Русская Википедия:Рыбий глаз (объектив)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Ры́бий гла́з («Фишай», транскрипция от Шаблон:Lang-en) — разновидность сверхширокоугольных объективов с целенаправленно увеличенной дисторсией, другое название дисторси́рующий (или «дисторзирующий») объективШаблон:Sfn. От обычных (ортоскопических) короткофокусных объективов отличается ярко выраженной бочкообразной дисторсиейШаблон:Sfn, позволяющей отображать пространство и предметы при помощи азимутальной, ортографической или стереографической проекций, в зависимости от конкретной оптической конструкции. За счёт сильных искажений угловое поле «рыбьего глаза» может достигать 180° или даже превышать эту величину, что недоступно для ортоскопической оптики, реализующей гномоническую проекцию окружающего пространстваШаблон:Sfn.

Главной особенностью объективов типа «Рыбий глаз» являются характерные искажения, сходные с видом отражения в зеркальной сфере. Прямые линии, не пересекающие оптическую ось, отображаются в виде дугообразных кривых, а предметы по мере удаления от центра к краям кадра сильно сжимаются в радиальном направлении[1]. При этом, рекордный полусферический обзор не является обязательным свойством рыбьего глаза, и у некоторых объективов этого типа поле зрения не превышает 120—160° при таких же искажениях. У дисторсирующих зум-объективов обзор может сужаться ещё сильнее[2]Шаблон:Ref+.

Файл:Lucca by Dario Bonazza.jpg
Изображение, полученное с помощью объектива «Рыбий глаз» диагонального типа

Историческая справка

Шаблон:Main Название «рыбий глаз» подчёркивает сходство изображения, даваемого таким объективом, с эффектом «окна Снелла», благодаря которому подводные обитатели видят всю верхнюю полусферу надводного мира в пределах конуса шириной около 90 градусов[3]. Это объясняется законом Снеллиуса, то есть, резким перепадом показателя преломления на границе воды и воздуха. Впервые термин «рыбий глаз» использовал в 1911 году американский физик-экспериментатор Роберт Вуд (Шаблон:Lang-en) в своей книге «Физическая оптика»Шаблон:Sfn. За 5 лет до этого он смоделировал подобную оптическую систему, поместив на дно ведра, заполненного водой, фотопластинку, а на половине глубины над ней линзу с точечной диафрагмойШаблон:Sfn. Полученное изображение, несмотря на низкое качество, продемонстрировало возможность получения полусферического обзора[3]. В дальнейшем Вуд усовершенствовал съёмочную камеру, заполнив водой герметичную металлическую коробку с отверстием[4].

Файл:Wood-1906 - Fig 2.jpg
Снимок Вуда, сделанный из ведра с водой. 1906 год

Приоритет в создании дисторсирующего объектива принадлежит английскому биохимику Робину (Роберту) Хиллу (Шаблон:Lang-en), запатентовавшему в декабре 1923 года трёхлинзовую оптическую систему, состоящую из сильного отрицательного мениска, расположенного перед положительным склеенным ахроматомШаблон:Sfn. Такое устройство могло обеспечить угловое поле, охватывающее небосвод целиком, и достаточное для регистрации всей облачности[5]. При этом за счёт неисправленной дисторсии становится доступным поле зрения 180° на изображении конечного размера. Ортоскопический объектив не способен обеспечить такой охват, поскольку размеры изображения в этом случае стремятся к бесконечностиШаблон:Sfn.

Первый объектив Хилла под названием Hill Sky Lens изготовлен в 1924 году лондонской компанией Beck of London[6]Шаблон:Sfn. Несмотря на чрезвычайно низкую светосилу f/22, объектив давал вполне чёткое изображение в форме круга, и позволял одним кадром снимать всю небесную полусферу при помощи камеры с тем же названием Hill Sky Camera. В 1929 году советский оптик Владимир Чуриловский рассчитал оптическую схему аналогичной широкоугольной камеры, объектив которой состоит из двухлинзового отрицательного дистортера и расположенного за ним ортоскопического объектива типа «Тессар». Комбинация обеспечивала угловое поле 127° при светосиле f/5,6Шаблон:Sfn. В 1933 году на основе объектива Чуриловского реализована технология аэрофотосъёмки больших площадей местности с дешифровкой снимков оптическим ортотрансформатором, вносящим обратные искаженияШаблон:Sfn.

