Ящик познания: знакомство с камерой-обскурой

Как эта маленькая коробочка повлияла на искусство и фотографию.

Фото: Ben McCanna / Portland Portland Press Herald / Getty Images

Алина Щеглова

Журналистка, мама четверых детей. Тут должно быть написано, что она любила бы делать в свободное время, если бы оно у неё было.

Камера-обскура — это не просто предшественник современного фотоаппарата, а настоящая дверь в мир психологии восприятия и визуального искусства.

Устройство, представляющее собой тёмную коробку с крошечным отверстием, стало ключом к пониманию того, как мы видим окружающий мир. Его история насчитывает тысячи лет, и на протяжении веков этот оптический феномен вдохновлял учёных, художников и изобретателей.

Разбираемся, как работает камера-обскура, как она повлияла на развитие науки и искусства и почему интерес к ней не угасает даже в цифровую эпоху.

Что это вообще такое?

Камера-обскура — это светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном на противоположной стене, который позволяет получать оптическое изображение объектов. При этом лучи света, проходящие через маленькое отверстие с линзой, передают изображение на экране перевёрнутым, но сохраняющим правильные пропорции и перспективу.

Камера-обскура не только простое устройство, но и очень древнее — первые упоминания о ней можно увидеть в трактате философа из Китая Мо-Цзы, написанном в V веке до нашей эры:

«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.

Всё потому, что свет переворачивается в отверстии».

Также описание камеры-обскуры дал Аристотель. А в XI веке арабский учёный Ибн аль-Хайсам (Альхазен) из Басры, наблюдая за затмением солнца с помощью этого устройства, вывел основной принцип его работы. Также благодаря таким наблюдениям он понял, что свет распространяется линейно.

*Изображение: Anton / Wikimedia Commons*

Как работает камера-обскура?

С точки зрения физики, камера-обскура работает на основе прямолинейного распространения света — одного из основных принципов оптики. Отверстие в камере-обскуре действует как простейшая линза — по сути, как точечный проектор.

Чем меньше отверстие, тем более резким получится изображение, но при этом оно будет тусклее, потому что проходит меньше света. Чем больше отверстие — тем ярче картинка, но теряется чёткость, потому что лучей становится слишком много, и они перекрывают друг друга.

Это работает так, потому что свет всегда движется по прямой линии. Когда он попадает на какой-то предмет, часть света поглощается, а часть отражается — именно отражённый свет мы и видим.

Причём отражённый свет сохраняет «информацию» о цвете и яркости поверхности предмета. В камере-обскуре через маленькое отверстие проходят только те лучи, которые идут по прямым линиям от разных точек предметов снаружи. И именно эти лучи, пройдя через отверстие, «рисуют» перевёрнутое изображение на противоположной стенке коробки.

В классической камере-обскуре нет ни линз, ни зеркал — она работает только за счёт отверстия и света. Но в более поздних версиях добавляли линзу, чтобы собрать больше света и сделать изображение чётче, и зеркало, чтобы перевернуть картинку обратно — такую спроектировал в 1686 году немецкий учёный и философ Иоганн Цан.

Бумагу на ней можно было положить на стеклянное окно в стенке горизонтально, и изображение-проекция на ней не было перевёрнуто, поэтому обводить по контуру его было ещё легче.

Как использовали камеру-обскуру?

В XIII веке английский философ Роджер Бэкон и французский астроном Гильом де Сен-Клу наблюдали с помощью камеры-обскуры за солнечными затмениями. Архиепископ Джон Пенхам в середине XIII века предположил, что она поможет отследить все движения Солнца, а астрономы XIV века Леви бен Гершом и Ибн аш-Шатир смогли измерить угловой диаметр Солнца и ближайших планет.

Кроме того, считается, что камере-обскуре в некоторой степени человечество должно быть благодарно за картины Ренессанса: Леонардо да Винчи описал устройство в своём трактате о живописи и вообще очень интересовался этим явлением.

Всего в своих блокнотах он начертил около 270 схем камеры-обскуры. Он систематически экспериментировал с различными формами и размерами отверстий и с несколькими отверстиями и даже сравнивал работу глаза с работой камеры-обскуры.

Больше всего его интересовала её способность демонстрировать основные принципы оптики: инверсию изображений через отверстие или зрачок и отсутствие изменения изображений.

Камера-обскура как предок фотоаппарата

Конечно, эволюционный путь от чёрной коробки до камеры в вашем смартфоне примерно такой же, как от одноклеточного до котиков, но именно понимание, как свет переносит информацию об объекте и формирует изображение, легло в основу технологии современных фотоаппаратов.

Сначала камеру-обскуру использовали художники, которые вручную копировали полученное изображение.

Потом устройство усложнилось и с линзой и зеркалом внутри стало напоминать видоискатель фотоаппарата.

А настоящий прорыв случился в XIX веке, когда учёные начали экспериментировать с химическими веществами, чувствительными к свету.

Француз Жозеф Нисефор Ньепс в 1826 году смог зафиксировать изображение, проецируемое камерой-обскурой, на покрытую битумом пластину. Это считается первой фотографией в истории.

После этого Луи Дагер разработал дагеротипию — первую массовую технологию фотофиксации. По сути, она представляла собой камеру-обскуру с фотоматериалом внутри. Так камера-обскура превратилась в фотоаппарат.

Камера-обскура сейчас

Камера-обскура до сих пор используется в современном искусстве — например, для создания инсталляций.

С ней работают современные художники Джеймс Таррелл, Абелардо Морелл, Вера Люттер и даже Минни Вайс, младшая сестра актрисы Рейчел Вайс, — она адаптирует технику, чтобы превратить целые комнаты в камеры по всей Европе и описывает себя как «архитектурного детектива».