Фотография охватывает способы получения фотоизображений, при рассматривании которых создается ощущение объёмности (стереоскопичности).
Стереоизображение состоит из двух (как минимум) сопряжённых изображений, образующих стереопару и рассматриваемых одновременно и в то же время раздельно левым и правым глазом. Сопряжёнными являются изображения, полученные фотографированием одного и того же объекта с точек, соответствующих расположению глаз, т.е. сделанные в одинаковом масштабе, с одинаковой яркостью и связанные единой перспективой. Такие изображения называются стереопарой. Для получения стереофотографии используются специальные фотоаппараты или приемы съёмки.
Стереофотоаппараты
Красногорский механический завод никогда не производил стереофотоаппараты, хотя, разработки таких камер велись, например — фотокамера «Астра », специально созданная к брюссельской выставке 1958 года :
Были и ещё разработки, например, стереофотоаппарат Н.В. Исаева для подводных съёмок (1989 г.):
Переделкой обычных фотокамер в стерео варианты в советское время часто занимались сами фотолюбители.
Ещё существуют энтузиасты этого направления, к примеру: «Стереофото клуб» в Днепропетровске, Украина.<.>
Владимир Жиденко из этого клуба в 2001 году прислал нам фотографию переделанных ЗЕНИТов-АМ в один стереофотоаппарат. Что ж, как видим, получилось весьма неплохо:
Стереонасадки
Проводить стереофотосъёмку неподвижных объектов с двух различных точек можно любым фотоаппаратом.
При этом базис выбирается в зависимости от расстояния до тех планов, объемное восприятие которых должно быть наилучшим. При рассматривании стереопар, снятых с нормальным базисом (около 65 мм , что соответствует среднему расстоянию между центрами зрачков взрослого человека — от 54 до 72 мм ), оптимально воспринимаемая зона находится в пределах от 3 до 10-11 метров от камеры, а при расстоянии около 100 м и более стереоскопический эффект практически исчезает.
Значения величин базисов стереосъёмки и соответствующих им зон объемного восприятия приведены в таблице:
Величина базисов стереофотосъемки и зоны объемного восприятия
| Величина базиса стереофотосъёмки, см | Зона оптимально воспринимаемого пространства, м | Граница ещё хорошо воспринимаемого пространства, м |
| 6,5 | 3,0-11 | 22 |
| 10 | 5,0-17 | 34 |
| 15 | 7,5-24 | 51 |
| 20 | 10-33 | 68 |
| 30 | 15-51 | 102 |
| 40 | 20-69 | 135 |
| 50 | 25-85 | 170 |
| 100 | 50-170 | 340 |
| 200 | 100-340 | 680 |
| 500 | 250-850 | 1700 |
| 1000 | 500-1700 | 3400 |
| 2000 | 1000-3400 | 6800 |
Если при съёмке удаленных объектов нужны базисы, увеличенные по сравнению с нормальным, то стереоскопическая макросъёмка (с близкого расстояния) требует, наоборот, уменьшенных величин. При этом помимо смещения самого аппарата часто производят визуальное смещение объекта: горизонтальный поворот оптической оси фотоаппарата на угол до 15° или поворот самого объекта.
Другое эмпирическое правило заключается в том, что стереобаза равна расстоянию до объекта съёмки, деленному на 50 (вариант: на величину глазного базиса, выраженному в миллиметрах).
Стереопара может быть получена и при съёмке с рук, если первый снимок делать при некотором смещении аппарата влево, а второй — вправо . Базис фотографирования при этом должен иметь величину 100-200 мм , что обеспечивает хороший стереоэффект для большинства видовых сюжетов. Простейший приём при такой съёмке — перемена опорной ноги . Первый снимок производят, например, при опоре на левую ногу, а второй — при опоре на правую ногу. При этом следят за совпадением границ кадра и отсутствием перекосов.
Особое требование при стереосъёмке — необходимость сильно диафрагмировать объектив, т.к. пространство по глубине должно быть резким. В противном случае глаз может попасть в своеобразный «тупик» — он пытается «навестись» на объекты, оказавшиеся на фотографии не в фокусе, но не может этого сделать, что вызывет сильный дискомфорт при просмотре стереопар с малой глубиной резкости.
Для наилучших результатов, при стереосъёмке необходимо выбирать границы кадра таким образом, чтобы в кадр вообще не попадали объекты, расположенные на расстояниях менее указанных для зон оптимально воспринимаемого пространства в вышеприведенной таблице.
Примечания:
Мы не используем здесь спекулятивного термина «3D» как вводящего в заблуждение. Стереоскопическая фотография, которую ныне в рекламных целях называют «3D», представляя как нечто абсолютно новое, появилась практически одновременно с самой фотографией — первые стереоснимки были получены в 1844 году — и была вполне обыденным явлением в течение полутора веков. Термин «3D» (3D-фотография, 3D-кино, 3D-телевидение и т.п., где «D» — от английского «dimension», итого — «3-х мерный»), широко распространившийся и ставший модным в последнее время, на самом деле в подавляющем большинстве случаев совершенно некорректен, т.к. ни о какой «трёхмерности», не создающей впечатление, а реальной объёмности (голографичности) изображения, ни о каких новаторских, ранее неведомых технологиях речи идти не может. И стереофотография, и стереокино и соответствующие техника и технологии съёмки и показа насчитывают многие десятки лет истории и развития и даже технологии стереоскопического телевидения не являются чем-либо абсолютно новым и только что появившимся. Мало того, за последнее время не было решено ни одной проблемы, которые действительно имеются, чтобы дать хоть какой-то повод к переименованию стереотехнологий.Последовательность съёмки дана для фотокамер, имеющих приёмную катушку справа от фотографа для случая просмотра слайдов. В принципе, т.к. пары снимков, как правило, всё равно разрезаются, порядок фотографирования особой роли не играет, но для определённости и удобства дальнейшей работы лучше всё-таки придерживаться единой схемы.
«Простейший прием при такой съемке — перемена опорной ноги» — в англоязычной литературе это прием называют «Shift left / shift right» или «Cha-cha».
Основные источники сведений по стереофотосъемке:
Фотография. Энциклопедический справочник — «Беларуская Энцыклапедыя» имени Петруся Бровки, Минск, 1992 г.
«Справочник фотолюбителя», под общей редакцией Е.А. Иофиса и В.Г. Пелля — «Искусство», М., 1962 г.
Фотографии стереонасадки и стереоскопа взяты из объявлений о продаже на аукционе Molotok.ru.
Стереоскопической фотосъемкой называют фотографирование объекта или участка местности с двух точек съемки, соответствующих точкам зрения левого и правого глаза.
Если каждым глазом рассматривать предназначенный только для него снимок, то при наблюдении стереопары (с помощью специальных приборов-стереоскопов) мы видим объемную модель, снятого пространства. По ней можно не только получить ясное представление об объеме и пространственном расположении объекта съемки, но даже можно измерить ее и получить координаты любых (видимых на стереопаре) точек.
Для стереоскопической съемки существуют специальные двухобъективные фотоаппараты, у которых расстояние между оптическими осями объективов (базис съемки) примерно равно расстоянию между осями глаз, т. е. базису зрения (58 - 72 мм). Таков, например, стереоскопический фотоаппарат "Спутник" и ряд других.
Стереосъемки неподвижных объектов можно производить любой фотоаппаратурой последовательно с двух точек зрения с помощью специальных стереобазисов (рис. V.16) с постоянным и переменным расстояниями между левой и правой точками съемки. Для съемки фотоаппарат сдвигают в крайнее левое положение и делают первый снимок; затем, переместив аппарат в крайнее правое положение на нужную величину базиса, снимают второй снимок. Стереосъемку удаленных подвижных объектов производят одновременно двумя фотоаппаратами, установленными на двух концах базиса.
С =65 мм; стереопара с В с от 0 до 500 мм; стереопара с Вс от 0 до 65 мм">
Рис. V.16. Различные типы стереобазисов: сверху вниз: стереопара с Bс=65 мм; стереопара с В с от 0 до 500 мм; стереопара с В с от 0 до 65 мм
Стереосъемку с рук осуществляют следующим приемом. Встав на место выбранной точки съемки и поставив ноги на ширину плеч, переносят тяжесть тела на левую ногу и делают первый снимок. Затем взводят затвор, переносят тяжесть тела на правую ногу и, выбрав в видоискателе то же расположение кадра, делают второй снимок.
