История, применение и принцип действия камеры-обскуры. Камера-обскура: это что такое? Принцип действия камеры обскура

Леонардо Да Винчи

Геометрическая оптика основывается на представлении о прямолинейном распространении света, и едва ли не главную роль в ней играет феномен светового луча. Когда свет отражается от полированной плоской поверхности, то угол падения обязательно должен быть равен углу отражения, поэтому, глядя в зеркало, можно увидеть не только собственное лицо, но и источник света. На этом принципе и построено великое изобретение геометрической и световой оптики - камера обскура (от лат. сamera - «комната» и obscura - «темная»).

Древнее изобретение

Первые упоминания о камере-обскуре встречаются еще в V веке до н. э. Именно тогда китайский философ Ми Ти поведал миру о возникновении изображения на стене затемненной комнаты. Принцип камеры обскура первым подробно описал и проанализировал Аристотель. Вслед за ним арабский физик и математик X века ибн Аль-Хайтам (Альхазен) сделал вывод о линейности распространения света. В Средние века камера-обскура была вновь «открыта» английским философом и естествоиспытателем Роджером Бэконом (1217–1294), а в 1279-м архиепископ Кентерберийский Джон Пенхам высказал мысль, что с помощью камеры-обскуры можно наблюдать за движением Солнца.

Первый прообраз фотографии

Первая камера обскура, использованная для написания художественных полотен, была создана Леонардо да Винчи. «Титан Возрождения» подробно описал ее в своем «Трактате о живописи». «…Когда изображения освещенных объектов проходят через маленькое круглое отверстие в очень темную комнату, вы будете видеть на бумаге все те объекты в их естественных формах и цветах…», - писал великий живописец, наблюдая, как лучи света, отражаясь на матовом стекле, создавали перевернутое цветное изображение.

Конечно, по такой технологии нельзя запечатлеть что-то динамичное, так что если вас интересует , читайте о ней отдельный материал. также будет проблематичной. Но с камерой-обскурой можно было написать , чем Леонардо и пользовался.

«Темную комнату?» - спросите вы. Да, в Средние века и в сменившую их эпоху Возрождения камера-обскура была стационарной - большой темной комнатой с отверстием в одной из стен. Художник находился внутри нее, зарисовывая на противоположной стене происходящее снаружи. Для больших по размеру полотен это было весьма удобно. Леонардо да Винчи принадлежит и проект инструмента для измерения интенсивности света, и фотометр, воплощенный в жизнь лишь три века спустя. Неудивительно, что в числе изобретений великого художника почетное место занимала камера-обскура - прообраз будущего фотоаппарата.

И все же камера-обскура великого Леонардо имела существенное неудобство. Как ученый-оптик Леонардо да Винчи знал, что зрительные образы на роговице глаза проецируются в перевернутом виде, поэтому не удивлялся тому, что в камере-обскуре все отображалось вверх ногами. Но художникам, пытавшимся вслед за Леонардо соединять живопись и достижения прикладной оптики, было очень неудобно каждый раз ставить все с головы на ноги. Это учел Йоганнес Цан, который в 1686 году, опираясь на чертежи и расчеты великого Леонардо, спроектировал портативную камеру-обскуру, значительно ее усовершенствовав. Он снабдил камеру зеркалом, расположенным под углом 45 градусов и проецирующим изображение на матовую горизонтальную пластину, что позволяло художникам легко переносить пейзажи на бумагу уже не в перевернутом виде.

Друзья, а вы когда-нибудь обращали внимание, что с начала XV века картины европейских живописцев стали заметно качественнее? В них появилось больше реалистичных деталей, точнее отражалась игра света и тени, появился отсутствующий ранее объем.

Вы не задавались вопросом, как так резко улучшилась техника в живописи старых мастеров?

Одним из секретов стало использование оптических устройств. Например, камера-обскура и вогнутые зеркала при кажущейся сегодня простоте тогда, в эпоху отсутствия вспомогательной техники, стали для живописцев настоящими находками.

