Pinhole 101: breve historia de la cámara estenopeica

En rigor, una cámara no necesita objetivo; bastan un espacio oscuro y un agujero muy pequeño. Todo lo demás, lentes, diafragmas, autofoco, sensores, perfecciona un principio que ya estaba completo antes de que nadie pudiera usarlo fotográficamente. Ese principio tiene dos mil quinientos años y se puede contar en cuatro paradas.

Antes que cualquier objetivo, había un agujero.

Parada uno: China, los Reinos Combatientes

La descripción más antigua que se conoce está en los Cánones mohistas, un conjunto de capítulos lógicos y científicos añadidos al libro Mozi. Describe cómo la luz de una persona iluminada entra por una pequeña abertura en un espacio oscuro y produce allí una imagen invertida, y explica la inversión correctamente: los rayos se cruzan en la abertura.

Un error muy extendido que aquí no vamos a repetir: el pasaje no es de Mozi. Mozi vivió aproximadamente entre el 470 y el 391 a. C.; los Cánones los compilaron sus seguidores, según el estado actual de la investigación entre los siglos IV y III a. C. Hay una segunda salvedad: lo que allí se describe no es una cámara oscura en el sentido de un aparato construido, sino la observación de un efecto óptico. Suena quisquilloso, pero separa dos cosas muy distintas: que alguien haya visto el efecto, y que alguien lo haya usado.

La observación también circuló en el mundo griego. La compilación conocida como Problemata describe cómo, durante un eclipse parcial de sol, los agujeros de un cedazo o los huecos entre las hojas dibujan manchas de luz en forma de media luna en el suelo. La obra circula bajo el nombre de Aristóteles, pero la filología clásica considera la atribución muy dudosa: la colección alcanzó su forma final en algún momento entre el siglo III a. C. y el siglo VI d. C. Quien quiera ser preciso, por tanto, no escribe "Aristóteles observó", sino "el corpus aristotélico recoge".

Parada dos: El Cairo, hacia 1015

La observación se convirtió en experimento con Ibn al-Haytham, llamado Alhacén en Occidente. En su Libro de la óptica, escrito en El Cairo entre 1011 y 1021 aproximadamente, describe una habitación oscurecida con una pequeña abertura en la que recogió la media luna del sol parcialmente eclipsado. Lo decisivo es cómo continuó: colocó varias fuentes de luz a la vez, hizo pasar su luz por una o varias aberturas y demostró de forma repetible que la luz se propaga en línea recta y que los haces de rayos no se mezclan entre sí. Con esos experimentos, la vieja observación se convierte en un instrumento.

La explicación geométrica completa de la inversión, con el punto de cruce en la abertura, se atribuye normalmente a Shen Kuo, que la escribió en 1088 en los Ensayos del estanque de los sueños y comparó el proceso con un remo que gira en su chumacera alrededor de un punto fijo. Unos setenta años después de Ibn al-Haytham, y de forma independiente.

Parada tres: Europa aprende a dibujar

En el siglo XVI el instrumento se convirtió en herramienta, y aquí la historia está llena de atribuciones falsas.

Leonardo da Vinci anotó hacia 1502 en el Códice Atlántico una descripción clara: todos los objetos iluminados por el sol envían sus imágenes a través de la abertura y aparecen allí invertidos. Solo que no tuvo ningún efecto, porque sus cuadernos no se publicaron hasta siglos después. Quien difundió la cámara oscura por Europa nunca había leído a Leonardo.

Se difundió a través de libros impresos. La ilustración publicada más antigua que se conoce de una cámara oscura aparece en 1545 en Gemma Frisius, que la había usado para observar el eclipse solar del 24 de enero de 1544 en Lovaina. En 1550 Girolamo Cardano describió que una lente convergente en la abertura afina la imagen. En 1558 apareció la Magia Naturalis de Giambattista della Porta, un éxito de ventas que llevó la técnica a un público amplio, y volvió a hacerlo en la edición ampliada de 1589.

De ahí nació el mito más resistente del tema: que della Porta inventó la cámara oscura. No la inventó. Para entonces tenía por lo menos quinientos años, e incluso la lente que se le suele atribuir la había descrito Cardano ocho años antes. Lo que della Porta consiguió de verdad fue popularizarla. No es un mérito pequeño, pero es otro mérito.

En 1568 Daniele Barbaro recomendó, en La Pratica della Perspettiva, combinar una lente convergente con un diafragma para controlar la nitidez y la profundidad, explícitamente como ayuda para los artistas que dibujan. Y en 1604 Johannes Kepler le dio por fin su nombre latino en los Ad Vitellionem Paralipomena: camera obscura, cámara oscura.

La expresión inglesa para el aparato sin lentes llegó mucho más tarde. En 1856, en The Stereoscope, David Brewster usó la fórmula "pin hole" para una cámara sin objetivos. Así que la palabra que llevaría nuestra cámara, si la hubiéramos nombrado en inglés, es más joven que la fotografía.

