Štěpán Jiránek
Deskriptivní geometrie II FA ČVUT 2014
Obsah:
obsah:
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)
6 6–7 8 9 10 11 12 – 13 14 – 16 17 18 – 20 21
princip vlastnosti historie camera obscura a malířství konstrukční varianty vznik fotografie současnost stavíme vlastní pinhole cameru praktické rady vlastní práce CD s podklady
1) princip Camera obscura (temná komora) funguje na principu přímočarého šíření světla. Světelné paprsky odražené od fotografovaného před‑ mětu procházejí skrz dírku, narazí na průmětnu a tam vytvoří převrácený obraz. Dalším důležitým faktorem je, že obraz nevzniká za přispění optické soustavy. Díky tomuto faktu se jedná o skutečný středový průmět – nedochází zde k žádné perspektivní deformaci.
středový průmět
vznik neostrosti
2) vlastnosti Tento způsob průmětu obrazu má svoje klady i zápory. Jak již bylo řečeno, nedochází zde k perspektivní deformaci – to oceníme při záznamu vertikálních a horizontálních linií. Pokud budeme chtít docílit deformace, stačí nám zvolit za průmětnu válcovou plochu. Další vlastností je vysoké clonové číslo (F), obvykle kolem F150. Z toho pro nás vyplývají dvě věci – nekonečná hloubka ostrosti, ale i velmi dlouhá expozice, která se pohybuje od 1 vteřiny do něko‑ lika dnů, v závislosti na světelných podmínkách. Tyto časy nám samozřejmě znemožňují zachytit pohyblivé objekty. Dírka je schopná vykreslit velmi široký úhel, ale s přibývající vzdáleností, kterou musí paprsky urazit ke krajům, dochází ke tmavnutí obrazu (vinětaci). Tento efekt se dá potlačit zaklenutím průmětny – zkrátíme vzdálenost krajů obrazu od dírky, ale auto‑ maticky dojde k perspektivní deformaci. 6
průmět na rovinu:
průmět na válcovou plochu:
bez perspektivního zkreslení, velká míra vinětace
perspektivní zkreslení, menší míra vinětace
7
3) historie Princip camery obscury byl poprvé popsán čínským filosofem Mo‑Ti v 5. století př. n. l. V průběhu historie tento jev zkoumal i řecký filosof Aristoteles nebo arabský fyzik a matematik Abu Ali al‑Hasan. Ve 13. století popsal Roger Bacon cameru obscuru v sou‑ vislosti s bezpečným pozorováním zatmění Slunce. První podrobný popis nalezneme v díle Codex atlanticus (kolem 1485) od Leonarda da Vinci, který používal cameru ke studiu perspektivy. V 16. století Giambattista della Porta zdokonalil lom světla pomocí konvex‑ ní čočky- dírka se zvětšila a obraz zjasnil. Tento typ konstrukce posloužil jako výchozí bod pro návrh moderních fotografických přístrojů. První camery obscury byly velkými zatemněnými místnostmi s malým otvorem ve stěně, obraz se promítal na protilehlou stěnu. K praktickému využití docházelo v astronomických kruzích, kde se camery obscury využívaly k pozorování zatmění Slunce a poro‑ zumění zákonů zobrazování. Tyto sálové observatoře se objevovaly na církevních budovách až do 18. století. Od 19. století byly nahra‑ zeny dalekohledy, které tyto účely splňovaly lépe. To ale neznamenalo jejich konec, byly nadále využívány a dokonce se stavěly další, tentokrát pro edukativní účely nebo za účelem pobavit.
