Введение
Тип камеры
Камера-обскура – это простая камера без объектива, но с крошечным отверстием (так называемой иглой) – по сути, светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием в одной из сторон. Свет от объекта проходит через отверстие и проецирует перевернутое изображение на противоположную сторону ящика, что известно как эффект камеры-обскуры. Размер изображения зависит от расстояния между объектом и иглой. Всемирный день пинхольной фотографии отмечается в последнее воскресенье апреля каждый год.
Темная камера
Камера-обскура, или изображение из крошечного отверстия, – естественное оптическое явление. Ранние известные описания встречаются в китайских текстах Мо-цзы (около 500 г. до н.э.) и в «Проблемах» Аристотеля (около 300 г. до н.э. – 600 г. н.э.). Ибн аль-Хайсам (965–1039), арабский физик, также известный как Альхазен, описал эффект камеры-обскуры. На протяжении веков другие ученые начали экспериментировать с этим явлением, в основном в темных комнатах с небольшим отверстием в ставнях, чтобы изучать природу света и безопасно наблюдать солнечные затмения. Джамбаттиста делла Порта в 1558 году в своей книге «Магия Природы» писал об использовании вогнутого зеркала для проецирования изображения на бумагу и об использовании этого в качестве вспомогательного средства для рисования. Однако примерно в то же время стало применяться использование линзы вместо крошечного отверстия. В XVII веке камера-обскура с линзой стала популярным инструментом для рисования, который затем был усовершенствован и превратился в мобильное устройство, сначала в виде небольшой палатки, а позже – в коробку. Фотографическая камера, разработанная в начале XIX века, по сути являлась адаптацией камеры-обскуры коробчатого типа с объективом. Термин «крошечное отверстие» в контексте оптики встречается в книге Джеймса Фергюсона 1764 года «Лекции по избранным предметам механики, гидростатики, пневматики и оптики».
Ранние фотоработы с иглой
Первое известное описание пинхол-фотографии содержится в книге 1856 года "Стереоскоп" шотландского изобретателя Дэвида Брюстера, включая описание этой идеи как "камера без линз, с единственным маленьким отверстием". Сэр Уильям Крукс и Уильям де Вивельсли Абни также были одними из первых фотографов, экспериментировавших с техникой пинхола.
Эксперименты с пленкой и интегральной фотографией
По словам изобретателя Уильяма Кеннеди Диксона, первые эксперименты Томаса Эдисона и его исследователей, направленные на создание движущихся изображений, проводились примерно в 1887 году и включали в себя "микроскопические точечные фотографии, размещенные на цилиндрической оболочке". Размер цилиндра соответствовал размеру их цилиндра фонографа, поскольку они хотели объединить движущиеся изображения со звукозаписью. Возникли проблемы с получением четких изображений "с огромной скоростью" и с "зернистостью" фотоэмульсии при увеличении изображений. От микроскопических точечных фотографий вскоре отказались. В 1893 году кинетоскоп был наконец представлен с движущимися изображениями на полосках целлюлоидной пленки. Камера, записывавшая изображения, получившая название кинетограф, была оснащена объективом. Эжен Эстанав экспериментировал с интегральной фотографией, демонстрируя результат в 1925 году и публикуя свои выводы в журнале La Nature. После 1930 года он решил продолжить свои эксперименты, заменив линзовый экран точечными отверстиями.
Использование
Изображение камеры-обскуры может быть спроецировано на полупрозрачный экран для наблюдения в реальном времени (используется для безопасного наблюдения солнечных затмений) или для обведения изображения на бумаге. Однако чаще всего она используется без полупрозрачного экрана для получения фотографий на фотопленку или фотобумагу, расположенную на поверхности, противоположной отверстию. Распространенное применение камеры-обскуры – фиксация движения солнца в течение длительного периода времени. Этот вид фотографии называется соляриграфией. Камера-обскура используется в художественных целях, а также в образовательных целях, чтобы учащиеся могли изучить и поэкспериментировать с основами фотографии. Камеры-обскуры с ПЗС (приборами с зарядовой связью) иногда используются для наблюдения, поскольку их трудно обнаружить. К родственным камерам, устройствам формирования изображения или разработкам на их основе относятся широкоугольная камера-обскура Франке, камера-«игла» и зеркало-«игла». Современное производство позволяет создавать высококачественные линзы-обскуры, которые можно использовать с цифровыми камерами.