Правда, в то время это было огромным секретом! Еще бы, ведь профессия художника была весьма высокооплачиваемой, и никто не хотел делиться секретами мастерства. Разумеется, такая техника в живописи старых мастеров, в которой использовались специальные приборы, и вовсе была тайной за семью печатями…

Камеру — обскуру использовали даже для написание пейзажей

Тем не менее, изучая картины, ученые смогли выяснить, какими методами художники Ренессанса улучшили свои навыки. Тогда мастера использовали светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием до 5 мм, чтобы увидеть на его задней бумажной стенке реалистичное изображение, правда, перевернутое. Это и была простейшая первая камера-обскура.

Точно так же и вогнутое зеркало перевернуто отражает все, что перед ним. Нужно просто обвести контуры, сделать точный набросок. Дальше уже дело техники. А уж что-то, а техника живописи мастеров эпохи Ренессанса была потрясающей!

Мэтры, которые оценили камеру-обскуру

Пожалуй, самой нашумевшей картиной, в которой многие исследователи видят признаки использования или камеры-обскуры, или вогнутого зеркала, стал «Портрет четы Арнольфини» фламандца Яна Ван Эйка. В 1434 году никто и подумать не мог о такой детализации!

«Портрет четы Арнольфини» Ян Ван Эйк, 1434 г.

А тут и идеально прорисованная люстра с сотнями бликов, и сложный подсвечник, и зеркало на задней стене с отображением всей обстановки, и тени на одежде… Именно такая документальная точность привлекла внимание исследователей: так подробно изобразить на холсте расположение бликов света и мельчайших теней без дополнительного оборудования практически невозможно.

Однако четкость в передаче света и тени появилась у Ян Ван Эйка даже раньше. Его «Мужчина в красном тюрбане» словно сфотографирован. И это невольно наводит на мысли о постоянном использовании им оптических изобретений.

Кстати, интересный факт, что именно Ян Ван Эйк ввел широкую популярность масляных красок в Европе. А вы знаете когда и как появились масляные краски? И что есть масляные краски на водной основе?

«Мужчина в красном тюрбане»

Всё-таки, какой бы отточенной ни была техника в живописи старых мастеров, а такой потрясающей детализации добиться без использования специальных устройств было практически невозможно.

Кстати, Леонардо да Винчи тоже применял камеру-обскуру для набросков с натуры . Он даже описал ее в «Трактате о живописи», но эти знания стали доступны кому-то, кроме самого автора, только после его смерти.

Интересно знать: Книга величайшего итальянского художника Леонардо да Винчи (1452–1519гг.) «Трактат о живописи», была составлена и написана на основе многочисленных рукописных заметок художника, которые содержали оригинальные размышления мастера о живописи.

Именно живописи Леонардо да Винчи отводил главное место среди искусств, понимая ее как универсальный язык, таким образом, способный выразить многообразие окружающего мира. Это мой самый любимый философ и мыслитель… именно его афоризм написан на комоде, который я сама декорировала и написала сверху слова великого ума человечества!

Кстати, вы знали , что в глазах Моны Лизы спрятан код? Многие картины старых мастеров хранят в себе

Хоть на тот момент использование оптической техники было профессиональным секретом, она постоянно совершенствовалась и стала более доступной в начале XVI века. К тому же времени определенный прогресс произошел в стекольной промышленности, и потому камеры обзавелись большими линзами. Но они все еще переворачивали изображение, поэтому многие картины того периода изобилуют левшами.

Так, на полотне из музея Франса Халса пируют мужчина и женщина, явные левши, в окошко им пальцем левой руки грозит еще один мужчина. И даже обезьянка поднимает подол левой лапкой. Этот несколько забавный нюанс, издержку применения специальных устройств, не смогла компенсировать даже высочайшая техника живописи старых мастеров.

Франс Халс — 1582 -1666 гг

А уже к XVII веку камера-обскура обзавелась зеркалами и системой призм, то есть уже не переворачивала изображение. Так появилась камера-люцида. Успешные художники могли себе позволить большие камеры, которые делали уже достаточно масштабные проекции.

