Камера обскура (Camera obscura) — дефиниция, принцип и връзка с фотографията

Camera obscura е латинската дума за "тъмна камера". Това е името на просто устройство, използвано за създаване на изображения, което води до изобретяването на фотографията. Английската дума за днешните фотографски устройства е просто съкращение на това име до "camera".

В най-основния си вид камерата обскура представлява обикновена кутия (която може да бъде с размерите на стая) с малък отвор от едната страна (вижте "Камера с дупчица" за подробности относно построяването ѝ). Светлината само от една част на сцената ще преминава през отвора и ще попада върху определена част от задната стена. (Проекцията може да се направи върху хартия, върху която художникът може да копира изображението.) С намаляването на отвора изображението става по-рязко, но светлочувствителността намалява. При този прост апарат изображението винаги е обърнато с главата надолу. Чрез използване на огледала, както при версията от XVIII в., е възможно да се прожектира и "обърнато с дясната страна нагоре" изображение.

Кратка историческа бележка

Идеята за камера обскура е описана още в древността, но научното ѝ обяснение идва през Средновековието и Ренесанса. Най-известният средновековен мислител, който систематично изучава явлението, е арабският учен Ибн ал-Хайсам (Алхазен) през XI век — той описва как светлината преминава през малък отвор и образува изображение. По-късно художници и учени в Европа използват камерата обскура като помощно средство за рисуване и изучаване на перспективата. Някъде от XVII–XVIII век в ъглови конструкции се включват огледала и лещи за подобряване на качеството на проекцията.

Оптичен принцип

Камерата обскура работи на прост оптичен закон: всяка точка в сцената излъчва или отразява светлина във всички посоки. Само светлинните лъчи, които преминат през отвора, достигат до определена точка на задната стена и оформят изображение. Малкият отвор действа като „източник“ на отделни лъчове, което води до образуване на обърнато изображение. Колкото по-малък е отворът, толкова по-малко лъчи се припокриват и следователно изображението е по-остро. Недостатъкът е, че количеството преминаваща светлина намалява и изображението става по-тъмно, което изисква по-дълга експонация или по-чувствителен носител.

Дупчица срещу леща

• Дупчица (pinhole) — много прост и стабилен начин за получаване на изображение; няма оптични изкривявания от лещи, но е тъмно и често изисква дълги времена на експозиция.
• Леща — събира повече светлина и позволява по-къси експозиции, както и контрол върху фокусното разстояние; лещите обаче могат да внасят аберации, които се коригират чрез конструкции с няколко елемента.

Връзка с фотографията

Камерата обскура е предшественикът на фотографската камера. Основната идея — проекция на външна сцена върху повърхност — е същата. С появата на светлочувствителни химически материали (например хартия, покрита със сребърни съединения) в началото на XIX век, вече беше възможно да се "заключи" проектираното изображение върху стабилен носител. Пионерите като Жозеф Ниепс и Луи Дагер използват приспособления, които всъщност са камери обскура с лещи, за да създадат първите фотохимични изображения. Добавянето на сменяем обектив, затвор и светлочувствителен материал води до развитието на съвременните фотоапарати.

Съвременни приложения и значение

• Образователни демонстрации по физика и оптика — камера обскура ясно и интуитивно показва принципите на светлината и образуването на изображение.
• Художествени инсталации и туристически атракции — някои градове имат стаи камера обскура, където посетителите виждат панорамни, движещи се прожекции на околността.
• Пинхол фотография — хоби и художествена практика, използваща фотоапарати без лещи за създаване на специфична естетика.
• Безопасно наблюдение на Слънцето — камера обскура позволява разглеждане на слънчев диск и слънчеви явления без директно гледане към слънцето.

Как да направите проста камера обскура

Ето едно много опростено ръководство за кутия-пинхол:

• Вземете непрозрачна кутия (плътна картонена кутия, кашон или метална кутия).
• От едната й страна направете малък кръгъл отвор — можете да използвате ламер или игла, за да получите много малка дупчица.
• На отсрещната страна поставете бяла хартия или лакова повърхност за екрана, на която ще се проектира изображението.
• Покрийте кутията така, че да няма странични просвети. Насочете отвора към сцената; на екрана ще видите обърнато изображение. За по-ясно изображение намалете диаметъра на дупчицата, но увеличете времето за наблюдение, ако е необходимо.

Камерата обскура е прост, но мощен инструмент — тя свързва наблюдението, изкуството и науката, и стои в основата на всички устройства, с които днес правим снимки и изучаваме визуалния свят.

