Камера-обскура

Physical explanation

Rays of light travel in straight lines and change when they are reflected and partly absorbed by an object, retaining information about the color and brightness of the surface of that object. Lit objects reflect rays of light in all directions. A small enough opening in a screen only lets through rays that travel directly from different points in the scene on the other side, and these rays form an image of that scene when they are collected on a surface opposite from the opening.

The human eye (as well as those of other animals including birds, fish, reptiles etc.) works much like a camera obscura with an opening (pupil), a biconvex lens and a surface where the image is formed (retina).

Опыт

Для проверки наших теоретических представлений о качестве изображения в камере-обскуре мы поставили опыт: заменили объектив у фотоаппарата «Зенит» кусочком фольги с булавочным отверстием и сфотографировали с помощью этого «объектива» специально изготовленную таблицу (рис. 7). Расстояние от таблицы до отверстия было 30 см, а от отверстия до пленки — 4,6 см. Мы испытали три отверстия с диаметрами 170, 420 и 840 мкм. Таблица освещалась настольной лампой, чувствительность фотопленки была 64 ед., а экспозиции составляли от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от диаметра отверстия. Сделав отпечатки с негативов, мы определили по видимости линий таблицы на фотографиях предельный угол разрешения камеры. Он оказался даже немного меньше расчетного, что, по-видимому, объясняется очень высокой контрастностью исходного изображения и его линейным характером: прямые линии легче выявляются среди шумов изображения, чем точки. В целом же наша простая теория, как видим, вполне согласуется с экспериментом.

Убедившись в этом, мы решили, что пора наблюдать Солнце и попытаться с помощью камеры-обскуры увидеть на нем пятна. Эксперимент был поставлен 19 мая 1998 года в Астрономическом институте им. П.К.Штернберга (МГУ) при любезном содействии старшего научного сотрудника отдела исследования Солнца И.Ф.Никулина. Создать камеру длиной 100 и даже 50 метров нам, к сожалению, не удалось. Мы использовали в качестве корпуса обскуры трубу вертикального солнечного телескопа длиной 17 м. Зеркальный объектив этого инструмента находится в его нижней части, поэтому труба до объектива представляет просто светозащищенный объем без оптических элементов. Удобно и то, что система плоских зеркал (целостат) перед трубой телескопа постоянно поддерживает направление его оптической оси на Солнце. Входное отверстие трубы мы закрыли плотной крышкой с круглой дырочкой диаметром 5 мм. В нижней части трубы на листе белой бумаги мы увидели яркое изображение Солнца диаметром 16 см с хорошо различимой группой из двух пятен. Это был момент торжества — солнечный телескоп-обскура действует!

Последующее изучение Солнца в нормальный оптический инструмент показало, что в этот день на поверхности нашего светила действительно были пятна: группа из двух больших пятен с размерами 15″ и 17″, разделенных расстоянием в 1′, а также несколько маленьких с размерами 3 — 5″. Маленьких пятен с помощью обскуры мы не заметили, а два больших пятна (впрочем, вполне рядовых для Солнца) были весьма отчетливо видны по отдельности. Мы продолжили наблюдения и в последующие дни, отмечая по движению пятен вращение Солнца. На фото на рисунке 8 показана поверхность Солнца в день 2 июня 1998 года, сфотографированная с помощью солнечного телескопа (а) и полученная на экране нашего телескопа-обскуры (б).

Галилей и Фабрициус открыли солнечные пятна лишь после изобретения оптического телескопа, хотя, как мы теперь видим, такая возможность существовала еще во время египетских пирамид. Быть может, эта мысль натолкнет читателей «Кванта» на размышления о неиспользованных возможностях нашего времени? Кстати, Фабрициусу, когда он открыл солнечные пятна, было немногим более 20 лет.

