Что такое камера-обскура и как работает?

Невозможно представить жизнь в информационном и технологичном мире без фотографий. При этом мало кто задумывался над тем, что без камеры-обскуры не появились бы современные фотоаппараты и иное оборудование. Из материала данной статьи вы узнаете, что она собой представляет, когда была создана, в чем заключается принцип ее работы и кто ее изобрел.

Камера-обскура считается прототипом современного фотоаппарата. В переводе с латинского языка это значит «темная комната». Представляет собой простое оптическое устройство, с помощью которого на экране получаются изображения отображаемых предметов. Внешне это темная коробка, не пропускающая свет, с отверстием и экраном, покрытым тонкой бумагой белого цвета либо матовым стеклом.

При этом отверстие располагается на одной стороне, а экран – на другой, противоположной. Эффект устройства весьма необычный. При прохождении луча через отверстие света объект отображается на противоположной по отношению к отверстию стенке в перевернутом и уменьшенном виде. Этот принцип сохраняется и сегодня в некоторых фотокамерах.

Первыми камерами-обскурами считаются большие ящики и темные комнаты с крошечными просветами на одной из 4-х стен. Точная дата создания камеры-обскуры неизвестна. Принцип ее создания сначала приписывался Роджеру Бэкону, жившему в 1214-1294 гг. Однако это опровергает книга «История фотографии», написанная четой Гернсгейм.

В ней указывается, что данный принцип был известен в середине XI столетия арабскому ученому Хасан-ибн-Хасану. В то время известный ученый, физик и математик раньше задумывался о линейном принципе распространения света. Его выводы были основаны на эффекте работы камеры-обскуры.

Однако некоторые данные позволяют утверждать, что оптическим оборудованием пользовались уже в V—IV в. до н. э. Великий китайский философ Мо Цзы (Мо Ди) сделал описание появления изображения на стене темного помещения. Упоминание об оптическом приборе есть и у Аристотеля. В свое время его очень интересовал принцип появления круглого изображения солнца при его свечении сквозь маленькое отверстие квадратной формы.

Первое оптическое оборудование для создания художественных полотен создал великий мастер Леонардо да Винчи, живший в 1452-1519 годах. Его описание можно прочитать в «Трактате о живописи», где автор рассказывал о принципе действия оптического прибора. Леонардо да Винчи писал, что отображаемые на бумажном листе объекты переданы не только в их настоящих формах, но и тех же цветах.

Камеры-обскуры стали активно применять для написания пейзажей и портретов. Тогда они еще были большими и оснащались зеркалами, отклоняющими свет. Нередко в отверстие вставляли линзы, чем достигалось увеличение яркости и резкости. В эпоху Средневековья камерам-обскурам нашлось применение в астрономии (к примеру, измеряли угловой диаметр солнца).

Кроме того, о них писали разные исследователи. Например, с помощью камеры-обскуры в 1544 году Гемм Фризиус смог наблюдать затмение солнца. Подробные описания таких камер давали Даниеле Барбаро (в 1568г) и Бенедетти (в 1585г). Они были не только велики, но и тяжелы, в них использовались плоско-выпуклые, плоские и вогнутые линзы.

В 1611 году камеру-обскуру смог усовершенствовать Кеплер, ее угол зрения стал увеличенным. Позже, в 1686 году, Йоганес Цан смог сделать портативную версию, оснастив ее зеркалом. Оно располагалось под углом 45 градусов и проектировало объект на матовую пластинку, расположенную горизонтально. Отображаемое изображение было перевернуто вверх ногами.

В дальнейшем это делало возможным перенос объектов на бумагу. Благодаря уменьшению размеров появилась возможность менять направление камеры, а также делать эскизы с натуры.

В XVIII столетии в России такие камеры называли «махинами для снимания перспектив». Внешне они напоминали походные палатки. Их использовали для запечатления вида различных русских городов. Переносить изображения на бумагу можно было с помощью карандашей, кистей. Однако в это время шел активный поиск более простого переноса и запечатления отображаемых объектов.

Первые фотографии появились с развитием химии. К тому моменту камеры-обскуры уже представляли собой небольшие ящики с двояковыпуклой линзой на передней стенке, а также со слабопрозрачной бумагой на противоположной стороне. По сути, это были устройства для механической зарисовки объектов.

Эффект таких камер стал использоваться в переносных устройствах, которые напоминают современные павильонные фотоаппараты. Стремление упростить труд рисовальщиков позволило сделать процесс рисования полностью механизированным. Отображаемые объекты стали проявляться и закрепляться на плоскости химическим способом.

Отпала необходимость в утомительном стоянии за камерой и переводе изображения путем зарисовки. Сегодня камеры-обскуры используют лишь изредка. Принцип их работы до сих пор используют при производстве фотооборудования.

Принцип действия камеры-обскуры и ее свойства напоминают работу глаз. Аналогично им отображаемые объекты переворачиваются и обрабатываются. Размер диаметра отверстия варьируется от 0,5 до 5 мм. Размеры отображаемых объектов связаны с расстоянием между отверстием и стенкой с линзой. С его увеличением увеличиваются размеры отображаемых объектов.