При наблюдении стереопар, снятых с нормальным базисом (65 мм), объемное пространственное восприятие можно получить в пределах расстояний до 50 - 100 м. При расстояниях свыше 100 м на стереопарах, снятых с базисом в 65 мм, стереоскопический эффект практически не ощущается. Оптимальное пространственное восприятие при рассматривании стереопар будет только в том случае, если величина базиса съемки близка к 1 / 50 удаления объекта от фотоаппарата.
Зона оптимально воспроизводимого пространства простирается в пределах расстояний от 50 до 170 базисов съемки, а восприятие глубины наблюдается даже при расстояниях до 340 базисов съемки. При съемке с параллельным расположением оптических осей с расстояний меньше 50 базисов слияния изображений двух снимков не происходит.
Значения оптимальных величин базисов стереосъемки и соответствующих им глубин стереоскопического восприятия приведены в табл. V.7, которой и следует руководствоваться при выборе условий съемки.
Съемку с большими базисами производят одним фотоаппаратом, поочередно перенося его с одной точки на другую, или одновременно двумя фотоаппаратами, установленными на двух точках базиса. Снимки должны охватывать одно и то же пространство, а съемка производиться с одинаковой выдержкой и диафрагмой.
Оба снимка стереопар, предназначенных для рассматривания под обычным стереоскопом (с базисом зрения 52 - 72 мм), можно печатать на одном листе фотобумаги с соблюдением следующих правил:
1) расстояние между двумя идентичными точками среднего плана стереопары должно быть равно величине среднего базиса зрения;
2) оба снимка должны быть взаимно ориентированы как по горизонтали, так и по вертикали;
3) если снимки сделаны двухобъективным фотоаппаратом, то левый негатив должен печататься на правой стороне позитива, а правый - на левой или снимки после печатания нужно разрезать и поменять местами.
Монтаж как стереоснимков, так и стереодиапозитивов производят с помощью стереоскопов. В стереоскоп укладывают лист основы (плотной бумаги или картона) и оба снимка стереопары. Рассматривая снимки через стереоскоп и взаимно перемещая их, добиваются получения стереоэффекта.
АЛГОРИТМ ПОДБОРА ПАРАМЕТРОВ СТЕРЕОКИНОСЪЁМКИ
ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ СТЕРЕОПАРЫ
Мелкумов А.С.
Заведующий сектором цифрового стереокино
ОАО "НИКФИ"
Аннотация
В кинотеатральной сети существует большой разброс размеров экранов - от 3 до 30 метров. Как правильно рассчитать параметры стереосъёмки, что бы стереофильм одинаково комфортно смотрелся в цифровых стереокинотеатрах (digital 3 D cinemas ) и в формате Гигантского Экрана (Giant Screen ), дома на экранах телевизоров (3 D TV ) и на дисплеях мобильных телефонов?
Предлагается алгоритм подбора параметров стереосъёмки независимо от её методов и вида киносъёмочной аппаратуры, когда абсолютные величины замещены на относительные или среднестатистические. Данная методика применялась при стереосъёмке живой натуры и кукольной анимации (3 D shooting of the life nature and stop - motion animation ). Фильмы, снятые по данной методике комфортно воспринимаются как в 3 D TV , так и на Гигантском экране.
Одной из основных задач при стереосъёмке живой натуры (3 D shooting live nature ) или записи стереопары трёхмерного объекта, созданного в компьютерной графике (3 D CG image ), является правильный подбор параметров записи стереопарного изображения. В этом случае зритель будет иметь комфортное бинокулярное наблюдение, путем раздельного (гаплоскопического) предъявления ему двух плоских изображений левого и правого ракурса. Данное условие является важным фактором неутомительного длительного просмотра стереофильмов.
В 50-х годах прошлого века в Научно-исследовательском кинофотоинституте (NIKFI ) профессор А.Г. Болтянский разработал теорию расчёта параметров стереокиносъёмки для проекции на большой экран. Перенесенная из плёночных технологий в цифровую, эта теория на практике показала свою универсальность вне зависимости от методов съёмки и применяемого съёмочного оборудования.
На основе этой теории, условно называемой "теорией параллаксов", и знаний, полученных эмпирическим путем тридцатилетней практической деятельности, приводится алгоритм подбора параметров стереосъёмки
Методология расчёта параметров стереосъёмки
Как и в обычном кинематографе, в классическом (двухракурсном) стереокино, зрителю предъявляются двумерные (плоские) фотографические изображения, но только раздельно для левого и правого глаза, снятые соответственно с левого и правого ракурсов. При сложении на экране изображений левого и правого ракурсов, их различие, называемое диспаратностью, визуализируется в виде горизонтального смещения одноименных (сопряжённых) точек объекта, называемое горизонтальным параллаксом. (Рис.1) При раздельном наблюдении такого изображения у зрителя возникает ощущение пространственного восприятия, которое называется стереопсисом. Горизонтальные параллаксы, управляют конвергенцией (сходимостью) зрительных осей и могут иметь положительный или отрицательный знак величины. Если точка правого изображения объекта находится правее сопряжённой точки левого изображения, то параллакс имеет положительную величину. В этом случае точка конвергенции зрительных осей расположена за плоскостью экрана. В случае, когда точка правого изображения находится левее сопряжённой точки левого изображения, величина параллакса имеет отрицательное значение. В результате пересечения зрительных осей точка конвергенции будет расположена в предэкранном (зальном) пространстве (Рис.2).
|
|
|
|
|
точка конвергенции |
точка конвергенции |
точка конвергенции |
Рис 2
При наблюдении проекционных стереопарных изображений мы имеем ряд ограничений в диапазоне величин горизонтальных параллаксов.
Ограничение первое : параллакс максимально удалённой точки пространственной композиции должен быть не более величины базиса зрения P дл ≤ Взр.
Как и в реальной жизни, бинокулярное наблюдение на экране изображения объектов бесконечности должно происходить на параллельных осях (нулевой угол конвергенции). Это возможно при условии, если величина горизонтального положительного параллакса точки бесконечности будет равна базису зрения зрителя. Величина параллакса точки бесконечности в пространственной композиции называется параллаксом бесконечности на экране (P ∞ экр ). Отклонение от этой величины в сторону увеличения станет причиной дивергенции зрительных осей, вызывающей дискомфорт при длительном просмотре стереоскопического изображения (Рис 3).
|
|
Рис. 3 Дивергенция зрительных осей
Ограничение второе : при расположении переднего и дальнего объектов на одной оси наблюдения параллакс близлежащего объекта должен быть не более величины базиса зрения со знаком минус
- P бл ≤ Взр.
Если в реальной жизни точка аккомодации (фокусирования) на объект, переменная и практически всегда совпадает с точкой конвергирования зрительных осей на этот объект, то при наблюдении стереопарного изображения, положение точки аккомодации фиксированное и находится в плоскости экрана, а точка конвергенции зрительных осей может находится перед или за экраном, в результате чего возникает разрыв между точками аккомодации и конвергенции.
Но глаз имеет некий резерв глубины, что в фотографической и кинематографической практике называется глубиной резко изображаемого пространства. Поэтому при наблюдении стереоизображения зоной аккомодации является не просто плоскость экрана, на которую фокусируется хрусталик, а пространственная область, в пределах которой может происходить допустимый разрыв между аккомодацией и конвергированием зрительных осей. Эмпирическим путём было определено, что соблюдение условия второго ограничения (параллакс близлежащей точки должен быть не более параллакса бесконечности с обратным знаком) позволяет зрителю конвергировать зрительные оси в пределах глубины резкости хрусталика глаза.
Ограничение третье : переднеплановый объект, обрезаемый границами кадра, должен иметь нулевой параллакс.
При бинокулярном восприятии границы изображения формализуются в окно , через которое зритель наблюдает пространственную композицию. Если объект обрезается границами кадра, но его изображение имеет параллакс в отрицательных величинах, он психологически не может восприниматься зрителем в предэкранном пространстве. В результате действия эффекта отжимающего действия границ экрана, вся пространственная композиция в восприятии зрителя "переместится" в глубь за экран так, что бы переднеплановый объект занял положение в плоскости окна (экрана). Длительное несовпадение психологического восприятия положения переднепланового объекта с его параллаксным параметром является причиной дискомфорта.
