объектив анаморфотный что это такое
Анаморфотный объектив что это такое?
Что такое анаморфотные объективы?
Существует два вида объективов, которые могут использоваться при создании фотографии: сферические линзы и анаморфотные линзы. Сферические линзы — это тип, который мы все используем чаще всего, и они передают изображение на сенсор или пленку, не влияя на соотношение сторон. Однако анаморфотные линзы искажают изображение, сжимая его по горизонтали, оставляя вертикальный аспект без изменений. Чтобы понять, зачем это нужно разберемся дальше.
Широкоэкранная съемка
Хотя в первые годы кино было опробовано несколько широкоэкранных форматов, подавляющее большинство фильмов снимались в стандартном 35-мм формате с соотношением 1,37:1 до начала 1950-х годов. Именно тогда, чтобы противостоять сокращению аудитории кинотеатров, вызванному ростом популярности телевидения, киностудии перешли к созданию фильмов в широкоэкранных форматах.
Некоторые методы, используемые для достижения более широкого соотношения сторон, просто маскируют верх и низ 35-мм пленки. Однако обрезанное изображение, полученное таким образом, тратит большую часть площади каждого кадра, уменьшая разрешение и увеличивая зернистость при проецировании.
Анаморфные линзы были разработаны для использования всей 35-мм пленки, сжимая изображение по горизонтали с коэффициентом 2 при использовании полной высоты рамки. Когда готовый фильм был показан в кинотеатре, объектив проектора, соответственно, вернул изображение обратно в правильные пропорции. Таким образом, классическое соотношение сторон широкоэкранного фильма 2,39:1 может быть получено из кадров пленки с соотношением сторон 1,37:1.
Анаморфные объективы
В то время как анаморфные линзы были разработаны, чтобы преодолеть ограничения 35-мм пленки, они добавили изображениям особый вид.
Одной из самых уникальных особенностей анаморфотных изображений является то, что нечеткие элементы на заднем плане создают характерное вертикальное овальное боке. Вспышки линз также видны как горизонтальные или вертикальные полосы по всему кадру.
Овальные блики боке и линзы, видимые как горизонтальные или вертикальные полосы по всему кадру, являются уникальными особенностями анаморфных изображений.
При использовании анаморфные линзы имеют эффективную меньшую глубину резкости по сравнению со сферическими линзами, которая часто считается более кинематографической. Чтобы понять этот эффект, учтите, что когда вы используете 50-миллиметровую анаморфный объектив, он имеет вертикальную перспективу 50-миллиметрового сферического объектива, но из-за сжатия изображения вдоль горизонтальной оси изображения эффективное горизонтальное фокусное расстояние такое как у объектива 25 мм. Следовательно, для достижения поля зрения, аналогичного 50-миллиметровой сферической линзе, необходимо использовать 100-миллиметровую анаморфную линзу с меньшей глубиной резкости.
Анаморфные объективы и цифровые датчики
С появлением цифровых датчиков потребность в анаморфных линзах уменьшилась. Цифровые видеодатчики обычно имеют более широкий формат изображения, чем 35-мм пленка, поэтому сферические линзы можно использовать для получения широкоэкранного изображения с минимальным количеством кадрирования.
Использование стандартной анаморфной линзы с 2-кратным коэффициентом сжатия на цифровом датчике с соотношением сторон 16: 9 приведет к получению окончательного изображения с чрезмерно широким соотношением сторон 3,55: 1. Для достижения соотношения сторон 2,39: 1 используется только центральная часть датчика, что может означать, что в конечном изображении используется меньше пикселей, чем было бы достигнуто простым маскированием верхней и нижней части датчика полной ширины. По этой причине компания Arri выпустила версию своей кинокамеры Alexa с сенсором изображения 4:3, специально разработанной для получения изображения 2,39: 1 в сочетании с 2-кратным анаморфным объективом.
