Камеры «рыбий глаз» - всевидящее око. Обзор

Что такое объективы "рыбий глаз" (fish-eye) и как их лучше использовать

В кофре каждого профессионального фотографа, а также большинства фотографов-любителей, хранится не только сам фотоаппарат, но еще и несколько объективов. Если присутствие в кофре штатного трансфокатора, телеобъектива и широкоугольника

Среди множества фотообъективов, пожалуй, одним из самых необычных является объектив фиш-ай (англ. - fish eye), или «рыбий глаз». Такое название ему дал в начале XX века американский физик-экспериментатор Роберт Уильямс Вуд, разработавший этот тип оптической системы по аналогии с устройством глаза рыбы. Как использовать фиш-ай в съемке природы - рассказывает участник .

Что же такое объектив фиш-ай?

Фиш-ай - это сверхширокоугольный объектив с не выправленными оптическими искажениями, так называемой бочкообразной дисторсией, в результате чего все изображение имеет характерный сферический вид. Угол зрения фиш-аев составляет 180 о и может быть даже больше. В этом случае шутят, что при съемке с таким объективом в кадр попадут уши фотографа.

Есть два вида фиш-аев - циркулярные и диагональные

Циркулярный фиш-ай - это объектив, который формирует изображение в виде круга и имеет обзор по всем направлениям 180 о или больше. Размер изображения с такого объектива соответствует короткой стороне кадра, если говорить о классическом прямоугольном кадре. Этот объектив крайне специфичен и применяется в основном в научных и исследовательских целях - с его помощью можно, например, получить снимок всей небесной сферы, что важно для метеорологов или астрономов. Ко всему прочему, некоторые модели имеют внушительные габариты и массу.

Диагональный фиш-ай - это объектив, который дает изображение на весь кадр и представляет собой, по сути, вырезку из круга изображения, создаваемого циркулярным фиш-аем. В этом случае угол обзора 180 о имеется только по диагонали кадра, из-за чего объектив и был назван диагональным. Он дает более привычную картинку и весьма активно применяется фотографами. Собственно, говоря о фиш-аях, в подавляющем большинстве случаев имеют в виду именно диагональные объективы. Практически все фирмы, выпускающие фототехнику, производят фиш-аи, а то и несколько: с разными фокусными расстояниями, максимальным значением относительного отверстия (диафрагмы) и для разных типов матриц - полнокадровых и кроп-матриц (APS-C и m4/3). Существуют даже фиш-ай-зумы, они более универсальны в использовании, но, как правило, имеют несколько худшие оптические характеристики, например, меньшую светосильность.

Достоинства и недостатки фиш-аев

К достоинствам фиш-аев можно отнести сверхширокий угол зрения, большую глубину резкости и достаточно компактные для сверхширокоугольника размеры. Также фиш-аи не искажают углы, в сравнении с обычными выправленными сверхширокоугольными объективами, которые делают углы и объекты, попавшие в них, вытянутыми. Особенно это актуально при съемке с активным и близким передним планом.

Единственным, но существенным недостатком фиш-аев можно считать сильные искажения изображения на удалении от центра кадра: все прямые линии при этом становятся изогнутыми и картинка в целом имеет сферический вид.

Зная о достоинствах и недостатках фиш-аев, можно активно использовать их при съемках, например, пейзажей и красот природы. Вот несколько простых приемов.

Расположение горизонта по центру

Зная, что при удалении от центра все прямые линии начинают становиться дугами, в частности, линия горизонта становится или выпуклой, или вогнутой, в зависимости от того, смотрит камера вверх или вниз, можно просто расположить горизонт по центру, нарушая любимое многими правило одной трети и выстраивая композицию на сочетании фактур и объектов на переднем плане, с одной стороны, и небесных объектов - красивых облаков, туч и прочего - с другой. Очень хорошо этот прием работает при съемке красивого неба с отражением в водной зеркальной глади морских и озерных пейзажей, когда хочется показать огромное пространство неба и воды. В конце концов, можно потом в фоторедакторе кадрировать изображение и расположить линию горизонта в третях. В результате мы получаем фотографию со сверхшироким углом и ровной линией горизонта. Это наиболее часто применяемый способ фотографирования с фиш-аем.