Камера-обскура и живопись на грани документалистики

Знаменитая фотографическая живопись Яна Вермеера - это как раз результат использования усовершенствованной камеры-обскуры. В фильме «Девушка с жемчужной сережкой» показано такое устройство.

Посмотрите на картину «Молочница» Вермеера - на ней хорошо видны некоторые дефекты, которыми грешат даже некоторые современные фотоаппараты: « боке» и выпадение некоторых объектов из фокуса. Разумеется, эти же нюансы передачи картинки проявлялись при использовании камеры-обскуры и системы линз.

Картина «Молочница» 1658г. с деталями, которые не попали в фокус

Человеческий глаз такие дефекты полностью компенсирует, «боке» и объекты не в фокусе в принципе не могут возникнуть при письме с натуры. А техника в живописи старых мастеров при использовании камеры подразумевала копирование всех деталей полученного изображения.

Собственно, так Вермеер и выдал своё увлечение камерой, что, однако, ни в малейшей мере не умаляет его мастерство.

Более того, благодаря камере-обскуре появились первые художники-документалисты. Каналетто в XVIII веке писал с ее помощью (чего не скрывал) детальные виды Венеции и Лондона, в том числе знаменитый «Вестминстерский мост» — полотна, которые вряд ли смогли появиться в том виде, в котором мы их знаем, без использования оптики.

Слева Вестминстерский мост, Лондон 1746 г. Справа Венеция вид на площадь Сан-Марко 1730-1735 гг.

Вот так наука помогла на протяжении веков совершенствоваться живописи. Кстати, первые фотоаппараты создавались по типу камеры-обскуры, когда мастерам явно стало не хватать стабильности картинки.

Но затем направления разделились, фотография пошла своим путем, а живопись - своим, и что самое интересное, они не стали конкурентами. А камера-обскура осталась тем верстовым столбом, возле которого эти дороги искусства разошлись.

Видео для размышления: Как формируется художественный вкус? От каких факторов он зависит?

Друзья, чтобы статья не затерялась среди множества других статей в паутине интернета, сохранитеее в закладках. Так вы сможете вернуться к прочтению в любой момент.

Задавайтеваши вопросы внизу в комментариях, обычно, я отвечаю быстро на все вопросы

Лучи света, проходя сквозь отверстие диаметром приблизительно 0, 5-5 мм, создают изображение на экране. На основе камеры-обскуры были сделаны некоторые фотокамеры .

Камера-обскура не обеспечивает высокой резкости изображения. До определенного предела резкость изображения может быть повышена путем уменьшения диаметра отверстия, но при слишком сильном уменьшении начинают сказываться эффекты дифракции и изображение становится ещё более расплывчатым. Обскура характеризуется бесконечно большой глубиной резко изображаемого пространства. Говорить о фокусном расстоянии обскуры можно только условно. Под эквивалентным фокусным расстоянием такой камеры обычно понимают расстояние от отверстия до экрана f . Соотношение f/D определяется как и в обьективе числом диафрагмы . Камера с f=100 мм и диаметром отверстия D=0.5 мм располагает числом диафрагмы равным 200. Увеличение отверстия до 1 мм уменьшает число до 100. Фактор выдержки таким образом уменьшается до 25.

Словосочетание «camera obscura » в переводе с латыни означает «тёмная комната» - первые камеры-обскуры представляли собой затемнённые помещения (или большие ящики) с отверстием в одной из стен. Упоминания о камере-обскуре встречаются ещё в 5-ом веке до н. э. - китайский философ Ми Ти описал возникновение изображения на стене затемнённой комнаты. Упоминания о камере-обскуре встречаются и у Аристотеля. Арабский физик и математик X века ибн Аль-Хайтам (Альхазен), изучая камеру-обскуру, сделал вывод о линейности распространения света.

Судя по всему, первым использовал камеру-обскуру для зарисовок с натуры Леонардо да Винчи . Он также подробно описал её в своём «Трактате о живописи». В году Йоганнес Цан спроектировал портативную камеру-обскуру, оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45° и проецировавшим изображение на матовую горизонтальную пластину, что позволило художникам переносить пейзажи на бумагу.

