Una camera oscura è una stanza buia con un buco nel muro che viene utilizzato come metafora della percezione umana e della creazione di immagini. Se la camera oscura ha le dimensioni di una scatola, si parla di una telecamera stenopeica.

Camera oscura (camera oscura), noto anche come immagine stenopeica, è il fenomeno ottico naturale che si verifica quando un’immagine di una scena sull’altro lato di uno schermo (o, ad esempio, un muro) viene proiettata attraverso un piccolo foro in quello schermo come immagine invertita e invertita (da sinistra a destra e capovolta) su una superficie opposta all’apertura. I dintorni dell’immagine proiettata devono essere relativamente scuri affinché l’immagine sia chiara, quindi molti esperimenti storici di oscurità con la fotocamera sono stati eseguiti in stanze buie.

Il termine “camera oscura” si riferisce anche a costruzioni o dispositivi che fanno uso del principio all’interno di una scatola, tenda o stanza. Gli oscuramenti della fotocamera con una lente nell’apertura sono stati usati dalla seconda metà del XVI secolo e sono diventati popolari come aiuto per il disegno e la pittura. La scatola oscura della macchina fotografica fu ulteriormente sviluppata nella macchina fotografica nella prima metà del XIX secolo, quando le scatole oscura della macchina fotografica furono usate per esporre materiali sensibili alla luce all’immagine proiettata.

Mentre i principi tecnici della fotocamera a foro stenopeico erano già noti nell’antichità, l’uso del concetto tecnico per la produzione di immagini con una prospettiva lineare in dipinti, disegni, mappe, implementazioni architettoniche e in seguito anche fotografie era solo nel (o, cf Erwin Panofsky, il) Rinascimento (i) dell’arte europea e la rivoluzione scientifica dei tempi moderni applicata. Tra le altre cose, Leonardo da Vinci ha usato la camera oscura come immagine dell’occhio, René Descartes per l’interazione tra occhio e coscienza e John Locke ha iniziato a usare il principio come metafora della coscienza umana stessa. Questo uso moderno della camera oscura come “macchina epistemica” ha avuto importanti implicazioni per lo sviluppo del pensiero scientifico.

La camera oscura è stata utilizzata come mezzo per studiare le eclissi senza il rischio di danneggiare gli occhi guardando direttamente il sole. Come ausilio per il disegno, la camera oscura ha permesso di tracciare l’immagine proiettata per produrre una rappresentazione altamente accurata, particolarmente apprezzata come un modo semplice per ottenere una corretta prospettiva grafica.

Prima che il termine “camera obscura” fosse usato per la prima volta nel 1604, molti altri sono attestati: “cubiculum obscurum”, “cubiculum tenebricosum”, “conclave obscurum” e “locus obscurus”.

Un dispositivo oscuro della fotocamera senza obiettivo ma con un foro molto piccolo viene talvolta definito “fotocamera a foro stenopeico”, sebbene ciò si riferisca più spesso a fotocamere prive di obiettivi (fatte in casa) in cui vengono utilizzate pellicole fotografiche o carta fotografica.

Spiegazione fisica
I raggi di luce viaggiano in linea retta e cambiano quando vengono riflessi e parzialmente assorbiti da un oggetto, conservando informazioni sul colore e la luminosità della superficie di quell’oggetto. Gli oggetti illuminati riflettono i raggi di luce in tutte le direzioni. Un’apertura abbastanza piccola in uno schermo lascia passare solo i raggi che viaggiano direttamente da punti diversi della scena sull’altro lato, e questi raggi formano un’immagine di quella scena quando vengono raccolti su una superficie opposta all’apertura.

L’occhio umano (così come quelli di altri animali tra cui uccelli, pesci, rettili ecc.) Funziona in modo molto simile a una camera oscura con un’apertura (pupilla), una lente biconvessa e una superficie dove si forma l’immagine (retina).

Principio
Poiché la luce viene riflessa dagli oggetti in tutte le direzioni secondo le proprie qualità di assorbimento, riflessione, diffusione, ogni punto sulla superficie di uno schermo riceve raggi di luce da tutti gli oggetti circostanti; questi raggi si mescolano e si combinano (sintesi additiva). Lo schermo appare bianco (o una tonalità maggiore che illumina l’arredamento).