Использование неявной линии горизонта

Этот прием хорошо использовать в местности со сложным рельефом - горы, холмы, скалы. Когда мы не видим явно ровную линию горизонта, ничто не мешает располагать ее где угодно, поскольку ее изгиб будет скрываться горами или холмами. Также этот прием можно использовать и при съемке с близким крупным передним планом, заслоняющим горизонт, например при съемке с нижней точки растительности или других природных объектов.

Полностью убрать линию горизонта из кадра

В этом случае наше восприятие не цепляется за форму линии горизонта, и искажения практически незаметны. Можно или опустить камеру вниз, показав какой-нибудь красивый уголок природы, или, наоборот, сильно поднять вверх, оставив только красивое небо или крону дерева. Вообще-то ради красивого неба можно и оставить искаженную вогнутую линию горизонта, потому что это уже второстепенный элемент изображения, не влияющий на производимое впечатление, а лишь усиливающий впечатление огромного неба.

Частным случаем можно считать съемку в тумане, когда дальние планы и горизонт скрыты за ним. В этом случае появляется практически полная свобода творчества, поскольку можно снимать в любых направлениях, не опасаясь изогнутой линии горизонта.

Сделать основной частью изображения какой-нибудь объект

Например, сложно изогнутое дерево, ветки или стебли травы, интенсивно заполняющие кадр. Также это может быть живописная груда камней или снежных и ледяных глыб. В этом случае достаточно важно поймать красивое сочетание этих элементов, чтобы они образовали красивый рисунок благодаря дополнительному изгибу от искажений фиш-ая.

Обрамление изображения

Красивые фотографии получаются, если не пытаться выправить изогнутые стволы деревьев или стебли травы по краям кадра, а использовать это для обрамления пейзажного вида. Интересной получается съемка из зарослей травы и деревьев, грота, пещеры, особенно если они имеют на стенах какие-то необычные природные элементы - растительность, красивые камни, сталактиты, сосульки и прочее.

Круглая земля

А можно, наоборот, не пытаться выправить изогнутый горизонт, а показать, что наша планета круглая. Для этого желательно иметь какие-то интересные и красивые передний и средний планы, и совсем хорошо находиться немного на возвышении, чтобы оказалось включено как можно больше пространства земли.

Расположить близко красивый и интересный передний план

Это, можно сказать, беспроигрышный вариант использования фиш-ая. Практически все фиш-ай-объективы имеют небольшую минимальную дистанцию фокусировки и позволяют использовать их для съемки достаточно крупных передних планов, практически макро. Получается и природный объект крупно, и видно его окружение, место, где он обитает.

Как можно заметить из приведенных примеров, многие из этих приемов можно использовать в сочетании друг с другом, что превращает съемку фиш-аем в интересный творческий процесс.

Таким образом, творчески используя объективы фиш-ай, можно делать интересные и красивые пейзажные и природные фотографии, как усиливая впечатление от интересных мест, так и показывая свежий, новый взгляд на места привычные и, казалось бы, обыденные и скучные.

На эту тему, вероятно, написать надо было уже давно - все же эмблемой моей страницы является слегка модифицированный глаз кальмара. Конечно, кальмар это не рыба, но все равно подводный житель. А тут ко мне в руки попали два оптических прибора, на которых, несмотря на славянское происхождение, было гордо выведено «Fish-eye» (в российском варианте) и «Fisheye» (без черточки - в белорусском). Ну, с их английским я с грехом пополам справился, и посему в дальнейшем речь пойдет о рыбьих глазах.

