A camera obscura é uma sala escura com um buraco na parede, usado como metáfora da percepção humana e da criação de imagens. Se o quarto escuro é do tamanho de uma caixa, fala-se de uma câmera pinhole.

A câmera obscura (câmara escura), também conhecida como imagem pinhole, é o fenômeno óptico natural que ocorre quando uma imagem de uma cena do outro lado da tela (ou, por exemplo, uma parede) é projetada através de um pequeno orifício na essa tela como uma imagem invertida e invertida (da esquerda para a direita e de cabeça para baixo) em uma superfície oposta à abertura. Os arredores da imagem projetada precisam ser relativamente escuros para que a imagem fique nítida, de modo que muitos experimentos históricos de câmera obscura foram realizados em salas escuras.

O termo “camera obscura” também se refere a construções ou dispositivos que fazem uso do princípio em uma caixa, barraca ou sala. As obscuras das câmeras com uma lente na abertura são usadas desde a segunda metade do século XVI e se tornaram populares como um auxílio para desenhar e pintar. A caixa de câmera obscura foi desenvolvida para a câmera fotográfica na primeira metade do século 19, quando as caixas de câmera obscura foram usadas para expor materiais sensíveis à luz à imagem projetada.

Enquanto os princípios técnicos da câmera pinhole já eram conhecidos na antiguidade, o uso do conceito técnico para a produção de imagens com uma perspectiva linear em pinturas, desenhos, mapas, implementações arquitetônicas e, posteriormente, também fotografias era apenas na (ou, cf Erwin Panofsky, o (s) renascimento (s) da arte européia e a revolução científica dos tempos modernos aplicada. Entre outras coisas, Leonardo da Vinci usou a câmera obscura como imagem do olho, René Descartes para a interação entre olho e consciência e John Locke começou a usar o princípio como uma metáfora da própria consciência humana. Esse uso moderno da camera obscura como uma “máquina epistêmica” teve implicações importantes para o desenvolvimento do pensamento científico.

A câmera obscura foi usada como um meio de estudar eclipses sem o risco de danificar os olhos, olhando diretamente para o sol. Como auxílio ao desenho, a câmera obscura permitiu traçar a imagem projetada para produzir uma representação altamente precisa, especialmente apreciada como uma maneira fácil de obter uma perspectiva gráfica adequada.

Antes do termo “camera obscura” ter sido usado pela primeira vez em 1604, muitos outros foram atestados: “cubiculum obscurum”, “cubiculum tenebricosum”, “conclave obscurum” e “locus obscurus”.

Um dispositivo de câmera obscura sem lente, mas com um orifício muito pequeno, às vezes é chamado de “câmera pinhole”, embora isso se refira com mais freqüência a câmeras simples (sem uso doméstico) nas quais é usado filme fotográfico ou papel fotográfico.

Explicação física
Os raios de luz viajam em linhas retas e mudam quando são refletidos e parcialmente absorvidos por um objeto, mantendo informações sobre a cor e o brilho da superfície desse objeto. Objetos acesos refletem raios de luz em todas as direções. Uma abertura pequena o suficiente em uma tela deixa passar raios que viajam diretamente de diferentes pontos da cena do outro lado, e esses raios formam uma imagem dessa cena quando são coletados em uma superfície oposta à abertura.

O olho humano (assim como os de outros animais, incluindo pássaros, peixes, répteis etc.) funciona como uma câmera obscura com uma abertura (pupila), uma lente biconvexa e uma superfície onde a imagem é formada (retina).

Princípio
Como a luz é refletida pelos objetos em todas as direções, de acordo com suas próprias qualidades de absorção, reflexão, difusão, cada ponto na superfície da tela recebe raios de luz de todos os objetos ao redor; esses raios se misturam e combinam (síntese aditiva). A tela aparece branca (ou uma sombra importante ilumina a decoração).

