Камера - обскура простая камера без объектива , но с маленьким отверстием (так называемая обскуры ) -effectively светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием в одной стороне. Свет от сцены проходит через апертуру и проецирует перевернутое изображение на противоположную сторону рамки, что известно как эффект камеры-обскуры .
История [ править ]
Камера-обскура [ править ]
 | В этом разделе не процитировать любые источники . ( Апрель 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Изображение камеры-обскуры или обскуры - это естественное оптическое явление. Ранние известные описания можно найти в китайских писаниях Мози (около 500 г. до н.э.) и в аристотелевских проблемах (около 300 г. до н.э. - 600 г. н.э.).
Ибн аль-Хайтам (965–1039), арабский физик, также известный как Альхазен, был первым, кто тщательно изучил и описал эффект камеры-обскуры. На протяжении веков другие начали экспериментировать с ним, в основном в темных комнатах с небольшим отверстием в ставнях, в основном для изучения природы света и безопасного наблюдения за солнечными затмениями .
Джамбаттиста Делла Порта написал в 1558 году в своей Magia Naturalis об использовании вогнутого зеркала для проецирования изображения на бумагу и использования его в качестве вспомогательного средства для рисования. [2] Однако примерно в то же время было введено использование линзы вместо точечного отверстия. В XVII веке камера-обскура с линзой стала популярным средством для рисования, которое впоследствии превратилось в мобильное устройство, сначала в небольшой палатке, а затем в коробке. Фотографическая камера, разработанные в начале 19 - го века, в основном адаптация камеры обскуры коробчатого типа с объективом.
Термин «точечное отверстие» в контексте оптики был найден в книге Джеймса Фергюсона 1764 года « Лекции» по избранным предметам механики, гидростатики, пневматики и оптики . [3] [4]
Ранняя фотография с отверстиями [ править ]
Первое известное описание фотографии-обскуры можно найти в книге шотландского изобретателя Дэвида Брюстера «Стереоскоп» 1856 года , включая описание идеи как «камеры без линз и только с отверстием-обскурой».
Сэр Уильям Крукс и Уильям де Вивелсли Абни были другими первыми фотографами, которые попробовали технику точечного отверстия. [5]
Эксперименты в кино и интегральной фотографии [ править ]
По словам изобретателя Уильяма Кеннеди Диксона , первые эксперименты Томаса Эдисона и его исследователей по созданию движущихся изображений состоялись примерно в 1887 году и включали «микроскопические точечные фотографии, помещенные на цилиндрическую оболочку». Размер цилиндра соответствовал их цилиндру фонографа, поскольку они хотели объединить движущиеся изображения со звуковыми записями. Возникли проблемы с записью четких изображений «с феноменальной скоростью» и «грубостью» фотоэмульсии при увеличении изображений. От микроскопических точечных фотографий вскоре отказались. [6] В 1893 году кинетоскопнаконец, была представлена движущаяся картинка на полосах целлулоидной пленки. Камера, записывающая изображения, получившая название « Кинетограф» , была оснащена объективом.
Эжен Эстанав экспериментировал с интегральной фотографией , продемонстрировав результат в 1925 году и опубликовав свои открытия в La Nature . После 1930 года он решил продолжить свои эксперименты с отверстиями, заменяющими лентикулярный экран. [7]
Использование [ править ]
Изображение камеры-обскуры можно проецировать на полупрозрачный экран для просмотра в реальном времени (используется для безопасного наблюдения солнечных затмений) или для отслеживания изображения на бумаге. Но чаще он используется без полупрозрачного экрана для фотографии с отверстиями с фотопленкой или фотобумагой, размещенными на поверхности, противоположной отверстию с отверстиями.
Обычное использование фотографии-обскуры - запечатлеть движение солнца в течение длительного периода времени. Такой вид фотографии называется солярография . Пинхол-фотография используется в художественных целях, а также в образовательных целях, чтобы ученики узнали об основах фотографии и поэкспериментировали с ними.
Камеры-обскуры с ПЗС-матрицами ( устройства с зарядовой связью ) иногда используются для наблюдения, поскольку их трудно обнаружить.
Сопутствующие камеры, устройства формирования изображения или их разработки включают широкоугольную камеру-обскур Franke, камеру - булавочную головку и зеркало с булавочной головкой .
Современное производство позволило производить высококачественные линзы с отверстиями [8], которые можно применять в цифровых камерах; позволяя фотографам и видеооператорам достичь эффекта камеры-обскуры.
Характеристики фотографии с помощью камеры-обскуры [ править ]
- Фотографии с обскурами имеют почти бесконечную глубину резкости , все кажется в фокусе .