Откриване и произход

Първото споменаване и откриване на принципите на камерата с дупчица, предшественик на камерата обскура, принадлежи на Моци (470-390 г. пр.н.е.), китайски философ и основател на мохизма. По-късно Аристотел (384-322 г. пр. Хр.) разбира оптичния принцип на камерата с дупчици. Той е наблюдавал формата на полумесец на частично затъмнено слънце, прожектирана на земята през дупките на сито, и пролуките между листата на плоско дърво.

Първата камера обскура е построена по-късно от иракски учен на име Абу Али ал-Хасан Ибн ал-Хайтам, роден в Басра (965-1039 г.), известен на Запад като Алхасен или Алхазен, който провежда практически опити в областта на оптиката в своята "Книга за оптиката".

В различните си експерименти Ибн ал-Хайтам използва термина "ал-Байт ал-Мулим" (на арабски: البيت المظلم), преведен на български като тъмна стая. В експеримента, който предприема, за да установи, че светлината се движи във времето и със скорост, той казва: "Ако дупката е била покрита със завеса и завесата е била свалена, светлината, пътуваща от дупката до отсрещната стена, ще изразходва време." Той повтаря същия опит, когато установява, че светлината се движи по права линия. Най-открояващият се експеримент, който наистина въвежда камерата обскура, е при изследванията му на полулунната форма на образа на Слънцето по време на затъмнения, която той наблюдава на стената срещу малък отвор, направен в капака на прозореца. В известното си есе "За формата на затъмнението" (Maqālah fī Sura al-Kosūf) (араб: مقالة في صورةالكسوف) той коментира наблюдението си: "Образът на слънцето по време на затъмнението, освен ако то не е пълно, показва, че когато светлината му преминава през тесен кръгъл отвор и се отразява върху плоскост, противоположна на отвора, тя придобива формата на лунен сърп".

При експеримента си със слънчевата светлина той разширява наблюденията си върху проникването на светлината през дупката и стига до заключението, че когато слънчевата светлина достигне и проникне през дупката, тя образува конична форма в точките, които се срещат в дупката, като по-късно образува друга конична форма, обратна на първата, на отсрещната стена в тъмната стая. Това се случва, когато слънчевата светлина се отклонява от точката "ﺍ", докато достигне отвора "ﺏﺤ" и се проектира през него върху екрана в светещата точка "ﺩﻫ". Тъй като разстоянието между отвора и екрана е незначително в сравнение с разстоянието между отвора и слънцето, отклонението на слънчевата светлина след преминаване през отвора трябва да е незначително. С други думи, "ﺏﺤ" трябва да е приблизително равно на "ﺩﻫ". Наблюдава се обаче, че то е много по-голямо от "ﻙﻁ" Когато пътищата на лъчите, които образуват крайните точки на "ﻙﻁ", се проследят в обратна посока, се установява, че те се срещат в точка извън отвора и след това отново се разминават към слънцето, както е показано на фигура 1. Това наистина е първото точно описание на явлението Camera Obscura.

Казано на езика на фотоапарата, светлината прониква в помещението през отвора, като предава с него обекта(ите), обърнат(и) към него. Обектът се появява пълноцветен, но обърнат с главата надолу върху прожекционния екран/стена срещу отвора в тъмната стая. Обяснението е, че светлината се движи по права линия и когато някои от лъчите, отразени от ярък обект, преминат през малък отвор в тънък материал, те не се разпръскват, а се пресичат и се оформят като обърнато изображение върху плоска бяла повърхност, която се държи успоредно на отвора. Иб Ал-Хайтам установява, че колкото по-малка е дупката, толкова по-ясна е картината.

Макар че и камерата с дупчица, и камерата обскура се приписват на Ибн ал-Хайтам, камерата обскура е описана за първи път от Аристотел, който пръв описва как се формира образът на окото, използвайки камерата обскура като аналогия. Алхазен заявява (в латинския превод) и по отношение на camera obscura: "Et nos non inventimus ita", ние не сме измислили това.

Наблюденията на Алхасен върху поведението на светлината през дупчица

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво е камера обскура?

В: Какъв е произходът на термина "камера обскура"?

В: Как работи камерата обскура?

Въпрос: При камера обскура винаги ли прожектираното изображение е обърнато с главата надолу?

В: Как художникът може да създаде копие на прожектираното изображение в камера обскура?

Въпрос: Възможно ли е да се прожектира изображение, обърнато с дясната страна нагоре, в камера обскура?

В: Каква е разликата между камера обскура и камера с дупчица?

Търсене по буква