Файл:Fisheye-Nikkor Auto 6mm f2.8 lens 2015 Nikon Museum.jpg
«Циркулярный» рыбий глаз «Fish-Eye Nikkor 2,8/6» с фотоаппаратом «Nikon F2 Photomic». Объектив диаметром более 20 см. создавался специально для Антарктической экспедиции и обладает угловым полем 220°[7]

Вскоре светосильный «рыбий глаз» был создан и в Германии: в 1932 году компанией AEG получен патент № 620 538 на пятилинзовый Weitwinkelobjektiv, разработанный Гансом Шульцем (Шаблон:Lang-de)Шаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn. Объектив был настолько хорош, что позволял вести моментальную съёмку, и уже в 1935 году фотохудожник Умбо снимал им эффектные репортажи[8]. В 1938 году на основе немецкой разработки, доставшейся Японии в рамках Стального пакта, создан Fish-eye Nikkor 16/8,0, после войны выпускавшийся в составе камеры для «рольфильма»Шаблон:Sfn[9][10]. В том же году немецкий оптик Роберт Рихтер (Шаблон:Lang-de) сконструировал шестилинзовый Zeiss Pleon, который использовался во время Второй мировой войны для фоторазведки[11]Шаблон:Sfn. Современный «рыбий глаз» для малоформатных фотоаппаратов и «кропнутых» цифровых камер ведёт своё происхождение от следующей немецкой разработки Zeiss Sphaerogon, сконструированной перед войной оптиком Вилли Мертэ (Шаблон:Lang-de), и в 1947 году вывезенной Армией США вместе с другими экспонатами Музея Carl Zeiss[12][13].

Первые дисторсирующие объективы рассчитывались на регистрацию всего круга изображения, который вписывали в квадратный или прямоугольный кадр. В 1963 году компания Asahi optical выпустила первый полнокадровый или «диагональный» Fish-eye Takumar 18 мм f/11, кроющий прямоугольный кадр целиком с полусферическим обзором только по диагонали[14]. Этот тип «рыбьего глаза» оказался более востребованным фотографами, поскольку даёт изображение привычной формы. С середины 1960-х годов дисторсирующая оптика прочно заняла место в каталогах оптических фирм, продаваясь как для специальных целей, так и в качестве дополнения к стандартной линейке ортоскопических объективов. В СССР дисторсирующая оптика стала доступна рядовым фотографам в конце 1970-х годов с появлением «гражданских» моделей «Зодиак-2» и «Зодиак-8»Шаблон:Ref+. Все они были «диагональными», заполняя целиком малоформатный и среднеформатный кадры соответственно[15][16]. Позднее на БелОМО начат выпуск циркулярных объективов «Пеленг»[17].

«Рыбьему глазу» нашлось применение в фотожурналистике, фотоискусстве и кинематографе в качестве яркого выразительного средства. Сверхширокоугольные объективы первой современной широкоформатной киносистемы Todd-AO для естественной передачи перспективы проектировались незначительно дисторсирующимиШаблон:Sfn[18]. Сферорамные кинематографические системы (например, IMAX DOME) изначально основаны на использовании объективов типа «рыбий глаз» для съёмки и проекции изображения на полусферический экранШаблон:Sfn. За счёт формы экрана искажения, присущие такой оптике, компенсируются и зрители наблюдают предметы в нормальной перспективе под большими углами, усиливающими эффект присутствия[19]. Таким же способом осуществляется проекция изображения звёздного неба в современных полнокупольных планетариях[20].

Основные разновидности

Все объективы типа «рыбий глаз» принято разделять на две главные разновидности по степени заполнения кадрового окна камеры: «циркулярные» и «диагональные»Шаблон:Sfn. Оба типа изображения могут быть одновременно реализованы в одном зум-объективе, который при минимальном фокусном расстоянии работает как циркулярный фишай, а при максимальном — как диагональный[21].

