Камера-обскура

Камера-обскура не может обеспечить высокой резкости изображения. При уменьшении диаметра отверстия резкость повышается только до определённого предела, при слишком сильном уменьшении отверстия начинают сказываться эффекты дифракции света на отверстии и изображение становится менее резким.

Процесс размытия изображения математически является свёрткой. Изображение на экране является двумерной свёрткой фотографируемого объекта с пятном рассеяния точечного источника света (англ. point spread function), форма изображения точечного источника света в случае геометрической оптики совпадает с увеличенной формой отверстия (если пренебречь дифракцией и другими искажениями). Например, если отверстие имеет форму щели, то изображение точечного источника будет представлять собой прямую полосу и изображение сцены окажется линейно размытым; если сделать несколько отверстий, то изображение будет «размноженным» (см. также Кодирующая апертура).

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 называется, как и в объективе, Диафрагменным числом. Камера с f = 100 мм и диаметром отверстия D = 0,5 мм имеет диафрагменное число равное f/200. Увеличение отверстия (апертуры) до 1 мм (на две ступени) уменьшает число до f/100 (f/100 > f/200). Длительность выдержки, таким образом, уменьшается до 25 суток.

Первые камеры-обскуры представляли собой затемнённые помещения (или большие ящики) с отверстием в одной из стен. Упоминания о камере-обскуре встречаются ещё в V—IV веке до н. э. — последователи китайского философа Мо-цзы (моисты) описали возникновение перевёрнутого изображения на стене затемнённой комнаты^[1]. Возможно, упоминание о камере-обскуре встречаются у Аристотеля, который задавался вопросом, каким образом может возникать круглое изображение Солнца когда оно светит через квадратное отверстие^[2].

В XI веке арабский учёный Ибн аль-Хайсам (Альхазен) из Басры пользовался специальными палатками для наблюдений за затмениями Солнца. Зная, как вредно смотреть на солнце невооружённым глазом, он делал маленькое отверстие в пологе палатки и рассматривал изображения солнца на противоположной стенке. Альхазен был первым, кто объяснил принцип действия камеры-обскуры, основываясь на принципе прямолинейности распространения света. При этом он сделал вывод, что общепринятая в те годы теория распространения света (согласно которой лучи света исходят из глаз и как бы «ощупывают» объект) не соответствует действительности.

В средние века камера-обскура неоднократно использовалась для астрономических наблюдений. Так, в XIII веке английский философ Роджер Бэкон и французский астроном Гильом де Сен-Клу использовали её для наблюдения солнечных затмений, астрономы XIV века Леви бен Гершом и Ибн аш-Шатир использовали камеру-обскуру для измерения углового диаметра Солнца (у Леви бен Гершома — также планет).

Художники, прежде всего архитекторы и живописцы эпохи Возрождения, восторженно относились к иллюзорным эффектам, получаемым с помощью способа центральной проекции изображения на картинную плоскость. Поэтому предполагается, что камеру-обскуру изобрёл архитектор и теоретик Леон Баттиста Альберти. Об этом приборе имеется упоминание в «Трактате о живописи» Леонардо да Винчи. По иным данным, камеру-обскуру изобрёл ученик Микеланджело Буонарроти архитектор Джакомо делла Порта. Камеру-обскуру в дальнейшем использовали многие художники для построения точных архитектурных ведут «Идеального города». Ян Вермеер Дельфтский использовал камеру-обскуру для создания городских пейзажей. Камеры-обскуры тех времён представляли собой большие ящики с системой зеркал для отклонения света. Согласно традиционной точке зрения, наука перспективы, выработанная живописцами, в частности мастерами ведуты, оказала влияние на архитектуру и искусство театральной декорации. Однако, более убедительна обратная версия: о влиянии искусства архитектуры на «перспективную живопись» ведут^[3].

В 1686 году Йоганн Цан спроектировал портативную камеру-обскуру, оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45° и проецировавшим изображение на верхнюю горизонтальную стенку ящика^[4]. Бумага укладывалась на стеклянное окно в стенке горизонтально, а изображение на ней не было перевёрнуто вверх ногами, облегчая рисование.

Исаак Ньютон в своей монографии «Оптика» описывает принцип работы аппарата похожего на камеру-обскуру, но отличающегося устройством^[5].
В России в середине XVIII века имела распространение камера-обскура, носившая название «махины для снимания першпектив». Видописец Махаев с помощью «махины для снятия санктпетербургского прошпекту», изготовленной подмастерьем «инструментального художества» Тирютиным в инструментальной палате Академии наук, успешно выполнил перспективные виды Петербурга, Петергофа, Кронштадта и других русских городов^[6][7].