Однако и в настоящее время некоторые фотографы используют так называемые « стено́пы » - фотоаппараты с маленьким отверстием вместо объектива. Изображения, полученные при помощи таких камер, отличаются своеобразным мягким рисунком, идеальной линейной перспективой и большой глубиной резкости.

В дофотографическую эру применялась также камера-люцида , изобретенная в 1807 г. английским физиком Волластоном - четырехгранная призма, при определенном угле зрения совмещающая мнимое изображение пейзажа с листом бумаги, на котором делается зарисовка.

Камера-люцида изобретена в 1807 году английским физиком Волластоном , камера была описана также Иоганном Кеплером в его работе «Dioprice» (1611).

Первым человеком, кто доказал, что свет, а не тепло делает серебряную соль тёмной, был Иоганн Гейнрих Шульце ( -), физик, профессор Галльского университета в Германии . В 1725 году , пытаясь приготовить светящееся вещество, он случайно смешал

Изобретение кинематографа открыло новую эпоху в современной культуре. Однако успех братьев Огюста и Луи Люмьер, которых традиционно - и неправильно - считают изобретателями кино, не был связан с открытием по-настоящему революционной технологии. Братья Льюмьер лишь довели до коммерческого использования множество идей, витавших в воздухе и опробованных на тех или иных устройствах в различных странах. По большому счету, люди познакомились и начали экспериментировать с оптическими иллюзиями в очень давние времена. Вместе с киноведом Гором Мелконом мы начинаем цикл публикаций об истории и теории кинематографа, уделяя особое внимание техническому, технологическому и физиологическому аспектам. Наш первый материал посвящен простейшему оптическому прибору - камере-обскуре.

Так выглядит перевернутое изображение объекта, излучающего свет, на задней стенке камеры-обскуры

abelardomorell.net

Камера-обскура (буквально с латинского - «темная комната») - простейшее приспособление для получения оптических изображений; в хрестоматийной вариации представляет собой затемненную коробку со сквозным отверстием, через которое внутрь проникает свет, отображая на задней стенке идентичную (по цвету и форме), но инвертированную (по вертикали и горизонтали) фигуру излучающего или отражающего его объекта. Так же работают наши глаза, однако встроенный в мозг графический редактор повторно переворачивает картинку.

Говоря о камере-обскуре, мы, как правило, подразумеваем примитивный рукотворный аппарат, однако важно разграничить «искусственные условия» от «естественного явления», допускающего адаптацию пространства (комнаты, портшеза, палатки, коробки), но не предполагающего ее.

Эффект камеры-обскуры возникает и в природе, - например, если во время частного солнечного затмения свет проходит через узкие зазоры между листьями деревьев, на земле образовываются серповидные тени, над которыми размышлял Аристотель (или его последователь) в 15-й книге «Проблем».

Тени во время солнечного затмения

Абелярдо Морелл (1994)

На рубеже V и IV веков до нашей эры моисты составили трактат «Мо-цзы», названный в честь одноименного философа - родоначальника их доктрины, изложением которой и является упомянутый труд. В нем, помимо прочего, содержится рассказ о возникновении перевернутого изображения на стене затемненного помещения - с краткой, общей, но верной интерпретацией:

Из трактата «Мо-цзы»

Свет падает на человека - стрелами.
Свет от человека попадает в отверстие, формируя его картину.
Свет от головы человека - в нижней части картины.
Свет от ног человека - в верхней части картины.
Все потому, что свет переворачивается в отверстии.

Книга 10, глава «Разъяснение канона», часть вторая

Это древнейшее (из дошедших до нас) описание камеры-обскуры, которую сами моисты нарекли сокровищницей . Есть, однако, предположение, что такое обозначение обусловлено иероглифической ошибкой копииста, в оригинале же якобы подразумевался экран . Гипотеза недоказуемая, но небезосновательная: трактат частично утрачен и местами невнятен во многом из-за неполных и неточных переписок.

Майсарат Килясханова

До X века, то есть еще полторы тысячи лет после моистов, косвенно, но явственно писавших как о прямолинейном и независимом распространении света, так и об излучающих и отражающих его объектах, в ученом мире преобладало мнение, что это наши глаза испускают энергию, как бы сканируя предметы.

