Искажения геометрии
Строго говоря, любой объектив, так или иначе, искажает геометрию. Искажения имеют принципиальную причину, которая заключается в том, что мы существуем в трехмерном мире, который фотография проецирует на плоскость.
Представьте, что мы стоим в центре стеклянной сферы, и все, что мы видим, проецируется на ее поверхность. Искажения геометрии возникают тогда, когда мы переносим изображение с поверхности сферы на плоскость фотографии.
Когда мы рассматриваем глобус (трехмерную модель земли) и карту мира (плоскую), становится очевидным, что нельзя отобразить всю поверхность нашей планеты на плоскости без искажений.
Прямоугольники А и Б на глобусе имеют одинаковую форму, но на этой карте Новой Зеландии не повезло, ее прямоугольник Б сильно искажен.
Карта полушария, на которой изображена полусфера земли, по искажениям подобна снимку, сделанному объективом Fish-Eye, угол зрения которого равен 180 градусов.
Таким образом, чем больший угол зрения у объектива, тем больший сегмент сферы ему нужно проецировать на плоскость, а, следовательно, тем больше возникает геометрических искажений.
Продолжая аналогию с картой, когда мы создаем карту Евразии, искажений не избежать, но на карте Московской области их почти нет. Хотя, теоретически, они там тоже присутствуют.
Именно по этой причине у широкоугольных объективов видны искажения, а у длиннофокусных их не заметно. Искажения напрямую зависят от угла зрения объектива.
Функция отображения
Объект помещается на изображение объективом в соответствии с функцией отображения объектива. Функция отображения дает положение объекта относительно центра изображения в зависимости от фокусного расстояния и угла от оптической оси. измеряется в радианах .
r{\displaystyle r}f{\displaystyle f}θ{\displaystyle \theta }θ{\displaystyle \theta }
| Тема | Первоначальный туннель для фотографирования, камера смотрит изнутри центра на левую стену. | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Обычный | Рыбий глаз | ||||
| Прямолинейный | Стереографический | Равноудаленный | Равновесный угол | Орфографический | |
| Другие имена | гномонический, перспективный, условный | панорамный, соответствующий, планисфера | линейный, линейно-масштабный | равновеликий | ортогональный |
| Изображение | |||||
| Функция отображения | r=ftanθ{\displaystyle r=f\tan \theta } | r=2ftanθ2{\displaystyle r=2f\tan {\frac {\theta }{2}}} | r=fθ{\displaystyle r=f\,\theta } | r=2fsinθ2{\displaystyle r=2f\sin {\frac {\theta }{2}}} | r=fsinθ{\displaystyle r=f\sin \theta } |
| Примечания | Работает как камера-обскура. Прямые линии остаются прямыми (без искажений). должно быть меньше 90 °. Угол раскрытия измеряется симметрично оптической оси и должен быть меньше 180 °. Большие углы раскрытия диафрагмы сложно спроектировать, и это приводит к высоким ценам. θ{\displaystyle \theta } |
Сохраняет углы. Такое отображение было бы идеальным для фотографов, потому что оно не так сильно сжимает краевые объекты. Samyang — единственный производитель, производящий линзы типа «рыбий глаз», но они доступны под разными торговыми марками. Это сопоставление легко реализуется с помощью программного обеспечения. | Выдерживает угловые расстояния. Практичен для измерения углов (например, карты звездного неба). PanoTools использует этот тип сопоставления. | Поддерживает поверхностные отношения. Каждый пиксель образует равный телесный угол или равную площадь на единичной сфере . Выглядит как зеркальное отображение на шаре, лучший спецэффект (простые расстояния), подходит для сравнения площадей (определение степени облачности). Этот тип популярен, но он сжимает маргинальные объекты. Цены на эти линзы высокие, но не экстремальные. | Поддерживает планарную освещенность. Похоже на шар с окружением, лежащим на <макс. Угол раскрытия 180 °. Сильно искажено по краю изображения, но изображение в центре менее сжато. |
| Примеры | (Многочисленные) |
|
|
|
|
Другие функции отображения (например, линзы Panomorph ) также возможны для увеличения внеосевого разрешения линз типа «рыбий глаз».
С помощью соответствующего программного обеспечения криволинейные изображения, полученные с помощью объектива «рыбий глаз», можно преобразовать в обычную прямолинейную проекцию. Хотя это влечет за собой некоторую потерю деталей по краям кадра, этот метод позволяет получить изображение с полем обзора больше, чем у обычного прямолинейного объектива. Это особенно полезно для создания панорамных изображений .
Все типы линз типа «рыбий глаз» изгибаются по прямым линиям. Углы апертуры 180 ° и более возможны только при большом бочкообразном искажении .