Существует также ряд анаморфных дополнительных объективов с горизонтальным коэффициентом сжатия 1,33: 1 или 1,35: 1, которые предназначены для работы в сочетании со сферическими линзами на камерах, таких как зеркальные фотокамеры с цифровыми датчиками 16: 9. Однако более низкий коэффициент сжатия означает, что эти адаптеры производят меньше характерных анаморфных бликов и бликов, которые ищут кинематографисты.
Как правильно снимать на анаморфотные объективы
Хотя существуют анаморфотные объективы, которые можно адаптировать для работы с большинством камер, существует ряд вопросов, которые необходимо рассмотреть, прежде чем планировать свой первый анаморфный широкоэкранный проект.
Если у вашей камеры нет функции сжатия изображения в видоискателе или на экране монитора, вам придется работать с горизонтально сжатым изображением, что усложняет кадрирование и съемку.
Анаморфотные линзы зачастую больше и тяжелее, чем сферические линзы, что делает их менее пригодными для съемки и в движении. Они также могут иметь более медленную максимальную диафрагму, поэтому вам понадобится больше света при съемке.
Широкоугольные анаморфные линзы могут иметь большее искажение, чем сферические линзы, что затрудняет получение прямых вертикалей на изображении. Искажение линзы, вызванное анаморфными линзами, также может затруднить работу с визуальными эффектами.
Дополнительные стеклянные элементы в анаморфированных линзах могут повлиять на резкость изображения, хотя некоторые кинематографисты активно предпочитают более мягкий характер стекла при работе с цифровыми форматами с разрешением 4K или более высоким, поскольку это может снизить чрезмерную клиническую природу отснятого материала.
Кому подойдет анаморфотный объектив?
Анаморфные линзы не подходят для повседневного кинопроизводства. Однако для нужного проекта анаморфотные линзы могут увеличить ваши производственные показатели и придать вашей съемке уникальный кинематографический вид.
Анаморфотные насадки и цифровая техника
Идея использовать совместно цилиндрические и сферические линзы возникла в 1897 году у Эрнста Аббе (Ernst Abbe, 1840—1905). Мне всегда очень хотелось посмотреть, что это дает применительно к цифровым камерам. На этапе маленьких матриц, да еще с прямоугольными чувствительными элементами, эта идея казалась очень привлекательной, с увеличением матриц энтузиазм несколько померк. Но тут по случаю удалось приобрести на www.molotok.ru насадку анаморфотную проекционную 35-НАП2-3М 80-140, и появилась возможность на практике проверить некоторые принципиальные проблемы использования комбинации сферических и цилиндрических линз при съемке и проецировании изображения.История вопроса
Задача полностью использовать стандартный кинокадр для получения изображения с большим отношением сторон была решена французским ученым Анри Кретьеном (Henri Chretien, 1879—1956), создавшим в 1927 году объектив «Гипергонар» (Hypergonar), позволявший примерно вдвое увеличить поле зрения в горизонтальном направлении. Французской академии наук это изобретение представил 30 мая 1927 года Луи Люмьер.
Первый фильм «Construire un feu» с анаморфотным объективом Кретьена в 1929 году снял Клод Отан-Лара (Claude Autant-Lara) по мотивам новеллы Джека Лондона. Однако, как обычно, творчество «технарей» пало жертвой разборок «гуманитариев», и фильм сразу же был снят с афиш. Не берусь судить, насколько полезной оказалась человечеству в данном случае защита чьих-то прав, однако движение научного прогресса в массы было отброшено на много лет 🙂
В 1935 году фирма Парамаунт (Paramount) отсняла 10 экспериментальных бобин пленки. В 1937 году объектив Гипергонар был использован для проекции фильма во дворце Люмьера во время Международной выставки. В 1952 году Гипергонаром заинтересовалась фирма Фокс (Fox).