Вышеописанные ограничения позволяют обозначить допустимый диапазон абсолютных величин параллаксов ближней и дальней точки пространственной композиции при длительном наблюдении стереофильма:
D = P дл + P бл ≤ 2 В зр
Если принять во внимание, что величина горизонтального параллакса определяется пространственным положением объекта относительно стереокамеры, то через диапазон параллаксов можно объяснить, как формируется глубина комфортно наблюдаемого пространства. Образно, эту глубину можно описать, как мы описываем глубину резко изображаемого пространства. Подобно гиперфокальному расстоянию, при каждой комбинации величины базиса съёмки и фокусного расстояния объектива (независимо от величины диафрагмы) существует расчётная дистанция, называемая основной дистанцией рампы. Если сконвергировать объективы на эту дистанцию, то мы получим глубину, в пределах которой, объекты, расположенные от половины данной дистанции до бесконечности, будут воспроизведены в допустимом диапазоне величин горизонтальных параллаксов, при котором разрыв между аккомодацией и конвергенцией не будет вызывать дискомфорта у зрителей.
Особенностью
глубины комфортно воспроизводимого пространства в отличии от глубины
резкости является разделение её на предэкранную и за экранную зоны, которые
необходимо учитывать при композиционном построении кадра. Вырезанная в
пространственной композиции плоскость, проходящая через дистанцию рампы
перпендикулярно оптической оси камеры, называется рампой и обозначается как
плоскость нулевых параллаксов, так как объекты, расположенные на этой
дистанции будут иметь нулевой параллакс (Рис. 4).
Рампа Рис. 4
Таким образом, изображение стереопары, записанное с правильно подобранными параметрами такими, как фокусное расстояние ( F ) , базис съёмки ( B c ) и дистанция рампы ( L рамп ) , должно соответствовать следующим условиям:
· близлежащий объект пространственной композиции, обрезаемой границами кадра, должен располагаться на основной дистанции рампы и иметь нулевой параллакс.
· величина параллакса точки, удалённой в бесконечности, должна быть не более величины базиса зрения
· величина параллакса максимально близкой точки, воспринимаемой зрителем в предэкранном пространстве в статичной пространственной композиции, должна быть не более отрицательной величины базиса зрения (Фото 1).
Перечисленные выше параметры стереосъёмки взаимосвязаны формулой:
.
где L р - основная дистанция рампы, Р ∞экр - параллакс бесконечности на экране, равный базису зрения зрителя, K пр - коэффициент проекции
Стереоизображение, записанное с правильно подобранными параметрами Фото 1
Алгоритм усреднения параметров, сопутствующих стереосъёмке
Ввиду большого разброса значений в формуле таких величин, как параллакс бесконечности и коэффициент проекции, выполнение каждого из вышеперечисленных условий в математически строгих границах означало бы требование вести съёмку с индивидуальными параметрами для каждого зрителя и для каждого экрана.
В практической стереокинематографии мы прибегаем к алгоритму усреднения математических величин, и отправной точкой является определение усредненного значения базиса зрения зрителя. При разбросе величин базиса зрения у зрителей от 52 до 72 мм, в расчётах параметров стереосъёмки и стереопроекции берётся его среднее значение, равное 65мм. Исходя из этого, величина параллакса на экране максимально удалённой точки (параллакс бесконечности) Р ∞ экр должна быть не более 65 мм. При этом условии среднестатистический зритель будет наблюдать точку бесконечности на параллельных осях.
Из-за разброса величин ширины экрана W экр от нескольких сантиметров до несколько десятков метров при постоянном значении ширины изображения на сенсоре камеры - W s , коэффициент проекции, равный K пр = W экр / W s , будет всегда величиной переменной.
Эмпирически было определено, что, учитывая физиологические ресурсы зрительного аппарата, дивергенция зрительных осей до 70´ может быть приравнена к условиям наблюдения на параллельных осях при нахождении зрителя от экрана на дистанции не менее двух высот изображения. При наблюдении стереоизображения с соотношением сторон 16:9 (1,77), максимально удаленная точка в бесконечности может комфортно наблюдаться на экране с горизонтальным параллаксом до 1% ширины изображения. Максимальная величина параллакса близлежащего объекта пространственной композиции так же может быть допустимой до 1% ширины экрана, но со знаком минус. Получается, что при проекции на экран шириной 6,5 метров параллакс бесконечности, взятый из расчёта 1% ширины экрана, будет наблюдаться с величиной равной усредненному базису зрения в 65мм. Подобно выбору среднестатистического базиса зрения, экран размером 6,5 метров может играть роль среднестатистического экрана при критическом анализе отснятого изображения при комфортном восприятии.
Замещение абсолютных значений крайних величин параллаксов на относительные величины в процентном исчислении позволяет контролировать снятое стереоизображение по мониторам любых размеров, не прибегая к контрольному среднестатическому экрану.
В формуле соотношение значений коэффициента проекции и базиса зрения можно заменить одним значением Р ∞ пл - параллакс бесконечности на носителе изображения (матрицы или плёнки):
.
Так как коэффициент проекции есть соотношение между шириной экрана и шириной кадра на носителе изображения - формула , а параллакс бесконечности на экране принимается как 1% от ширины экрана, то Р ∞пл так же составит 1% от ширины изображения матрицы и станет константой при определении параметров съёмки на протяжении производства всего фильма конкретной стереокамерой.
Таким образом формула поменялась на формулу с двумя переменными и одной константой:
Как видим, подбор параметров стереосъёмки свёлся к подбору трёх величин - фокусного расстояния объектива, базиса съёмки и дистанции рампы.
Влияние параметров съёмки на пространственность композиции кадра
Масштаб изображения объекта в кадре, степень его крупности на экране продиктованы содержательностью кадра, его местом в монтажной фразе снимаемой сцены. Величина фокусного расстояния объектива сопряжена с его углом зрения. В отличии от традиционного кинематографа, в стереокино выбор оптики по фокусному расстоянию продиктован не столько крупностью плана (чем общéе план, тем шире угол зрения оптики и наоборот, чем крупнее план, тем уже угол зрения), сколько необходимостью иметь ту или иную пространственную выраженность кадра.
Подобно тому, как цветное изображение характеризуется цветовой насыщенностью, стереоскопическое изображение оценивается перспективной характеристикой передачи пространства черезкоэффициент передачи глубины Ө, который описывает степень стереоскопической выраженности трёхмерного изображения. Величина Ө зависит от соотношения положения зрителя относительно расстояния до экрана (L зр ) и дистанции рампы (L с ).
Один и тот же масштаб изображения объекта (М) мы можем получить при различном фокусном расстоянии, меняя дистанцию съёмки до объекта L c . В различных случаях мы будем иметь разную глубину, которая будет характеризоваться определённой степенью сжатия (L зр < L c ) или растяжения (L зр > L c ). Поэтому к подбору фокусного расстояния объектива следует относиться с учётом его влияния на пространственную передачу объекта. Чем ближе мы находимся к объекту съёмки, тем выше стереоскопическая выраженность данного объекта.
Важным этапом, одновременно с выбором оптики по необходимому углу зрения, является определение съёмочного базиса, с каким следует вести стереосъёмку.
Съёмка людей со съёмочным базисом, равным базису зрения, возможна только в случае, когда изображение на экране будет не больше реального масштаба снимаемого объекта (М ≤ 1 ), находящегося в плоскости рампы. Масштаб объекта при стереопроекции может быть реальным только в одном случае: когда ширина рампы на съёмочной площадке равна ширине экрана, на котором будет воспроизводиться отснятое изображение. Но это условие редко выполнимо из-за большого разброса размеров экранов. Как правило, с базисом 65 мм и более, следует вести съёмку общих планов пейзажей, архитектуры, без включения людей по переднему плану. В противном случае будет наблюдаться эффект миниатюризации, а люди будут выглядеть субтильными фигурами (Рис 6).
Реальный масштаб изображения объекта Рис. 6
Чтобы не «утонуть» в вопросе выбора съёмочного базиса, особенно когда в распоряжении оператора имеется зеркальный риг с возможностью изменять эту величину от нуля до сотен миллиметров, в данной методике вводится понятие среднестатистический базис съёмки.
