Por que o buraco na câmera pinhole geralmente é um círculo?

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Eu sei que para câmeras pinhole e obscuras de câmera, os buracos geralmente são redondos (são circulares). Mas não vejo a ligação entre a forma do buraco e a formação da imagem.

Gabriele Scarlatti
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Por que você acha que o buraco é sempre circular? Os buracos circulares têm algumas vantagens, mas as pessoas fazem câmeras pinhole com qualquer formato de buraco que você possa imaginar.
Aram Hăvărneanu
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Eu faço meus buracos com uma agulha em folha de alumínio, de modo que a forma é provavelmente mais que de uma laranja atropelado por um carro ...
PlasmaHH
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Isso é baseado em uma premissa falsa. Embora os buracos redondos sejam sem dúvida (de longe) os mais comuns, as câmeras pinhole foram construídas com várias outras formas - há muitos anos, eu construí uma com um buraco em forma de estrela, então os destaques fora de foco saíram (um pouco) em forma de estrela .
Jerry Coffin
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Rodada é o principal tipo de furo suportado na perfuração convencional. Brocas de pequeno diâmetro para trabalhos em placas de circuito impresso e tudo isso fazem orifícios redondos.
Kaz
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Escrevi sempre para tornar a pergunta precisa e mais interessante. Abordei na descrição "os buracos geralmente são redondos", significando a maioria deles. Btw, obrigado a todos por compartilharem :)
Gabriele Scarlatti

Respostas:

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No artigo da câmera Pinhole da Wikipedia ,

O melhor orifício é perfeitamente redondo ( já que irregularidades causam efeitos de difração de ordem superior ) e em um pedaço de material extremamente fino. Os orifícios produzidos industrialmente se beneficiam da gravação a laser, mas um hobby ainda pode produzir orifícios com qualidade suficientemente alta para o trabalho fotográfico.

Existe um tamanho ideal teórico para uma abertura de orifício . Do ponto de vista geométrico, quanto menor a abertura do orifício, mais nítida será a imagem produzida - mas isso fica apenas em um ponto. Menor que esse tamanho, a nitidez da imagem se torna limitada por difração . O comportamento ondulatório da luz que interage com as paredes da abertura cria seu próprio padrão de interferência e, (ou além) do tamanho da abertura com difração limitada, isso domina a nitidez da imagem.

Um círculo é a única forma com curvatura constante. Qualquer outra forma terá curvas mais apertadas ou arestas mais próximas que um círculo. Se você mantiver estritamente a curvatura mínima e a distância da aresta, mas nenhuma for constante, então, por definição, você terá parte da forma que é maior do que precisa. Assim, um círculo é a forma ideal para equilibrar o desejo de uma abertura menor (para fins de clareza da imagem) com um limite mais baixo para o tamanho da abertura devido à limitação da difração.

scottbb
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Apenas como uma observação lateral, o artigo da Wikipediea diz "O melhor orifício é perfeitamente redondo (já que irregularidades causam efeitos de difração de ordem superior)" . Às vezes, porém, é preferível a difração com odores mais altos do que o padrão de difração de baixa ordem de uma abertura redonda (por exemplo, porque é menos óbvio ou tem máximos e mínimos menos pronunciados). Por esse motivo, certas aplicações ópticas usam aberturas serrilhadas.
Emil
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@Emil Eu nunca ouvi falar de aberturas serrilhadas para aplicações pinhole, mas vi aberturas codificadas para imagens de raios-X e raios gama. Porém, como várias aberturas criam várias imagens sobrepostas, as câmeras de abertura codificada requerem algoritmos computacionais para reconstruir uma imagem utilizável. Não é realmente adequado para imagens fotográficas em mídia, como filme em papel.
scottbb
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Qual setor produz orifícios (ou câmeras orifícios)?
22617 martineau
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@martineau As câmeras de abertura codificada são todos telescópios espaciais, para observar radiação de alta energia (raios-x e raios gama). Para esses comprimentos de onda, lentes ou espelhos não funcionam muito bem. As câmeras de abertura codificada são tecnicamente perfeitas, mas se assemelham a uma câmera de caixa perfurada com filme de papel, tanto quanto o Wright Flyer se assemelha a aeronaves modernas.
scottbb
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A razão pela qual a maioria das tampas de corpo de pinhole tem uma qualidade de imagem ruim é porque o material é muito espesso e os orifícios são muito grandes, de modo que os tempos de exposição não são muito longos para as mãos. Uma câmera pinhole de boa qualidade com uma placa de metal e uma pinhole com uma borda como uma lâmina de faca de dois gumes pode retornar imagens de alta qualidade. alternativephotography.com/…
Michael C
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O orifício de projeção projeta pequenos círculos de imagem na parede traseira da câmera. Este também é o local em que posicionamos o material sensível à foto para que possamos replicar essa imagem em filme ou papel ou até mesmo digitalizá-la. Para que a imagem apareça nítida, os círculos da imagem precisam ser tão pequenos que aparecem como pontos sem forma perceptível. Os critérios: ½ mm de diâmetro visualizados a partir da distância de leitura normal de 14 a 16 polegadas (355 a 400 mm).