  • Циркулярный (или «круговой») — в данном случае круг поля изображения, даваемого объективом, не заполняет кадровое окно целиком, а его диаметр близок к размеру короткой стороны кадраШаблон:Sfn. Такой объектив имеет угол поля зрения 180° и более во всех направлениях. Зачастую габариты циркулярных объективов из-за большого диаметра передних линз превышают размеры камеры в несколько раз. Наиболее широкое применение они нашли в специальных областях прикладной фотографии, например в метеорологии и астрономии для съёмки небосвода.
  • Диагональный (или «полнокадровый») — полученный кадр целиком занят изображением, вырезаемым из круглого пятна, даваемого объективом[22]. При этом угол поля зрения 180° соответствует диагонали кадра. Не всегда поле зрение «Рыбьего глаза» достигает 180°: у некоторых объективов оно меньше, и часто соответствует ортоскопическим сверхширокоугольникам, сохраняя при этом дисторсию.

Ещё одна разновидность является промежуточной, и круг изображения объектива не заполняет прямоугольный кадр полностью, но и не регистрируется на нём целиком, оставаясь обрезанным с двух сторон. При этом диаметр круга вписан по длинной стороне, а не по короткой, как у циркулярных объективов. Аналогичным образом выглядит изображение полнокадровых циркулярных объективов, установленных на «кропнутой» камере, а также некоторых зум-объективов в промежуточном положении кольца масштабирования.

Отображение пространства

При создании обычных широкоугольных объективов стремятся свести к нулю дисторсию — искривление прямых линий, не проходящих через центр кадра. Поэтому изображение, даваемое ортоскопическим объективом, эквивалентно гномонической проекции сферы на плоскость. В таком случае невозможно получить угловое поле 180°, так как край поля зрения окажется бесконечно удалённым[23]. Для достижения полусферического обзора в объектив при его разработке намеренно вносят отрицательную дисторсию, которая обеспечивает специфическое отображение пространства, в зависимости от интенсивности искажения соответствующее той или иной геометрической проекции[24][25]. В большинстве объективов, доступных фотографам, реализована равновеликая азимутальная проекция Ламберта, достижимая минимальной оптической сложностью. При этом зависимость между фокусным расстоянием <math>f'</math> объектива и его полем зрения <math>2 \cdot \omega</math> сложнее, чем в ортоскопических объективах, и зависит от величины дисторсии, определяющей тип проекции сферы на плоскостьШаблон:Sfn.