Mülheim an der Ruhr, Severní Porýní –Vestfálsko, Německo
8
4) camera obscura a malířství V 17. století vyvinul Jan Kepler přenosnou verzi camery. V tento moment došlo ke změně vnímání kompozice obrazu. V roce 2001 Philip Steadman, londýnský architekt, vydal studii Vermeer’s Camera: Uncovering the Truth behind the Masterpieces. Podle něj tento tip pomůcky využíval barokní malíř Jan Vermeer van Delft. Steadman byl schopen ze vztahů mezi rozměry dobových dlaždic a map, které se nacházejí v obrazech, odvodit přesné měřítko. Z těchto údajů odvodil, že je velmi pravděpodobné, že většina obrazů se odehrává ve stejné místnosti. Nejvíce kontroverzním tvrzením však bylo, že malíř promítal obraz camery přímo na plát‑ no a obkresloval tak základní linie kompozice. Toho tvrzení zvedlo vlnu nevole v odborné umělecké obci.
Nezávisle na Steadmanovi, ve stejném roce, britský malíř David Hockney vydal knihu Secret Knowledge: Rediscovering the Lost Techniques of the Old Masters. V ní polemizuje nad využitím camery ob‑ scury, ale i zahnutých zrcátek a camery lucida, ve Vermeerově díle. Tato kniha byla přijata odborníky ješte hůře než Steadmanova práce. Dnes většina historiků umění akceptuje Vermeerovo využití camery obscury v jeho díle, ale stále se najdou tací, kteří vnímají její využití jako degradaci malířského umu. Vermeer nebyl samozřejmě jediným umělcem, který využíval ca‑ meru obscuru. V jeho obrazech je ovšem její přínos nejmarkantnější.
9
5) konstrukční varianty
přenosný typ: – obraz se promítá přes zrcadlo do horní části, malíř otevřel horní poklop, na matnici přiložil papír a kreslil – zrcadlově převrácený obraz
sálová jednoduchá: – obraz se promítá přímo na plátno/japan – zrcadlově převrácený obraz v závislosti na tom, na které straně plátna stojí malíř
sálová kombinovaná: – obraz se promítá na zrcadlo, odtud skrz čočku na stůl – díky dvojitému průmětu nedochází k zrcadlovému převrácení
10
6) vznik fotografie Tento trend pokračoval a vyvrcholil s nástupem fotografického přístroje v 19. století. V obrazech francouzského impresionistického malíře Edgara Degase se objevila fotografická kompozice, ale i témata, dnes bychom řekli streetové/dokumentární fotografie. Do této doby by si žádný malíř nedovolil useknout část hlavního motivu rámem obrazu.
První fotografii camerou obscurou pořídil skotský vědec sir David Brewster již v roce 1850. Zavedl také pojem pinhole camera (špend‑ líková dírka), pro fotoaparát bez čočky. K většímu prosazení došlo ale až na konci 19. století, kdy byla vyzdvihována měkčí kresba pinhole camery oproti optické soustavě. S příchodem moderních fotoaparátů byla tato technologie zapomenuta kvůli své časové náročnosti a špatné manipulaci.
11
7) současnost V 60-tých letech 20. století byla dírková komora znovu objevena některými umělci. V roce 2001 byla vyhlášena poslední dubnová neděle jako Světový den dírkové fotografie. V roce 2006 se sešlo šest uměleckých fotografů v rámci Legacy Project při příležitosti fotografické kompilace o historii, v té době rušené, letecké základny Marine Corps Air Station El Toro, California. Během tohoto projektu vznikla největší fotografie a pinhole camera na světě. Spolu se čtyřista dobrovolníky proměnili opuštěný hangár na obří fotoaparát. Hangár utěsnili černými igelitovými pytli, montážní pěnou, černou páskou Gorilla tape a černou barvou ve spreji. Obraz byl zaznamenáván na mušelínovou látku, na kterou byla nanesena vrstva světlocitlivé fotografické emulze. Po osvícení
12
byl obraz vyvoláván osmdesáti dobrovolníky po dobu 5 hodin ve speciální „misce“ o velikosti olympijského bazénu. Fotografie byla následně vypírána pomocí hasičských hadic napojených na dva hydranty. Výsledkem je monumentální negativní panoramatický záběr ranveje s řídící věží a s kopci v pozadí (San Joaquin Hills). Odhalení proběhlo 12. 7. 2006, první výstava se konala v Art Center College of Design, Pasadena- California, 6. 9. 2007. Moderní věda našla pro pinhole uplatnění v oblasti záznamu gamma a kosmického záření, které běžný objektiv pohlcuje díky jejich velmi krátké vlnové délce. Jinak se dnes již jedná jen o uměleckou technologii.