Иоганн Кеплер, рассматривая камеру-обскуру как модель человеческого глаза, установил, что визуальный образ, вопреки тогдашним представлениям, формируется не в стекловидном теле, а на сетчатке. Он же в «Дополнениях к Вителлию» (1604) впервые употребил ныне общепринятое название устройства.

В англоязычной литературе, кстати, дифференцируют понятия “camera obscura” (оснащена фокусирующей оптикой) и “pinhole camera” (лишена факультативных элементов); последнее, в свою очередь, ошибочно отождествляют со стенопом - фотоаппаратом с отверстием вместо объектива.

Следует подчеркнуть, что камера-обскура и пинхол-камера являются не вариациями, а формациями - функционально они взаимозаменяемы, но качественно не равносильны: оптика делает изображение резче и ярче.

Сейчас камера-обскура воспринимается как незатейливый фокус - сложно поверить, что когда-то она была универсальным инструментом для научного постижения и художественного переосмысления действительности: с ее помощью физики изучали лучевые и волновые свойства света; астрономы наблюдали небесные тела и явления; художники делали наброски с натуры - так, кстати, начался Ренессанс.

Камера-обскура - это оптическое устройство. Оно состоит из светонепроницаемого ящика, на одной из сторон которого находится отверстие для попадания внутрь лучей света, и экрана на противоположной стороне. В роли экрана могут выступать белый лист бумаги или стекло матовое. Лучи проходят через отверстие и формируют на экране перевернутое изображение.

Первые обскуры были стационарными и большим шагом вперед стало создание переносных устройств. Стационарные камеры представляли из себя небольшие затемненные комнаты с отверстием в стене и белым экраном на противоположной стороне. Переносные камеры позволяли работать с ними более продуктивно. Сначала это были темные палатки, которые могли вращаться, чтобы ученые могли наблюдать за звездным небом, солнцем. Чуть позже появились разборные камеры. Они были очень громоздкими, но появилась возможность расширить область их применения.

Первые упоминания о явлении, которое лежит в основе работы камеры-обскуры, датируется V веком до нашей эры. Китайский философ Мао-Цзы описывал в своих трудах, как ему приходилось наблюдать что-то интересное и загадочное. На стене темного помещения появляется изображение, если в окно проникает световой луч. Об этом также писал Аристотель.

В Х веке арабский ученый Ибн Альхазен объяснил это явление и создал наблюдательную палатку в виде камеры-обскуры. Такое приспособление нужно было для наблюдения за звездным небом и солнечными затмениями. Сначала его использовали только астрономы, но несколько веков спустя Леонардо да Винчи нашел применение камере в живописи. В 1950 году итальянский физик оснастил камеру линзой, а немного позже ученые предложили дефрагментировать линзу.

Несмотря на то, что изначально камера-обскура была исключительно инструментом астрономов, художники начали использовать ее активно. Они применяли ее для создания портретов, пейзажных картин, получая нужное изображение на стене и обводя контуры углем, красками и другими материалами, а затем дорисовывая детали. Это существенно облегчало их работу. Уже доказано, что многие гениальные картины великих художников, поражающие обилием деталей, были написаны с применением обскуры.

В какой-то момент физики задумались о том, как можно зафиксировать изображение на экране. Так на основе старинного приспособления был создан первый фотоаппарат.

Принцип действия камеры-обскуры

Принцип действия устройства достаточно прост. Лучи, попадающие в отверстие, достигают экрана или бумажного щита и "рисуют" на нем перевернутое изображение того объекта, который находится перед лицевой стороной прибора. Чем больше расстояние между отверстием и экраном, тем больший размер имеет полученная картина.

Качество изображения на экране или бумаге зависит от диаметра отверстия. Чем оно меньше, тем более резкой получается картинка, но при этом она темнее. Сделать изображение ярче можно путем увеличения диаметра окошка, но в этом случае в камеру будут попадать посторонние лучи и изображение окажется размытым.

