Перспективное искажение (фотография)

Моделирование, показывающее, как регулировка угла обзора камеры при изменении расстояния до камеры и удержании объекта в кадре приводит к сильно различающимся изображениям. Под малым углом и на больших расстояниях световые лучи почти параллельны, что приводит к «сплющенному» изображению. На больших углах и на коротких расстояниях объект выглядит укороченным или искаженным.

В фотографии и кинематографии , искажения перспективы является деформирование или преобразование объекта и окружающей его области , которая отличается значительно от того , что объект будет выглядеть с нормальным фокусным расстоянием , в связи с относительным масштабом близлежащих и удаленных функций. Перспективное искажение определяется относительными расстояниями, на которых изображение захватывается и просматривается, и возникает из-за того, что угол обзора изображения (в том виде, в каком оно было снято) либо шире, либо уже, чем угол обзора, под которым изображение просматривается, следовательно кажущиеся относительные расстояния отличаются от ожидаемых. С этой концепцией связано осевое увеличение. - воспринимаемая глубина объектов при заданном увеличении.

Перспективное искажение принимает две формы: расширенное искажение и искажение сжатия, также называемое широкоугольным искажением и искажением длиннообъективного или телеобъектива ^[1], когда речь идет об изображениях с одинаковым размером поля . Расширение или широкоугольное искажение можно увидеть на изображениях, снятых с близкого расстояния с помощью широкоугольного объектива (с углом обзора шире, чем у обычного объектива.). Объекты, расположенные близко к объективу, кажутся аномально большими по сравнению с более удаленными объектами, а удаленные объекты кажутся аномально маленькими и, следовательно, более удаленными - расстояния увеличиваются. На изображениях, снятых с расстояния с использованием длиннофокусного объектива или более распространенного подтипа телеобъектива (с более узким углом обзора, чем у обычного объектива ), можно увидеть искажение сжатия, длиннообъективного или телеобъектива . Далекие объекты выглядят примерно одинакового размера - более близкие объекты аномально малы, а более удаленные объекты аномально большие, и, следовательно, зритель не может различить относительные расстояния между удаленными объектами - расстояния сжимаются.

Обратите внимание, что линейные изменения перспективы вызваны расстоянием,не объективом как таковым - два снимка одной и той же сцены с одинакового расстояния будут иметь одинаковую геометрию перспективы, независимо от используемого объектива. Однако, поскольку широкоугольные объективы имеют более широкое поле зрения, они обычно используются с более близкого расстояния, в то время как телеобъективы имеют более узкое поле зрения и обычно используются с большего расстояния. Например, если вы стоите на таком расстоянии, что обычный объектив захватывает чье-то лицо, снимок с широкоугольным объективом или телеобъективом с того же расстояния будет иметь точно такую ​​же линейную перспективную геометрию на лице, хотя широкоугольный объектив в кадр может поместиться все тело, а телеобъектив фиксирует только нос. Однако кадрирование этих трех изображений с одинаковым покрытием приведет к одинаковому искажению перспективы - нос будет выглядеть одинаково на всех трех. Наоборот,если все три объектива используются на таком расстоянии, что лицо заполняет поле, широкоугольный объектив будет использоваться ближе, делая нос больше по сравнению с остальной частью фотографии, а телефото будет использоваться издалека, создавая нос меньше по сравнению с остальными фото.

Вне фотографии расширенное искажение знакомо многим из -за зеркал бокового обзора (см. « Объекты в зеркале ближе, чем они кажутся ») и глазков , хотя они часто используют объектив типа «рыбий глаз» , демонстрирующий другое искажение. Компрессионное искажение лучше всего знакомо при просмотре в бинокль или телескоп , как в телескопических прицелах , в то время как аналогичный эффект наблюдается в полосовой фотографии с фиксированной щелью , особенно в фотофинише , где весь захват выполняется параллельно захвату, полностью исключающая перспективу (боковая сторона Посмотреть).

Оптика [ править ]

Рассмотрим идеализированную гауссовскую оптическую систему , в которой изображение и объект находятся в одной среде. Таким образом, для объекта в фокусе расстояние между линзой и плоскостью изображения , расстояние между линзой и объектом и фокусное расстояние связаны уравнением тонкой линзы :${\ displaystyle s_ {i}}$${\ displaystyle s_ {o}}$${\ displaystyle f}$

${\displaystyle {1 \over s_{i}}+{1 \over s_{o}}={1 \over f}}$

Поперечное увеличение связано с соотношением${\displaystyle M}$

${\displaystyle M={s_{i} \over s_{o}}}$.