Широкий угол и перспектива
Прочитав изложенное выше, можно сделать вывод, что чем меньше угол зрения объектива, тем лучше, поскольку это дает меньшие геометрические искажения. И в смысле искажений это действительно так.
Но следует разделять два понятия: геометрические искажения и перспектива. Обе эти вещи зависят от угла зрения объектива. Но если геометрические искажения широкоугольной оптики это всегда плохо, то про перспективу так сказать нельзя.
Перспектива — это свойство нашего восприятия или, если угодно, свойство трехмерного пространства. Для фотографа перспектива – это, прежде всего, инструмент воздействия на зрителя.
Когда мы используем широкий угол, эффект перспективы усиливается, когда угол зрения объектива узкий – снижается.
Человек двумя глазами видит перед собой практически на 180°. Фокусное расстояние человеческого глаза равно примерно 22mm. Хотя по другим оценкам человеческий глаз сравнивают с объективом с фокусным расстоянием 43mm.
Но, в любом случае, угол зрения гораздо шире, чем у теле объективов. Получается, мы смотрим на мир довольно широкоугольной оптикой!
Важным следствием этого является эффект перспективы, который мы наблюдаем постоянно. Перспектива есть везде, куда бы мы ни посмотрели. Дорога, дом, стены комнаты, все это мы видим в перспективе, она помогает нам оценить размеры, формы и расстояния.
Именно поэтому широкий угол иногда нам просто необходим – он дает перспективу.
(фокусное расстояние 21mm, кроп фактор 1.6, ЭФР 33,6mm)
Если посмотреть работы художников, то часто можно увидеть ярко выраженную перспективу, например, в рисунках Фрэнка Миллера.
Создатель Sin Sity, отлично умеет показать драматизм и динамику с помощью перспективы.
Эта фотография Олега Титяева, очень выразительна, для чего так же использовался широкий угол.
(16 mm, полнокадровая камера Canon EOS 5D)
Поэтому, когда я слышу заявления о том, что зум-объектив может приближать и отдалять объекты, я саркастически улыбаюсь. Объективы не приближают и не отдаляют. Разные фокусные расстояния по-разному передают перспективу. И именно с этим умыслом они и используются.
В постановочной фотографии зачастую вообще не используют зумы. Фиксы дают преимущество в качестве, а фокусное расстояние, которое будет использоваться, фотограф определяет заранее.
Зум объективы популярны в репортаже. Там их действительно используют в целях приблизить – отдалить, но это уже совсем другая фотография.
Таким образом, вопрос «объектив с каким углом зрения лучше использовать», теряет смысл. Нужно использовать такой объектив, который соответствует сюжету, который мы снимаем. При этом не нужно бояться использовать широкий угол. Достаточно понять, что искажения возникают лишь по краям фотографии. Возвращаясь к первой иллюстрации, видно, что прямоугольник Б с Новой Зеландией сильно искажен, прямоугольник А — значительно меньше, ну а в центре Африки вообще все отлично!
Перспектива и расстояние до объекта
Иногда в спорах отстаивается мнение, что перспектива не зависит от угла зрения объектива, а зависит только от расстояния до объекта. При этом, эффект изменения перспективы объясняется тем, что, используя широкоугольную оптику, фотограф подходит ближе к объекту, изменяя тем самым перспективу. А если стоять на месте и снимать неподвижный объект, то его перспектива не изменится, как бы угол зрения у объективов не менялся. Будет меняться только размер объекта в кадре.
И это действительно так. Перспектива объекта меняется в зависимости от расстояния до наблюдателя. Но подобный подход к пониманию перспективы имеет две слабости:
1. Никто не снимает на широкий угол в расчете, что потом нужно будет вырезать и использовать только часть кадра. Это влечет слишком много негативных последствий. Единственный вариант, когда это оправдано, тот, когда мы не можем приблизиться к объекту, и у нас нет достаточно длиннофокусной оптики. Тогда мы можем сделать кадр, заранее предполагая увеличить его, сильно кадрировав. Например, при съемке луны. Согласитесь, вопрос перспективы редко встает в таком случае.
2. Неизменность геометрических искажений при съемках объективами с разным углом зрения с одной и той же точки соблюдается только для центра кадра.
Представим, что мы снимаем портрет девушки (голову и плечи) с расстояния трех метров длиннофокусной оптикой, не дающей геометрических искажений. После чего ставим широкоугольный объектив и снимаем с такого же расстояния девушку, но, на этот раз, расположив ее по диагонали кадра. Девушка стоит, прислонившись к стене, и теперь входит в кадр целиком. В одном углу кадра будет ее голова, а в другом ноги, при этом искажения очень даже дадут о себе знать, хотя расстояние от объекта до камеры не изменилось.
Не забывайте, что меньший сенсор камеры вырезает из кадра всегда середину, при этом объектив получает меньший угол зрения и меньше искажает геометрию (влияние кроп-фактора).
