Täppekaamera (pinhole-kaamera) — mis see on ja kuidas töötab
Täppekaamera (pinhole-kaamera) selgitus: lihtne objektiivita lahendus, kuidas väike ava kujutist loob, pikad eksponeerimisajad ja solargraafia põhimõtted.
Täppekaamera ehk pinhole-kaamera on kaamera, millel puudub tavaline klaasobjektiiv. Selle asemel moodustab pildi väga väike ava õhukeses materjalis: kui kõik valguskiired stseenist läbivad ühe punkti, projitseerub pööratud kujutis vastasküljele. Selleks, et tekiks mõistlikult selge pilt, peab ava olema tavaliselt väga väike — sageli umbes 1/100 või väiksem kaugusest (mõõdetuna ava ja ekraani ehk filmi/sensori vahelisest kaugusest). Täppisava kaamera katik koosneb tavaliselt käsitsi juhitavast valguskindlast klapist või liugmehhanismist, mis katab ja avab täppisava pildistushetkel.
Kuidas täppekaamera töötab
Täppekaamera põhineb lihtsal geomeetrial: iga punkt vaateväljal laseb läbi ava vaid ühe valguskiire, mis asetub vastasel pinnal üheks pildipunktiks. Kuna avast ei erine teravustamise mehhanism, on sügavusteravus praktiliselt piiramatult suur — kõik kaugused on sama teravad (või sarnase ebateravusega), sõltuvalt vaid ava suurusest ja kaugusest ekraanist. Väiksem ava annab teravama, kuid tumedama kujutise ning nõuab seetõttu pikemat ekspositsiooniperioodi.
Praktilised juhised ava suuruse ja teravuse kohta
Lihtne rusikareegel on hoida ava läbimõõt umbes 1/100 kuni 1/200 kaugusest ava ja ekraani vahel (seda vahet kutsutakse sageli fookuskauguseks pinhole-kaamera puhul). Täpsema teravuse ja difraktsiooni tasakaalu leidmiseks kasutatakse mõnikord ka valemit:
- d ≈ 1,9 · √(f · λ) — kus d on ava läbimõõt, f on ava ja ekraani vahe (fookuskaugus) ning λ on valguse lainepikkus. Oluline on kasutada ühesuguseid ühikuid (näiteks millimeetrites).
- Praktiliselt tähendavad need valemid, et pikema fookuskauguse juures on optimaalne ava veidi suurem kui väga lühikese fookuskauguse juures.
Ekspositsiooniaeg ja solargraafia
Täppekaamerad koguvad valgust väga tagasihoidlikult, seega on vaja oluliselt pikemat eksponeerimisaega võrreldes tavaliste objektiividega: tüüpilised ekspositsioonid võivad olla mõnest sekundist kuni tundide, päevade või isegi kuude pikkusteni. Ühe populaarse kasutusvõimalusena jäädvustatakse päikese teekonda pika aja jooksul — seda nimetatakse solargraafiaks (solargraphy). Solargraafiad peegeldavad päikese trajektoori taevalaotusel ja annavad väga unikaalseid tulemusi.
Filmiga või fotoaparaadi sensoriga pildistamisel kasutatakse sageli “Bulb” režiimi ja statiivi; analoogfotofilmi puhul tuleb arvestada reciprocity-failure-ga (pika ekspositsiooni korral nihkuvad filmi omadused), mis mõjutab eksponeerimisaega ning nõuab katsetamist.
Kuidas ehitada ja praktilised näpunäited
- Materjalid: lihtne kast, metallitükk või tinapliiatsivõrk — oluline on, et konstruktsioon oleks valguspidav ja siseõhuke värviga (matt must).
- Ava valmistamine: õhem metallkile (alumiiniumfoolium, õhuke tinaplaat) ja väga peen nõel või mikrobor. Pärast augu tegemist võib augu servu lihvida või pinnale kanda kahe kihi metalli, et saada väga ühtlane ring; mõned valmistavad ava ka väga õhukese kuulikese abil ja lihvivad serva märglihviga.
- Ekraan: fotopaber, negatiivfilm või digitaalne sensor (vajab pikka säritust). Fotopaberiga solargraafiad paljude puhul ei vaja tavapärast keemilist töötlemist — pilt ilmub sageli paberil pärast pikki eksponeerimisi ja skannimist.
- Katik: lihtne liugkate, must kaarditükk või gafferlint — oluline on, et see oleks täielikult valguskindel ja kergesti käsitsetav ilma valgusleketa.