Ao restringir a luz externa para que seus raios de luz, emanados da decoração, entrem apenas por um único ponto em uma sala escura, a tela que intercepta essa luz recebe, em cada ponto preciso de sua superfície, apenas os raios derivados, em um linha reta (princípios da óptica geométrica) a partir de um único ponto da decoração colocado em frente à parede com o orifício. Veremos a imagem invertida (esquerda / direita) e invertida (superior / inferior) da decoração, fora da sala escura, aparecer na tela.

A imagem projetada é real, uma vez que é recebida em uma tela (esteja o olho do observador presente ou não): o instrumento é considerado “objetivo”.

O princípio é descrito por Aristóteles e é repetidamente mencionado pelos autores do século XIII (Roger Bacon, William de Saint-Cloud).

Tecnologia
Um dispositivo de câmera obscura consiste em uma caixa, barraca ou sala com um pequeno orifício em um lado. A luz de uma cena externa passa pelo buraco e atinge uma superfície interna, onde a cena é reproduzida, invertida (de cabeça para baixo) e invertida (da esquerda para a direita), mas com a cor e a perspectiva preservadas.

Para produzir uma imagem projetada razoavelmente nítida, a abertura deve ter cerca de 1/100 da distância da tela ou menos.

À medida que o orifício é menor, a imagem fica mais nítida, mas a imagem projetada fica mais fraca. No entanto, com um orifício muito pequeno, a nitidez piora devido à difração.

Na prática, as obscuras da câmera usam uma lente em vez de um buraco de alfinete (como em uma câmera de buraco de alfinete) porque permite uma abertura maior, proporcionando um brilho utilizável enquanto mantém o foco.

Se a imagem for capturada em uma tela semitransparente, ela poderá ser vista de trás para que não seja mais revertida (mas ainda de cabeça para baixo).

Usando espelhos, é possível projetar uma imagem do lado direito para cima. A projeção também pode ser desviada para uma superfície horizontal (por exemplo, uma mesa). A versão aérea do século XVIII em tendas usava espelhos dentro de uma espécie de periscópio no topo da barraca.

A câmera obscura do tipo caixa geralmente possui um espelho angular projetando uma imagem vertical no papel vegetal colocado na parte superior do vidro. Embora a imagem seja vista de trás, agora é invertida pelo espelho.

Estrutura
Uma câmera obscura consiste em uma caixa ou sala estanque à luz, na qual a luz de uma cena iluminada atinge a parede traseira oposta através de um buraco estreito. Na parede traseira, há uma imagem invertida e invertida dessa cena. A imagem é fraca e só pode ser vista bem se estiver suficientemente escura. Se a parede traseira for transparente, você também poderá visualizar a imagem de fora se fornecer um escurecimento adequado, por exemplo, usando um pano opaco que cubra a parte traseira da parede traseira e a cabeça do espectador.

Como funciona
Se a luz cair através de uma lente convergente ou de um pequeno orifício em um corpo oco à prova de luz, cria uma imagem invertida e de cabeça para baixo, uma projeção do espaço externo. O desenho esquemático no canto superior direito mostra duas vigas que entram no buraco a partir de dois pontos de um objeto. O pequeno diâmetro do bisel limita os feixes a um pequeno ângulo de abertura e impede que os feixes de luz se sobreponham completamente. Os raios da área superior de um objeto caem na borda inferior da superfície de projeção, os raios da área inferior são direcionados para cima. Cada ponto do objeto é mostrado como um disco na superfície da projeção. A sobreposição das imagens de fatia cria uma imagem sem distorção. Expressa matematicamente, a imagem é o resultado de uma convolução de uma representação ideal do objeto com a área de abertura.

Geometria de imagem de uma lente convergente
Indica G a altura do objeto (= tamanho real do objeto em consideração), g a largura do objeto (= distância do objeto da lente), b a largura da imagem (= distância do disco perfurado à tela de foco) e B a altura da imagem (= altura da imagem criada na tela Foco), o seguinte se aplica:

B / G = b / g

A equação também é conhecida na óptica geométrica como a 1ª equação da lente. Para a derivação matemática, é feita referência ao conjunto de raios na geometria. O tamanho da imagem depende apenas das distâncias, mas não do tamanho da abertura ou do tamanho do furo.

