Pinhole kamera: kamera bez objektīva, darbības princips un solārogrāfija

Pinhole kamera ir kamera bez parastā stikla objektīva. Ļoti mazs caurums plānā materiālā ļauj veidoties attēlam—visi gaismas stari no ainas, kas nokļūst caur šo vienīgo caurumu, projicējas uz pretējās sienas vai ekrāna. Lai iegūtu pietiekami skaidru attēlu, apertūrai bieži rekomendē aptuveni 1/100 attāluma līdz ekrānam vai mazākai; citādi attēls kļūst pārāk izplūdis. Pinhole kameru aizslēgu parasti veido ar roku darbināmu atloku no gaismu necaurlaidīga materiāla, kas aizsedz un atsedz pinhole.

Kā tas darbojas

Pinhole kamera darbojas pēc vienkārša principa: neliels caurums darbojas kā viens punkts, caur kuru nāk gaisma. Katrs objekta punkts rada gaismas staru, kas caur caurumu tiek projicēts uz pretējās virsmas, tāpēc attēls ir inverss (apgriezts). Tā kā nav lēcas, fokusēšanas mehānisma nav, taču dziļuma lauks ir praktiski bezgalīgs—viss attēlā būs relatīvi fokusēts, ja tiek izmantots pareizs cauruma izmērs attiecībā pret fokusa (attālumu līdz ekrānam).

Optimālais cauruma izmērs un apertūras attiecība

Ir divi izplatīti veidi, kā izvērtēt cauruma izmēru:

• Vienkāršs noteikums: cauruma diametrs aptuveni 1/100 attāluma līdz ekrānam (fokusa attālumam). Tas dod aptuvenu priekšstatu un bieži izmanto vienkāršām, lielākām kamerām.
• Teorētiska formula: optimālais caurums var aprēķināt pēc empīriskas formulas d ≈ 1.9 · √(f · λ), kur d ir cauruma diametrs, f ir fokusa attālums un λ — gaismas viļņu garums. Praktiskā vienkāršinājumā, izmantojot vidējo redzamās gaismas viļņa garumu, tas dod aptuveni d (mm) ≈ 0.045 · √(f (mm)).

Piemērs: ja fokusa attālums ir 50 mm, tad d ≈ 0.045·√50 ≈ 0.32 mm (t.i., apm. f/156). Ja izmanto vienkāršo f/100 noteikumu, diametrs būtu 0.5 mm (f/100). Teorija parasti dod nedaudz mazāku caurumu, kas var uzlabot asumu, bet prasīs ilgāku ekspozīciju.

Ekspozīcija un gaismas daudzums

Pinhole kameras ir ļoti slēgtas (lieli f/skaitļi), tāpēc tām nepieciešams daudz garāks ekspozīcijas laiks nekā parastām kamerām ar objektīviem. Tipiski ekspozīcijas laiki var variēt no dažām sekundēm (spēcīgi apgaismotai dienas ainai, maziem sensoriem) līdz stundām vai pat dienām un mēnešiem (piemēram, solārogrāfijā ar fotopapīru). Eto ietekmē:

• apertūras izmērs (mazāks caurums = mazāk gaismas);
• fokusa attālums (garāks fokuss = lielāks f/skaitlis);
• fotosenzora jutība (ISO) vai izmantotā fotopapīra jutība;
• laika apstākļi un saules spīdēšana.

Solārogrāfija (solarography)

Pinhole kameras bieži izmanto, lai fiksētu saules gaismas kustību ilgākā laika periodā — šādas fotogrāfijas sauc par solārogrāfiju. Saules kustība debesīs tiek ierakstīta kā garas loku līnijas uz ģeometriski izkārtotā foto materiāla. Solārogrāfijas iezīmes:

• ekspozīcijas var ilgt vairākas dienas vai pat mēnešus;
• bieži izmanto fotopapīru, kas pēc ilgstoša ekspozīcijas tiek skenēts vai attīstīts speciāli (reizēm attēls ir redzams bez klasiskās ķīmiskās attīstīšanas);
• ļoti piemērots ilgtermiņa saules trajektoriju, aptumsumu un māksliniecisku dokumentāciju veidošanai.