Проекции пространства, реализованные в объективах различных оптических конструкций
Объект Файл:PeterW zt 1.png
Исходный объект в виде туннеля, фотографируемый из его центра влево перпендикулярно левой стене (обозначено стрелкой)
  Ортоскопический Рыбий глаз[26][27]
Гномоническая Стереографическая[28] Эквидистантная Азимутальная Ортографическая
Схема Файл:Gnomonic draw.png Файл:Stereographic draw.png Файл:Laengentreu draw.png Файл:Lambert draw.png Файл:Orthographic draw.png
Вид
изображения 		Файл:PeterW zt 2.png Файл:PeterW zt 4.png Файл:PeterW zt 5.png Файл:PeterW zt 6.png Файл:PeterW zt 7.png
Функция отображенияШаблон:Ref+[27] <math>d = f' \operatorname{tg}(\omega)</math> <math>d = 2 f' \operatorname{tg}(\omega / 2)</math> <math>d = f' \cdot \omega</math> <math>d = 2 f' \sin(\omega / 2)</math>Шаблон:Ref+</math>. В общем случае <math>k_1 = k_2 = 2</math>, но для некоторых объективов, например AF Nikkor DX 10,5/2,8 значения коэффициентов <math>k_1</math> и <math>k_2</math> могут отличаться|group="*"}} <math>d = f' \sin(\omega)</math>
Особенности Отображает пространство в соответствии с законами линейной перспективы так же, как и камера-обскура. Прямые линии отображаются прямыми, а форма предметов сохраняет геометрическое подобие. При очень широких углах обзора объекты на краях поля зрения растягиваются в направлении от центра кадра. Сохраняет углы между кривыми. Предпочтительно для фотографии, поскольку почти не сжимает объекты на краю поля зрения. Поле зрения полнокадровых объективов этого типа больше, чем у всех остальных при равном диагональном обзоре. Samyang является единственным производителем. Сохраняет угловые размеры. Предпочтительно для угловых измерений, в том числе в астрофотографии. В научном сообществе считается «идеальной проекцией». Эквидистантная проекция доступна в приложениях PanoTools для склейки панорам. Сохраняет соотношения площадей. Наиболее применимо при необходимости сопоставления поверхностей, например облачности или растительного покрова. Дисторсирующие объективы этого типа легче и компактнее других. Главный недостаток — сильное сжатие объектов на краю поля зрения. Практически отсутствует виньетирование, а яркость равномерна по всему полю, благодаря чему такие объективы предпочтительны для фотометрических исследований. Очень сильно сжимает объекты на краю поля зрения, самого узкого из всех в диагональной версии.
Максимальное угловое поле Меньше 180°. В пределе 130—140° Не ограничено, может достигать 180° и более Может превышать 180°. Известны объективы с охватом 250°Шаблон:Ref+ Не ограничено, может достигать 360° Не может превышать 180°
Фокусное
расстояниеШаблон:Ref+ 		<math>f' = \frac{d}{\operatorname{tg}\omega}</math> <math>f' = \frac{d}{2 \operatorname{tg}(\omega / 2)}</math> <math>f' = \frac{d}{\omega}</math> <math>f' = \frac{d}{2 \sin(\omega / 2)}</math> <math>f' = \frac{d}{\sin(\omega)}</math>
Примеры[24][29][30] Все ортоскопические
объективы
  • Samyang 7,5/2,8
  • Samyang 8/2,8
  • Samyang 12/2,8
  • Canon 7,5/5,6
  • Coastal Optical 7,45/5,6
  • Nikkor 6/2,8
  • Nikkor 7,5/5,6
  • Nikkor 8/2,8
  • Nikkor 8/8,0
  • «Пеленг» 8/3,5
  • Rokkor 7,5/4,0
  • Sigma 8/3,5
  • Canon 15/2,8 (1988)
  • Minolta 16/2,8 (1971)
  • Nikkor 10,5/2,8Шаблон:Ref+
  • Nikkor 16/2,8 (1995)
  • Sigma 4,5/2,8
  • Sigma 8/4,0Шаблон:Ref+
  • Sigma 15/2,8 (1990)
  • Zuiko 8/2,8

Перспектива, аналогичная создаваемой объективами «Рыбий глаз», может быть воспроизведена методами вычислительной фотографии при объединении в общее изображение нескольких снимков, сделанных ортоскопической оптикой. Технология особенно популярна в цифровой панорамной фотографии. Большинство компьютерных приложений, предназначенных для склейки панорам, позволяют задавать различные проекции конечного изображения, в том числе стереографическую. В то же время, изображение, полученное «Рыбьим глазом», может быть программно трансформировано в обычное ортоскопическое, но с неизбежной и сильной потерей качества по краям поля[31].

Области применения

Дисторсирующие насадки

Файл:Fisheye phone lens collage with example image.jpg
Дисторсирующая насадка на камеру смартфона

Кроме полноценных объективов типа «Рыбий глаз» аналогичный вид изображения может быть достигнут обычной оптикой с афокальной широкоугольной насадкой соответствующего типа. В этом случае насадка, действующая по принципу «перевёрнутого телеобъектива», увеличивает угловое поле, одновременно внося дисторсию. Тем не менее, по уровню сложности и стоимости такие насадки не уступают аналогичным объективам, и по этой причине не получили распространения в фотографии[32].