При этом качество изображения зависит непосредственно от размера отверстия. Чем меньше диаметр, тем выше резкость и темней объект. С его увеличением резкость заметно ухудшается, но повышается яркость отображаемого объекта. Однако высокой резкости, характерной для цифровой техники, у предметов нет.

Резкость изображений повышается до определенного предела, делается это путем уменьшения диаметра отверстия. Если предел превышен, резкость картинки сильно ухудшается. Схема работы с ранними устройствами не отличалась удобством. Переносить изображение вверх ногами было сложно.

Многих в средние века поражали качество и реалистичность картин разных художников. Секрет же заключался в использовании оптических устройств. В то время камера-обскура с ее вогнутыми линзами стала настоящим подспорьем в живописи.

Применение камеры в живописи не афишировалось. Применение таких предметов позволяло добиться высокой точности передачи изображения. Изучение картин эпохи Ренессанса позволило предположить, что художники пользовались ящиками с отверстиями менее 5 мм. Детализация изображений на полотнах поражала реалистичностью.

Одной из наиболее известных картин, в которых специалисты заметили применение камеры-обскуры либо вогнутого зеркала, считается портрет супругов Арнольфини, написанный фламандцем Яном Ван Эйком в 1434 году. Она отличалась едва ли не идеальной прорисовкой деталей.

Об использовании камеры говорят не только безупречно прорисованная люстра с множеством световых бликов и подсвечник сложной формы. Особого внимания заслуживает зеркало на задней стене, в котором прорисовано отражение всей обстановки в комнате и даже теней. Документальная точность не могла не привлечь внимание исследователей.

Однако те же исследования выявили, что художник и ранее пользовался камерой-обскурой для написания своих полотен. Ярким свидетельством этого является его картина «Мужчина в красном тюрбане». Она как будто сфотографирована, причем профессионализм прорисовки указывает на то, что и это не первое применение оптического приспособления.

Вне зависимости от таланта и отточенности навыков рисования известных мастеров добиться потрясающей точности в детализации тогда было невозможно. Постепенно техника использования оптического оборудования стала усовершенствоваться. К началу XVI века она стала более доступной, однако и добавление линз пока не решало проблему перевернутого изображения.

Именно поэтому на полотнах великих художников все еще было много левшей. Примером такой работы можно назвать картину Франса Халса, на которой изображено сразу несколько левшей. На ней пируют мужчина и женщина левши, в окно им грозит еще 1 левша. И даже обезьянка трогает подол платья женщины левой лапой.

Со временем недостаток отображения был устранен. В XVII веке у оптического приспособления появились не только зеркала, но и оптические призмы. Поэтому проблема переворачивания изображения была устранена. Такие камеры стали называть камерами-люцидами. Ими пользовались именитые художники.

Фотографическая живопись прослеживается в полотнах Яна Вермеера. Примером этого является картина «Молочница». Понять, что Вермеер использовал усовершенствованную камеру-обскуру, несложно. На его полотне есть те же дефекты, которые характерны для некоторых современных фотокамер (например, боковые стороны и выпадение объектов из фокуса).

Актуальность камеры-обскуры в развитии живописи и науки очевидна. Этому свидетельствуют различные интересные факты.

• Благодаря ей появились художники-документалисты (например, великий Каналетто, написавший «Вестминстерский мост», мастера кисти Л. К. Кармонтель, Белотто, Ф. В. Перро). Кроме того, она поспособствовала развитию фотографии.

• Камеры-обскуры использовали и в мультипликации. С их помощью обрисовывали контуры артистов, добиваясь максимально естественных очертаний, движений и пропорций. Яркими примерами этого являются такие мультфильмы, как «Аленький цветочек», «Царевна-лягушка», созданные в прошлом столетии.

• Художники эпохи Возрождения использовали оптические приспособления, представлявшие собой темные комнаты с отверстием, которое могло располагаться не только в стене, но и на потолке. Примечателен тот факт, что рисовать им приходилось в полной темноте.

• Несмотря на то, что сегодня камера-обскура утрачивает актуальность, ею пользуются начинающие художники. К примеру, с ее помощью расписывают стены, украшая их реалистичными пейзажами или иными изображениями.

• Кроме того, данное оптическое оборудование применяют для получения необычных фотографий и демонстраций, на которых подрастающему поколению показывают, как работает данное приспособление, каким оно было, как им правильно пользоваться.

• Примечателен тот факт, что в поиске усовершенствований была сделана оптическая камера в форме четырехгранной пирамиды. В отличие от ящиков в основе прибора были 4 рейки, которые соединялись вверху муфтами. Экраном камеры стал белый фон, на который в дальнейшем стали наноситься особые закрепляющие реактивы.

• Метод получения изображений в камере-обскуре (дагеротипия) сложился к 1839 году. Посеребренную металлическую пластинку помещали в темноту и обдавали парами йода, затем помещали в камеру для длительного экспонирования на ярком свету. После этого пластинку проявляли в ртутных парах до получения амальгамы. Далее дагеротип с зеркальным изображением закрепляли. С изобретением светочувствительных материалов камеры-обскуры стали фотоаппаратами.

О том, что такое камера-обскура, смотрите в следующем видео.