Камера обскура

Камера-обскура — это темная комната с дырой в стене, которая используется в качестве метафоры для человеческого восприятия и для создания изображений. Если темная комната размером с коробку, говорят о камере-обскуре.

Камера-обскура (темная камера), также называемая изображением-обскуры, является естественным оптическим явлением, которое возникает, когда изображение сцены на другой стороне экрана (или, например, стены) проецируется через небольшое отверстие в этот экран как перевернутое и перевернутое изображение (слева направо и вверх ногами) на поверхности, противоположной отверстию. Окружение проецируемого изображения должно быть относительно темным, чтобы изображение было четким, поэтому многие исторические эксперименты с обскурой камеры проводились в темных помещениях.

Термин «камера-обскура» также относится к конструкциям или устройствам, которые используют принцип внутри ящика, палатки или помещения. Камера-обскура с линзой в проеме использовалась со второй половины 16-го века и стала популярной в качестве пособия для рисования и рисования. Коробка для камеры-обскуры получила дальнейшее развитие в фотографической камере в первой половине XIX века, когда коробки для камеры-обскуры использовались для экспонирования светочувствительных материалов на проецируемом изображении.

В то время как технические принципы камеры-обскуры были известны еще в древности, использование технической концепции для производства изображений с линейной перспективой на картинах, рисунках, картах, архитектурных реализациях, а затем и на фотографиях было только в (или, ср. Эрвин Панофский, Ренессанс европейского искусства и научная революция современности. Среди прочего, Леонардо да Винчи использовал камеру-обскуру в качестве изображения глаза, Рене Декарт для взаимодействия между глазом и сознанием, а Джон Локк начал использовать этот принцип в качестве метафоры самого человеческого сознания. Это современное использование камеры-обскуры в качестве «эпистемической машины» имело важные последствия для развития научного мышления.

Камера-обскура использовалась как средство для изучения затмений без риска повреждения глаз, если смотреть прямо на солнце. В качестве средства для рисования камера-обскура позволяла отслеживать проецируемое изображение для получения очень точного изображения, что особенно ценится как простой способ достижения правильной графической перспективы.

До того, как термин «камера-обскура» был впервые использован в 1604 году, многие другие были засвидетельствованы: «cubiculum obscurum», «cubiculum tenebricosum», «conclave obscurum» и «locus obscurus».

Устройство камеры-обскуры без объектива, но с очень маленьким отверстием иногда называют «камерой с точечным отверстием», хотя это чаще относится к простым (самодельным) камерам без объектива, в которых используется фотопленка или фотобумага.

Физическое объяснение
Лучи света распространяются по прямым линиям и изменяются, когда они отражаются и частично поглощаются объектом, сохраняя информацию о цвете и яркости поверхности этого объекта. Освещенные объекты отражают лучи света во всех направлениях. Достаточно маленькое отверстие на экране пропускает только лучи, которые проходят прямо из разных точек сцены на другой стороне, и эти лучи формируют изображение этой сцены, когда они собираются на поверхности, противоположной отверстию.

Человеческий глаз (так же как и у других животных, включая птиц, рыб, рептилий и т. Д.) Работает во многом как камера-обскура с отверстием (зрачок), двояковыпуклой линзой и поверхностью, на которой формируется изображение (сетчатка).

Принцип
Поскольку свет отражается объектами во всех направлениях в соответствии с их собственными качествами поглощения, отражения, диффузии, каждая точка на поверхности экрана получает световые лучи от всех окружающих объектов; эти лучи смешиваются и объединяются (аддитивный синтез). Экран выглядит белым (или основной оттенок, освещающий декор).

Ограничивая внешний свет так, чтобы его световые лучи, исходящие из декора, входили только в одну точку темной комнаты, экран, перехватывающий этот свет, будет принимать в каждой точной точке своей поверхности только полученные лучи в прямая линия (принципы геометрической оптики) из единой точки декорации, расположенной напротив стены с отверстием. Мы увидим на экране изображение перевернутого (слева / справа) и перевернутого (сверху / снизу) декора за пределами темной комнаты.

Проецируемое изображение является реальным, поскольку оно принимается на экране (независимо от того, присутствует глаз наблюдателя или нет): инструмент называется «объективным».

Принцип описан у Аристотеля и неоднократно упоминается авторами 13-го века (Роджер Бэкон, Уильям Сен-Клу).

Технологии
Устройство камеры-обскуры состоит из ящика, палатки или комнаты с небольшим отверстием с одной стороны. Свет от внешней сцены проходит через отверстие и попадает на поверхность внутри, где сцена воспроизводится, переворачивается (таким образом вверх ногами) и переворачивается (слева направо), но с сохранением цвета и перспективы.

Чтобы получить достаточно четкое проецируемое изображение, диафрагма должна быть примерно на 1/100 расстояния от экрана или меньше.

По мере того, как отверстие становится меньше, изображение становится более резким, но проецируемое изображение становится более тусклым. Однако при слишком маленьком отверстии резкость ухудшается из-за дифракции.

На практике камеры-обскуры используют линзу, а не точечное отверстие (как в камере с точечным отверстием), потому что она позволяет увеличить апертуру, давая полезную яркость при сохранении фокусировки.

Если изображение попадает на полупрозрачный экран, его можно просматривать сзади, чтобы оно больше не переворачивалось (но все равно переворачивалось).

Используя зеркала, можно проецировать изображение правой стороной вверх. Проекция также может быть перенаправлена ​​на горизонтальную поверхность (например, на стол). Надземная версия 18-го века в палатках использовала зеркала внутри своего рода перископа на верхней части палатки.