И в результате в 1953 году зритель увидел первый фильм «Тога» (The Robe), снятый по этой системе компанией «20ый век-Фокс» (29th Century-Fox). Система широкоэкранного кино с анаморфированным кадром, разработанная этой фирмой по патенту Кретьена, получила название «Синемаскоп» (CinemaScope). Съемка производилась на кадр формата 18,7×23,8 мм и растягивалась с помощью анаморфотной насадки на экран с соотношением сторон 1:2,55. Аспекты покупки и перепродажи прав между кинокомпаниями мне не до конца понятны, во всяком случае, в это же время фирма Парамаунт вместе с А. Кретьеном предпочла продолжить исследование над системой Виста Вижн (VistaVision), которая должна была конкурировать с Синемаскопом. В СССР первый широкоэкранный фильм «Илья Муромец» был создан в 1956 году на киностудии Мосфильм.
Широкоэкранное кино не обязательно подразумевает, что в обоих процессах — и съемки, и проецирования — используется цилиндрическая оптика. С целью снижения затрат на производство широкоэкранных фильмов итальянской фирмой «Техниколор» в 1964 году была разработана система «Технископ». Съемка производится традиционной сферической оптикой на вдвое меньший по высоте кадр, а затем делается анаморфированная позитивная копия на обычной кинопленке. Таким образом, полностью используется вся площадь кадра и возможности стандартного проекционного аппарата. Техника и теория вопроса
Анаморфотная насадка представляет собой трубу Галилея, или всем известный театральный бинокль, в который вы смотрите с другой стороны. Как известно, особенностью такой оптической системы является то, что входящий в нее параллельный пучок параллельным и выходит, поскольку точка фокуса отрицательной линзы совпадает с фокусом положительной. У анаморфотной системы линзы не сферические, а цилиндрические. Другими словами, в одном сечении это все те же окружности, а в другом плоско-параллельные пластины.
Эта особенность приводит к тому, что если точки фокуса линз слегка смещены друг относительно друга, то выходящий пучок перестанет быть параллельным. В сферических афокальных насадках на объектив при этом точная фокусировка все равно может быть достигнута перемещением объектива относительно пленки или матрицы. В случае цилиндрических линз в одном из сечений они представляют собой систему плоско-параллельных пластинок, и в этом случае смещение их друг относительно друга не приведет к нарушению параллельности входящего пучка. Поэтому точная фокусировка системы, состоящей из объектива и анаморфотной телескопической насадки, должна производиться как перемещением объектива, так и смещением линз насадки друг относительно друга. В этом случае можно добиться одинаковой резкости как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.
Как видно из исторической и оптической части данной заметки, использование анаморфотной насадки для проецирования вполне комфортно: достаточно один раз отъюстировать систему, чтобы получить резкое изображение на экране. Задача проекционных систем с анаморфотными насадками — полностью использовать возможности имеющегося оборудования в нестандартной ситуации. В цифровой технике здесь ситуация абсолютно аналогична киноиндустрии полувековой давности. Есть проекционные системы с ограниченным числом жидко-кристаллических ячеек или зеркал и отношением сторон 4:3. Хочется показывать широкоэкранный фильм, используя всю площадь системы, создающей изображение. Оставлять незадействованным значительное число проецирующих элементов в виде черной полосы снизу и сверху чересчур накладно. Программным способом легко изображение сжать таким образом, что будут задействованы все пиксели по высоте проецирующей системы. А чтобы изображение не казалось сжатым на экране, поставить перед объективом анаморфотную насадку. Возможность программной трансформации изображения заложена в большинство проигрывателей видеофильмов. Анаморфотные объективы для цифровых проекторов выпускаются, возможно, не очень массово, но свою нишу они занимают. Выпускаются анаморфотные насадки и для съемочных видеокамер. Однако здесь не все так просто.
При съемке надо осуществлять непрерывную наводку на резкость вращением как оправы объектива, так и насадки. Если снимать движущиеся объекты, то понадобятся как руки оператора, так и его помощника, и оба они будут в мыле. Если требования к качеству не очень высокие, а света много, то можно понадеяться на глубину резкости. В остальных же случаях велика вероятность, что вырезание части кадра с нестандартными пропорциями даст лучший результат.