Для верного представления о перспективе нужно понимать, что она зависит не от расстояния до объекта, а от углового размера объекта.
Перспектива объекта зависит от его углового размера.
22 июля 2016 г.
7 причин пользоваться объективом «рыбий глаз»
Фотограф из Амстердама Альберт Дрос поделился своими идеями по использованию фишай-объектива.
Многие профессиональные фотографы, которые снимают городские пейзажи категорически не хотят пользоваться фишай-объективами, считая их просто маркетинговым выкидышем. Часто можно слышать жалобы на «эти уродливые искажения».
Нужно признать, что с этими объективами не все так просто, но после использования Samyang 12mm f/2.8 мое отношение к подобном оптике стало изменятся в сторону большой любви. Есть очень много возможностей для использования этих объективов. И, самое главное, их очень весело использовать.
Присоедините «рыбий глаз» к камере и посмотрите в видоискатель. Вы найдете много интересных форм и необычных композиций, которые можно использовать, и которые скорее всего пропустили бы, используя обычную оптику. Этот объектив представляет массу возможностей для творчества. И это еще не все. Фишай может быть очень полезен для получения снимков, которые сделать иначе будет крайне трудно или даже невозможно с использованием обычных широкоугольных объективов. Подумайте о сумасшедших головокружительных снимках сделанных на высоких крышах или фотографиях, в которых искаженные линии придают смысл изображению.
Мой объектив «рыбий глаз» стал инструментом для многих интересных кадров, и теперь этот одна из любимых моих линз.
Поэтому я хочу перечислить несколько причин, почему вам нужен такой объектив. А если он у вас есть, вы сможете получить от него максимальную отдачу.
1. Искажение
Искажения могут раздражать. Но это не обязательно. Сделайте искажения фишайного объектива полезными. Найдите сцены, в которых эффект «рыбьего глаза» добавляет что-то новое. При правильном использовании такой объектив может оказаться предпочтительней обычного широкоугольного. Попробуйте использовать искаженные линии как способ привести зрителя в ваше изображение.
В этом классическом снимке Гонконга, слегка искаженные здания хорошо работают в сочетании с изогнутыми линиями дорог.
2. «Дефишизация»
Иногда объектив «рыбий глаз» можно использовать вместо экстремально широкоугольного объектива. Поместив линию горизонта по центру, можно сделать ее полностью прямой. С помощью программных инструментов остальную часть изогнутого изображения можно будет выпрямить, чтобы получить супер-широкоугольную фотографию.
3. Круглые формы
«Рыбий глаз» делает из прямых линий кривые. Если вы фотографируете таким объективом изначально круглые формы, то их искривления становится менее заметными. Попробуйте сделать снимки винтовых лестниц, круговых перекрестков или внутреннего пространства закругленных залов и тоннелей.
Этот головокружительный снимок отлично показывает возможности фишай-объектива при съемке скругленного здания, которое «огибает» кадр. Изогнутый горизонт завершает картину, создав полный круг.
4. Посмотрите вверх
С фишаем можно получить безумные линии, если снимать строго снизу вверх, или даже при частичном появлении земли в кадре.
В этом кадре «рыбий глаз» был использован, чтобы получить супер-широкий угол. Округлое здание справа помогает в этом кадре так сильно, что можно не заметить использование объектива «рыбий глаз».
6. Можно использовать для портретов
Попробуйте сделать селфи с помощью фишай-объектива. Не размещайте основной объект слишком близко к краю кадра, чтобы не получить слишком много искажений. Думаю, результат должен быть интересным.
7. Креатив
В правильных руках объектив «рыбий глаз» поможет создать некоторые интересные кадры, которые были бы невозможно с обычной оптикой. Старайтесь использовать фишай в максимуме случаев и держите его, по возможности, на камере. Вы будете поражены как много интересного можно увидеть через камеру по сравнению с тем, что вы видите собственными глазами.
Этот кадр сделан в жилом комплексе с уровня средних этажей, а затем повернут на 90 градусов при обработке для получения необычной перспективы.
Использование фишайного объектива открывает целый мир возможностей. Проявите творческий подход!
Чтобы познакомится с другими работами Альберта Дроса можно посетить его сайт, фейсбук, твиттер, инстаграм и flickr.
Типы искажений
Спроецировать сегмент сферы на плоскость можно по-разному. В одной проекции будет сохранен масштаб объектов, но при этом прямые линии будут изогнуты. Про такой объектив говорят, что он имеет бочкообразную дисторсию. В другой проекции прямые линии останутся прямыми, но при этом будет нарушен масштаб объектов. Все, что находится на краях фотографии, будет вытянуто. Про такой объектив говорят, что это объектив с исправленной дисторсией.
