Camera obscura (tmavá komora): čo to je a ako funguje

Objavte, čo je camera obscura (tmavá komora), ako funguje, jej história a praktický návod na zostavenie dierkovej kamery pre tvorivú fotografiu.

Camera obscura je latinský výraz pre "tmavú komoru". Je to názov jednoduchého zariadenia používaného na vytváranie obrazov, ktoré viedlo k vynálezu fotografie. Anglické slovo pre dnešné fotografické zariadenia je len skratkou tohto názvu na "camera".

V najjednoduchšom prípade je camera obscura jednoduchá škatuľa (ktorá môže mať veľkosť miestnosti) s malým otvorom na jednej strane (podrobnosti o tom, ako ju zostrojiť, nájdete v časti dierková kamera). Svetlo len z jednej časti scény prejde otvorom a dopadne na určitú časť zadnej steny. (Projekcia sa môže uskutočniť na papier, na ktorý môže umelec obraz skopírovať.) So zmenšovaním dierky sa obraz stáva ostrejším, ale znižuje sa citlivosť na svetlo. S týmto jednoduchým prístrojom je obraz vždy hore nohami. Pomocou zrkadiel, ako v režijnej verzii z 18. storočia, je tiež možné premietať obraz "pravou stranou nahor".

Krátka história

Princíp camera obscura poznali už starovekí myslitelia (napr. zmienky v dielach Aristotela). Veľký príspevok k pochopeniu javu priniesol arabský učenec Ibn al‑Haytham (Alhazen) v 11. storočí v knihe o optike. V renesancii a neskôr ju používali umelci ako pomôcku pri kreslení perspektívy a detailov. V 17.–18. storočí vznikli prenosné verzie (malé boxy aj veľké premietacie miestnosti), ktoré slúžili na pozoruhodné verejné predstavenia aj na vedecké štúdie svetla.

Ako to funguje — základné princípy

Camera obscura funguje na princípe priamych lúčov svetla: z každého bodu scény vychádzajú lúče a len tie, ktoré prejdú malým otvorom, dopadnú na protilehlú plochu a vytvoria obrázok. Niekoľko dôležitých poznámok:

• Obraz je obrátený (hore nohami) a zrkadlovo otočený, pretože lúče z hornej časti scény padajú na spodnú časť projekčnej plochy a naopak.
• Veľkosť obrazu závisí od vzdialenosti medzi otvorom a premietacou plochou (čím väčšia vzdialenosť, tým väčší obraz, ale tmavší).
• Ostré vs. svetlé: menšia dierka znižuje množstvo prichádzajúcich lúčov a tým zvyšuje ostrosť (menej prekryvania lúčov), no obraz je tmavší a príliš malá dierka spôsobí difrakciu, ktorá opäť rozostrí obraz.
• Šošovka v otvorenom mieste (namiesto obyčajnej dierky) sa používa u moderných fotoaparátov: zväčší množstvo svetla a umožní zaostrovanie na rôzne vzdialenosti.

Kde sa používa a prečo je zaujímavá

• V histórii ako predchodca fotografie a nástroj pri vzdelávaní v optike.
• Umenie: umelci ju používali na presné prenášanie perspektívy a detailov.
• Vynikajúca pomôcka do škôl na demonštráciu správania svetla.
• Pinhole (dierková) fotografia: pevný otvor a fotografický materiál namiesto projekčnej steny.
• Bezpečné pozorovanie čiastočných zatmení Slnka pomocou projekcie — ak sa vykoná správne.

Jednoduchý návod: ako si spraviť vlastnú camera obscura

• Zoberte tmavú škatuľu alebo nádobu (alebo urobte „tmavú komoru“ v izbe tým, že zatemníte okná).
• vnútro natrite matnou čiernou farbou, aby sa znížilo odrážanie svetla.
• Na jednom boku vytvorte malú dierku — najlepšie do tenkého kovového pliešku alebo hliníkovej fólie; urobte čo najhladší okraj.
• Na opačnú stranu vložte biely papier alebo plátno ako premietaciu plochu.
• Experimentujte s veľkosťou dierky a vzdialenosťou papiera od dierky; pozorujte zmenu veľkosti, jasu a ostrosti obrazu.
• Ak chcete obraz "pravou stranou nahor", pridajte zrkadlo alebo optickú šošovku do konštrukcie.

Praktické tipy a bezpečnosť

• Používajte tenkú kovovú fóliu pre čistý okraj dierky — papierové okraje môžu byť nerovné a zhoršujú ostrosť.
• Typická veľkosť dierky pre malé boxy býva v rozmedzí približne 0,2–1 mm; skúšajte rôzne veľkosti.
• Dierková fotografia vyžaduje dlhý čas expozície, takže použitie statívu alebo pevnej opory je dôležité.
• Bezpečnostné upozornenie: nepozerajte priamo do Slnka. Projekcia obrazu Slnka cez camera obscura je bezpečná na pozorovanie, ale nikdy neumele zameriavajte priamy slnečný lúč do oka alebo na materiály, ktoré by sa mohli vznietiť.

Camera obscura je jednoduchý, no veľmi poučný prístroj, ktorý umožňuje pochopiť základy optiky a zároveň poskytuje estetické a praktické použitie v umení i vede. Ak chcete vyskúšať fotografiu založenú na tomto princípe, pozrite si časť dierková kamera pre podrobnejšie informácie a návody.