Часто вместо простого отверстия использовался объектив (обычно одиночная линза), что позволяло значительно увеличить яркость и резкость изображения. С развитием оптики объективы усложнялись, а после изобретения светочувствительных материалов камеры-обскуры стали первыми фотокамерами.

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 предельно большой глубиной резкости.

В дофотографическую эру применялась также камера-люцида, изобретённая в 1807 году английским физиком Волластоном — четырёхгранная призма, при определённом угле зрения совмещающая мнимое изображение пейзажа с листом бумаги, на котором делается зарисовка.

Хотя камера-обскура традиционно рассматривается как непосредственный предшественник фотографического аппарата, её историческая роль в формировании эстетических, технических и социокультурных основ кинематографа представляется не менее значимой. На протяжении XVI—XVIII веков это устройство эволюционировало от научного инструментария в первый в истории прообраз кинозрелища, заложив ключевые принципы будущего синтетического искусства — кинематографа^[8].

Фундаментальный поворот произошёл в эпоху Ренессанса, когда камера-обскура вышла за пределы обсерваторий и мастерских художников. Решающую роль в её превращении в аттракцион сыграл Джованни Баттиста делла Порта. В расширенном издании трактата «Естественная магия» (1589) он детально описал методику организации масштабных представлений. На специально подготовленной площадке, освещённой солнцем, размещались объёмные декорации (деревья, горы) и актёры в костюмах животных или воинов. Их движущиеся в реальном времени изображения проецировались через линзу в затемнённое помещение на белый экран, сопровождаясь звуковыми эффектами — звуками охотничьих рогов, труб и криками. Делла Порта с гордостью отмечал, что зрители, наблюдая эту иллюзию, не могли отличить «правду от обмана». Этот «оптический театр» (théâtre optique) можно считать первой в истории моделью кинопоказа, где присутствовали ключевые элементы: проецируемое движущееся изображение, коллективный зритель в тёмном пространстве и нарративное зрелище^[8].

В XVII веке философское и эстетическое осмысление возможностей камеры-обскуры достигло новой глубины. Современники, такие как иезуит Жан Лершон и монах-миним Жан-Франсуа Нисерон, впервые в европейской мысли чётко сформулировали уникальную ценность устройства — его способность фиксировать и передавать «непрерывное движение». Лершон восторгался тем, что «прекрасная живопись» камеры-обскуры, помимо идеальной перспективы, являет то, что недоступно художнику, — «непрерывное движение с места на место». Нисерон, будучи экспертом по оптическим иллюзиям, иронично замечал, что живописцы, использующие аппарат, по сути, всего лишь копируют «статичную картину, взятую из движущейся». Таким образом, за столетия до изобретения кинематографа был осознан его главный эстетический дифференциал — воспроизведение динамики реальности. Техническая мысль того же периода, олицетворяемая фигурой Афанасия Кирхера, стремилась максимально усилить иллюзионистский потенциал устройства. В своём труде «Великое искусство света и тени» (1646) он описал и визуализировал сложные гибридные системы, комбинирующие камеру-обскуру с зеркалами («катоптрический театр») и механическими приспособлениями («машина метаморфоз», превращавшая лицо зрителя в морду животного). Эти эксперименты, несмотря на свою изобретательность, выявили главный технологический тупик «солнечного кинематографа» — абсолютную зависимость от природного освещения и мимолётность, невоспроизводимость зрелища^[8].

Именно это ограничение стало катализатором для последующего научно-технического поиска. Камера-обскура, исчерпав свой потенциал как самостоятельное зрелищное средство, выполнила ключевую историческую миссию. Она не только предоставила физическую модель (тёмная камера с линзой) для фотографии, но, что важнее для кино, сформировала культурный прототип: идею коллективного восприятия реалистичного, движущегося изображения, спроецированного в тёмном пространстве. Она воспитала первую в истории «кинематографическую» аудиторию, готовую к иллюзии, и обозначила технический вызов — необходимость управления светом и фиксации изображения. Этот вызов был принят изобретателями волшебного фонаря, тауматропа и фенакистископа, что в итоге привело к синтезу механики и химии в работах Луи Дагера и, наконец, к рождению кинематографа. Таким образом, тёмные комнаты с танцующими на стене солнечными бликами стали отправной точкой долгой «археологии кино»^[8].