Осевое увеличение объекта на это скорость изменения расстояния объектива изображения как расстояние объектива-объект изменения. Для объекта конечной глубины можно представить среднее осевое увеличение как отношение глубины изображения к глубине объекта:${\displaystyle M_{ax}}$${\displaystyle s_{o}}$${\displaystyle s_{i}}$${\displaystyle s_{o}}$

${\displaystyle M_{ax}=\left|{ds_{i} \over ds_{o}}\right|=\left|{d \over ds_{o}}({1 \over f}-{1 \over s_{o}})^{-1}\right|=\left|-({1 \over f}-{1 \over s_{o}})^{-2}s_{o}^{-2}\right|={s_{i}^{2} \over s_{o}^{2}}=M^{2}}$

По мере увеличения увеличения соотношение осевого и поперечного увеличения также увеличивается. Например, если тогда и изображение будет вдвое выше и в четыре раза глубже, чем объект.${\displaystyle M=2}$${\displaystyle M_{ax}=4}$

Факторы влияния [ править ]

На искажение перспективы влияет соотношение между двумя факторами: углом обзора, под которым изображение захватывается камерой, и углом обзора, под которым фотография объекта представляется или просматривается.

Угол обзора захвата [ править ]

Когда снимки просматриваются на обычном расстоянии для просмотра , ^[2] угол обзора , при котором изображение захватывается счета полностью для появления перспективных искажений. Общее предположение о том, что «необработанные» фотографии не могут исказить сцену, неверно. Искажение перспективы особенно заметно на портретах.снято с помощью широкоугольных объективов на коротком расстоянии от камеры до объекта. Обычно они производят неприятное впечатление, из-за чего нос кажется слишком большим по сравнению с остальной частью лица и искажает выражение лица. Идентичное кадрирование одного и того же объекта при использовании телеобъектива средней дальности или длиннофокусного объектива (с узким углом обзора) сглаживает изображение до более приятной перспективы. По этой причине для 35-мм камеры объективы с фокусным расстоянием от 85 до 135 мм обычно считаются хорошими портретными объективами. Однако имеет значение, будет ли фотография сделана в альбомной или портретной ориентации. Объектив 50 мм подходит для фотографирования людей в альбомной ориентации. И наоборот, использование объективов с гораздо большим фокусным расстоянием для портретов приводит к более сильному сглаживанию черт лица,что также может вызвать возражения у зрителя.

Расстояние просмотра фотографии [ править ]

Фотографии обычно просматриваются с расстояния, примерно равного их диагонали ^{[ необходима цитата ]} . При просмотре с такого расстояния эффекты искажения, создаваемые углом обзора захвата, очевидны. Однако теоретически, если рассматривать изображения, демонстрирующие расширенное (широкоугольное) искажение, на более близком расстоянии, тем самым расширяя угол обзора презентации, то явление исчезает. Точно так же просмотр изображений с искажением сжатия (телефото) с большего расстояния, что приводит к сужению угла обзора презентации, снижает эффект. В обоих случаях на некотором критическом расстоянии кажущееся искажение полностью исчезает.

Примеры [ править ]

Ниже на серии из трех фотографий показана одна и та же сцена, снятая с одного и того же положения с тремя разными объективами: обычным объективом, широкоугольным объективом и телеобъективом. Обратите внимание: поскольку пропорции изображения не меняются в зависимости от угла обзора, если фотографии, сделанные с помощью широкоугольного объектива и обычного объектива, были обрезаны, чтобы содержать ту же сцену, что и фотография, сделанная с помощью телеобъектива, тогда изображение содержание будет точно таким же. Явная разница в пропорциях возникает исключительно из-за содержимого, добавленного по краям кадра на фотографии с обычным объективом и широкоугольной фотографии.

Ниже на серии из четырех фотографий показан объект, максимально похожий на кадр с четырьмя разными объективами. В результате разного угла зрения каждого объектива фотограф приближался к объекту на каждой фотографии. Обратите внимание, что угол обзора значительно меняется (сравните фон на каждой фотографии), а расстояние между объектами увеличивается с каждым последующим изображением. На четвертом изображении в правом нижнем углу, сделанном с помощью самого широкого объектива, здание за объектом кажется намного дальше, чем на самом деле.

Художественное использование [ править ]

Техническая подготовка [ править ]

Хотя искажение перспективы часто раздражает, когда оно непреднамеренно, оно также преднамеренно используется в художественных целях. Расширенное ( широкоугольное ) искажение часто применяется, чтобы выделить какой-то элемент сцены, делая его более крупным и пространственно удаленным от других элементов. Сжатие ( телефото ) искажение часто используется для создания ощущения сжатого расстояния между удаленными объектами, такими как здания или автомобили, чтобы передать ощущение скопления. Более длинные линзы увеличивают объект больше, очевидно, сжимая расстояние и (при фокусировке на переднем плане) размывая фон из-за меньшей глубины резкости . Более широкие линзы увеличивают расстояние между объектами, обеспечивая большую глубину резкости.