The Great Picture plocha hangáru: 2 200 m2 velikost obrazu: 34 ×9,8 m plocha obrazu: 325,44 m² igelitové pytle: 9,6 km montážní pěna: 4 900 l Gorilla tape: 2,4 km barva ve spreji: 150 l fotografická emulze: 80 l vývojka: 2 300 l ustalovač: 4 500 l obrazová vzdálenost: 17 m průměr dírky: 6 mm délka expozice: 35 min
13
8) stavíme vlastní pinhole cameru obrazová vzdálenost: Při návrhu pinhole camery si musíme nejdříve ujasnit, jakou chceme mít obrazovou vzdálenost (f ). Promítáme skrz dírku, ne přes optickou soustavu, obrazová vzdálenost tedy odpovídá vzdálenosti dírky od roviny filmu. Obrazovou vzdálenost si zvolíme 45 mm.
průměr dírky: Pro výpočet použijeme vzorec, který odvodil Joseph Petzval (matematik a fyzik v oblasti optiky) a započítáme konstantu Johna Williama Strutta, Rayleighta (fyzik zabývající se rozptylem světla).
d = c . √f . l
d... průměr dírky√ c... konstanta 1,9
f... obrazová vzdálenost l... vlnová délka světla 0,00055 mm
Po dosazení dostaneme průměr dírky 0,3 mm, to nám vyhovuje, protože se jedná o nejmenší vyráběný průměr vrtáku. Menší dírky se vypalují laserem a dají se dokonce zakoupit ve specializovaném obchodě. Dírku vyvrtáme do tenkého plíšku o rozměru 2 × 2 cm. Velmi dobře se dá použít hliníkový plech z plechovky od nápoje.
vertikální a horizontální úhel záběru: Vycházíme z rozměrů exponovaného pole. Běžné kinofilmové políčko má 24 × 36 mm. U pinhole camery si můžeme tento rozměr určit, dokonce můžeme exponovat i přes perforaci filmu. Zvolíme si pole 35 × 49 mm.
α = 2arctg
(2d.f (
= 57 8 ... horizontální úhel záběru ( 49 90 ( 35 β= 2arctg( (= 42 3 ... vertikální úhel záběru 90 α = 2arctg
° ’
° ’
14
měřítko 1:1
α = 57°8’
35 mm
49 mm
β β = 42°3’
45 mm 35×49 1:1.4
24×36 1:1.5
15
clonové číslo dírky: Vypočítáme ze vztahu obrazové vzdálenosti (f ) a průměru dírky (d). U fotografických objektivů nereprezentuje však reálnou propustnost celé optické soustavy. Proto se u objektivů používaných ve filmovém průmyslu, kde je potřeba dokonale přesná expozice, používá T stupnice, transmission= propustnost.
F=
f d
F=
45 0,3
Clonové číslo naší kamery je tedy F150.
určení expozice: Naše kamera má velmi vysoké clonové číslo, oproti běžným foto‑ grafickým objektivům, které mají F22. Z toho důvodu nenajdeme naši clonu na většině expozimetrů, na digitální zrcadlovce už vůbec ne. Potřebujeme znát koeficient prodloužení. Vypočítáme si ho pro clonu F22.
e = ( F/22 )2 e = ( 150/22 )2 Čas naměřený pro clonu F22 musíme tedy prodloužit 46,5×.