Обосновать использование анаморфотной насадки с фотокамерами существенно сложнее, чем с маленькими матрицами видеокамер. Зато есть возможность более детально изучить особенности процесса и его дефекты. Как я уже писал, досталась мне проекционная насадка, да еще, как видно из названия, рассчитанная на фокусное расстояние объектива 80—140 мм. И это при кадре18,7×23,8 мм. Таким образом, даже при работе с камерой Canon 5D трудно претендовать на увеличение углов охвата по сравнению со стандартными объективами, не говоря уже о Canon D60 и ей подобных. Можно только трансформировать отношение сторон кадра. Можно использовать все чувствительные элементы матрицы для получения кадра с отношением строн 2:6 или 4:3. Насколько это нужно и для чего — вопрос, который я традиционно не обсуждаю, я просто описываю существующее техническое решение, возможно, кто-нибудь придумает, для чего ему это может быть полезно.
Габариты насадки — 130×172 мм при весе 2,81 кг. То есть крепления ее на объектив не выдержит ни одна камера. Комфортно с такой пушкой за фотомоделью или другой пигалицей не побегаешь. Как и для любой пушки, для съемки с этой насадкой пришлось соорудить лафет.
Вышеприведенная конструкция лафета предусматривает независимое крепление объектива и камеры. Удобно для подбора объектива и юстировки системы. Моя проекционная насадка явно была рассчитана на гигантские залы. Нанесенная на нее шкала дистанций: 9, 16, 20, 25, 32, 40, 50 м и бесконечность. К счастью, перед задней линзой есть прокладочное кольцо толщиной 4 мм. Убрав его, удается добиться фокусировки и на более коротких дистанциях. Естественно, после его удаления шкалу дистанций надо калибровать заново. При сборке следует добиваться, чтобы оси цилиндров, образующих линзы, лежали в одной плоскости, в противном случае качество снимков резко падает. Если все отъюстировано правильно, то максимальная резкость для горизонтальных штрихов достигается за счет перемещения объектива на расстояние, соответствующее фокусировке без насадки, и не зависит от дистанции фокусировки насадки. Если дистанции на шкале объектива и насадки не совпадают, то наблюдаются две раздельных точки фокусировки для горизонтальных и вертикальных штрихов. Эти точки подтверждаются системой автофокуса аппарата, если объектив присоединен через кольцо с «Одуванчиком». Рассмотрим снимки мир, расположенных по центру кадра, снятых объективом Волна с насадкой и без. Для наглядности фрагменты при верстке увеличены в два раза.
Снимок с насадкой. Соответственно, фокусное расстояние в вертикальной плоскости осталось 80 мм, а в горизонтальной стало равно 40 мм. Диафрагма объектива F/8.
Если рассматривать только центр кадра, то съемка с насадкой дает небольшой выигрыш по информационной емкости кадра по сравнению со съемкой с вдвое большего расстояния и использованием только центральной полосы для получения пропорций 2:6. Однако на краях разрешение падает существенно резче, чем у объектива без насадки, и для 12 мегапиксельной матрицы камера Canon 5D использование насадки остается спорным. Использование насадки с 4-мегапиксельной камерой Casio QV-4000 представляется в этом смысле более перспективным, если бы не ошарашивающая разница в габаритах и весе. Для совместимости с малогабаритными камерами надо установить фокусное расстояние объектива, равное по углу зрения рекомендованному производителями насадок. В данном случае минимальное рекомендованное фокусное расстояние — 80 мм для кадра шириной 23,8 мм. Для матрицы шириной 7 мм эквивалентное фокусное расстояние будет равно 23 мм, однако, у насадки есть некоторый запас, и поэтому без виньетирования удается снимать уже при фокусном расстоянии 18 мм.