Objav a pôvod

Prvá zmienka a objav princípov dierkovej komory, predchodcu camery obscury, patrí Mozimu (470 až 390 pred n. l.), čínskemu filozofovi a zakladateľovi mohizmu. Neskôr Aristoteles (384 až 322 pred n. l.) pochopil optický princíp dierkovej kamery. Pozoroval tvar polmesiaca čiastočne zatmeného Slnka premietaného na zem cez otvory v sitku a medzery medzi listami platanu.

Prvú cameru obscuru neskôr zostrojil iracký vedec Abu Ali Al-Hasan Ibn al-Haytham, narodený v Basre (965 - 1039 n. l.), na Západe známy ako Alhacen alebo Alhazen, ktorý vo svojej Knihe o optike uskutočnil praktické experimenty v oblasti optiky.

Ibn Al-Haitham pri svojich rôznych experimentoch používal pojem "al-Bayt al-Muẓlim" (arabsky: البيت المظلم), čo v preklade znamená tmavá miestnosť. V experimente, ktorý podnikol, aby dokázal, že svetlo sa šíri v čase a rýchlosťou, hovorí: "Ak bol otvor zakrytý závesom a záves bol stiahnutý, svetlo putujúce z otvoru na protiľahlú stenu spotrebuje čas." Tú istú skúsenosť zopakoval, keď stanovil, že svetlo sa pohybuje po priamkach. Najodhalenejší experiment, ktorý skutočne zaviedol cameru obscuru, uskutočnil pri štúdiu tvaru polmesiaca na obraze Slnka počas zatmení, ktorý pozoroval na stene oproti malému otvoru urobenému v okeniciach. Vo svojej slávnej eseji "O podobe zatmenia" (Maqālah fī Sura al-Kosūf) (arab: (مقالة في صورةالكسوف) komentoval svoje pozorovanie takto: "Obraz Slnka v čase zatmenia, pokiaľ nie je úplné, dokazuje, že keď jeho svetlo prechádza úzkym okrúhlym otvorom a je vrhané na rovinu oproti otvoru, nadobúda podobu mesačného srpku.

Vo svojom experimente so slnečným svetlom rozšíril svoje pozorovanie prenikania svetla cez dierku a dospel k záveru, že keď slnečné svetlo dosiahne a prenikne dierkou, vytvorí v bodoch, ktoré sa stretávajú v dierke, kužeľovitý tvar, ktorý neskôr vytvorí ďalší kužeľovitý tvar opačný k prvému na opačnej stene v tmavej miestnosti. To sa deje, keď sa slnečné svetlo rozchádza z bodu "ﺍ", až kým nedosiahne otvor "ﺏﺤ" a nepremietne sa cez neho na obrazovku v svietiacom bode "ﺩﻫ". Keďže vzdialenosť medzi clonou a obrazovkou je zanedbateľná v porovnaní so vzdialenosťou medzi clonou a slnkom, rozptyl slnečného svetla po prechode clonou by mal byť zanedbateľný. Inými slovami, "ﺏﺤ" by sa mala približne rovnať "ﺩﻫ". Keď sa však dráhy lúčov, ktoré tvoria krajné body "ﻙﻁ", sledujú v opačnom smere, zistí sa, že sa stretávajú v bode mimo clony a potom sa opäť rozchádzajú smerom k Slnku, ako je znázornené na obrázku 1. Toto bol skutočne prvý presný opis javu Camera Obscura.

Z hľadiska kamery sa svetlo zbieha do miestnosti cez otvor a prenáša so sebou predmet(y), ktoré sú k nemu otočené. Objekt sa zobrazí v plnej farbe, ale hore nohami na premietacom plátne/stene oproti otvoru v tmavej miestnosti. Vysvetlenie spočíva v tom, že svetlo sa šíri priamočiaro a keď niektoré lúče odrazené od jasného predmetu prejdú malým otvorom v tenkom materiáli, nerozptýlia sa, ale skrížia sa a na plochom bielom povrchu držanom rovnobežne s otvorom sa vytvorí obraz obrátený hore nohami. Ib al-Haitham zistil, že čím je otvor menší, tým je obraz jasnejší.

Hoci sa dierková kamera aj camera obscura pripisujú Ibn al-Hajtámovi, camera obscura bola prvýkrát opísaná Aristotelom, ktorý ako prvý opísal, ako sa obraz vytvára na oku, pričom ako analógiu použil camera obscura. Alhazen uvádza (v latinskom preklade) a v súvislosti s camera obscura: "Et nos non inventimus ita", my sme to nevynašli.

Alhacenove pozorovania správania sa svetla cez dierku

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to camera obscura?

Otázka: Aký je pôvod pojmu "camera obscura"?

Otázka: Ako funguje camera obscura?

Otázka: Je premietaný obraz v camere obscure vždy hore nohami?

Otázka: Ako môže umelec vytvoriť kópiu premietaného obrazu v camere obscure?

Otázka: Je možné v camere obscure premietnuť obraz "pravou stranou nahor"?

Otázka: Aký je rozdiel medzi camera obscura a dierkovou kamerou?

Hľadajte podľa písmena