Физика стенопа: удивительные факты о фотоаппарате из мусора
Стеноп сегодня все чаще называют пинхолом, но есть и другое название — лох-камера. Нет, это не то, о чем вы подумали, в переводе с немецкого Loch означает «отверстие». В его основе принцип камеры-обскуры. Все чертовски просто: это светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом, тонкой белой бумагой или фотопленкой) на противоположной стене. Лучи света, отраженные от объектов, проходя сквозь отверстие, создают перевернутое изображение на экране. Обскурой может быть что угодно — от спичечного коробка до целого здания. С латинского camera obscura так и переводится — «темная комната».
Да-да, это тоже камера-обскура. Размещена в помещении водонапорной башни в городе Мюльхайм-на-Руре, Германия, сооруженной в 1904 году на территории железнодорожного ремонтного предприятия. Все оборудование было поставлено немецкой компанией Carl Zeiss AG. Стоимость проекта 250 000 евро
При своей простоте стеноп имеет ряд нюансов. Прежде всего, само отверстие — для карманных устройств оно может варьироваться в пределах от 0,2 до 1 миллиметра. Все дело в том, что если отверстие будет меньше, то эффект дифракции (переотражение световых лучей от стенок отверстия) приведет к потере резкости изображения. Слишком большое отверстие пересветит фотоэлемент. Оптимальный диаметр отверстия вычисляется по формуле Джона Уильяма Стретта, больше известного как лорд Рэйли:
D = K * √F * λ
Где D — диаметр отверстия, K — коэффициент = 1,9, F — расстояние от фотоматериала до отверстия, λ — длина волны света (0,00055).
Классический пинхол: картон, пара резинок, немного клея, фольги и черной изоленты
Как такового фокусного расстояния у стенопа нет: как не приближай (отдаляй) фотоматериал, на нем все равно будет формироваться резкое изображение. Меняется только угол зрения: чем ближе отверстие к светочувствительному элементу, тем шире угол. Причем, если диаметр отверстия и расстояние до него подобраны правильно, то глубина резкости будет безграничной. При этом важное отличие стенопа от классического фотоаппарата в ортоскопичности изображения: даже на максимально возможных широких углах изображение начисто лишено искажений. То есть, прямые линии остаются прямыми, форма и пропорции сохраняются в точности. Дисторсия также стремится к нулю — коэффициент линейного увеличения не изменяется по мере удаления отображаемых предметов от оптической оси.
Схематичный принцип построения изображения в камере-обскуре
Стеноп можно сделать самому. Малое отверстие, выполняющее роль объектива, обычно совершенно антинаучно прокалывается швейной иглой в фольге или тонкой алюминиевой (латунной) пластине, чтобы избежать эффекта дифракции. Затем пластина закрепляется изнутри коробки, перекрывая отверстие большего диаметра. В качестве затвора может использоваться обычный кусок картона. На противоположной стороне фиксируется фотопленка. Стеноп можно сделать из любого фотоаппарата со сменной оптикой, хоть цифрового, хоть пленочного. Сверлим в заглушке для «тушки» сначала большое отверстие, закрываем его фольгой, которую затем все также антинаучно и предельно аккуратно протыкаем иголкой. Вуаля!
Фабричный пленочный стеноп. Обратите внимание на значение диафрагмы
Стеноп не терпит спешки. При столь малом отверстии освещенность фотоматериала крайне низкая, а в переводе на привычные параметры диафрагменное число исчисляется не единицами и даже не десятками, а сотнями. При столь зажатой «дырке» выдержка даже в солнечный день и при значении светочувствительности 100 ISO равна нескольким секундам, чего уж говорить про более темные условия, когда выдержка равна уже нескольким часам.
Пинхол-фото отличает особая атмосфера
Стеноп также может использоваться для съемки двойных изображений, если в передней стенке сделать несколько отверстий, или для получения фотографий с цилиндрическими или сферическими перспективными искажениями, если изогнуть плоскость с фотоматериалом. Словом, у незатейливого на вид устройства безграничные художественные возможности. А ведь по сути банальный мусор: картонная коробка с дыркой.