Дисторсирующие насадки оказались удобны для совместной работы с телевизионными вариообъективами, придавая характерное искажение и увеличивая угол обзора, однако из-за оптических особенностей оптики с переменным фокусным расстоянием вся комбинация работоспособна только в положении «макро» при неработающем зумеШаблон:Sfn. Кроме того, такие насадки рассчитаны на очень близкое расположение к основному объективу, накладывая определённые ограничения на диаметр и конструкцию его оправы. В последнее время получили широкое распространение дисторсирующие насадки для камерафонов, к которым крепятся магнитным кольцом или специальным зажимом[33]. Поле зрения камер с такими насадками не всегда достигает 180°, но характерная дисторсия обеспечивает необходимый изобразительный эффект без обработки снимков соответствующими приложениями[34].

Светофильтры

На объектив типа «рыбий глаз» невозможна традиционная установка светофильтров перед большой и выпуклой передней линзой: в этом случае их оправа неизбежно перекрывает поле зрения. Это требует повышенного внимания и аккуратности при съёмке, особенно с близких расстояний, так как линзу без защитного светофильтра легко повредить. При необходимости светофильтры устанавливаются за задним оптическим элементом, что затрудняет выбор их положения, необходимый для градиентных и поляризационных фильтров. Поскольку дополнительный оптический элемент за задней линзой объектива влияет на его оптические свойства, в конструкции предусматривается плоско-параллельный стеклянный компенсатор, заменяемый в случае необходимости, нужным светофильтром[35]. Некоторые производители снабжают хвостовик объектива специальным карманом для оптически нейтральных желатиновых светофильтров на тонкой гибкой подложке[36]. Старые модели объективов этого типа имеют встроенные револьверные диски со стандартным для чёрно-белой фотографии набором из жёлтого, оранжевого и красного светофильтров[10][37]. Установка бленды на объектив также невозможна из-за неизбежного виньетирования ею поля зрения. Большинство диагональных объективов оснащается несъёмной блендой, интегрированной в оправу. Однако, из-за небольших размеров, такая бленда малоэффективна, и по большей части выполняет функцию защитного ограждения передней линзы[36].

Известные фотографы и их работы

  • Умбо стал первым в истории фотохудожником, использовавшим «Рыбий глаз» в качестве изобразительного средства. В октябре 1937 года немецкий журнал Volk und Welt опубликовал фоторепортаж, снятый им двумя годами ранее первым достаточно светосильным Weitwinkelobjektiv[8].
  • Лев Бородулин — первый советский фотожурналист, у которого появился объектив «Рыбий глаз»[38]. В 1964 году им создана одна из обложек журнала «Огонек»[39]

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Источники

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Виды кино- и фотообъективов

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Cite web
  2. ↑ Шаблон:Cite web
  3. ↑ 3,0 3,1 Шаблон:Статья
  4. ↑ Шаблон:Cite web
  5. ↑ Шаблон:Cite journal
  6. ↑ Шаблон:Cite web
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ 8,0 8,1 Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Cite web
  10. ↑ 10,0 10,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок sph не указан текст
  11. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок ple не указан текст
  12. ↑ Шаблон:Cite web
  13. ↑ Шаблон:Cite web
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ Шаблон:Cite web
  16. ↑ Шаблон:Cite web
  17. ↑ Шаблон:Cite web
  18. ↑ Шаблон:Cite web
  19. ↑ Шаблон:Cite web
  20. ↑ Шаблон:Cite web
  21. ↑ Шаблон:Cite web
  22. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок dp не указан текст
  23. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок rusy не указан текст
  24. ↑ 24,0 24,1 Шаблон:Cite web
  25. ↑ Шаблон:Cite journal
  26. ↑ Шаблон:Cite web
  27. ↑ 27,0 27,1 Шаблон:Cite journal
  28. ↑ Шаблон:Cite web
  29. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ Шаблон:Cite web
  31. ↑ Шаблон:Cite web
  32. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок sf не указан текст
  33. ↑ Шаблон:Cite web
  34. ↑ Шаблон:Cite web
  35. ↑ Шаблон:Cite web
  36. ↑ 36,0 36,1 Шаблон:Cite web
  37. ↑ Шаблон:Cite web
  38. ↑ Шаблон:Cite web
  39. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Рыбий_глаз_(объектив)&oldid=10726435