История

На латинском языке «камера-обскура» означает просто «темная комната». Эта забава известна с античных времен: закрывшись в солнечный день в темной комнате и проделав в шторе окна маленькую дырочку, вы можете увидеть на противоположной, желательно белой, стене изображение улицы и прохожих… вверх ногами (рис. 1). Принцип действия камеры- обскуры, по-видимому, был известен еще древним грекам, ею пользовались арабские ученые, а в Европе ее впервые подробно описал Леонардо да Винчи (конец XV века). Однако широкого применения классическая камера-обскура не находила: если отверстие для света сделать большим, то изображение получается размазанным, а крохотное отверстие дает резкое, но очень тусклое изображение; кроме того, для наблюдений необходимы абсолютно темное помещение и адаптированные к мраку глаза.

Но уже к середине XVI века камеру-обскуру оснастили линзовым объективом и зеркалом, в результате чего изображение в ней стало ярким и прямым, и она приобрела большую популярность, в особенности среди не очень умелых художников, использовавших ее для точной зарисовки пейзажей. Существовали крупные обскуры — в человеческий рост, а были и портативные. Сегодня мы называем этот нехитрый оптический прибор прототипом фотоаппарата (рис. 2 и 3).

К сожалению, после введения линзового объектива камера-обскура не изменила своего названия. Поэтому некоторые исторические сообщения вызывают недоумение. Так, можно прочитать, что для первых опытов по фотографии в 20 — 30 годах XIX века использовались камеры-обскуры. Ну, тут уж совершенно очевидно, что речь идет о линзовых камерах. Однако встречаются и более туманные сообщения. Известно, например, что независимо от Галилея пятна на Солнце открыл в 1611 году немецкий астроном Й.Фабрициус, используя для наблюдений телескоп и камеру-обскуру. Если с телескопом все более или менее ясно, то как Фабрициус мог заметить солнечные пятна с помощью простой обскуры — непонятно. Впрочем, еще в 1609 году Кеплер опубликовал сообщение о наблюдении 18 мая 1607 года на изображении солнечного диска в камере-обскуре маленького темного пятна, принятого им по ошибке за Меркурий. Такая ошибка простительна: диаметр центральной темной части (так называемой тени) типичного солнечного пятна составляет около 15 тыс. км, т.е. немногим больше диаметра такой планеты, как Земля или Венера. Меркурий вдвое меньше Земли, но и располагается к нам (проходя перед Солнцем) почти вдвое ближе солнечной поверхности, так что угловой размер Меркурия в этот момент близок к размеру солнечного пятна, и оба они составляют около 0,3′. Вопрос в том, можно ли вообще заметить объект столь малого углового размера при помощи обыкновенной обскуры?

Конечно, простую обскуру можно использовать для наблюдения частных фаз солнечного затмения (рис.4). Тут и труда большого не нужно: даже щелки между листьями дерева успешно работают как настоящая обскура. Как-то раз одному из авторов этой статьи пришлось в утренние часы наблюдать затмение Солнца с помощью дырочки, проделанной кончиком карандаша в тетрадной обложке, — изображение было отличное. Но темные пятна — это довольно мелкая деталь на диске Солнца. Скорее всего, Фабрициус использовал линзовую обскуру. Иначе почему пятна на Солнце не были открыты задолго до появления телескопа? Линзовая обскура — это почти телескоп, это результат высоких технологий эпохи Возрождения. Ее необходимо отличать от простой, или классической, камеры-обскуры с объективом-дырочкой, изготовление которой было доступно людям во все века. Попробуем выяснить, на что способен именно такой, простейший прибор.

Public access

ComponentsEdit

The Viewfinder mode showing the capture circle in the center, the filament at the top and the power-up lenses on the left in Fatal Frame III: The Tormented.

The Camera Obscura employs various elements that are used to exorcise spirits. The basic components the camera uses in the games include:

Capture CircleEdit

In the center of the viewfinder is the capture circle. In order to be photographed, spirits must be within the capture circle when the shutter button is pressed. The capture circle also determines how much damage is inflicted on the target/s within by acting as a sort of gauge; as a ghost spends time within the circle, the circle is illuminated more and more until it is fully charged.

FilamentEdit

At the top of the viewfinder is a tubular filament that detects a ghost’s presence. A blue glow from the filament means that a benign ghost is present, or a clue is nearby and can be photographed. A red glow means that a hostile ghost is present and can be fought off. In addition, the glow of the filament brightens as the player faces towards and gets closer to the source.