- Interjöör: värvi siseruum matt mustaga, et vältida peegelduseid.
- Statiiv ja fikseerimine: vajalik pikemate särituste jooksul, et vältida liikumist.
Eelised ja piirangud
- Eelised: väga lihtne ja odav konstruktsioon, nullobjektiivist tingitud moonutused, praktiliselt lõpmatu sügavusteravus, loominguline ja eksperimentaalne fotograafia (solargraafia, sürreaalsed maastikud jm).
- Piirangud: madal läbilaskvus (vajab pikki säritusi), kujutis on pehmem võrreldes teravate objektiividega, detailide piirang ja võimalikud difraktsioonist tingitud moonutused liiga väikeste avade puhul.
Kasutusalad ja ohutus
Täppekaamerad sobivad hästi kunstiliseks eksperimenteerimiseks, õpetuseks (näitab valguse geomeetriat ja camera obscura põhimõtet) ja pikaks ajaks kestvate nähtuste jäädvustamiseks (näit. päikese trajektoor). Kujutist võib projitseerida läbipaistvale ekraanile reaalajas vaatamiseks — see on populaarne päikeseväljenduste vaatlemiseks; vt ka camera obscura.
Ohutusnõuanne: kuigi pinhole-kaamera ise ei suurenda päikse intensiivsust, ei tohiks otseselt või pikka aega vaadata päikest läbi mis tahes optilise seadme ilma sobiva filtrita — see on ohtlik silmadele.
Kokkuvõte
Täppekaamera on lihtne ja loov viis fotograafia alustest aru saamiseks ning unikaalsete pildiefektide saavutamiseks. Õige ava, korralik valguspidav konstruktsioon ja sobiv ekspositsiooniaeg annavad huvitavaid tulemusi nii harrastajale kui ka kunstnikule.
Pinhole-kaamera põhimõte. Objekti valguskiired läbivad väikese augu ja moodustavad pildi.
Lehtede varikatuses olevad augud projitseerivad päikesevarjutusest saadava pildi maapinnale.
Pinhole-kaamera leiutamine
Väga varakult (juba 500 eKr) kirjutasid kreeklased, nagu Aristoteles ja Eukleides, looduslikult esinevatest algelistest aukude kaameratest, näiteks võib valgus liikuda läbi pajukorvide pilude ja lehtede ristumise kaudu Vanaegsed kreeklased uskusid aga, et meie silm kiirgab kiiri, mis võimaldab meil näha. See, mis võimaldas pinhole-kaamerat palju paremini mõista, oli avastus, et valgus siseneb silma, mitte ei lahku sealt. Selle idee avaldas 10. sajandi moslemi matemaatik, astronoom ja füüsik Ibn al-Haytham.
Küsimused ja vastused
K: Mis on augukaamera?
V: Pinhole-kaamera on tavalise klaasobjektiivita kaamera, mis kasutab kujutise loomiseks väga väikest auku õhukeses materjalis, kui kõik stseeni valguskiired lähevad läbi ühe punkti.
K: Kuidas mõjutab ava suurus pinhole-kaamera toodetud pilti?
V: Selleks, et toota mõistlikult selge pilt, peab ava olema umbes 1/100 ulatuses või vähem.
K: Millest on valmistatud augukaamera katik?
V: Täppisava kaamera katik koosneb tavaliselt käsitsi juhitavast klapist, mis on valmistatud mingist valguskindlast materjalist, mis katab ja katab täppisava.
K: Mis on solarograafia?
V: Solargraafia on fotograafia liik, mille puhul kasutatakse augukaamerat päikesevalguse liikumise jäädvustamiseks pika aja jooksul.
K: Miks vajavad augukaamerad pikemat ekspositsiooniaega kui tavalised kaamerad?
V: Pinhole-kaamerad vajavad väiksema ava tõttu pikemat ekspositsiooniaega kui tavalised kaamerad. Tüüpilised ekspositsiooniajad võivad ulatuda 5 sekundist kuni tundide või päevadeni.
K: Kuidas saab pinhole-kaamera toodetud pilti vaadata?
V: Pildi võib reaalajas vaatamiseks projitseerida läbikumavale ekraanile, mis on populaarne päikesevarjutuspildi vaatamiseks.
K: Kas pinhole-kaamera poolt toodetud pilt on tagurpidi või paremal pool?
V: Nagu teisedki kaamerad, on ka täppiskaamera poolt toodetud pilt tagurpidi.
Otsige