Как видно из приведенных фрагментов, разрешение объектива при фокусном расстоянии 8 мм оказалось хуже, чем у комбинации объектив + насадка, но при фокусном расстоянии 18 мм.
В этой конструкции камера с объективом Волна жестко прикреплена к насадке. Естественно, ни один стандартный байонет не выдержит веса объектива с насадкой, если попытаться закрепить камеру за штативное гнездо. В данном случае лафет выполняет функции только крепления насадки к штативу. Объектив Волна, предназначенный для ручной фокусировки, имеет прочную оправу без люфтов, и резьба для светофильтров не вращается при вращении кольца фокусировки. К камере объектив прикреплен через систему переходных колец: Байонет В-Б, байонет Б — М42, М42 — Canon EOS с «одуванчиком». При жестком креплении объектива к насадке можно, при некоторой ловкости, снимать с рук, что я и попытался сделать. И вот, что у меня получилось:
Миниатюра исходного снимка. При кадре 24×36 мм камеры Canon 5D края виньетируются, поскольку насадка рассчитана на кинокадр, близкий по размеру к матрице таких камер как Canon D60 или D350. Но учитывая, что насадка предназначена для работы с длиннофокусными объективами, на мой взгляд, больше шансов найти практическое применение именно снимкам, сделанным Canon 5D, несмотря на то, что для этой камеры с объективом 80 мм удается достичь отношения сторон кадра не 3, как для D60, а только 2,7. Все равно это больше, чем нам давало широкоэкранное кино 🙂
Еще один снимок с горизонтальным расположением кадра:
В отличие от кино, в фотографии может пригодится и вертикальное расположение кадра.
Как видите, в этой истории от идеи до технического решения прошло 30 лет и еще 25 до коммерчески выгодной реализации, поэтому не будем загадывать, найдет ли эта идея широкое распространение в цифровой фотографии. Сейчас появились аппараты с двумя матрицами и двумя объективами, почему бы не сделать аппарат, где второй широкоугольный объектив будет иметь анаморфотную оптику, а исправление пропорций будет сразу осуществлять процессор камеры.
Съемка с анаморфотным объективом
Не многие знают, что такое анаморфотный объектив и как им пользоваться. Эта оптика используется в съёмке широкоформатного кино.
Использование анаморфотной линзы на DSLR
Давным-давно режиссёрам захотелось, чтобы в кадр умещалось как можно больше пространства. На стандартную 35мм плёнку вмещалась только та область, которую захватывали в поле зрения обычные объективы. Даже сферические линзы не давали нужного охвата. Тогда нашёлся интересный выход из сложившейся ситуации.
Было решено сжимать кадр по горизонтали при помощи специальной линзы. На плёнку записывалось сжатое изображение, которое в последствии через проектор выводилось на экран и через такой же анаморфотный объектив разворачивалось до очень большой ширины. Таким образом удалось сохранить фокусное расстояние оригинального объектива, но вместить в кадр очень широкое изображение.
Вот так выглядит изображение в видоискателе камеры с объективом Sigma 85mm F/1.4 и анаморфотной линзой-насадкой 1.9x.
В графическом редакторе или видеоедакторе, если вы снимаете видео, нужно вернуть пропорции путём растягивания изображения. В итоге получается красивый кинематографический эффект.
Всё, что нужно сделать, для того, чтобы работать с анаморфотнымным объективом – это закрепить его перед объективом вашей камеры. В продаже можно найти анаморфотные линзы с различным коэффициентом сжатия. Диапазон сжатия может составлять 1,3 или 1,5 раза. Часто встречается 1,9 раза. Есть даже 2 и более раз.
Однако, не сразу может быть понятна концепция анаморфотной съёмки, поэтому лучше один раз показать, чем расписывать теорию на десятки страниц.
Вот портрет с нормальным фокусным расстоянием 85mm и диафрагмой F/1.4:
А вот фото с анаморфотным объективом перед 85мм оптикой. Единственное, что изменилось – это перед камерой был установлен анаморфотный объектив.