Еще одним результатом использования широкоугольного объектива является более сильное видимое перспективное искажение, когда камера не выровнена перпендикулярно объекту: параллельные линии сходятся с той же скоростью, что и с обычным объективом , но сходятся сильнее из-за более широкого общего поля. Например, кажется, что здания падают назад гораздо сильнее, когда камера направлена ​​вверх от уровня земли, чем при съемке с обычным объективом на том же расстоянии от объекта, потому что большая часть здания объекта видна в широком диапазоне. Угловой выстрел.

Поскольку разные объективы обычно требуют разного расстояния между камерой и объектом для сохранения размера объекта, изменение угла обзора может косвенно исказить перспективу, изменяя видимый относительный размер объекта и фона. Если сохраняется одинаковый размер поля , широкоугольные объективы увеличивают размер объекта, вводя различия в размерах вместе со сходящимися линиями, упомянутыми выше, и они делают комнаты и пространства вокруг объекта более обширными за счет увеличения расстояния между объектом и фоном (расширенная перспектива ).

Эффект настроения и известные применения [ править ]

Эффект настроения перспективного искажения, достигаемый прямолинейными сверхширокоугольными объективами, заключается в том, что результирующее изображение выглядит гротескно и тревожно, но не так нереально, как криволинейные линзы типа «рыбий глаз», которые демонстрируют бочкообразное искажение . Эффект особенно заметен, чем ближе камера находится к объекту, поскольку его величина увеличивается, чем короче фокусное расстояние при том же размере поля.

Терри Гиллиам - один известный режиссер, который часто использует прямолинейные сверхширокоугольные объективы для достижения отличительного фирменного стиля, определяемого экстремальным искажением перспективы . Также Стэнли Кубрик (в « Пути славы» и « Доктор Стрэнджлав» , среди прочих), а также Орсон Уэллс (в «Испытании» , частично Лондон Орсона Уэллса , сегмент « Четыре члена клуба» ), Сэм Пекинпа (в « Соломенных псов» ) и Сидни Люмет ( в преступлении) время от времени делали то же самое в прошлом, хотя в основном в умеренных количествах, только для одиночных снимков или последовательностей, в то время как Гиллиам почти никогда не использует линзы длиннее 14 мм, за что линзы с таким фокусным расстоянием получили неофициальное прозвище "Гиллиам" среди кинематографисты. ^[3] Жан-Пьер Жене и Марк Каро , два французских режиссера, на которых оказал влияние Гиллиам, переняли его типичную широкоугольную фотографию в своих двух самых «гиллиамских» фильмах: « Деликатесы» и «Город потерянных детей» . « Процесс» Орсона Уэллса примечателен тем, что сильно повлиял на фирменный стиль Гиллиама за годы до того, как американский экс-патриот присоединился к Монти Пайтон.комедийная труппа, в то время как для Уэллса это только одна особенность.

Из-за гротескного, тревожного эффекта настроения, свойственного широкоугольным объективам, фильмы, в которых используется такое искажение перспективы, часто можно отнести к одной из двух категорий: гротескная и сюрреалистическая сатира и фэнтези, а также в некоторой степени черная комедия (Gilliam, Jeunet & Каро, Орсон Уэллс, доктор Стрейнджлав ), с одной стороны, и серьезные, более реалистичные фильмы с особым преимуществом для социальной критики, с другой, тогда как социальные условности, коллективное общество и / или мотивы и действия лидеров изображаются как гротескные и абсурдные, а также часто изображают тиранических персонажей с конформистскими ценностями, которые действуют крайне враждебно и предвзято по отношению к индивидуализму и посторонним ( Paths of Glory , Straw Dogs ,Обида ).

На другом конце диапазона фокусных расстояний Лени Рифеншталь использовала экстремальные телеобъективы для сжатия больших толп в « Триумфе воли», в то время как фюрер Адольф Гитлер виден через обычные линзы и часто под низким углом, чтобы казаться высоким по сравнению с ним.

В кинематографии искажение перспективы также влияет на встроенный в камеру специальный эффект, известный как зум тележки , при котором зум-объектив уменьшает масштаб одновременно с движением камеры к объекту таким образом, чтобы объект оставался неизменным. одинаковый размер в кадре, в то время как фон «меняет размер» относительно объекта. Этот эффект был популярен в фильмах « Головокружение» и « Челюсти» . Другой пример этого можно увидеть в первом фильме « Властелин колец» , прямо перед тем, как Черный Всадник спускается по дороге. Масштабирование тележки используется для создания эффекта сжатия на дороге.

Примеры [ править ]

Фотография ниже гондол является иллюстрацией использования искажения расширения, а фотография зданий под ним является примером искажения сжатия.

• Пример «широкоугольного» искажения, используемого в художественных целях. Создается объективом 18 мм на полнокадровой 35-мм камере.

• Пример искажения "телефото", используемого в художественных целях. Создается объективом 300 мм на полнокадровой 35-мм камере.

См. Также [ править ]

• Ракурс
• Объектив с управлением перспективой (ПК)
• Текстурный градиент
• Криволинейная перспектива

Примечания [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Сжатие расстояния и изменение перспективы