LensesEdit

Special lenses are also used to cause varying degrees of damage and inflict statuses on ghosts. These lenses can be used when the proper amount of spirit power has been stocked and can be used by pressing a specific button. Lenses can be upgraded like the camera’s basic functions, enhancing their effects on enemies. Some examples of power-up lenses are:

Slow — Slows down a ghost’s movement for a period of time.

Blast — Pushes a ghost back greatly and causes a large amount of damage.

Pierce — Increases the damage of subsequent shots.

Stop — Stops a ghost in place for a limited amount of time.

Technology

A diagram of a camera obscura with an upright projected image at the top.

A camera obscura device consists of a box, tent, or room with a small hole in one side. Light from an external scene passes through the hole and strikes a surface inside, where the scene is reproduced, inverted, (thus upside-down) and reversed (left to right), but with color and perspective preserved.

In order to produce a reasonably clear projected image, the aperture has to be about 1/100th the distance to the screen, or less.

As the pinhole is made smaller, the image gets sharper, but the projected image becomes dimmer. With too small a pinhole, however, the sharpness worsens, due to diffraction.

In practice, camera obscuras use a lens rather than a pinhole (as in a pinhole camera) because it allows a larger aperture, giving a usable brightness while maintaining focus.

If the image is caught on a semi-transparent screen, it can be viewed from the back so that it is no longer reversed (but still upside-down).

Using mirrors it is possible to project a right-side-up image. The projection can also be diverted onto a horizontal surface (e.g., a table). The 18th-century overhead version in tents used mirrors inside a kind of periscope on the top of the tent .

The box-type camera obscura often has an angled mirror projecting an upright image onto tracing paper placed on the glass top. Although the image is viewed from the back, it is now reversed by the mirror.

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. 

Создание камеры-обскуры

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. 

Жанры

• Карьера, кадры
• Деловая литература
• Маркетинг, PR
• Экономика

• Детективы
• Триллер
• Шпионский детектив
• Боевик
• Классический детектив
• Исторический детектив
• Иронический детектив, дамский детективный роман
• Полицейский детектив
• Криминальный детектив
• Политический детектив
• Про маньяков
• Крутой детектив
• Советский детектив

• Публицистика
• Биографии и Мемуары
• Документальная литература
• Военное дело
• Военная документалистика и аналитика

• Семейные отношения, секс
• Домашние животные
• Здоровье
• Педагогика, воспитание детей, литература для родителей
• Кулинария
• Боевые искусства, спорт
• Хобби и ремесла
• Развлечения
• Домоводство
• Сад и огород
• Семейные отношения

• Драматургия
• Драма
• Комедия
• Сценарий

• Критика
• Культурология
• Искусство и Дизайн

• Скульптура и архитектура
• Кино
• Музыка

Зарубежная компьютерная, околокомпьютерная литература

• Сказки народов мира
• Проза для детей
• Фантастика для детей
• Детская литература
• Детская образовательная литература
• Стихи для детей
• Зарубежная литература для детей
• Детская остросюжетная литература
• Русские сказки
• Классическая детская литература

• Короткие любовные романы
• Современные любовные романы
• Любовное фэнтези, любовно-фантастические романы
• Исторические любовные романы
• Остросюжетные любовные романы
• Эротическая литература
• Любовные романы
• Порно

• История
• Психология и психотерапия
• Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
• Философия
• Политика
• Научная литература
• Языкознание, иностранные языки
• Биология, биофизика, биохимия
• Медицина
• Военная история
• Физика
• Литературоведение
• Обществознание, социология
• Математика
• Зоология
• Юриспруденция
• Астрономия и Космос
• Химия
• Геология и география
• Экономика
• Альтернативные науки и научные теории
• Альтернативная медицина
• Государство и право

• Поэзия
• Юмористические стихи, басни
• Лирика
• Классическая зарубежная поэзия

• Исторические приключения
• Приключения
• Приключения для детей и подростков
• Путешествия и география
• Морские приключения
• Природа и животные
• Вестерн, про индейцев
• Приключения в современном мире

