).

Estas cámaras estaban muy limitadas por el compromiso necesario para establecer el diámetro de la abertura: lo suficientemente pequeño como para que la imagen tuviera una definición aceptable; lo suficientemente grande como para que el tiempo de exposición no sea demasiado largo.

El uso de la cámara oscura fue un gran impulso para idear la forma de producir imágenes permanentes y automáticas. Puede considerarse como lo que proporcionó la base de lo que hoy conocemos como fotografía.

Cámara oscura y alquimia
La cámara oscura, aunque fue creada en respuesta a las necesidades de pintores y científicos, en la antigüedad se conocía como una «caja mágica» y estaba estrechamente relacionada con un animal fantástico: el unicornio. Se han encontrado diferentes escritos y bocetos que describen la cámara oscura, pero el agujero y el efecto de producir imágenes que lo caracterizan solo podría ocurrir si la «caja» se perforaba con el cuerno del unicornio.

Desde el siglo IV, los magos y alquimistas investigan fenómenos relacionados con la luz y las imágenes. Fata Morgana, hechicera de la corte y hermana de Arturo, celosa del prestigio de Merlín, logró robar los secretos del mago para tratar de usarlos, entre ellos, se encontró la siguiente escritura: «(…) El ojo de la caja mágica tiene que ser perforado con un cuerno de unicornio; de lo contrario, será completamente ineficaz. (…) »Esta creencia duró hasta el siglo XI y se creía que los unicornios se extinguieron por el uso que se les dio a sus cuernos para usarlos como se describió anteriormente. Con Merlín aparece la primera referencia a este animal y su participación en el «arte de aprender imágenes».

Tzung Ching Pung, alquimista del siglo VI, hizo esta otra referencia: «(…) Para obtener reproducciones hermosas y delicadas, tanto de bosques y lagos, como de cualquier otra cosa en general, es necesario tener el cuerno de el unicornio de Ycung – * Kuo (…) ».

Abdel-el-Kamir no describe la cámara oscura como su Merlín contemporáneo. Sin embargo, da una receta sobre cómo preparar una emulsión sensible a la luz; Esta es la película fotográfica. Es hasta el siglo XI, con el alquimista Adojuhr, que la cámara oscura (cámara mágica según él) se utilizó por primera vez con una emulsión extraordinariamente sensible, lo que le permitió imprimir imágenes en movimiento con lente.

Las alusiones al unicornio de Merlín y Tzung Ching Pung son vagas; en el de Adojuhr, sucede lo contrario, ya que hace una descripción detallada y detallada de este animal. Además, también señala la utilidad del cuerno de las diferentes especies para perforar el «objetivo» de las cajas mágicas. Una transcripción de Adojuhr es: «(…) Se toma un cuerno de unicornio, afilado por la punta y con él se hace un pequeño agujero en cualquier superficie brillante. A través de este agujero podrán pasar, comprimiendo su esencia, todo tipo de personas, objetos y lugares, los mismos que deberán almacenarse cuidadosamente en una caja de cartón donde permanecerán por toda la eternidad, para sacarlos cuando alguien los necesite. ellos (…) «.

Otra de las funciones que también se le dio a esta caja mágica es «capturar espíritus malignos» y encontrar una forma de exterminarlos, en las representaciones del alquimista se ve más claramente la anterior. Se creía que había diferentes especies de unicornios y cada uno se usaba de manera diferente en las cajas mágicas.

La cámara oscura como espectáculo
Algunas cámaras oscuras se construyeron como atracciones turísticas, pero cada vez menos se conservan. Algunos ejemplos se pueden encontrar en Grahamstown (Sudáfrica), en la Torre Tavira de Cádiz (España) y en Dumfries y Edimburgo (Escocia).