Limitando la luce esterna in modo che i suoi raggi di luce, provenienti dall’arredamento, entrino solo da un singolo punto in una stanza buia, lo schermo che intercetta questa luce riceverà, in ogni punto preciso della sua superficie, solo i raggi derivati, in un linea retta (principi dell’ottica geometrica) da un singolo punto della decorazione posto di fronte al muro con il foro. Vedremo sullo schermo l’immagine invertita (sinistra / destra) e invertita (in alto / in basso), fuori dalla camera oscura.

L’immagine proiettata è reale poiché viene ricevuta su uno schermo (indipendentemente dal fatto che l’occhio dell’osservatore sia presente o meno): si dice che lo strumento sia “obiettivo”.

Il principio è descritto da Aristotele ed è più volte menzionato dagli autori del 13 ° secolo (Roger Bacon, William of Saint-Cloud).

Tecnologia
Un dispositivo camera oscura è costituito da una scatola, una tenda o una stanza con un piccolo foro su un lato. La luce proveniente da una scena esterna attraversa il buco e colpisce una superficie interna, dove la scena viene riprodotta, invertita (quindi sottosopra) e invertita (da sinistra a destra), ma con il colore e la prospettiva preservati.

Per produrre un’immagine proiettata ragionevolmente chiara, l’apertura deve essere circa 1/100 della distanza dallo schermo, o inferiore.

Man mano che il foro stenopeico viene ridotto, l’immagine diventa più nitida, ma l’immagine proiettata diventa più scura. Con un foro stenopeico troppo piccolo, tuttavia, la nitidezza peggiora, a causa della diffrazione.

In pratica, gli oscuri della fotocamera utilizzano un obiettivo anziché un foro stenopeico (come in una fotocamera a foro stenopeico) perché consente un’apertura maggiore, offrendo una luminosità utilizzabile mantenendo la messa a fuoco.

Se l’immagine viene catturata su uno schermo semitrasparente, può essere visualizzata dal retro in modo che non sia più invertita (ma comunque capovolta).

Utilizzando gli specchi è possibile proiettare un’immagine con il lato destro rivolto verso l’alto. La proiezione può anche essere deviata su una superficie orizzontale (ad es. Un tavolo). La versione aerea del XVIII secolo in tende utilizzava specchi all’interno di una specie di periscopio nella parte superiore della tenda.

La camera oscura di tipo camera ha spesso uno specchio angolato che proietta un’immagine verticale su carta da lucido posizionata sulla parte superiore del vetro. Sebbene l’immagine sia vista da dietro, ora è invertita dallo specchio.

Struttura
Una camera oscura è costituita da una scatola o stanza a tenuta di luce in cui la luce di una scena illuminata colpisce la parete posteriore opposta attraverso uno stretto foro. Sulla parete di fondo c’è un’immagine capovolta e capovolta di questa scena. L’immagine è sbiadita e può essere vista bene solo se è sufficientemente scurita. Se la parete posteriore è trasparente, è anche possibile visualizzare l’immagine dall’esterno se si fornisce un adeguato oscuramento, ad esempio utilizzando un panno opaco che copre la parte posteriore della parete posteriore e la testa dello spettatore.

Come funziona
Se la luce cade attraverso una lente convergente o un piccolo foro in un corpo cavo altrimenti a tenuta di luce, crea un’immagine capovolta e capovolta, una proiezione dello spazio esterno. Il disegno schematico in alto a destra mostra due travi che entrano nel foro da due punti di un oggetto. Il piccolo diametro del castone limita i fasci ad un piccolo angolo di apertura e impedisce che i fasci luminosi si sovrappongano completamente. I raggi dall’area superiore di un oggetto cadono sul bordo inferiore della superficie di proiezione, i raggi dall’area inferiore sono diretti verso l’alto. Ogni punto dell’oggetto viene mostrato come un disco sulla superficie di proiezione. La sovrapposizione delle immagini delle sezioni crea un’immagine senza distorsioni. Espressa matematicamente, l’immagine è il risultato di una convoluzione da una rappresentazione ideale dell’oggetto con l’area di apertura.

Geometria di imaging di una lente convergente
Indica G l’altezza dell’oggetto (= dimensione effettiva dell’oggetto in esame), g la larghezza dell’oggetto (= distanza dell’oggetto dall’obiettivo), b la larghezza dell’immagine (= distanza dal disco perforato allo schermo di messa a fuoco) e B il altezza dell’immagine (= altezza dell’immagine creata nella schermata di messa a fuoco), si applica quanto segue:

B / G = b / g

L’equazione è anche nota dall’ottica geometrica come prima equazione dell’obiettivo. Per la derivazione matematica, si fa riferimento al raggio impostato in geometria. Le dimensioni dell’immagine dipendono solo dalle distanze, ma non dalle dimensioni dell’apertura o delle dimensioni del foro.