Строительство
Камеры-обскуры могут быть изготовлены фотографом вручную для конкретной цели. В самой простой форме камера-обскура может состоять из светонепроницаемой коробки с крошечным отверстием с одной стороны и куска плёнки или фотобумаги, закреплённой или приклеенной к противоположной стороне. В качестве затвора можно использовать картонный клапан на ленточной петле. Отверстие можно проколоть или просверлить швейной иглой или сверлом малого диаметра в куске фольги или тонком листе алюминия или латуни. Затем этот кусок приклеивается к внутренней стороне светонепроницаемой коробки за отверстием, вырезанным в коробке. Цилиндрическая банка из-под овсянки может быть переделана в камеру-обскуру. Внутренняя поверхность эффективной камеры-обскуры должна быть чёрной, чтобы избежать отражения света на светочувствительный материал или визирный экран. Камеры-обскуры могут быть сконструированы со сдвижным держателем плёнки или задней стенкой, чтобы можно было регулировать расстояние между плёнкой и отверстием. Это позволяет изменять угол обзора камеры, а также эффективное значение диафрагмы. Приближение плёнки к отверстию даёт широкий угол обзора и сокращает время экспозиции. Удаление плёнки от отверстия даёт телеобъектив или узкий угол обзора и увеличивает время экспозиции. Камеры-обскуры также можно сделать, заменив объектив в обычной камере на крошечное отверстие. В частности, компактные 35-мм камеры с повреждённым объективом и фокусировочным механизмом можно использовать повторно в качестве камер-обскур, сохранив при этом механизмы затвора и перемотки плёнки. В результате огромного увеличения числа f при сохранении того же времени экспозиции необходимо использовать быструю плёнку при ярком солнечном свете. Крошечные отверстия (домашнего или промышленного изготовления) можно использовать вместо объектива на зеркальной камере. Использование с цифровой зеркальной камерой позволяет производить экспонометрию и кадрирование методом проб и ошибок, что эффективно бесплатно, поэтому это популярный способ попробовать себя в фотографии с помощью камеры-обскуры.
Расчет f-знака и требуемого воздействия
Число f камеры можно рассчитать, разделив расстояние от отверстия до плоскости изображения (фокусное расстояние) на диаметр отверстия. Например, камера с отверстием диаметром 0,5 мм и фокусным расстоянием 50 мм будет иметь число f, равное 50/0,5, или 100 (f/100 в стандартном обозначении). Из-за большого числа f у камеры-обскуры экспозиции часто подвержены эффекту взаимности. Как только время экспозиции превысит примерно 1 секунду для пленки или 30 секунд для фотобумаги, необходимо компенсировать потерю линейной зависимости отклика пленки/бумаги от интенсивности освещения, увеличивая время экспозиции. Время экспозиции на современную светочувствительную фотопленку обычно может варьироваться от пяти секунд до нескольких часов, при этом для получения изображения одного размера с использованием меньшего отверстия требуется более длительная экспозиция. Поскольку камере-обскуре требуется длительная экспозиция, ее затвор может быть ручным, например, в виде клапана из непрозрачного материала для закрытия и открытия отверстия.
Природный феномен "пинолевой дыры"
Эффект камеры-обскуры иногда может возникать естественным образом. Небольшие "отверстия", образующиеся в зазорах между перекрывающимися листьями деревьев, создают на плоских поверхностях повторяющиеся изображения солнца. Во время затмения это проявляется в виде маленьких серпов при частичном затмении или полого кольца при кольцеобразном затмении. Диско-шары также могут функционировать как естественные отражающие камеры-обскуры (также известные как зеркало с игольчатой головкой).