В настоящий момент дисторсию объективов (искривление прямых линий) можно исправить в графических редакторах (в Lightroom и Photoshop это инструмент Lens Correction), но при этом нужно понимать, что мы меняем одни искажения на другие. Полностью же избежать их в принципе невозможно.
Бочкообразная дисторсия. Sigma EX(Fisheye HSM) 10mm F 2.8 Canon 60D, кроп-фактор 1.6
Исправленная дисторсия
Фотограф Людмила Сизова
На что влияет фокусное расстояние?
Параметры, на которые влияет фокусное расстояние:
- Угол обзора;
- Масштаб изображения;
- Степень размытия и ГРИП;
- Перспектива (опосредованно).
Рассмотрим все детально. Небольшие условности – в статье о матрицах мы рассматривали параметры, которые зависят от размера матрицы. Там мы говорили о том, что угол обзора тем шире, чем больше матрица. Тут мы примем определенный размер матрицы и все изменения параметров будем рассматривать, исходя того факта, что матрица не меняется. Для того, чтобы не было путаницы в разных фокусных расстояниях в зависимости от размера матрицы, приняли ЭФР (эффективное фокусное расстояние), которое пересчитывает фокусное в эквиваленте полнокадровой камеры. Про это мы поговорим в следующей статье о кроп-факторе. Все нижеследующие примеры привожу с кроп-камеры, т.е. если бы эти же кадры снимались полнокадровым фотоаппаратом, угол обзора был бы шире.
Влияние фокусного расстояния на угол обзора
С увеличением фокусного расстояния уменьшается угол обзора, и наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем шире угол обзора. Посмотрите на примерах – снято с одной и той же точки на разных фокусных расстояниях.
Можно сделать вывод, что:
- Чем больше окружающего пространства мы хотим захватить в кадр, тем более широкоугольным (с меньшим фокусным расстоянием) должен быть объектив.
- И наоборот, если нужно снимать сравнительно отдаленный объект, то лучше предпочесть телеобъектив (с большим фокусным расстоянием).
Влияние фокусного расстояния на масштаб изображения
Фактически, это взаимосвязано с первым пунктом. Дело в том, что при большем фокусном расстоянии на итоговом снимке снимаемый объект получится больше. Говорят, что такой объектив даст большее увеличение или больший масштаб изображения.
Пример – мы стоим на одной точке, не двигаясь, и снимаем человека на расстоянии 10 м широкоугольным объективом с ФР 18 мм. Получаем фотографию человека во весь рост и много пространства по краям. Поменяв объектив на другой, например, с ФР 85 мм, мы также получим изображение человека во весь рост, но теперь пустого пространства по краям будет меньше, и сам человек будет больше. В итоге мы получим изображение в большем масштабе.
Влияние фокусного расстояния на степень размытия
Вполне возможно, что вы уже наслышаны об этом и знаете, что чем больше фокусное расстояние, тем задний план будет более размытым. Именно поэтому портретисты так любят телеобъективы (с большим фокусным расстоянием). Посмотрите на примере игрушки, как меняется размытие:
Стоит упомянуть, что с увеличением фокусного расстояния глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) будет становиться меньше, тем самым формируя размытие. Просто учтите это, про ГРИП будем говорить чуть позже.
У некоторых новичков зеркалка (или беззеркалка) ассоциируется с возможностью сильного размытия заднего плана, что они и делают, «дорвавшись» до такого аппарата. На самом деле размытие заднего плана «в хлам» далеко не всегда полезно
Да, так у нас все внимание сконцентрировано на снимаемом объекте, но ничего другого на снимке-то и нет! Во многих случаях лучше, чтобы детали фона все-таки прослеживались. И немаловажную роль в этом играет правильный выбор фокусного
Влияние фокусного расстояния на перспективу
Для начала, что такое перспектива? Это характер передачи соотношений размеров снимаемого объекта и прочих элементов в кадре, его формы. Рассмотрим следующий кадр, снятый на ФР 17 мм (широкий угол):
Здесь есть ограждающие элементы дороги и дома вдалеке. В случае съемки широкоугольным объективом получаем интересные геометрические соотношения – масштаб ограждения будет заметно больше дома на горизонте. Это непривычно для человеческого глаза, и позволяет строить интересные композиционные решения.
Во втором случае, снятом на 125 мм (теле- диапазон фокусного расстояния) разница в масштабе между ограждением и домом будет меньше.
Широкоугольные объективы с небольшим фокусным расстоянием отлично применяются для пейзажной съемки. Но при этом их не рекомендуется использовать при съемке портретов, потому что форма лица будет более вытянутой и смотреться неестественно. Говорят, что широкоугольные объективы (с небольшим фокусным) растягивают перспективу, а телеобъективы (с большим фокусным) сжимают ее. Но происходит это в первую очередь не из-за изменения самого фокусного расстояния, а из-за необходимости изменять расстояние между объектом и фотографом.