Ja plāno skatīt Sauli ar pinhole kameru, lietderīgi attēlu projicēt uz caurspīdīga ekrāna vai uz papīra — tas ir drošāks veids nekā tieša skatīšanās caur caurumu. Projekcija ir populāra arī Saules aptumsumu vērošanai; skatīt arī camera obscura.

Kā uzbūvēt pinhole kameru — pamācība

• Izvēlies tumšu, gaismu necaurlaidīgu kasti vai metāla tvertni kā kameru korpusu.
• Iekrāso iekšpusi ar matētu melnu krāsu, lai samazinātu atspīdumus.
• Izveido caurumu ļoti plānā metāla plāksnītē (piem., alumīnija folija nostiprināta uz kartona). Labāks rezultāts ar plānu metālu, nevis biezu kartonu; caurumu var izveidot ar ļoti smalku adatu un viegli sapolirēt malu, lai nav saplaisājušas malas.
• Novieto caurumu vēlamajā attālumā no ekrāna (fotopapīra vai sensora). Nosaki diametru pēc iepriekš aprakstītā noteikuma vai formulas.
• Izmanto slēdzi/zalūziju: vienkāršs melna papīra slīdnis, līmlentes atloks vai metāla vāciņš—tas ļaus kontrolēt ekspozīciju.
• Fiksē kameru uz tripoda vai stabila statņa; patmazs kustums ietekmē asumu, īpaši pie īsākām ekspozīcijām.

Materiāli fotosensitīvai ierakstīšanai

Var izmantot:

• digitālo sensoru (vienkārši instalējot caurumu priekš klasiska digitālā fotoaparāta vai sensoru modulī);
• parasto fotopapīru (bieži izmanto solārogrāfijā — papīru novieto iekšā un pēc vairāku dienu/mēnešu ekspozīcijas to skenē vai attīsta);
• filmas lakas un cita analoga materiāla — prasīs attīstīšanu.

Praktiski padomi un drošība

• Izvairies no gaismas noplūdēm: jebkura neliela sprauga paies cauri un bojās attēlu; lieto melnu līmlenti, lai noslēgtu spraugas.
• Stabilitāte: nostiprini kameru, īpaši pie garām ekspozīcijām un vēja apstākļiem.
• Skatīšanās drošība: projekcijas veids (attēla vērošana uz ekrāna) ir drošs. Necenties skatīties tieši caur caurumu uz Sauli — tas var būt bīstami acīm.
• Testa eksponējumi: parasti ieteicams veikt vairākas eksperimentālas ekspozīcijas, lai atrastu optimālo laiku un cauruma izmēru konkrētajiem apstākļiem.
• Fotopapīra īpatnības: ilgstošas ekspozīcijas uz fotopapīra var saskarties ar reciproktivitātes neparitātēm (jutības izmaiņām), kas prasa eksperimentus.

Pielietojums un priekšrocības

Pinhole kameras priekšrocības ir to vienkāršība, zemas izmaksas un praktiski bezgalīgais dziļuma lauks. Tās tiek izmantotas izglītībā (gaismas izplatīšanās demonstrēšanai), mākslā (minimālisms, ilgtermiņa solārogrāfija), kā arī zinātniskos novērojumos (piem., saules trajektorijas dokumentēšana). Trūkumi — zema gaismas caurlaidība (ilgi ekspozīcijas laiki) un salīdzinoši mīksts attēla kontrasts salīdzinājumā ar lēcienu kamerām.

Ja vēlaties, varu pievienot konkrētu soli pa solim pamācību ar materiālu sarakstu un dažiem tipiskiem izmēriem atkarībā no kameras izmēra vai fotopapīra formāta.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir pinhole kamera?

J: Kā apertūras lielums ietekmē pinhole kameras radīto attēlu?

J: No kā ir izgatavots pinhole kameras aizvars?

J: Kas ir solārogrāfija?

J: Kāpēc pinhole kamerām nepieciešams ilgāks ekspozīcijas laiks nekā parastajām kamerām?

J: Kā var apskatīt pinhole kameras radīto attēlu?

J: Vai ar pinhole kameru iegūtais attēls ir otrādi vai labajā pusē?

Meklēt pēc burta