- Поскольку нет искажения объектива , широкоугольные изображения остаются абсолютно прямолинейными.
- Время экспозиции обычно велико, что приводит к размытию движения вокруг движущихся объектов и отсутствию объектов, которые двигались слишком быстро.
В камеры-обскуры могут быть встроены другие специальные функции, такие как возможность делать двойные изображения с помощью нескольких отверстий или возможность делать снимки в цилиндрической или сферической перспективе путем изгиба плоскости пленки.
Строительство [ редактировать ]
Фотоаппарат-обскура может быть изготовлен фотографом вручную для определенной цели. В своей простейшей форме фотографическая камера-обскура может состоять из светонепроницаемой коробки с отверстием на одном конце и куска пленки или фотобумаги, вколоченной или приклеенной на другом конце. Лоскут из картона с ленточным шарниром можно использовать как ставень. Точечное отверстие можно пробить или просверлить с помощью швейной иглы или сверла малого диаметра в куске фольги, тонком алюминиевом или латунном листе. Затем этот кусок приклеивается изнутри к светонепроницаемой коробке за отверстием, прорезанным в коробке. Цилиндрический контейнер для овсянки можно превратить в камеру-обскуру.
Внутренняя часть эффективной камеры-обскуры черная, чтобы избежать отражения падающего света на фотографический материал или экран. [9]
Камеры-обскуры могут быть сконструированы с выдвижным держателем пленки или задней частью, чтобы можно было регулировать расстояние между пленкой и отверстием-обскурой. Это позволяет изменять угол обзора камеры, а также эффективное соотношение диафрагмы камеры. Перемещение пленки ближе к отверстию приведет к расширению поля зрения и сокращению времени экспозиции. Перемещение пленки дальше от отверстия приведет к телефото или узкоугольному обзору и увеличению времени экспозиции.
Камеры-обскуры также можно сконструировать, заменив узел объектива в обычной камере на точечное отверстие. В частности, компактные 35-миллиметровые камеры, объектив и фокусирующий узел которых были повреждены, могут быть повторно использованы в качестве камер-обскур, сохраняя при этом затвор и механизмы наматывания пленки. В результате огромного увеличения числа f при сохранении того же времени экспозиции необходимо использовать светосильную пленку при прямом солнечном свете.
Точечные отверстия (самодельные или коммерческие) можно использовать вместо объектива на SLR. Использование с цифровой зеркальной фотокамерой позволяет производить замер и композицию методом проб и ошибок и, по сути, бесплатно, поэтому это популярный способ попробовать фотографию с отверстиями. [10]
Необычные материалы были использованы для создания камер-обскур, например, китайская жареная утка [11] Мартина Ченга.
Выбор размера отверстия [ править ]
До определенного момента, чем меньше отверстие, тем резче изображение, но тем ярче проецируемое изображение. Оптимально, размер апертуры должен составлять 1/100 или меньше расстояния между ней и проецируемым изображением.
В определенных пределах меньшее отверстие (с более тонкой поверхностью, через которую проходит отверстие) приведет к более резкому разрешению изображения, потому что проецируемый круг нерезкости в плоскости изображения практически такого же размера, как и отверстие. Однако очень маленькое отверстие может вызвать значительные дифракционные эффекты и менее четкое изображение из-за волновых свойств света. [12] Кроме того, виньетирование происходит, когда диаметр отверстия приближается к толщине материала, в котором оно пробито, поскольку стороны отверстия препятствуют проникновению света под углом, отличным от 90 градусов.
Лучшее точечное отверстие - идеально круглое (поскольку неровности вызывают дифракционные эффекты более высокого порядка) и в очень тонком куске материала. Для изготовления микроотверстий требуется лазерное травление, но любитель по-прежнему может создавать отверстия достаточно высокого качества для фотографических работ.
Метод расчета оптимального диаметра точечного отверстия был впервые использован Йозефом Петцвалем . Наиболее резкое изображение получается при использовании размера точечного отверстия, определяемого по формуле [13]
где d - диаметр точечного отверстия, f - фокусное расстояние (расстояние от точечного отверстия до плоскости изображения), а λ - длина волны света.
Для стандартной черно-белой пленки длина волны света, соответствующая желто-зеленому (550 нм ), должна дать оптимальные результаты. При расстоянии от отверстия до пленки в 1 дюйм (25 мм) получается отверстие диаметром 0,236 мм. [14] Для 5 см соответствующий диаметр составляет 0,332 мм. [15]
Глубина резкости в основном бесконечна , но это вовсе не означает , что нет оптической размытости не происходит. Бесконечная глубина резкости означает, что размытость изображения зависит не от расстояния до объекта, а от других факторов, таких как расстояние от апертуры до плоскости пленки , размер апертуры, длина волны (-и) источника света и движение объекта. или холст. Кроме того, фотография с отверстиями не может избежать эффекта дымки .