В кинематографе мы чаще имеем дело с проекционным увеличением людей на экране, поэтому величина базиса съёмки должна быть обратно пропорциональна масштабу изображения объекта на экране (Bc = B зр/ M ). Если за среднестатический размер экрана соотношением 16:9 взять ширину 6,5 метров с высотой 3,65м, а среднестатистическую высоту актёра определить как 1,65 м, то получается, что снимая актёра в полный рост, минимальный масштаб проекционного увеличения будет равен 2,2. Следовательно, максимально допустимый базис съёмки сцен с людьми должен быть не более 65/2,2≈30 мм. Если же учесть, что более распространённый случай съёмки это нахождения актёра в рампе в поясной крупности, когда масштаб увеличения достигает 2,5, то оптимальным съёмочным базисом можно считать величину 25-26 мм . Даже при съёмке общего плана с актёрами, расположенными в глубине мизансцены, как правило, для усиления пространственности композиции, мы размещаем в плоскости рампы переднеплановые объекты, по которым и будет определяться масштаб изображения всей композиции. Поэтому можно говорить о среднестатическом значении величины съёмочной базы величиной 25-26 мм при съёмке разнообразных композиций, как среднего и крупного плана, так и общего плана с переднеплановыми объектами (Рис. 7)
Рис.
7
Является ли дистанция рампы L рамп величиной переменной (по выбору оператора) или производной от выбора соотношений фокусного расстояния и базиса съёмки?
Практически, можно сконвергировать объективы на любую дистанцию. Но, при конвергировании на дистанцию меньшей основной дистанции рампы следует учитывать изменение величины горизонтальных параллаксов удалённых участков пространственной композиции. Так, например, при уменьшении величины основной дистанции рампы в два раза при том же сочетании величин базиса съёмки и фокусного расстояния, величина параллакса бесконечности увеличится в два раза. Поэтому при произвольном изменении дистанции рампы в сторону её уменьшения, следует ограничивать глубину композиции фоном, находящимся на конечной дистанции L дл , изображение которого не будет вызывать дивергенцию зрительных осей.
Если композиция кадра заключена в
ограниченном пространстве, то оператор может сократить дистанцию рампы и
вести съёмку с произвольно выбранной дистанцией рампы. В этом случае, когда
оператор сконвергировал оптику на дистанцию
L
c
меньше основной дистанции
рампы, съёмка будет вестись в условиях гипертрофии пространства
c
индек
c
ом
Н
:
Гипертрофия передачи пространства происходит по причине того, что параллакс бесконечности переходит объектам, находящимся на конечной дистанции. Так, например, если величина рассчитанной по формуле основной дистанции рампы составляла 5 метров, а оптика сконвергирована на переднеплановый объект, расположенный на расстоянии 2,5 метров, то съёмка будет вестись с гипертрофией равной индексу Н=2, потому что предметы, находящиеся на расстоянии 5 метров уже передадутся в параллаксах равных параллаксу бесконечности. Визуально искажение пространства заметно после индекса 4 (в случае с широкоугольной оптикой гипертрофия заметна уже при индексе 3), поэтому съёмка с гипертрофией - частый случай в практике, когда требуется увеличить крупность переднего плана в 2-3 раза. Важно помнить, что в этом случае сокращается глубина комфортно наблюдаемого пространства, и композиционная глубина кадра должна быть ограничена фоном, за пределами которой объекты будут воспроизводиться с параллаксами, превышающими базис зрения, что вызовет дивергенцию зрительных осей и двоение изображения.
При выборе базиса съёмки мы сталкиваемся с противоречивой ситуацией. Как видно из формулы с уменьшением базиса съёмки уменьшается основная дистанция рампы. При съёмке протяжённых композиций с близкорасположенным передним планом, на первый взгляд, простым решением является уменьшение значения базиса съёмки, к чему часто прибегают в зарубежной практике стереосъёмок. Такое решение позволяет приблизиться к объекту и вести съёмку без ограничения дальности фонов. Но уменьшение базиса съёмки ведёт к уменьшению стереоскопической выраженности изображения. Нельзя увеличивать глубину комфортно наблюдаемого пространства уменьшением величины базиса съёмки так, как диафрагмой мы регулируем глубину резкости. Это приводит к "уплощению" пространственной композиции, наблюдаемой на экране. Величину базиса съёмки следует определять исходя из масштаба изображения объекта, а не из произвольно заданной глубины комфортно воспринимаемого пространства. Следует понимать, что ограничения по диапазону комфортно наблюдаемого пространства являются не недостатками оптической системы стереосъёмки, а диктуются физиологией стереоскопического наблюдения, способностью единовременного восприятия разно удалённых объектов в определённом диапазоне их расположения. Оператор сталкивается с трудностями, накладываемыми ограничениями по комфортно воспроизводимому пространству, когда он слепо переносит в стереосъёмку приёмы плоскостной композиции традиционного кино с резко выдвинутым передним планом на бесконечно удалённых фонах. Многолетняя практика съёмок отечественных стереофильмов показала, что съёмка с дискретным съёмочным базисом, чаще равным среднестатистическому (B c = 25 мм), дисциплинирует оператора в работе над построением пространственной композиции кадра.
Эмпирически было определено, что не всегда следует придерживаться формулы: "чем больше масштаб объекта на экране, тем меньше должен быть базис съёмки". Так, например, при переходе со среднего плана на крупный, портретный (особенно при смене оптики на более длиннофокусную) следует продолжать съёмку с той же среднестатистической съёмочной базой. Это позволяет передать естественное усиление стереоскопической выраженности по мере приближения к наблюдаемому объекту и компенсировать "уплощающее" действие более длиннофокусной оптики. Так, например, если снять средний и крупный планы с последовательным уменьшением базиса съёмки, то изображение крупного плана, следующего за средним, будет восприниматься как более плоское. В то же время, если съёмка ведётся в ограниченном интерьере широкоугольной оптикой, то следует осторожно использовать её при укрупнении актерского плана. В этом случае предпочтительнее использовать съёмочный базис на 20% меньше среднестатистического.
Следует отметить, что стереоскопическое изображение чувствительно к смене оптики и съёмочному базису, поэтому рекомендуется вести стереосъёмку с неизменными параметрами в пределах монтажной фразы для сохранения ощущения единства пространственных композиций.
Чем больше величина съёмочного базиса, тем больше диспаратность изображений ракурсов и эффективнее задействованы бинокулярные факторы на дальних участках композиции кадра. Поэтому, при съёмке дальних, ландшафтных планов, при отсутствии переднеплановых объектов, следует увеличивать съёмочный базис.
Съёмочный базис есть мощный фактор, влияющий на характер пространственной передачи стереоскопического изображения, и менять его величину на протяжении съёмки единого плана или монтажной фразы не рекомендуется.
Алгоритм подбора параметров стереосъемки
Приступая к стереосъёмке мы имеем следующий набор усреднённых параметров:
В зр = 65 мм
Р ∞экр - 1% от ширины изображения
S экр =6500 мм - ширина средне статического экрана
B c =25 мм - среднестатистический базис съёмки
При композиционном построении кадра, оператор принимает ряд последовательных решений:
Выбор крупности (масштаба) объекта, находящегося в плоскости рампы
Выбор оптики по необходимой ширине угла зрения и степени приближения к объекту
Определение величины базиса съёмки
Определение местоположения рампы и дистанции до неё
Определение границ глубины комфортно воспринимаемого пространства
Пример композиции переднего плана и фона бесконечности Фото 2
Выбрав оптику по углу зрения, и определившись с величиной съёмочного базиса оператор определяет для себя, в каком режиме вести съёмку –– в пропорционально-пространственных соотношениях или с гипертрофией. Если пространственная композиция кадра простирается до бесконечности, то съёмку следует вести с основной дистанцией рампы, являющейся производной от соотношения выбранного фокусного расстояния и базиса съёмки, определяемой по формуле . Съёмка с такими параметрами позволит передать картину с максимально возможной глубиной комфортно наблюдаемого пространства, когда параллаксы изображения объектов бесконечности не превышают 1 % от ширины экрана. Фото 2.
При определении местоположения рампы в пространственной композиции кадра следует соотносить психологическое восприятие переднеплановых объектов с отжимающим действием границ кадра. Рампа может располагаться за переднеплановым объектом, который, как правило, не должен обрезаться границами кадра. К примеру, при съёмке поясного плана актера с вытянутой рукой, переднеплановым объектом является рука, и рампа располагается за рукой по персонажу, обрезаемому границами кадра (Фото 3). В этом случае ближней дистанцией будет расстояние до вытянутой руки и она должна быть не менее половины дистанции рампы. Тогда величина горизонтальных параллаксов объектов, проникающих в зал, будет не больше величины параллаксов бесконечности (1% от ширины изображения), но с обратным знаком.
При отсутствии объектов "проникающих" в предэкранное пространство, переднеплановым является объект, обрезаемый границами кадра. И рампа должна проходить по этому объекту (Фото 4).
Следует понимать, что рампа это виртуальная плоскость нулевых параллаксов, проходящая через трёхмерный объект. Поэтому при съёмке средних и крупных планов от месторасположения плоскости нулевых параллаксов в срезе этого трёхмерного объекта будет зависеть степень рельефности (выдвижения в предэкранное пространство) объекта. Выставлению нулевого параллакса по зрачкам актера предпочитается расположение рампы на уровне затылочной части персонажа.
Для оперативного подбора параметров стереосъёмки, на основе формул, описывающих взаимозависимость параметров стереосъёмок, в программе Microsoft Excel разработана интерактивная таблица (автор оператор И. Поморин), по которой оператор может оперативно определять границы комфортно наблюдаемого пространства при определённом сочетании фокусного расстояния и базиса съёмки, устанавливаемых в соответствии с творческими задачами, или подобрать такое сочетание при заданных границах пространства.
К исходным параметрам относятся:
· фокусное расстояние объектива F;
· базис стереосъёмки B с ;
· параллакс бесконечности на плёнке P ∞
После введения исходных параметров таблица отображает:
· основную дистанцию рампы L р ;
· величину индекса рампы Н , численно совпадающую с коэффициентом гипертрофии пространства;
· максимально допустимое расстояние L д от точки съёмки до дальнего объекта, вычисляемое по формуле
· минимально допустимое расстояние L бл от точки съёмки до ближнего объекта, вычисляемое по формуле:
[
8
]
|
Расчёт стереопараметров |
||||||
|
50 |
26,00 |
6500 |
25 |
260 |
65 |
0,25 |
|
H |
Lбл, м |
Lp, м |
Lд, м |
|||
|
1 |
2,60 |
5,20 |
∞ |
|||
|
1,3 |
2,31 |
4,16 |
20,80 |
|||
|
2 |
1,73 |
2,60 |
5,20 |
|||
|
3 |
1,30 |
1,73 |
2,60 |
|||
|
4 |
1,04 |
1,30 |
1,73 |
|||
|
5 |
0,87 |
1,04 |
1,30 |
|||
|
H |
Lбл. м |
Lp м |
Lдал.м |
|||
|
1,73 |
1,90 |
3,00 |
7,09 |
|||
Чёрным цветом выделены поля таблицы, в которые вводится информация, неизменная на протяжении производства всего фильма. Это, прежде всего, допустимая величина параллакса бесконечности на экране - 65 мм, ширина изображения на матрице стереокамеры 25мм и усреднённое значение ширины экрана – 6500мм.
Выбрав нужный по углу зрения объектив, оператор заносит в таблицу его параметры в величинах фокусного расстояния, а также величину базиса съёмки. Таблица построчно показывает диапазоны комфортно наблюдаемого пространства при съёмке с различным индексом гипертрофии (поля пурпурного цвета). В колонках голубого и зелёного цвета выстроены варианты диапазонов пространственной композиции в зависимости от индекса гипертрофии. В самой нижней строке по произвольной величине дистанции рампы определяются границы комфортно наблюдаемого пространства.
В своё время в МКБК в устройство дистанционного управления стереообъектива по изменению дистанции рампы ввели электронный калькулятор, который, подобно вышеприведенной интерактивной таблице, показывает границы комфортно воспроизводимого пространства в зависимости от заложенных исходных параметров стереосъёмки (Фото 5).
.
Фото 5
Если внимательно проанализировать значения диапазонов комфортновоспроизводимого пространства при разных величинах фокусного расстояния, то можно определить своеобразную закономерность, сложившуюся в системе «Стерео-70» благодаря удачному совпадению величины базиса съёмки 26 мм и ширины изображения кадра на матрице 24,8 мм. Такое сочетание величин позволяет без таблиц, путём простого арифметического расчёта с незначительной погрешностью, определять параметры съёмки:
· основная дистанция рампы в метрах определяется первой цифрой фокусного расстояния объектива;
· дальняя граница комфортно-воспроизводимого пространства равна дистанции рампы при предыдущем значении индекса гипертрофии;
· ближняя граница комфортно-воспроизводимого пространства равна половине действующей дистанции рампы.
Так, например, в линейке объективов «Стерео-70» при первом приближении основной дистанцией рампы можно считать следующие величины:
|
Fмм |
L бл, м |
Lр, м |
Lдал, м |
|
1,15 |
2,30 |
||
|
1,40 |
2,80 |
||
|
1,75 |
3,50 |
||
|
2,00 |
4,00 |
||
|
2,50 |
5,00 |
||
|
3,75 |
7,50 |
||
|
5,00 |
10,00 |
При этих значениях дальняя граница комфортно воспроизводимого пространства всегда равна бесконечности.
При съёмке с дистанцией рампы в два раза меньшей основной (индекс гипертрофии Н=2), величинам дальних границ присваивается значение величин основных дистанций рамп этих объективов.
|
Fмм |
L бл, м |
Lр, м |
Lдал, м |
|
0,58 |
1,15 |
2,30 |
|
|
0,70 |
1,40 |
2,80 |
|
|
0,88 |
1,75 |
3,50 |
|
|
1,00 |
2,00 |
4,00 |
|
|
1,25 |
2,50 |
5,00 |
|
|
1,88 |
3,75 |
7,50 |
|
|
2,50 |
5,00 |
10,00 |
При каждом изменении дистанции рампы в кратное число раз значение предшествующей дистанции рампы переходит в значение дальней границы пространства.
В заключение:
Методология расчёта параметров стереосъёмки, описанная в данной статье, позволяет перевести сложные математические расчёты из научной области в плоскость практической деятельности кинооператора на съёмочной площадке. Автору изображения предоставляется алгоритм его действий самостоятельно от стереографа. Таблицы и калькуляторы служат для облегчения расчётов, но не смогут заменить творческого отношения к подбору параметров стереосъёмки в зависимости от поставленных задач по композиционному построению сцены.
Введение
С помощью каких механизмов мы воспринимаем мир объёмным?
Перечислим факторы, дающие нам информацию об объёме.
- Геометрическая перспектива и знание реальных размеров наблюдаемых объектов
- Воздушная перспектива
- Тени и блики
- Движение наблюдателя и движение предмета наблюдения
- Аккомодация хрусталика
- Бинокулярность зрения - наличие не одного, а двух глаз. Мозг сопоставляет изображения, которые видят правый и левый глаз
В обычной фотографии для передачи используются первые три фактора, в кино для передачи пространсва очень важен четвёртый фактор - для этой цели операторы плавно перемещают камеры. Главным фактором стереоизображений является последний из перечисленных.
В данной статье будут рассмотрены следующие вопросы.
Как соотносятся стереоизображения реальных объектов с самими объектами в зависимости от условий съёмки. Условие, при котором различима неравноудалённость объектов. Как выбирать базу (расстояние между точками съёмки) и как обрабатывать отснятый материал на компьютере. Основные понятия, которые будут использоваться в данной статьеРадиус стереовосприятия, радиус стереоскопического зрения
Расстояние с которого угловой размер базы равен угловой разрешающей способности оптической системы. Данная величина характеризует разрешающую способность стереосистемы по глубине. Бесконечно удалённый объект
Объект, находящийся на расстоянии значительно большем, чем радиус стереовосприятия. Линейный параллакс
Расстояние между соответствующей точкой на правом и левом снимке при их наложении (например, при поляризационном или анаглифном методе просмотра). При этом, если точка с правого снимка при наложении оказывается правее, то параллакс считается положительным (согласно ). В случае положительного параллакса, объекты воспринимаются за экраном. Основные формулы для стереофотосъёмки
Обозначения.
L - база.
a - угловое разрешение оптической системы в радианах. Для хорошего зрения при хорошем освещении a=1/5000. При использовании объектива f=50мм для 35 мм. плёнки или объектива с таким же обзором для цифровой камеры и выводе изображения на монитор a=1/1500.
1. Радиус стереовосприятия R.
R=L/a. - Отношение базы к угловому разрешению в радианах.
Для зрения он составляет около 300 м.
А именно, нужно учитывать отношение базы и рабочего диаметра объектива (фокусное расстояние, делённое на диафрагменное число). Условие, чтобы база была в несколько раз больше, чем рабочий диаметр объектива является математическим следствием того, что расстояние между передней и задней границей глубины резкости должно быть в несколько раз больше, чем расстояние, которое стереосистема разрешает по глубине. На практике отношение базы и рабочего диаметра объектива - это примерно количество плоскостей, параллельных плоскости фокусировки, находящихся по каждую сторону от плоскости фокусировки, положение которых можно различить с помощью оптической системы (опорные плоскости). Когда это отношение больше 30, то оно никакого практического значения не имеет и количество опорных плоскостей определяется разрешающей способностью объектива. А если глубина резкости и база являются достаточными для данного сюжета, то данное отношение дополнительным препятствием не является. Когда это отношение равно 2, количество опорных плоскостей равно 5, и снимок может получиться.
В обычных условиях, если отношение базы и рабочего диаметра объектива мало, то
либо глубины резкости недостаточно для данного сюжета,
либо недостаточно большая база,
либо, если база уже настолько большая, что дальше некуда (см. ) - передать фактуру предмета не удастся, но это актуально только при макросъёмке.
Поскольку многим могут понадобиться более конкретные рекомендации , я их приведу, хотя для выбора стереобазы существует некоторый диапазон, который следует из написанного выше.
Итак, нужно снять некоторый сюжет. Классифицируем ситуации и рассмотрим каждую в отдельности.
1. Дальний план намного дальше ближнего. Это может быть пейзаж, портрет на фоне природы, интерьер, объект, имеющий большу ю протяжённость вдаль. Фотограф уже выбрал точку съёмки и фокусное расстояние объектива, но может менять базу.
При съёмке «полтинником», при съёмке на 35 мм плёнку или объективом с таким же обзором берётся база равная 1/30 расстояния до ближайшего объекта, который попадёт на снимок. Лишним объектом, например травинкой, попавшей в кадр, можно пренебречь.
Если обзор объектива в K раз меньше, то база берётся в K раз меньше. Для широкоугольников данные рекомендации могут оказаться не верны. Объективами «рыбий глаз» стерео я снимать не пробовал. Объективами с фокусным расстоянием 35мм и базой, равной двадцатой части расстояния, получается всё нормально. А более широкоугольная оптика в силу дисторсии и других причин даёт не очень хорошие результаты.
Для стереокино используются базы в несколько раз меньше, чем я рекомендовал для стереофото. Это связано с тем, что в отличие от фотографий, где мы, двигая глазами, можем рассматривать объекты поочерёдно, кинокадр должен восприниматься сразу. Диапазон от двух метров до бесконечности сразу воспринять нельзя.
Изображения, снятые с меньшими базами, выглядят менее объёмно, но более просты для восприятия и цветокоррекции при изготовлении анаглифного изображения.
Вот примеры снимков, снятых «по правилам».
Первый кадр снят «полтинником» на Кутузовском проспекте. База 15 см. Кадры нужно смотреть в анаглифных стреоочках (их можно купить в или на сайте ), красный слева.
Второй кадр - это тот же вид на Комсомольский проспект с улицы Косыгина. Снят он объективом с обзором в 6 раз меньше, чем у «полтинника». А база была равна 6 метров - в 90 раз больше расстояния между глаз.
На первом кадре очень хорошо чувствуется объёмность, особенно скульптуры. Радиус стереовосприятия составляет примерно 300 метров.
На втором снимке в полной мере проявляются эффекты кулисности и миатюризации - всё получилось сжатым, то есть ближайшие дома получились сжатыми, стены с выходящими наружу балконами, а также все здания дальнего плана плоскими. Но зато, какая многоплановость! И это при том, что эстакада снизу кадра находилась на расстоянии более километра, что в три раза превышает радиус бинокулярного стереовидения человека. Радиус стереовидения оптической системы составляет 100 км, для уменьшенной картинки он равен 35 км. Невооружённым глазом такое увидеть нельзя.
Для съёмок чего-то на каком-то фоне, например подруги на фоне какого-нибудь замка, желательно использовать объектив с фокусным расстоянием 35-70 мм и следить, чтобы замок был ближе радиуса стереовосприятия. Если вы будете делать анаглифы для просмотра на мониторе, то радиус стереовосприятия в 1500 раз больше базы (для объектива 50 мм).
Впрочем, шестиметровая база - это не предел. Вот снимок заката , снятый объективом с фокусным расстоянием 135 мм с пятидесятиметровой базой. Радиус бинокулярного стереовидения для этого снимка составляет 200 километров (с учётом экранного разрешения).
Уточнённое правило, когда задний план не очень далеко. При отношении расстояний до самого дальнего и ближнего объекта равном двум - базу можно увеличить в 2 раза. При данном отношении равном трём - в полтора раза. При съёмке широкоугольными объективами базу увеличивать не стоит. При съёмке длиннофокусными объективами - стоит.
2. Съёмка отдельных объектов.
Объект по глубине занимает меньше или столько же места, скольно по ширине. Фон должен располагаться прямо за объектом или быть одноцветным.
Здесь угловой размер базы играет гораздо большую роль, чем фокусное расстояние объектива. Для таких съёмок очень удобно использовать длиннофокусные объективы. Типичные значения базы для таких съёмок составляют от сороковой до десятой части расстояния. Если объект более вытянут вдоль направления съёмки, то база берётся меньше. Если снимается фактура поверхности, то база берётся порядка десятой части расстояния. Для съемки людей база больше 2/15 части расстояния не используется, иначе лица людей кажутся вытянутыми. Типичное значения базы для съёмки людей, животных, натюрмортов - 1/25 от расстояния.
Вот пример подобной съёмки.
База составляет 14 см. Расстояние 3 метра, то есть в 21 раз больше базы. Наличие заднего плана - это недостаток данного снимка. Съёмка велась на фотоплёнку, чувствительностью 100 единиц. Объективы с фокусным расстояниям были задиафрагмированы на 16. Установленная выдержка составляла 1/60 с.
Оси аппаратов при съёмке отдельных объектов обычно не ставятся параллельно, а ставятся под некоторым углом, так, чтобы в видоискатели попадал снимаемый объект. Геометрическая обработка стереоизображений на компьютере
Основные задачи.
1. Устранение неточности юстировки пары камер, стереонасадки и, разумеется, некоторых неточностей, которых не удаётся избежать при съёмке с рук; устранение аффинных искажений, когда при съёмке оси аппаратов были расположены не параллельно.
2. Устранение несоответствия фокусных расстояний пары аппаратов.
3. Коррекция дисторсии. Актуальна при использовании стереонасадки.
4. Спецэффекты.
Итак, в принципе фотограф мог напортачить следующим образом.
1. Держать фотоаппараты не горизонтально (нижний край плёнки или матрицы расположен не горизонтально).
2. Направить их не параллельно (это часто является не ошибкой, а необходимостью), причём ошибиться он мог не только влево-вправо, но и вверх-вниз.
3. Одна точка съёмки могла оказаться ниже другой. Особенно часто это происходит на склоне и при съёмке с рук с малой базой.
4. Одна точка съёмки могла оказаться ближе к объекту, чем другая.
5. Фотограф мог при переходе от одной точки съёмке к другой сбить фокусное zoom расстояние объектива или объективы используемых аппаратов не были одинаковыми.
Теперь опишу, какие дефекты как устраняются.
Негоризонтальное расложение аппаратов. Одна точка выше другой. Устраняются поворотом снимков. В случае присутствия второго дефекта горизонталь на снимке (то, что параллельно нижнему краю снимка) должна стать параллельна линии, соединяющей точки съёмки. Другими словами, для просмотра снимка, снятого так, что одна камера была выше другой, надо или развернуть голову или сам снимок.
Разные фокусные расстояния. Устраняется масштабированием снимков.
Одна точка съёмки ближе к снимаемому объекту, чем другая. Дефект является в принципе неустранимым, но при малом отношении расстояний до дальнего и ближнего плана частично устраняется изменением масштаба.
Если оси аппарата были не параллельны
, но отклонения от параллельности были не большими (меньше 5°), то достатоточно только сдвига изображений.