• Русская классическая проза
• Классическая проза
• Современная русская и зарубежная проза
• Историческая проза
• Советская классическая проза
• Проза о войне
• Классическая проза ХIX века
• Классическая проза ХX века
• Проза
• Малые литературные формы прозы: рассказы, эссе, новеллы, феерия
• Зарубежная классическая проза
• Контркультура
• Роман, повесть
• Магический реализм
• Средневековая классическая проза
• Классическая проза XVII-XVIII веков
• Готический роман
• Фантасмагория, абсурдистская проза
• Афоризмы, цитаты
• Эпистолярная проза
• Экспериментальная, неформатная проза

• Самиздат, сетевая литература
• Фанфик
• Журналы, газеты
• Незавершенное
• Неотсортированное

• Религия, религиозная литература
• Самосовершенствование
• Православие
• Религиоведение
• Христианство
• Эзотерика, эзотерическая литература

• Руководства
• Энциклопедии
• Путеводители, карты, атласы
• Справочная литература
• Справочники
• Словари

• antique
• Европейская старинная литература
• Древнерусская литература
• Древневосточная литература
• Античная литература

• Военное дело, военная техника и вооружение
• Технические науки
• Металлургия

• Фэнтези
• Научная Фантастика
• Боевая фантастика
• Альтернативная история
• Юмористическая фантастика
• Ужасы
• Космическая фантастика
• Социально-психологическая фантастика
• Героическая фантастика
• Киберпанк
• Детективная фантастика
• Эпическая фантастика
• Фантастика
• Городское фэнтези
• Мистика
• Постапокалипсис
• Славянское фэнтези
• Книги о вампирах
• Мифологическое фэнтези
• Стимпанк
• Технофэнтези
• Современная сказка
• Хроноопера

• Мифы. Легенды. Эпос
• Фольклор, загадки folklore
• Народные сказки
• Былины, эпопея

• Юмористическая проза
• Юмор
• Анекдоты
• Сатира

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. 

FunctionEdit

Rei Kurosawa holding up the Camera Obscura in Fatal Frame III: The Tormented.

Central to the premise of the Fatal Frame series, the Camera Obscura is used to fight ghostly entities and exorcise spirits of all kinds. By raising the camera, the player enters viewfinder, or first-person view mode, where the spirits and environments can be photographed.

Damage is done by aiming the camera towards a hostile ghost and pressing the shutter button to take a photo. Ghosts that aren’t hostile are not damaged, but are captured in the same way. The amount of damage done depends, primarily, on the amount of time the ghost spends within the capture circle, the type of film used and whether power-up lenses are used.

By taking pictures of spirits, the Camera Obscura not only captures them, but attains Spirit Points as well. The amount of spirit points gathered depends on variables that determine the quality of the shot. These variables include proximity to the target, whether the target is centered, the amount of damage inflicted, the amount of targets captured at once and many others. Spirit points can then be used in the camera to upgrade the camera’s basic functions and special lenses.

One of the film types, Type — 14

Every damaging shot also absorbs spirit power, the amount of which varies depending on the damage. Spirit power can be stocked and is needed in order to use power-up lenses.

The camera relies on special film retrieved by exploring different areas in the main characters’ setting. Without any film loaded, the camera is unable to take photographs. There are five known types of film found in the series. Beyond Type-07, film types are of limited quantity and are scattered throughout the game. The more rare a film type is, the more damage it is capable of inflicting, however, the amount of time the film takes to load between shots varies and doesn’t always increase with rarity.

Shutter ChancesEdit

If a hostile ghost is captured during certain moments of activity or weakness, the shot is called a «Shutter Chance». Shutter chances are usually indicated by a bright glow of the capture circle and the camera zooming in. Shutter chances vary between ghosts, but usually occur before, during or immediately after an attack. A shutter chance deals increased damage and has the added effect of pushing the ghost back.

Fatal FramesEdit

A «Fatal Frame» is a special shutter chance shot occurring only in very short time frames of a ghost’s attack. Fatal frames are more difficult to attain, as they commonly last only one second and must be «found» in a ghost’s attack. A fatal frame captures a ghost when it is most vulnerable, dealing even more damage and pushing the ghost back severely. In addition, fatal frame are the only shots that can be chained, creating combos that can do massive damage.