Камерная камера-обскура часто имеет наклонное зеркало, проецирующее прямое изображение на кальку, расположенную на стеклянной крышке. Хотя изображение просматривается сзади, оно теперь переворачивается зеркалом.

Структура
Камера-обскура состоит из светонепроницаемой коробки или комнаты, в которой свет освещенной сцены попадает на противоположную заднюю стенку через узкое отверстие. На задней стене есть перевернутое и перевернутое изображение этой сцены. Картинка тусклая и хорошо видна, только если она достаточно затемнена. Если задняя стенка прозрачная, вы также можете просматривать изображение снаружи, если обеспечите достаточное затемнение, например, с помощью непрозрачной ткани, которая покрывает заднюю стенку и голову зрителя.

Как это устроено
Если свет падает через сходящуюся линзу или небольшое отверстие в другом светонепроницаемом полом корпусе, это создает перевернутое и перевернутое изображение, проекцию внешнего пространства. Схематическое изображение в правом верхнем углу показывает две балки, которые входят в отверстие из двух точек объекта. Малый диаметр безеля сводит пучки к небольшому углу раскрытия и предотвращает полное перекрытие световых лучей. Лучи из верхней области объекта падают на нижний край проекционной поверхности, лучи из нижней области направлены вверх. Каждая точка объекта показана в виде диска на проекционной поверхности. Наложение изображений среза создает изображение без искажений. Математически выраженное изображение является результатом свертки из идеального представления объекта с площадью апертуры.

Геометрия изображения сходящейся линзы
Обозначает G высоту объекта (= фактический размер рассматриваемого объекта), g ширину объекта (= расстояние от объекта до объектива), b ширину изображения (= расстояние от перфорированного диска до фокусирующего экрана) и B высота изображения (= высота изображения, созданного на экране фокусировки), применяется следующее:

Б / Г = б / г

Уравнение также известно из геометрической оптики как уравнение 1-й линзы. Для математического вывода делается ссылка на набор лучей в геометрии. Размер изображения зависит только от расстояний, но не от размера апертуры или размера отверстия.

использование
Ранее он использовался в качестве помощи для рисования. Изображение, проецируемое на бумагу или другую подложку, может служить ориентиром для рисования на нем. Впоследствии, когда были обнаружены светочувствительные материалы, темная камера превратилась в камеру с точечным отверстием (ту, которая использует простое отверстие в качестве цели).

Эти камеры были очень ограничены необходимостью установить диаметр отверстия: достаточно маленький, чтобы изображение имело приемлемое определение; достаточно большой, чтобы время выдержки было не слишком долгим.

Использование темной камеры было большим стимулом для разработки способа получения постоянных и автоматических изображений. Это можно считать основой того, что мы знаем сегодня как фотографию.

Темная Палата и Алхимия
Темная камера, хотя и была создана в ответ на нужды художников и ученых, в древние времена была известна как «волшебная шкатулка» и была тесно связана с фантастическим животным: единорогом. Были найдены различные записи и зарисовки, описывающие темную камеру, но дыра и эффект создания изображений, характеризующих ее, могли возникнуть только в том случае, если «коробка» была пронзена рогом единорога.

С четвертого века маги и алхимики исследуют явления, связанные со светом и образами. Фата Моргана, колдунья двора и сестра Артуро, завидующая престижу Мерлина, сумела украсть секреты мага, чтобы попытаться использовать их, среди них было найдено следующее письмо: «(…) Глаз волшебной шкатулки должны быть пронзены рогом единорога; иначе это будет совершенно неэффективно. (…) »Эта вера длилась до одиннадцатого века, и считалось, что единороги были уничтожены использованием, которое было дано их рогам, чтобы использовать их, как описано выше. У Мерлина появилось первое упоминание об этом животном и его участии в «искусстве изучения образов».

Цунг Чинг Пунг, алхимик шестого века, сделал следующую ссылку: «(…) Чтобы получить красивые и деликатные репродукции, как лесов и озер, так и всего остального в целом, необходимо иметь рог единорог Ycung — * Kuo (…) ».

Абдель-эль-Камир не описывает темную комнату как своего современного Мерлина. Тем не менее, он дает рецепт того, как приготовить светочувствительную эмульсию; Это фотопленка. Вплоть до одиннадцатого века, с алхимиком Адойюром, впервые использовалась темная камера (по его словам, волшебная камера) с необычайно чувствительной эмульсией, которая позволяла ему печатать движущиеся изображения с линзой.

Намеки на единорога Мерлина и Цунг Чинг Пуна расплывчаты; в одном из Adojuhr происходит обратное, так как он дает подробное и подробное описание этого животного. Кроме того, он также указывает на полезность рога различных видов для бурения «цели» магических коробок. Стенограмма Adojuhr: «(…) Рог единорога берется, заостренный кончиком, и с его помощью на любой светящейся поверхности делается небольшое отверстие. Через эту дыру они смогут проходить, сжимая свою сущность, всевозможных людей, предметы и места, то же самое, что нужно будет аккуратно хранить в картонной коробке, где они останутся на вечность, чтобы вынуть, когда кому-то понадобится их (…) ».

Другая функция, которая также была дана этому волшебному ящику, состоит в том, чтобы «захватывать злых духов» и находить способ уничтожить их, в представлениях алхимика предыдущий виден более отчетливо. Считалось, что существовали разные виды единорогов, и каждый из них по-разному использовался в магических коробках.

Темная камера как шоу
Некоторые темные камеры были построены как туристические достопримечательности, но все меньше их сохранилось. Некоторые примеры можно найти в Грахамстауне (Южная Африка), в башне Тавира в Кадисе (Испания) и в Дамфрисе и Эдинбурге (Шотландия).