Объектив обратной перспективы
вытащено из "Субъектив" Журнал о фотографии 1996/4
Н.Кувшинов
В.Решетников
Снимок сделан "нормальным" объективом
Снимок сделан объективом обратной перспективы
Нас окружают два геометрических пространства. Одно - объективное, существующее вне человека, другое - перцептивное, или пространство зрительного восприятия, возникающее в сознании в результате работы системы "глаз+мозг". Эти пространства взаимообусловлены, ведь перцептивное - это отображение объективного, но геометрически они различаются (объективно, например, рельсы параллельны, а в перцептивном они "как водится, у горизонта сходятся").
История рисунка в процессе развития привела в конечном итоге к созданию перцептивной перспективы, которая скорректировала строгие геометрические правила линейной ренессансной перспективы с учетом механизмов воздействия мозга на процесс восприятия.
В 80-е годы нашего столетия академик В.В.Раушенбах разработал общую теорию перспективы, включающую в себя все известные в изобразительном искусстве системы: аксонометрию, ренессансную и обратную. Он показал, что нет идеальной (т.е. не вносящей искажений) системы перспективы для изображения перцептивного пространства, как не существует и идеальных методов геометрического отображения трехмерного пространства на плоскость.
Следует отметить, что абсолютное большинство оптических систем, отображающих объекты трехмерного пространства на плоскость, строго следует системе ренессансной перспективы. Центром проекции в них служит точка входного (или выходного) зрачка, проективными линиями выступают т.н. главные лучи. Поэтому все выводы о характере и искажениях изображений в ренессансной линейной перспективе полностью относятся к изображениям, сформированным объективами. Наихудшая ситуация характерна для объектов ближней области пространства - здесь искажения изображений относительно того, как мы их видим, максимальны. Практика фотографии и кинематографа демонстрирует примеры того, как искажаются форма и масштаб объектов, хотя сохраняется их подобие.
Кстати, художники, использующие в творчестве ренессансную систему перспективы, давно заметили несоответствие формально построенных изображений и образов тех же предметов, хранящихся в памяти. Поэтому область ближнего плана либо не изображалась вообще, либо "маскировалась" разными способами, либо формально отдалялся центр проектирования.
Но существуют жанры, передающие облик именно близких предметов (портрет, натюрморт и пр.). Использование традиционной системы перспективы в этих случаях заведомо связано с большими искажениями изображений относительно естественного зрительного восприятия. Масштабы искажений можно уменьшить (скомпенсировать) отдалением центра проекции. В терминах общей теории перспективы отдаление центра проекции равносильно использованию иных вариантов перспективы, в которых ошибки изображения будут другого вида, несущественного для данной изобразительной задачи. В фотографии этот прием используется при съемке портретов телеобъективом. Уменьшение ошибок масштаба тут происходит за счет передачи глубины. Портреты, снятые телеобъективами, не имеют заметных перспективных искажений, но воспринимаются как "сплющенные" по глубине.
Значит, радикально улучшить ситуацию можно лишь изменив систему перспективы. Из общей теории перспективы следует, что предметы ближнего плана будут изображаться более естественно в аксонометрии и (или) в обратной перспективе. Парадокс? Отнюдь.
Этим широко пользовались в иконописи Византии и Древней Руси. Но если живописные достоинства икон общепризнанны, то необычная геометрия пространства долгое время вызывала массу нареканий. Напомним, что линии, изображающие глубину предметов, в обратной перспективе по мере удаления расходятся (в аксонометрии они параллельны, в ренессансной перспективе - сходятся в центре проекции). Какими только эпитетами не награждали обратную перспективу, от "наивной" до "ложной" и даже "извращенной". Одним из первых попытался разобраться в этом феномене П.А.Флоренский. В статье "Обратная перспектива"[*] он показал, что "научная линейная перспектива" достоверно передает видимый образ, если центр проекции один и неподвижен, если отсутствует бинокулярность и "все психофизиологические процессы акта зрения". При нарушении хотя бы одного из этих условий линейная перспектива ничуть не лучше других вариантов. Зрение не заканчивается построением изображения на сетчатке глаза. Воспринятая мозгом перцептивная картина существенно отличается от сетчатого образа. Мозг корректирует и размеры (действует т.н. механизм константности величины), и форму (механизм константности формы). Соответствующая система перспективы называется перцептивной (ренессансная, аксонометрическая и обратная - это ее частные случаи). И обратная, и ренессансная системы имеют свои достоинства, свои возможности и "невозможности", свои области применения.
Предпочтение той или иной перспективы находится в зависимости от удаленности предметов и имеет следующий вид:
- для близких и небольших предметов перцептивная перспектива соответствует аксонометрии и обратной перспективе;
- для среднего плана - практически совпадает с ренессансной (нормальной);
- для дальнего плана - имеет вид "более слабой" ренессансной.