Судя по всему, камера-обскура попала в Россию в 1721 году, когда такой оптический прибор в числе других проекционных аппаратов был приобретён для Кунсткамеры^[9]. При этом доступ к таким инструментам в России долгое время был ограничен. Лишь в конце XVIII столетия компактные камеры-обскуры, предназначенные для рисования видов с натуры, стали появляться в оптических лавках Санкт-Петербурга и Москвы. В первой половине XIX века камера-обскура получила распространение как визуальный аттракцион^[10].

В 1820-е годы увеличенные в размерах камеры-обскуры стали демонстрироваться на городских площадях. Вероятно, сам аттракцион (подобно многим другим визуальным аттракционам эпохи) попал в Россию из Европы благодаря иностранным антрепренёрам. До 1840-х годов кабинеты камеры-обскуры мало упоминаются в отчётах прессы о народных гуляниях в числе других публичных зрелищ. С 1840 по 1844 год жители Санкт-Петербурга могли посещать камеры-обскуры ежегодно. В 1840—1841 годы такие строения возводились, как и ранее, к народным гуляньям^[11]. Популярность кабинетов камеры-обскура как визуального аттракциона Алина Новик связывает с новостями об открытии светописи, распространением фотографии. Связь между камерой-обскурой и изобретением фотографии тогда была неразрывной, так как фотографические изображения описывались как зафиксированные на плоскости проекции камеры-обскуры. Часто эти два феномена описывались в одинаковых терминах^[10].

Проекции камеры-обскуры могли напоминать ранние фотоснимки в том числе потому, что последние требовали долгой выдержки, из-за чего они изображали преимущественно неподвижные предметы, в первую очередь — экстерьерные виды, снимать которые было проще в том числе за счёт яркого естественного света. В результате описание первых дагеротипов напоминало выдержки из рекламы камер-обскур: и то и другое нередко сводилось к перечислению главных городских достопримечательностей. При этом публичные кабинеты камеры-обскуры отличались от дагеротипов тем, что предлагали динамичные изображения^[10].

С 1844 года новых публичных кабинетов камеры-обскуры практически не появлялось в течение почти десяти лет, а старые прекратили свою работу. Популярность этого визуального аттракциона ушла. Это обстоятельство приводит к выводу, что «публичные представления с камерой-обскурой интересовали зрителей именно в связи с изобретением фотографии и пользовались популярностью до тех пор, пока новость о нём не перестала быть новостью». Никогда раньше или позже подобные демонстрации не были интересны русской публике более, чем после изобретения фотографии^[10].

• Камера-обскура используется для одного из убийств в фильме Генри С. Миллера «Анаморф».
• Камера-обскура представлена в фильме Питера Веббера «Девушка с жемчужной серёжкой».
• В одном из эпизодов сериала «Герои» женщина наблюдает за солнечным затмением с использованием данной камеры.
• В сериале «Белый воротничок» главные герои обнаруживают такую комнату камеру-обскуру в заброшенном доме.
• Камера-обскура использовалась в мультфильме «Симпсоны».
• Камера-обскура использовалась в 7 серии 3-го сезона сериала Безумцы (Mad Men). В нём герои наблюдали за полным солнечным затмением.
• Один из романов Набокова носит название «Камера обскура».
• Эффект камеры-обскуры использовался в одном из эпизодов фильма «Запределье».
• Камеры-обскуры есть в компьютерных играх «Тургор» и «Голос цвета» производства Ice-Pick Lodge: если коснуться любой сестры цветом, в камере-обскуре герой увидит её настоящую сущность.
• Камера-обскура часто упоминается в романе Чака Паланика «Дневник».
• В сериале «Демоны Да Винчи» Леонардо создаёт камеру-обскуру и проецирует изображение в небо, шантажируя таким образом высокопоставленного судью и тем самым угрожая опозорить его на всю Флоренцию непристойным поведением.
• Камера-обскура представлена в фильме Стивена Чбоски «Чудо».
• В фильме «Легенда о Зелёном рыцаре» Леди пишет портрет главного героя, используя камеру-обскуру.
• В японской серии видеоигр Project Zero (европейское название, название в США — Fatal Frame) камера-обскура используется главными героями для борьбы с призраками.
• Упоминается в произведении А. И. Куприна «Поединок».

• Во время частичного солнечного затмения на поверхности земли наблюдаются серповидные тени. Эти тени повторяют форму Солнца, частично закрытого Луной.
• Глаза наутилуса работают по принципу камеры-обскуры.