Об искажениях, возникающих при большом угле между осями, будет рассказано дальше.
Очень удачной программой, с помощью которой можно визуально (промежуточные результаты представлены в виде чёрно-белого анаглифа) выполнять все описанные геометрические преобразования, кроме устранения дисторсии, является . Также с помощью этой программы можно распечатать снимок для просмотра в стереоскоп (его с примерами стереокарточек можно купить в ) и сделать приемлимый анаглифный вариант.
Итак, план работы с отснятым материалом таков, при этом каждый пункт может оказаться лишним.
1. Устранение дисторсии и виньетирования. Актуально при работе со стереонасадкой. Может быть выполнено в Photoshop. Для установления настроек для устранения дисторсии, в качестве тестового снимка можно отснять прямоугольник и запомнить подобранные параметры. Для устранения виньетирования (это выходит за рамки данной статьи) в качестве маски можно использовать негатив белого листа, отснятого с помощью этой стереонасадки.
2. Открытие стереопары в StereoPhotoMaker. Вся геометрическая настройка находится в меню Adjust. Выбираем Easy adjustment и примерно совмещаем центральную часть снимков с помощью сдвига.
3. Изменение масштаба снимка так, чтобы верхняя и нижняя точка на центральной вертикальной оси снимков при наложении совпадали по высоте. Возможно, что снимки придётся сдвигать по вертикали.
Совпадение двух точек сверху и снизу (отсутствие вертикальных параллаксов) и несовпадение в некоторых других точках по высоте свидетельствует или о том, что один снимок снят намного ближе другого, или о том, что снимки очень сильно перекошены, что маловероятно. Возможна также ситация сдвига объекта при недостаточно синхронной съёмке. В случае, когда одна из точек съёмки ближе другой, совмещение производится по точке на главном объекте и какой-нибудь ещё или по паре произвольных точек.
4. Поворот снимков. В качестве ориентиров используется какая-либо точка слева и какая-либо точка справа. Возможно, что снимки придётся сдвигать вверх-вниз.
5. Устранение аффинных искажений, возникающих при большом скосе осей. Если снять параллельные линии при большой величине угла конвергенции (сильном скосе осей), это будет выглядеть так.
|
|
Инструмент для устранения данного недостатка находится во вкладке V-Perspective.
6. Сдвиг снимков по горизонтали. Для малоформатных анаглифов обычно это делается так, чтобы ближайшая точка на границе имела нулевой параллакс (при этом некоторые объекты могут находиться в предэкранной плоскости, как на снимке собаки). Это связанно с соображением, что если один объект загораживает другой, то объект, который загораживают, должен быть дальше. В данном случае, тем объектом, который не может не загораживать, является граница снимка. С другой стороны, отодвигать сюжет дальше смысла не имеет, поскольку у левого и правого краёв кадра появится больше объектов, которые видны только одним глазом.
Но возможны и другие соображения, например, максимально совместив какую нибудь контрастную границу, можно сократить количество двоений и облегчить цветокоррекцию.
7. Сохранение результатов (Save Left/Right Images). Дальше можно заниматься подготовкой вашего произведения для различных способов просмотра.
Дополнительная обработка
Рассмотрим следующую стереопару.
Здесь использована база примерно в 4 раза больше, чем нужно (ах, какая досада!). Но на этом снимке, как и на предыдущих выполняется одно свойство - более дальние объекты на снимке расположены выше. Этим свойством мы и воспользуемся - перекосим эти снимки с целью уменьшения параллаксов. Photoshop и Corel Photo-Paint позволяют это сделать. Эта процедура называется Shear (сдвиг) и находится она в меню Distort (искажение).
В результате сдвига и удаления некоторых деталей получаем следующий результат.
В целом, снимок получился, хотя нижняя часть столба воспринимается с трудом.
В некоторых случаях такой способ можно использовать специально, поскольку, чем больше база, тем больше радиус стереовосприятия. Поэтому, завысив базу, можно хорошо передать дальний план, а также объём отдельных объектов. Главная неприятность, которая возникает при использовании метода Shear, заключается в том, что объекты, расположенные параллельно вертикальной стороне кадра, наклоняются к зрителю или от него.
При использовании данного приёма не стоит завышать базу более чем в два раза. Для широкоугольников применение данного приёма даёт не очень хорошие результаты. На примере низ столба воспринимается с трудом из-за частичного нарушения банального принципа: в левый и правый снимок должны попасть одни и те же объекты. Верх столба воспринимается неплохо.
Для подобных целей - исправление слишком большой базы или завышение базы с целью передать объём некоторых фрагментов сюжета, не создавая дискомфорт для зрителя из-за больших параллаксов, могут пригодиться любые деформации снимков стереопар, при которых точки сдвигаются по горизонтали. Это могут быть растяжение-сжатие по горизонтали, ячеистая деформация и другие операции.
Также дополнительный стереоэффект для отдельных фрагментов стереоизображения можно достичь так. Делается 4 снимка с точек на одной прямой, перпендикулярной направлению съёмки. В качестве основной стереопары используются центральные снимки, но некоторые их фрагменты, объём которых хочется подчеркнуть, заменяются аналогичными фрагментами из крайних снимков.
Все эти методы являются противоположностью псевдостерео, когда второе изображение стереопары получается из первого путём разрезания его на фрагменты, их сдвига, деформации и дорисовки того, что не видно на исходном снимке из-за перекрытия, но должно быть видно на втором изображении. Какая нужна техника?
Стереофотография - очень интересная область. Но много интересных кадров приходится снимать на последовательно на один фотоаппарат. В фотографиях, приведённых в статье, база варьируется в очень широких пределах. Тем не менее, основным простым вариантом могла бы стать двухобъективная цифровая камера с базой 10 см, квадратными четырёх-мегапиксельными матрицами (дабы не было вопросов, как cнимать вертикальные кадры). Объективы можно поставить с постоянным фокусным расстоянием, таким, чтобы обзор был как и штатников. Несмотря на простоту, такая техника обладала бы радиусом стереовосприятия 200 метров и позволяла бы снимать с расстояния от двух метров. С помощью такой техники можно было бы сфотографировать большинство сюжетов, которые традиционно снимают фотолюбители. Такая техника была бы идеальным сочетанием цены и потребительских качеств. Кроме того, с такой техники всегда можно снимать простые фотографии. Другие статьи на данную тему
4. В справке к программе рассказано (на английском) о различных способах просмотра стереоизображений и приведены изображения приспособлений для фотосъёмки.
5. Алексей Горяев. Цветокоррекция анаглифных изображений. Здесь можно узнать, как были сделаны иллюстрации для этой статьи и что делать после геометрической обработки, если вы хотите сделать изображение для просмотра в анаглифные стереоочки.
6.С.Н. Рожков, Н.А. Овсянникова. Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике. Терминологический словарь. Издательство «Парадиз», Москва, 2003 г.
В данной статье была использована терминология в соответствии с данным изданием.
Близкими к теме данной статьи являются: монокулярные факторы пространственного зрения, стереоскопическое восприятие, стереоскоп, стереоочки, радиус стереоскопического зрения, острота зрения, разрешающая сила стереовидения, порог стереоскопического зрения, опорные плоскости, пластика бинокулярного оптического прибора, параллакс, бинокулярный параллакс, горизонтальный параллакс, вертикальный параллакс, положительный параллакс, отрицательный параллакс, пространство стереоизображения, гипертрофия третьего измерения, пропорциональные пространственные соотношения, эффект кулисности, эффект миниатюризации, стереосъёмка на параллельных осях, стереосъёмка на конвергированных осях, аффинные искажения, нестереоскопические области видения, отжимающее действие рамки, зона Панума, зона стереоскопической глубины, фузия, фузионные резервы.
Фотопластикон или Имперская Панорама
Греческое stereos означает «телесный», «объемный». Объемный звук в наши дни является общепринятым стандартом, но стереофотография (или 3D-фотография) для многих остается диковинной забавой. А зря, ведь она позволяет запечатлевать реальность примерно так же, как ее видит человек.
Традиционная фотография выработала серьезный арсенал технических и художественных средств передачи объема: глубина резкости, фокусное расстояние оптики, перспектива, рисунок теней и композиция. Человеческий мозг может получить информацию о пространстве из содержания плоской картинки. Но обычная фотография неспособна передать объем непосредственно так, как его воспринимает человек.