Аксонометрия вообще не вносит искажений. Это возможно, когда изображаются только предметы ближней области, а не всего пространства, и при выполнении ряда обязательных условий:
1) предмет должен быть малым (соответствовать конусу четкого видения человека с углом при вершине примерно 70);
2) его удаленность не велика (область полной константности, т.е. там, где предметы не кажутся сужающимися в глубину).
Если вблизи наблюдается предмет, размеры которого несколько больше указанных, то аксонометрия трансформируется в обратную перспективу. Условия наблюдения примерно те же, что и для аксонометрии.
Наибольшая возможная величина обратной перспективы при естественном зрительном восприятии приблизительно равна 100. Оказывается, человек и наблюдает предметы в непосредственной близости от себя в слабой обратной перспективе. Просто в силу ее малой выраженности и традиционного отношения к ренессансной перспективе, как единственно "правильной", мы не замечаем этого феномена. Всю жизнь, каждый день на экранах телевизоров, на страницах газет и журналов мы видим изображения в привычной линейной перспективе и считаем ее нормальной. А вот дети рисуют свои первые шедевры в обратной перспективе.
Конечно же и аксонометрия (в оптике она называется телецентрической перспективой), и обратная перспектива рассматривались в теории оптических систем. Сформулированы даже условия их получения объективом, но...
Первое "но" состоит в том, что изображение в обратной перспективе считалось искаженным. За "эталон" принята ренессансная система.
Второе "но" заключалось в условиях построения изображения. Классический подход состоял в переносе центра проекции. Им в объективах выступает центр входного зрачка (объектива, а не глаза!). Для аксонометрии следовало зрачок спроектировать в бесконечность, для обратной перспективы - за объект съемки. Но если входной зрачок располагать за предметом реальных размеров, то линзы должны быть гигантского диаметра, иначе свет просто не попадет в объектив. С гигантскими линзами возникают гигантские проблемы. А если объектив имеет разумные размеры, то объект съемки должен быть очень малым.
Круг замкнулся. Это противоречие, а также устойчивое мнение о недопустимости искажений в обратной перспективе и привели к нынешней ситуации. Объективов, которые формируют иной характер перспективы, на этой научной базе появиться не могло.
Значит, нужен иной подход к проблеме. Очевидно, многие разглядывали предметы в обыкновенную лупу и обратили внимание на непривычный характер картины. Ведь лупа строит изображение близкорасположенных предметов как раз в обратной перспективе. К сожалению формируется оно расходящимися пучками лучей (изображение получается мнимым), и его нельзя зафиксировать непосредственно на пленке.
Оказалось, можно создать оптическую систему, которая имеет традиционное для фотообъективов положение зрачка, но формирует реальное изображение в обратной или телецентрической перспективе. Чтобы не утомлять читателей незнакомыми терминами и математическими выкладками, адресуем интересующихся к нашей статье "Принципы создания оптических систем, отображающих трехмерные объекты на плоскость по заданным законам перспективы" в №11, 1994 "Оптического журнала". Схема нового объектива оригинальна. На нее получен патент[*] России. Но название "Объектив обратной перспективы" отражает далеко не все его функциональные возможности. Близкие предметы воспринимаются нами то в аксонометрии, то в обратной перспективе. Такое изменение проекции возможно и в новом объективе. А поскольку оно осуществляется плавной подвижкой оптических компонентов, объектив реализует массу промежуточных вариантов. Выбор изобразительных возможностей за художником: можно сохранить естественное восприятие со степенью обратной перспективы примерно 100, а можно попробовать и совсем "неестественные" варианты. Кроме того можно снимать и в классической линейной проекции, причем есть возможность "усилить" или "ослабить" ее степень.
Терпеливому читателю, дошедшему до этих строк и поверившему в реальность описанного, посвящается следующий абзац.
Такого объектива нет. Пока нет. Но он вполне может быть. Это доказывают полученные аналитические выражения, это подтвердили фотографии, сделанные с помощью макета. Макет объектива - это почти объектив, но нетранспортабельный и неуклюжий. Но нужный характер изображения он формирует. Представленные фотографии в обратной перспективе сделаны с помощью этого макета. Для сравнения приведены снимки тех же объектов, осуществленные "полтинником".
И последний вопрос, который, возможно, должен стоять в начале. А нужны ли подобные объективы?
Напомним, что автор общей теории перспективы Б.В.Раушенбах является ведущим специалистом в области управления и ориентации космических аппаратов. Первые системы стыковки космических модулей имели оптический канал наблюдения. Поскольку точность ориентации должна быть исключительно высокой, изображение, формируемое оптической системой должно быть максимально близким к видимому непосредственно глазом. Может быть, перцептивная система перспективы зарождалась именно в то время? Аналогичные проблемы имеют место в устройствах технического зрения (например, для управления манипуляторами). На наш взгляд, подобные объективы расширят арсенал фотографии, кинематографа, телевидения. И всегда актуальным остается момент, касающийся чисто научной стороны, т.е. любопытства.
и реклама:
