카메라 옵스쿠라 [Camera obscura / カメラ・オブスクラ]
카메라 옵스큐라(복수: camerae obscurae or camera obscuras)는 작은 구멍을 통해 어두운 공간으로 들어오는 빛의 광선이 표면에 도달할 때 이미지를 형성하는 자연 현상이다. 이로 인해 외부의 뷰가 위아래로 거꾸로(상하 반전) 및 좌우 반전된 형태로 투영된다. 카메라 옵스큐라는 외부 이미지를 내부로 투영하거나 외부에서 볼 수 있는 반투명 스크린에 투사하는 어두운 방, 상자 또는 천과 같은 유사한 구조를 의미하기도 한다. 렌즈가 있는 카메라 옵스큐라는 16세기 후반부터 사용되었으며, 드로잉과 페인팅의 보조 도구로 인기를 끌었다. 이 기술은 19세기 전반에 사진 카메라로 발전하였으며, 카메라 옵스큐라 상자는 투영된 이미지에 빛에 민감한 재료를 노출하는 데 사용되었다.
렌즈가 없는 카메라 옵스큐라의 이미지는 "핀홀 이미지"라고도 불린다. 카메라 옵스큐라는 태양을 직접 바라보는 위험 없이 일식 관찰에 사용되었다. 드로잉 도구로서, 투영된 이미지를 추적하여 매우 정확한 표현을 만들어낼 수 있었으며, 적절한 그래픽적 원근감을 쉽게 얻을 수 있는 방법으로 특히 높이 평가받았다. 카메라 옵스큐라라는 용어가 1604년에 처음 사용되기 전에는 cubiculum obscurum, cubiculum tenebricosum, conclave obscurum, locus obscurus와 같은 다른 용어들이 이 장치를 지칭하는 데 사용되었다. 렌즈가 없고 매우 작은 구멍이 있는 카메라 옵스큐라는 핀홀 카메라라고도 하지만, 이 용어는 일반적으로 사진 필름이나 사진 용지가 사용되는 간단한(자작) 렌즈 없는 카메라를 더 자주 가리킨다.
빛의 광선은 직선으로 이동하며, 반사되고 일부 흡수될 때 변화하여 그 물체의 색상과 밝기에 대한 정보를 보존한다. 조명이 비친 물체는 모든 방향으로 광선을 반사한다. 장벽에 충분히 작은 구멍이 있으면, 그 구멍을 통해 들어오는 광선은 반대편 장면의 서로 다른 지점에서 직접 오는 광선만 허용하며, 이 광선들은 구멍의 반대쪽 표면에 그 장면의 이미지를 형성한다. 인간의 눈(및 많은 다른 동물의 눈)은 카메라 옵스큐라와 유사하게 작동한다. 빛의 광선이 동공이라는 구멍을 통해 들어오고, 볼록 렌즈를 통해 초점이 맞춰지며 어두운 공간을 지나면서 매끄러운 표면(망막)에 거꾸로 된 이미지를 형성한다. 이러한 비유는 16세기 초에 나타났으며, 17세기에는 하나님이 우주를 기계처럼 창조했다는 서구 신학적 아이디어를 설명하는 데 일반적으로 사용되었다. 이는 행동 과학, 특히 지각과 인지 연구에 큰 영향을 미쳤다. 이 맥락에서 거꾸로 된 이미지의 투영은 생명체의 출현보다 앞선 물리적 광학 원리라는 점이 주목할 만하다. 이는 모든 생물학적 시각의 특징이 아니다.
카메라 옵스큐라는 한쪽 면이나 꼭대기에 작은 구멍이 있는 상자, 텐트 또는 방으로 구성된다. 외부 장면의 빛이 구멍을 통과해 내부 표면에 닿으면, 장면이 거꾸로(상하 반전) 및 좌우 반전된 형태로 재현되지만, 색상과 원근감은 그대로 유지된다.
적절히 선명한 투영 이미지를 생성하기 위해서는 개구부의 크기가 화면까지의 거리의 1/100 이하로 작아야 한다. 핀홀이 작아질수록 이미지는 더 선명해지지만, 밝기는 줄어든다. 너무 작은 핀홀에서는 회절로 인해 선명도가 저하된다. 최적의 선명도는 빛의 파장과 화면까지의 거리의 기하 평균에 대략 일치하는 개구부 직경에서 얻어진다.
실제로 카메라 옵스큐라는 핀홀 대신 렌즈를 사용한다. 이는 더 큰 개구부를 허용하여 밝기를 유지하면서 초점을 맞출 수 있게 한다.
투영된 이미지를 반투명 스크린에 포착하면, 뒷면에서 볼 수 있어 좌우 반전은 해소되지만 여전히 상하 반전 상태이다. 거울을 사용하면 정상적인 방향으로 이미지를 투영할 수도 있다. 투영된 이미지는 수평면(예: 테이블)에도 표시할 수 있다. 18세기 텐트의 오버헤드 버전에서는 텐트 꼭대기에 있는 일종의 잠망경 내부에 거울이 사용되었다.
상자형 카메라 옵스큐라는 종종 각도가 있는 거울을 사용하여 추적용 종이에 올바른 방향의 이미지를 투영한다. 비록 이미지는 뒷면에서 보지만, 거울에 의해 좌우 반전된다.