Uso
In precedenza era usato come ausilio per il disegno. L’immagine, proiettata su supporto cartaceo o di altro tipo, potrebbe fungere da linea guida per disegnarla. Successivamente, quando sono stati scoperti i materiali fotosensibili, la fotocamera scura è diventata una fotocamera a foro stenopeico (quella che utilizza un semplice foro come bersaglio).

Queste telecamere erano molto limitate dall’impegno necessario per stabilire il diametro dell’apertura: sufficientemente piccolo da rendere l’immagine accettabile; abbastanza grande in modo che il tempo di esposizione non fosse troppo lungo.

L’uso della fotocamera scura è stato un grande impulso per escogitare il modo di produrre immagini permanenti e automatiche. Può essere considerato come ciò che ha fornito la base di ciò che oggi conosciamo come fotografia.

Camera oscura e alchimia
La camera oscura, sebbene sia stata creata in risposta alle esigenze di pittori e scienziati, nei tempi antichi era conosciuta come una “scatola magica” ed era strettamente imparentata con un animale fantastico: l’unicorno. Sono stati trovati diversi scritti e schizzi che descrivono la camera oscura, ma il buco e l’effetto di produrre immagini che la caratterizzano possono verificarsi solo se la “scatola” è stata perforata con il corno dell’unicorno.

Dal quarto secolo, i maghi e gli alchimisti studiano i fenomeni legati alla luce e alle immagini. Fata Morgana, maga di corte e sorella di Arturo, gelosa del prestigio di Merlino, riuscì a rubare i segreti del mago per cercare di usarli, tra questi, fu trovata la seguente scritta: «(…) L’occhio della scatola magica sarà deve essere trafitto da un corno di unicorno; in caso contrario, sarà completamente inefficace. (…) »Questa credenza durò fino all’undicesimo secolo e si credeva che gli unicorni fossero estinti dall’uso che veniva dato alle loro corna per usarli come descritto sopra. Con Merlino appare il primo riferimento a questo animale e la sua partecipazione all ‘”arte dell’apprendimento delle immagini”.

Tzung Ching Pung, alchimista del sesto secolo, fece questo altro riferimento: «(…) Per ottenere riproduzioni belle e delicate, sia di foreste e laghi, sia di qualsiasi altra cosa in generale, è necessario avere il corno di l’unicorno di Ycung – * Kuo (…) ».

Abdel-el-Kamir non descrive la camera oscura come il suo Merlino contemporaneo. Tuttavia, fornisce una ricetta su come preparare un’emulsione sensibile alla luce; Questo è il film fotografico. È fino all’XI secolo, con l’alchimista Adojuhr, che la macchina fotografica oscura (secondo la sua macchina fotografica magica) è stata utilizzata per la prima volta con un’emulsione straordinariamente sensibile, che gli ha permesso di stampare immagini in movimento con l’obiettivo.

Le allusioni all’unicorno di Merlin e Tzung Ching Pung sono vaghe; in quello di Adojuhr, accade il contrario, poiché fa una descrizione dettagliata e dettagliata di questo animale. Inoltre, sottolinea anche l’utilità del corno delle diverse specie per perforare il “bersaglio” delle scatole magiche. Una trascrizione di Adojuhr è: «(…) Viene preso un corno di unicorno, affilato dalla punta e con esso viene praticato un piccolo foro su qualsiasi superficie luminosa. Attraverso questo buco saranno in grado di passare, comprimendo la loro essenza, tutti i tipi di persone, oggetti e luoghi, gli stessi che dovranno essere conservati con cura in una scatola di cartone dove rimarranno per l’eternità, da estrarre quando qualcuno ha bisogno loro (…) ».

Un’altra delle funzioni che sono state assegnate a questa scatola magica è quella di “catturare gli spiriti maligni” e trovare un modo per sterminarli, nelle rappresentazioni dell’alchimista si vede più chiaramente la precedente. Si credeva che esistessero diverse specie di unicorni e ognuna era usata in modo diverso nelle scatole magiche.

La camera oscura come uno spettacolo
Alcune telecamere scure sono state costruite come attrazioni turistiche, ma sempre meno di queste sono conservate. Alcuni esempi possono essere trovati a Grahamstown (Sudafrica), nella Torre Tavira di Cadice (Spagna) e Dumfries ed Edimburgo (Scozia).