Agora, a imagem lançada pelo orifício é quase fraca. Você ficaria tentado a aumentar o orifício na tentativa de obter brilho da imagem. À medida que você aumenta o orifício, os círculos da imagem aumentam e isso diminui a nitidez da imagem.

Da mesma forma, você pode ficar tentado a reduzir o diâmetro do orifício para obter acuidade adicional. À medida que o orifício diminui, a imagem diminui e a acuidade é alcançada, até certo ponto. Em breve, os demônios gêmeos da difração e interferência cobrarão seu preço. A difração é um efeito de borda, os raios de luz que encontram uma borda afiada não param abruptamente, eles sangram em raios desobstruídos perto dos limites do obstáculo (borda do orifício). Interferência também causada na borda do limite. Isso é tanto uma anulação quanto um reforço dos raios de luz. Esses dois fenômenos são conjuntamente responsáveis ​​por uma perda de acuidade à medida que o orifício é comprimido.

Diante desses demônios gêmeos, é melhor que a costa do orifício seja o mais curta possível. Esta será uma figura geométrica que é regular e o mais compactada possível. Em outras palavras, uma abertura circular.

Deixe-me acrescentar que as lentes substituem o orifício para obter acuidade. Na maioria dos casos, a abertura que ostentam também é um círculo pelos mesmos motivos acima. No entanto, nos tempos modernos, os fundos fora de foco são considerados atraentes. Eles acrescentam uma aparência amanteigada suave que é especialmente valorizada por alguns tipos de retratos. Esse efeito, no jargão da fotografia, é bokeh (uma palavra japonesa para esse efeito). Se a forma da abertura da lente for alterada para uma figura de 5 ou 6 faces, ou receber apêndices pontiagudos, o bokeh será aumentado e alguns como esse muito.

Alan Marcus
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Na verdade, as pessoas parecem preferir bokeh produzido por aberturas circulares, é por isso que hoje em dia é tão difícil encontrar lentes com lâminas retas (ou lâminas curvadas "da maneira errada") que produzem estrelas do sol muito melhores. Como alguém que não se importa nem um pouco com bokeh, mas quer boas estrelas do sol, isso é muito frustrante.
Aram Hăvărneanu
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Antes de tudo, vou ser prático. Aqui está um exemplo de uma ferramenta de nitidez.

apontador de lápis

Uma boa maneira de obter uma ponta afiada é fazendo uma rotação circular enquanto afia um lápis. Não apenas ao usar o apontador de lápis, mas você também pode girar o lápis enquanto desenha em um papel para produzir uma ponta muito fina.

Vamos explorar outras formas.

insira a descrição da imagem aqui

Estou exagerando a forma de uma elipse, mas é óbvio que uma elipse tem mais área do que um círculo nesse caso. A ferramenta que criou essa forma pode ser mais afiada fazendo um movimento circular.


Mas agora vamos responder a segunda parte da pergunta

Não vejo a ligação entre a forma do buraco e a formação da imagem.

A imagem produzida por um orifício não é perfeitamente nítida. Ele tem um pequeno borrão devido a vários raios que não atingem exatamente o mesmo local.

gato projetado através de um orifício

Mas se você usar uma forma não circular, por exemplo, uma elipse, agora introduzirá outro tipo de desfoque, o astigmatismo, que é um desfoque no mesmo ângulo que a forma da elipse.

astigmatismo


E, finalmente, as formas que possuem cantos agudos em algum momento tornam esses cantos suscetíveis de produzir padrões de interferência devido à difração da luz.

insira a descrição da imagem aqui

Rafael
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