Usar
Antigamente era usado como auxílio para desenhar. A imagem, projetada em papel ou outro suporte, pode servir como orientação para desenhar nela. Posteriormente, quando os materiais fotossensíveis foram descobertos, a câmera escura tornou-se uma câmera pinhole (aquela que usa um buraco simples como alvo).

Essas câmeras eram muito limitadas pelo compromisso necessário para estabelecer o diâmetro da abertura: suficientemente pequeno para que a imagem tivesse uma definição aceitável; grande o suficiente para que o tempo de exposição não fosse muito longo.

O uso da câmera escura foi um grande impulso para criar o caminho para produzir imagens permanentes e automáticas. Pode ser considerado como o que forneceu a base do que hoje conhecemos como fotografia.

Câmara escura e alquimia
A câmara escura, embora tenha sido criada em resposta às necessidades de pintores e cientistas, nos tempos antigos era conhecida como uma “caixa mágica” e estava intimamente relacionada a um animal fantástico: o unicórnio. Foram encontrados diferentes escritos e esboços que descrevem a câmara escura, mas o buraco e o efeito de produzir imagens que a caracterizam só poderiam ocorrer se a “caixa” fosse perfurada com o chifre do unicórnio.

Desde o século IV, mágicos e alquimistas investigam fenômenos relacionados à luz e imagens. Fata Morgana, feiticeira da corte e irmã de Arturo, ciumenta do prestígio de Merlin, conseguiu roubar os segredos do mago para tentar usá-los, entre eles, a seguinte escrita foi encontrada: «(…) O olho da caixa mágica tem que ser perfurado com um chifre de unicórnio; caso contrário, será completamente ineficaz. (…) »Essa crença durou até o século XI e acreditava-se que os unicórnios foram extintos pelo uso que foi dado aos seus chifres para usá-los como descrito acima. Com Merlin, aparece a primeira referência a esse animal e sua participação na “arte de aprender imagens”.

Tzung Ching Pung, alquimista do século VI, fez essa outra referência: «(…) Para obter reproduções belas e delicadas, tanto de florestas e lagos, quanto qualquer outra coisa em geral, é necessário ter o chifre de o unicórnio de Ycung – * Kuo (…) ».

Abdel-el-Kamir não descreve a câmara escura como seu Merlin contemporâneo. No entanto, fornece uma receita sobre como preparar uma emulsão sensível à luz; Este é o filme fotográfico. É até o século XI, com o alquimista Adojuhr, que a câmera escura (segundo a câmera mágica) foi usada pela primeira vez com uma emulsão extraordinariamente sensível, que lhe permitiu imprimir imagens em movimento com lentes.

As alusões ao unicórnio de Merlin e Tzung Ching Pung são vagas; no de Adojuhr, acontece o contrário, pois faz uma descrição detalhada e detalhada deste animal. Além disso, também aponta a utilidade do chifre das diferentes espécies para perfurar o “alvo” das caixas mágicas. Uma transcrição de Adojuhr é: «(…) é levado um chifre de unicórnio, afiado pela ponta e com ele é feito um pequeno orifício em qualquer superfície brilhante. Por esse buraco, eles poderão passar, comprimindo sua essência, todo tipo de pessoas, objetos e lugares, o mesmo que deverá ser cuidadosamente guardado em uma caixa de papelão, onde permanecerá por toda a eternidade, para ser retirado quando alguém precisar eles (…) “.

Outra das funções que também foram dadas a esta caixa mágica é “capturar espíritos malignos” e encontrar uma maneira de exterminá-los, nas representações do alquimista, a anterior é vista com mais clareza. Acreditava-se que havia diferentes espécies de unicórnios e cada um era usado de maneira diferente nas caixas mágicas.

A câmara escura como um show
Algumas câmeras escuras foram construídas como atrações turísticas, mas cada vez menos são preservadas. Alguns exemplos podem ser encontrados em Grahamstown (África do Sul), na Torre Tavira de Cádiz (Espanha) e Dumfries e Edimburgo (Escócia).