Parada cuatro: la imagen se queda

Durante dos mil años la imagen de la cámara oscura fue fugaz. Se podía mirar, calcar, admirar, pero no conservar. El paso de ver a conservar es la verdadera invención de la fotografía, y primero fracasó.

Thomas Wedgwood lo intentó a partir de la década de 1790 con cuero y papel empapados en nitrato de plata. Obtuvo imágenes de contacto de objetos y de vidrios pintados, es decir fotogramas, pero ninguna imagen proyectada de la cámara oscura, y nada de eso duraba: sin fijador, todo se oscurecía por completo. Humphry Davy publicó el informe en 1802. Wedgwood murió en 1805 sin haber conservado una sola imagen.

Lo logró Nicéphore Niépce con la vista desde la ventana en Le Gras, tomada sobre una placa de peltre. La fecha se da a menudo como 1826. Helmut Gernsheim, que redescubrió la placa, revisó después su propia datación: hoy la mejor estimación es una ventana entre el 4 de junio y el 18 de julio de 1827. Si el aparato de Niépce usaba una lente o un simple agujero lo dejamos abierto, porque no lo podemos acreditar.

Por qué un agujero más pequeño no siempre es mejor

Lo más bonito de la estenopeica es que su física cabe en dos frases y aun así no es trivial.

Cada punto de la escena no se proyecta a través del agujero como un punto, sino como un pequeño disco, más o menos del tamaño del propio agujero. Así que: agujero más pequeño, discos más pequeños, imagen más nítida. Pero eso solo vale hasta un límite. Cuando el agujero es muy pequeño se hace notar la difracción: la luz se desvía en los bordes de la abertura, y cuanto más pequeño es el agujero, más fuerte es el efecto. Dos borrosidades corren por tanto en sentido contrario, una geométrica que se encoge con el agujero y otra ondulatoria que crece con él. Entre ambas hay un óptimo.

Lord Rayleigh lo estudió en 1891 en "On Pin-hole Photography", en la Philosophical Magazine. En la forma abreviada habitual hoy la regla dice: el diámetro óptimo del agujero es unas 1,9 veces la raíz cuadrada del producto de la distancia por la longitud de onda. La cifra 1,9 es un resumen posterior, no una fórmula citada literalmente del artículo de Rayleigh.

Si se hace el cálculo al revés para un agujero de 0,3 mm con luz verde de 550 nanómetros, sale una distancia óptima entre agujero y papel de unos 45 milímetros. Eso corresponde a una abertura de alrededor de f/150, porque el número f de una cámara estenopeica es simplemente la distancia dividida por el diámetro del agujero. Para comparar: un buen objetivo trabaja a f/2. Por eso una toma estenopeica tarda segundos o minutos donde un teléfono necesita milisegundos. La exposición larga pertenece a esta manera de fotografiar tan fundamentalmente como el propio agujero.

Y como no hay ningún elemento refractor en juego, no existe un plano de enfoque que se pueda errar. Lo cercano y lo lejano se representan igual de suaves. A esto se le suele llamar profundidad de campo infinita, lo cual es algo generoso, pero en la práctica se cumple: una cámara estenopeica no se puede desenfocar.

Queda la inversión. Que la imagen esté al revés y al mismo tiempo especular es un único efecto: todos los rayos tienen que pasar por el mismo punto, así que arriba viaja a abajo e izquierda viaja a derecha, simultáneamente, un giro de 180 grados alrededor del agujero. Es exactamente lo que muestra el dibujo de arriba, y exactamente lo que los Cánones mohistas ya escribieron bien hace más de dos mil años.

Una quinta parada, todavía abierta

El último domingo de abril es el Worldwide Pinhole Photography Day. Se celebró por primera vez el 29 de abril de 2001, con 291 participantes de 24 países, y desde entonces ha crecido hasta más de 1.800 fotógrafos de unos 67 países. Una fiesta para una técnica técnicamente superada del todo que cada año atrae a más gente.

Lo que nos interesa de esta óptica es una propiedad que no aparece en ninguna de las cuatro paradas: una cámara estenopeica es tan sencilla que se puede entregar a otra persona. Sin batería, sin electrónica, sin nada que alguien pueda manejar mal. Puedes dársela a otra persona y esperar a ver qué vuelve. Por qué construimos con eso una cámara para dos está en el Manifiesto por una fotografía lenta. Cómo el papel expuesto se convierte después en imagen con café instantáneo lo explica Caffenol: el revelador hecho de café. Y la secuencia completa, desde perforar el agujero hasta invertir el negativo, está en las instrucciones.

Para seguir leyendo: el panorama técnico de Jon Grepstad sobre historia, cámaras y fórmulas de la fotografía estenopeica y, específicamente sobre Rayleigh, el ensayo what Lord Rayleigh really said, que corrige el habitual recorte de su fórmula.