Темная комната в отверстием в стене является стационарной камерой-обскурой. По такому же принципу устроены глаза человека. Видеть более резко и четко людям помогает усиление оптической схемы хрусталиком и глазным яблоком.

Усовершенствованные и современные камеры-обскуры

С момента создания камеры-обскуры устройство постоянно совершенствовалось и продолжает совершенствоваться в настоящее время. Все современные фотоаппараты можно назвать улучшенной модификацией камеры-обскуры. Они работают по такому же принципу.

В 1550 году итальянские ученые предложили вставлять в устройство линзу. Это позволяло получать более резкое изображение и управлять резкостью. Заднюю стенку обскуры сделали передвижной.

В 1686 году Йоганесс Цан модернизировал устройство, создав портативную камеру. Изображение на ее экране уже не было перевернутым. Этого удалось добиться путем использования зеркал. Ученый расположил их внутри камеры под углом. Применять обскуру стало гораздо удобнее.

Обскура, сконструированная французским физиком, представляла собой пирамиду четырехгранную. Она состояла из четырех реек. в верхней части рейки соединялись муфтами. В качестве экрана ученый предложил использовать белый фон, на который впоследствии начали наносить специальные закрепляющие реактивы.

Использование камеры в жизни

Зная принцип действия камеры-обскуры, можно использовать это явление для создания примитивных фотоаппаратов и даже домашних кинотеатров. В давние времена люди просверливали небольшое отверстие в стенах, выходящих на улицу, и имели возможность наблюдать на стене противоположной то, что происходит за окном. Когда в домах не было телевизоров, это было вполне интересным развлечением.

В настоящее время это потеряло актуальность, но многие начинающие художники используют такой прием. Чтобы расписать стены, изобразить на них красивый пейзаж, можно создать импровизированную камеру, завесив шторы и сделав в плотном материале небольшое отверстие. Используя крупные линзы, можно перевернуть изображение и сделать наброски, а затем доработать картину.

Современные фотографы для создания интересных работ используют стеноп. Он является современной модификацией камеры-обскуры. Внешне он выглядит как обычный фотоаппарат, но объектив закрыт крышкой, в котором просверлено небольшое отверстие. Фотографии получаются необычными, с четко выраженной линией перспективы.

В настоящее время примитивные камеры-обскуры используют для:

• науки и образования;
• получения необычных фотографий;
• демонстрации.

В некоторых городах камеры установлены в музеях или даже на открытых площадках, чтобы люди могли своими глазами увидеть то, чем пользовались их предки, а также понять, как работает данное изобретение.

Как сделать камеру-обскуру самостоятельно

Поэкспериментировать со светом и изображением могут даже люди, не имеющие отношения к фотографии и живописи. Для создания примитивной камеры-обскуры нужно взять спичечный коробок, проделать в нем небольшое отверстие, а на противоположную боковую внутреннюю часть прикрепить фотобумагу. Коробок нужно поставить на подоконник или на открытую площадку на 4-6 часов, после чего его можно будет открыть и оценить результат. На фотобумаге проявится изображение. По такому же принципу камеру-обскуру можно сделать из жестяной банки из под чая, из обувной коробки.

В данном опыте можно использовать также фотопленку, но только не засвеченную. Диаметр отверстия в коробке должен быть совсем небольшим. Если сделать его более крупным, эксперимент не удастся из-за засвечивания пленки.

Фотолюбители могут сделать более сложную модель камеры. Для этого потребуются:

• крышка от корпуса камеры;
• кусок алюминия квадратный (можно вырезать из пивной банки);
• иголка;
• бумага наждачная;
• изолента черного цвета.

В крышке корпуса камеры необходимо просверлить отверстие. Диаметр отверстия - 5 мм. Все неровности следует зашлифовать бумагой наждачной.

В кусочке алюминия также нужно проделать отверстие. Далее нужно соединить алюминиевый квадрат с корпусом. Сделать это удобно при помощи изоленты. Важно, чтобы отверстия совпадали. Далее нужно прикрепить крышку к объективу и приступить к съемке.Так как диафрагма в данном случае будет максимально закрытой, рекомендуется использовать штатив. Так снимки получатся более четкими.