Объем, глубина изображения - субъективная штука, поскольку мы ограничены своими органами чувств. Оси глаз человека пересекаются под определенным углом в точке, на которую направлено наше зрение. Получается пара плоских изображений, в которых имеет место смещение видимого пространства (параллакс). В результате слияния этих изображений в сознании возникает объемная картинка. Воспринимать объем позволяет расстояние между двумя точками (например, глазами), называемое стереобазой. Расстояние можно изменять, используя технические средства (например, стереобинокль или артиллерийский дальномер). С увеличением стереобазы уменьшается глубина резкости и увеличивается острота зрения.
Стереофотография - метод съемки, предполагающий наличие у камеры двух «глаз» вместо одного. Речь идет необязательно об объективах. Важен результат - кадры на пленке с необходимым смещением базы. Стереофотография не создает в реальности объемное изображение, но позволяет произвести хитрую подмену реального пространства на фотографию, особым образом снятую и подготовленную.
Способность 3D-фотографий передавать сложную структуру изображаемого объекта особенно ценна в «технических» жанрах, таких как съемка архитектуры, природных и городских пейзажей, макро. Использование стереофотографии в художественных целях дает совершенно новые творческие инструменты.
История стереофотографии
В 280 году до н. э. Евклид впервые обнаружил, что восприятие глубины пространства достигается именно потому, что каждый глаз видит немного отличающиеся картинки одного и того же объекта. Вслед за ним описал эти способности в 1584 году Леонардо да Винчи, посвятивший особенностям зрительного восприятия несколько своих сочинений. Теория стереоскопического восприятия была изложена в научной форме немецким оптиком и геометром Иоганном Кеплером в сочинении «Диоптрика» (1611). Спустя два года иезуит Франсуа д’Агийон (Francois d’Aguillion) впервые использовал термин «стереоскопия».
Примерно в 1600 году итальянский художник Джованни Баттиста делла Порта (Giovanni Battista della Porta) написал первую стереокартину. В начале XVII века его опыт повторяет Джакопо Хименти да Эмполи (Chimenti da Empoli), использовавший технику парных изображений. Спустя полтора столетия француз Буа-Клэр (G. A. Bois-Clair) создавал объемные изображения, используя метод растров. Успел попробовать себя в стереоскопических рисунках русский писатель Лев Толстой. В XX веке испанец Сальвадор Дали писал трехмерные картины, используя метод игольчатого экрана, предложенный изобретателем объемного кино - русским эмигрантом Алексеевым. Просмотр изображений, полученных с помощью растрового и игольчатого методов, не требовал никаких специальных приспособлений.
Открытие стереофотографии связано с именем профессора Лондонского Королевского колледжа Чарльза Уитстона (Charles Wheatstone). В 1833 году Уитстон создал зеркальный стереоскоп - прибор, позволяющий видеть объемную картинку, используя пару исходных картин со смещением. В качестве объектов ученый поначалу использовал свои рисунки. В соответствии с опытами была создана научная база. В 1838 году Уитстон делает исторический доклад о вопросах получения объемных изображений перед Королевским обществом в Лондоне. Доклад носил название «О некоторых поразительных и до сих пор не изученных явлениях бинокулярного видения» (On Some Remarkable and Hitherto Unobserved Phenomena of Binocular Vision).
Почему Уитстон использовал в своем стереоскопе рисунки, а не фотографические изображения? Ответ прост: фотография была изобретена французом Дагером только спустя шесть лет после открытия Уитстона - в 1839-м. Первые снимки, сделанные стереоскопическим методом, Уитстон представил общественности только в 1851 году на Всемирной выставке в Лондоне.
Первый фотоаппарат с двумя объективами, предназначенный для создания стереопар, создан в 1849 году шотландским ученым Давидом Брюстером (David Brewster). Брюстер, кроме того, является создателем простого стереоскопа без зеркал. В 1855 году француз Бернард создает первую зеркальную насадку для обычных однообъективных фотокамер, позволяющую снимать стереопары. Чуть позже англичанин Барун усовершенствовал данную конструкцию.
Одним из первых, оценивших потенциал 3D-фотографии, был английский репортер Роджер Фентон (Roger Fenton), который в 60-е годы XIX века путешествовал по России и является автором серии снимков, посвященных Русско-турецкой войне. В те же годы трехмерной фотографией заинтересовался известный французский фотограф Антуан Клод (Antoine Claude), открывший в 1851 году лондонский «Храм фотографии». По словам Клода, стереоскоп в дешевой и компактной форме преподносит модель всего, что существует в различных участках земного шара. Интересно, что именно Клод в 1853 году запатентовал метод получения стереофотографий.
В 1858 году француз Жезеф д’Альмейда (Joseph d’Almeida) открыл анаглифный метод создания объемных изображений, который позволял просматривать трехмерные картинки с помощью очков с красным и зеленым стеклами. Этот метод применялся для создания книг, открыток, комиксов, географических карт. В 1920-х появляются первые анаглифные фильмы, которые называли пластиграммами.
В начале XX века французский физик Йонас Липпман (Jonas Lippmann) открыл метод создания изображений, не требующий специальных приспособлений для просмотра. Изображения должны иметь особую поверхность на основе линзовой решетки (растра). Поверхность состоит из микролинз, под которыми находятся фрагменты изображений для правого и левого глаз. Рассматривая изображение под определенным углом, можно видеть объемное изображение. Фотограф Морис Бонне (Maurice Bonnet) впервые использовал растровый метод в 1930-х годах для создания объемных портретов.
В наши дни метод создания растровых изображений предполагает подготовку бумажной подложки на компьютере, которая затем печатается обычными средствами и снабжается пластиковым экраном с линзовым растром. Данный способ применяется при создании карманных календарей с трехмерными картинками или меняющимся изображением (вариоэффект).
Стереофотография появилась практически одновременно с обычной фотографией. Однако потребовалась почти сотня лет, чтобы она приобрела массовую популярность. В начале XX века стереофотография воспринималась как массовое развлечение, а не вид искусства. Пользовались популярностью аттракционы, основанные на стереоскопическом эффекте. Распространение получили ящички со стереографическими изображениями, на которых были запечатлены виды далеких стран, сделанные путешественниками, деревенские зарисовки и обнаженные натурщицы.
В первой половине XX века интерес к стереофотографии был весьма высок. Первые камеры, выпущенные компанией Franke & Heideke, были предназначены именно для стереосъемки: Heidoskop (1920), снимающий на листовую пленку, и Rolleidoskop (1922), в котором использовался рольфильм (формат стереопары 6 x 13 см). Вскоре в продаже появляется Stereoflektoscop компании Voigtlander (формат 6 x 13 см) и Verascope француза Юлия Ричарда (формат 45 x 107 см, пленка тип 127).
В 1939 году американец Вильям Грубер (William Gruber) основал компанию View-Master, которая спустя год выпускает узкопленочную стереокамеру. Компания View-Master произвела на свет немало инновационных приспособлений для съемки и просмотра 3D-фотографий и кинофильмов.
Появление в конце 1930-х годов цветной слайдовой пленки Kodachrome с высокой детализацией, а также рост популярности компактных узкопленочных камер способствуют появлению в 1940–50-х большого числа стереокамер с форматом кадра 24 x 23 мм (Edixa, Iloca, Kodak Stereo, Stereo-Realist) и 24 x 29 мм (Belplasca, Verascope F40). Немецкие фирмы Zeiss (Contax) и Leica предлагают зеркальные адаптеры, позволяющие получать объемные фотографии на обычных дальномерных камерах. Отметим, что конструкция с третьим визирующим объективом или дальномером вплоть до сегодняшнего дня не претерпела принципиальных изменений.
В 1950–60-е годы наблюдается всплеск массового интереса к стереофотографии. Выпускаются специальные камеры и стереонасадки, стереоскопы для просмотра изображений. Продаются сувенирные наборы, состоящие из парных слайдов с изображением мировых достопримечательностей. Стереокамеры применялись при съемке поверхности Луны, Марса и Солнца в американских космических программах.
В будущем трехмерная фотография наверняка станет привлекать намного больше внимания, чем ей уделяется сейчас. Безусловно, это зависит от технической базы, которая постоянно совершенствуется. Пока же доступны два простых способа создания трехмерных фотографий.