Сделайте свою собственную цифровую камеру-обскуру

Jun 17, 2023

Мой дом Порт-Таунсенд в Вашингтоне — это сообщество, полное творческих личностей и создателей. Призывы принять участие в местных культурных мероприятиях не редкость, но когда я увидел один из конкурсов фотографий с помощью камеры-обскуры, он привлек мое внимание. Я играл с камерами-обскурами много лет назад и задавался вопросом, можно ли использовать приобретенные с тех пор электротехнические навыки для улучшения традиционной камеры-обскуры, сохранив при этом ее уникальные характеристики. Могу ли я сделать цифровую камеру-обскуру?

С точки зрения оптики, точечные отверстия обладают некоторыми привлекательными характеристиками, с которыми линзы не могут сравниться. Во-первых, камера-обскура имеет фактически бесконечную глубину резкости: все в ее поле зрения находится в фокусе, независимо от того, насколько близко или далеко находится какой-либо объект. И нет никаких искажений, таких как хроматическая аберрация, которые создают линзы. В последние годы наблюдается рост интереса к пинхол-фотографии: различные камеры продаются на коммерческой основе, а также проводятся международные фотовыставки.

С другой стороны, как в стандартных, так и в самодельных камерах-обскурах используется пленка или фотобумага. Затраты на покупку и проявку пленки быстро растут, и, конечно, между съемкой фотографии и получением результата проходит большая задержка. Возможно, самое важное то, что съемка фотографий с помощью пленочной камеры-обскуры требует длительной выдержки — обычно несколько секунд даже при ярком солнечном свете — что увеличивает вероятность того, что снимок будет испорчен нежелательным движением.

Оправа и крепления для линз-обскуры изготовлены из кусков дерева, вырезанных лазером. На них находится плата микроконтроллера (в центре), датчик изображения и микропереключатель, который действует как регулятор затвора (вверху в центре). Джеймс Провост

Я подозревал, что использование цифрового датчика решит обе эти проблемы. У меня осталась плата ESP32-Cam стоимостью 10 долларов США, оставшаяся от предыдущего проекта, которая, как я понял, идеально подойдет для этого начинания. Плата объединяет популярный микроконтроллер ESP32 с поддержкой Wi-Fi, гнездо для карты microSD, светодиодный индикатор и интерфейс для ряда недорогих датчиков изображения. Я использовал модуль камеры OV2460, который поддерживает максимальное разрешение 1600 на 1200 пикселей при использовании с ESP32-CAM. Я снял линзу OV2460, чтобы обнажить датчик изображения.

Я подключил микропереключатель к одному из универсальных контактов ввода/вывода на плате и написал прошивку, позволяющую использовать переключатель в качестве управления затвором и сохранять изображения на карту microSD. Я также запрограммировал светодиодный индикатор на мигание некоторых кодов ошибок в случае, если что-то пойдет не так, например, при попытке записи на полную карту microSD. Написание этого связующего кода не заняло много времени благодаря большому количеству программных библиотек, доступных для ESP32-CAM.

Я сделал деревянный ящик для датчика, платы ESP32-CAM и переключателя затвора, используя лазерный резак Glowforge. Критический узел точечного отверстия можно отсоединить, что позволяет мне регулировать фокусное расстояние — и, следовательно, поле зрения камеры — путем замены различных узлов. Это дает возможность использовать съемные объективы при съемке с точечным отверстием, что является еще одним приятным бонусом!

Однако ничего не дается бесплатно. Отверстия-обскуры различаются по размеру, и компромиссом со всеми этими цифровыми преимуществами является то, что вам придется изготовить отверстие-обскуру меньшего диаметра, чем это можно сделать в традиционной камере-обскуре. Это связано с тем, что сенсор намного меньше кадра пленки: ширина сенсора составляет 4 миллиметра против, скажем, 35 ​​или 120 мм у пленки. Следовательно, чтобы полное изображение, созданное точечным отверстием, попадало на поверхность датчика, датчик должен находиться намного ближе к точечному отверстию, чем при использовании пленки. Когда вы рассчитаете оптику, необходимую для такого расположения, в результате получится отверстие меньшего размера.

Если бы я производил эту камеру серийно, основным процессом было бы химическое травление. Как только вы наберете все параметры, вы сможете точно делать очень маленькие отверстия в течение всего дня. Но время и усилия, затраченные на настройку процесса травления, означали, что мне захотелось найти другой путь.