В 1970-х Янг измерил предел разрешения камеры-обскуры как функцию диаметра обскуры [16], а затем опубликовал учебное пособие в The Physics Teacher. [17] Отчасти для того, чтобы обеспечить разнообразие диаметров и фокусных расстояний, он определил две нормализованные переменные: радиус микроотверстия, деленный на предел разрешения, и фокусное расстояние, деленное на величину s 2 / λ, где s - радиус микроотверстия, а λ - длина волны света, обычно около 550 нм. Его результаты представлены на рисунке.
Слева большое отверстие с геометрической оптикой; предел разрешения составляет примерно 1,5 радиуса отверстия. (Паразитное разрешение также наблюдается в пределе геометрической оптики.) Справа точечное отверстие маленькое, и применима дифракция Фраунгофера ; предел разрешения задается формулой дифракции в дальней зоне, показанной на графике, и теперь увеличивается по мере того, как точечное отверстие уменьшается. В области дифракции в ближнем поле (или дифракции Френеля ) точечное отверстие немного фокусирует свет, и предел разрешения минимизируется, когда фокусное расстояние f (расстояние между точечным отверстием и плоскостью пленки) определяется как f = s 2/ λ. На этом фокусном расстоянии точечное отверстие немного фокусирует свет, а предел разрешения составляет около 2/3 радиуса крошечного отверстия. Точечное отверстие в этом случае эквивалентно зонной пластине Френеля с единственной зоной. Значение s 2 / λ в некотором смысле является естественным фокусным расстоянием точечного отверстия.
Соотношение f = s 2 / λ дает оптимальный диаметр точечного отверстия d = 2 √ fλ , поэтому экспериментальное значение немного отличается от оценки Petzval, приведенной выше.
Расчет числа f и требуемой экспозиции [ править ]
F-число камеры можно вычислить, разделив расстояние от точечного отверстия до плоскости изображения ( фокусное расстояние ) на диаметр точечного отверстия. Например, камера с отверстием диаметром 0,5 мм и фокусным расстоянием 50 мм будет иметь f-число 50 / 0,5 или 100 ( f / 100 в обычных обозначениях).
Из-за большого f-числа камеры-обскуры при экспозиции часто возникает ошибка взаимности . [18] После того, как время экспонирования превысило примерно 1 секунду для пленки или 30 секунд для бумаги, необходимо компенсировать нарушение линейной реакции пленки / бумаги на интенсивность освещения, используя более длительные выдержки.
Экспозиции, проецируемые на современную светочувствительную фотопленку, обычно могут составлять от пяти секунд до нескольких часов, при этом меньшие отверстия требуют более длительных выдержек для получения изображения того же размера. Поскольку для камеры-обскуры требуется длительная выдержка, ее затвором можно управлять вручную, как и в случае с заслонкой из непрозрачного материала, закрывающей и открывающей отверстие.
Кодированные апертуры [ править ]
Нефокусирующая оптическая система с кодированной апертурой может рассматриваться как совокупность нескольких камер-обскуры вместе. За счет добавления точечных отверстий повышается светопропускная способность и, следовательно, чувствительность. Однако формируется несколько изображений, обычно требующих компьютерной деконволюции .
Современный интерес к фотографии с отверстиями [ править ]
Возрождение популярности стало очевидным в последние годы благодаря успеху краудфандинговых кампаний на Kickstarter, предлагающих широкий спектр продуктов для фотографии с отверстиями. От фотоаппарата, сделанного из дерева [19], до Pinhole Pro [8] - гладкого объектива, разработанного для цифровых зеркальных фотокамер и цифровых камер MILC - эти проекты привлекли инвестиции от тысяч энтузиастов и собрали сотни тысяч долларов.
Естественное явление крошечного отверстия [ править ]
Эффект камеры-обскуры иногда может возникать естественным образом. Маленькие «дырочки», образованные листьями деревьев, создают точные изображения солнца на плоских поверхностях. Во время затмения это создает маленькие полумесяцы в случае частичного затмения или полые кольца в случае кольцевого затмения .