Schwarzschildův jev: Nebo ‑li teorie reciprocity znamená, že menší intenzita světla působící na citlivý materiál déle je méně učinná, než světlo silnější působící po kratší dobu. Znamená to tedy, že i když součet intenzity je stejný, materiál bude při dlouhém osvitu osvětlen méně. Z vlastní zkušenosti mohu říct, že to platí pro časy delší než 30 s, ale pro každý materiál je to jiné. Pro filmy Ilford jsem našel tento vzorec, nicméně je potřeba ho vyzkoušet na konkrétní emulzi.
Tk = Tn. 1,48 16
Tn ... naměřený čas
Tk ... čas s korekcí
9) praktické rady Jak jsem již zmínil, jako materiál pro výrobu dírky je vhodný hliník. Planžeta musí být co nejtenší, protože tloušťka materiálu má vliv na obrazový úhel, ale i ostrost. Okraje dírky musí být bez otřepů, doporučuji zbrousit plochu plíšku jemným smirkovým papírem. Na závěr velmi opatrně špendlíkem zakulatit okraje dírky. Hliník z plechovky se hodí také pro výrobu „závěrky“, kterou doporučuji nabarvit na černo, tak jako dírku. Závěrku připevníme k tělu fotoaparátu patentkem. Papírový model lepíme disperzním lepidlem a na závěr vnitřek foťáku vymažeme černou tuší, abychom zabránili vnitřním odrazům světla. Okraje zadní stěny je dobré utěsnit černou sametkou.
vliv tloušťky materiálu na úhel záběru
obrazová vzdálenost průměr dírky clonové číslo vertikální úhel horizontální úhel prodloužení
f d F α β e
45 mm 0,3 mm 150 57°8’ 42°3’ 46,5×
parametry naší dírkové kamery
17
10) vlastní práce Jako každý začínající dírkař, jsem začal s vystřihovánkou Dirkon z časopisu ABC. Ten jsem následně modifikoval zkrácením obrazové vzdálenosti na 30 mm a zvětšením exponovaného pole o perforaci. Tato úprava dodala fotografiím nezaměnitelný výraz. Prozatím poslední kamerou je panoramatický Lindof mojí vlastní konstrukce. Horizontální úhel záběru čítá extrémních 105° a plocha negativu je 35 × 115 mm. Poměr obrazu je tedy více než 3:1.
Dirkon 30 mm negativ 35 ×48 mm úhel záběru 77°
18
Dirkon 50 mm negativ 35×48 mm úhel záběru 51°
Václavské náměstí Dirkon 30 mm negativ 35× 48 mm úhel záběru 77°
Mezi domy Lindof kamera 45 mm negativ 35×115 mm úhel záběru 105°
19
Jeřáby
20
Lindof kamera 45 mm negativ 35×115 mm úhel záběru 105°
11) CD s podklady Podklady pro výrobu papírového modelu technologií řezání laserem do kartonu (laser cutting). Počíta se s tloušťkou materiálu 1 mm. CD obsahuje instrukce ke kompletaci, expoziční tabulku a soubor pro vypálení.
21
Zdroje: – fórum Temná komora [1. 4. 2014 ] http://www.temnakomora.cz/topic/6766-pinhole/
– Paladix [1. 4. 2014 ] http://www.paladix.cz/clanky/camera-obscura-v-praxi.html
– Pinhole [1. 4. 2014 ]
http://www.pinhole.cz/cz/pinholecameras/
– Wikipedia EN [ 2. 4. 2014 ] http://en.wikipedia.org/wiki/Camera_obscura
– Essential Vermeer [ 3. 4. 2014 ] http://www.essentialvermeer.com/camera_obscura/co_one.html#. U0AqVKh_t8E
– Artweek [ 9. 4. 2014 ] http://artweek.la/issue/december-23-2013/article/the-worlds-larg‑ est-statement-on-photography
The Great Picture Jerry Burchfield, Mark Chamberlain, Jacques Garnier, Rob Johnson, Douglas McCulloh, a Clayton Spada
vĂce na: www.stepartdesign.com