Это то же самое изображение, но его пропорции приведены к естественным путём растягивания.
Следующий снимок демонстрирует попытку получить то же поле зрения благодаря перемещению камеры назад. Используются те же настройки объектива 85мм F/1.4 без анаморфотной линзы.
Сразу видно, что из-за удаления от объекта съёмки боке стало менее выраженным. Также проблематично получить такую же ширину кадра.
В продаже проще всего найти оптику производства времён СССР. Это объективы для проекторов ЛОМО 35-НАП, Meopta anagon 2x и Rectimascop. Цены очень сильно варьируются в зависимости от качества оптики, её состояния и жадности продавца. Все эти объективы очень массивные, поэтому их нужно крепить на специальные шасси перед объективом.
Также существуют готовые решения, наподобие SLR Magic. Это компактная насадка для объектива со специальным креплением. Но их стоимость не сравнима высока с кустарными решениями, однако и качество работы совместно с удобством использования значительно превышают аналоги из прошлого.
Фокусировка
Работа с таким объективом отнимает много времени и сил. Работать придётся в ручном режиме. Нужно сфокуировать свой объектив, настроить диафрагму, а потом выставить перед объективом анаморфотную насадку на таком расстоянии, чтобы нужный объект оказался в фокусе. При этом нужно постоянно работать фокусом камеры и расстоянием до второго объектива.
Также часто фотографы разбирают оптику и отдельно крепят блоки линз на рельсах. Это позволяет более гибко настраивать фокусировку.
Другие преимущества анаморфотной оптики
Также анаморфотные объективы изменяют вид боке, делая его овальным и преобразуют блики в уникальный вид.
Оригинальные и сплющенные изображения:
И на таком же расстоянии без анаморфотнго объектива:
Особенно хорошо блики выглядят в видеороликах во время движения автомобилей или движения камеры относительно источника света.
Почему до сих пор анаморфотные линзы не популярны в фотографии? Вероятно из-за того, что такой формат трудно печатать. Также, из нескольких кадров легко сделать панорамный снимок. Кроме того, панорама из нескольких стандартных снимков будет качественнее на пиксельном уровне, чем растянутый анаморфот. Видео с таким широким полем зрения невозможно снять без специалного объектива, а с фото всё проще. Тем более есть короткофокусные широкоугольные объективы, которые покрывают большие пространства. Снимки, полученные с их помощью можно обрезать в нужных пропорциях и получать практически то же самое, что и в случае с анаморфотом. Но всё же есть преимущества старой широкоформатной технологии. Это сохранение фокусного расстояния и размытия при использовании оптики с фокусным расстоянием 58мм, 81мм и т.д. Невозможно одним кадром получить на «Рыбий глаз» такую же картинку, как и на портретник, а портретник не захватит такую ширину кадра. Поэтому выход очевиден. Использование анаморфотных линз.
Так как многие видеооператоры переходят на использование компактных камер, а байонеты унифицируются, то в ближайшее время возможно засилие рынка анаморфотной оптикой. Так компания Veydra уже анонсировала разработку анаморфотной оптики для камер с датчиком 4/3.
Имитация анаморфотной линзы
Существует способ имитации эффекта овального боке и растянутых бликов от света при помощи специального фильтра. Его легко можно сделать самостоятельно. Всё что нужно, это вырезать из картона плотно вставляющийся перед передней линзой круг и прорезать в его середине овальное отверстие. Это поможет получать овальное боке на открытой диафрагме.
Преобразовать блики поможет вертикально натянутая леска, проходящая через центр объектива. Закрепить её можно на самой картонной насадке или просто обернуть вокруг объектива и зафиксировать резинкой.
Вывод:
Теперь вы понимаете, что создавая снимки на простой объектив невозможно воссоздать анаморфотный эффект без склейки нескольких изображений, а в случае с видео вовсе не добиться такого эффекта без специальной насадки.