Наблюдение [ править ]
Всемирный день фотографии-обскуры отмечается ежегодно в последнее воскресенье апреля. [20]
Фотографы, использующие эту технику [ править ]
- Билли Чайлдиш
- Джордж Дэвисон
- Барбара Эсс
- Вольф Ховард
- Стивен Пиппин
- Джесси Ричардс
См. Также [ править ]
| Альтернативная фотография |
|---|
|
- Камера-обскура (обычно используется объектив)
- Диркон
- Генри Фокс Тэлбот
- Ибн аль-Хайсам
- Наутилус (чей глаз-обскура функционирует как камера-обскура)
- Модель камеры-обскуры
- Очки-обскуры
- Окклюдер точечного отверстия , аналогичное устройство, используемое офтальмологами
- Пространственный фильтр
- Великая картина
- Зональная пластина
Рекомендации [ редактировать ]
- ^ Киркпатрик, Ларри Д.; Фрэнсис, Грегори Э. (2007). "Свет". Физика: взгляд на мир (6-е изд.). Белмонт, Калифорния: Томсон Брукс / Коул. п. 339. ISBN 978-0-495-01088-3.
- ^ Зик, Яаков; Хон, Гиора (10 февраля 2019 г.). «Клавдий Птолемей и Джамбаттиста делла Порта: две противоположные концепции оптики». arXiv : 1902.03627 [ Physics.hist -ph ].
- ^ "Пинхол фотография Ника" . idea.uwosh.edu . Проверено 29 января 2018 .
- ^ Фергюсон, Джеймс (1764). Лекции по избранным предметам механики, гидростатики, пневматики и оптики с использованием глобусов, искусству набора номера и вычислению среднего времени новолуния и полнолуния и затмений .
- ^ "История фотографии Pinhole" . photo.net . Архивировано из оригинала на 2017-02-02 . Проверено 29 января 2018 .
- ^ "История кинетографа, кинетоскопа и кинетофонографа [авторами] WKL Диксон и Антония Диксон". hdl : 2027 / mdp.39015002595158 . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Timby , Ким (31 июля 2015). Трехмерная и анимированная линзовидная фотография . ISBN 9783110448061.
- ^ a b «Объектив Pinhole Pro от Thingyfy» . 2018.
- ^ «Как сделать и использовать камеру-обскуру» . Архивировано из оригинала на 2016-03-05.
- ^ «V3 - новости цифровой трансформации, анализ и понимание» . v3.co.uk . Проверено 18 октября 2018 года .
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2016-10-09 . Проверено 27 ноября 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- Перейти ↑ Hecht, Eugene (1998). «5.7.6 Камера». Оптика (3-е изд.). ISBN 0-201-30425-2.
- ^ Рэлей , (1891) Лорд Рэлей о фотографии крошечных отверстий в журнале Philosophical Magazine, том 31, стр. 87–99, представляет его формальный анализ, но формула непрофессионала «радиус крошечной дыры = √ fλ » появляется в Strutt, JW Lord Rayleigh ( 1891) Некоторые приложения фотографии в природе. Т.44 с.254 .
- ^ "2 * sqrt (1 дюйм * 550 нм) = - Поиск в Google" . www.google.com . Проверено 29 января 2018 .
- ^ "2 * sqrt (5cm * 550nm) = - Поиск в Google" . www.google.com . Проверено 29 января 2018 .
- ^ Янг, М. (1971). «Пинхол-оптика» . Прикладная оптика . 10 (12): 2763–2767. Bibcode : 1971ApOpt..10.2763Y . DOI : 10,1364 / ao.10.002763 . PMID 20111427 .
- ^ Янг, Мэтт (1989). «Камера-обскура: изображение без линз и зеркал». Учитель физики . 27 (9): 648–655. Bibcode : 1989PhTea..27..648Y . DOI : 10.1119 / 1.2342908 .
- ^ Бреслин, Нэнси А. "Советы по экспозиции камеры-обскуры Нэнси Бреслин" . www.nancybreslin.com . Проверено 29 января 2018 .
- ^ "Деревянная камера-обскура от ONDU" . 2015 г.
- ^ «Всемирный день фотографии с обскурами» . pinholeday.org .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Эрик Реннер Пинхол-фотография: от исторической техники к цифровому применению [ ISBN отсутствует ]
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с камерами-обскурами на Викискладе?
- pinhole.cz
- Фотография-обскура Владимира Живковича
- Веб-сайт Всемирного дня фотографии обскуры
- Простой способ превратить зеркалку в камеру-обскуру
- Калькуляторы для фотографии и дизайна камеры
- Иллюстрированная история кинематографии
- Oregon Art Beat: фотографии пинхола Зеба Эндрюса
- Гражданская война 150 Проект обскуры Майкла Фалко
| vтеФотография | |
|---|---|
| Терминология |
|
| Жанры |
|
| Методы |
|
| Сочинение |
|
| Оборудование |
|
| История |
|
| Цифровая фотография |
|
| Цветная фотография |
|
| Фотографическая обработка |
|
| Списки |
|
| |
Категория
Контур