Человек, если будет рассматривать какой-нибудь объект, не перемещая зрачок, может охватить угол зрения не более 60 градусов. Отсюда следует, что не перемещая зрачка, можно рассматривать картину размером, приблизительно равным расстоянию до нее. Следовательно, если мы хотим охватить одним взглядом фотографию с расстояния наилучшего зрения 25 см, то она должна быть примерно формата А4. Исходя из этих соображений и проектируются нормальные объективы, используемые для большинства видов съемки. Они имеют фокусное расстояние, близкое к диагонали кадра, и, соответственно, угол поля зрения 40–50 градусов. Если с подобным объективом мы попытаемся снимать сквозь поверхность воды или через плоское стекло бокса для подводной съемки, то угол поля зрения, по закону Снеллиуса, уменьшится с 50 градусов до 37. (По закону Снеллиуса, отношение синуса угла падающего света к синусу угла преломленного света равно относительному показателю преломления среды. Относительный показатель преломления воздух:вода равен 1,33.) Для того чтобы при подводной съемке поле зрения не становилось столь узким, были разработаны специальные объективы для подводной съемки, одним из блестящих представителей которых является Гидроруссар. Не знаю, под каким углом смотрят на мир рыбы и другие подводные жители, но если предположить, что видят они все те же 50 градусов, то, взглянув из-под воды на наш мир, они смогут охватить 68 градусов.

Сверхширокоугольными объективами называются объективы с углом поля зрения больше 83 градусов. Попытались сделать подобные объективы и для подводной съемки. Если эти объективы использовать в нашем воздушном мире, то их угол зрения увеличится с 83 до 123 градусов. Если же угол поля зрения объектива под водой приближается к 100 градусам, то, вынырнув на поверхность, он сможет зараз охватить почти полусферу, то есть 180 градусов. Конечно, если подобную фотографию рассматривать всю целиком, она будет выглядеть очень неестественно. Чтобы получить хоть сколько-нибудь близкое к реальному восприятие, нужно было бы рассматривать эту фотографию по частям. Однако любовь к острым ощущениям, в отличие от рыб, видимо, у нас в крови, и фотографам очень понравилось использовать именно такие объективы для съемки на воздухе. Полагаю, что рассматриваемые мной объективы - как «МС Зенитар-М» 2,8/16 производства «Красногорского завода им. С.А.Зверева», так и «МС Пеленг» 3,5/8А производства белорусского ГП «ММЗ им. С.И.Вавилова» - предназначены для сухопутного использования и как таковые и разрабатывались. Оба указанных объектива по паспорту позволяют при фотографировании на пленку с размером кадра 24×36 мм получить угол охвата 180 градусов. Но если Зенитар позволяет получить искомые 180 градусов только по диагонали кадра, то у Пеленга поле изображения меньше размера кадра, и он вписывает круглое изображение в кадр, в результате чего на пленке мы видим экспонированный круг диаметром 24 мм. Характерной особенностью оптической конструкции всех подобных объективов является линза менискообразной формы, с вогнутой поверхностью, направленной к объективу.
Оптическая схема объектива МС Зенитар-М

Рассматриваемые нами объективы предназначены для зеркальных камер. У подобных аппаратов нельзя приблизить объектив вплотную к пленке, поскольку между оправой объектива и пленкой должно оставаться место для зеркала. Оптическая схема получается существенно более сложной, чем классическая у , а задняя главная точка, от которой отсчитывается фокусное расстояние, расположена позади самой задней линзы объектива. Так, рабочий отрезок объективов при резьбовом присоединении резьбой М42 составляет 45,5 мм, а фокусное расстояние у Пеленга - 8 мм, а у Зенитара, соответственно, 16. Здесь следует отметить, что объективы «Рыбий глаз» имеют качественное отличие от сверхширокоугольников, и для них не сохраняется привычное соотношение между фокусным расстоянием и углом поля зрения. Так, аналогичный Зенитару объектив Canon EF 15 mm f/2,8 Fisheye имеет угол поля зрения 180 градусов, а сверхширокоугольный объектив той же фирмы с фокусным расстоянием 14 мм (EF 14 mm f/2,8l USM) имеет диагональный угол поля зрения всего 114 градусов.

Еще одной конструктивной особенностью подобных объективов является то, что фильтры располагаются не перед объективом, а за последней его линзой вместо специального компенсатора. Эти фильтры идут в комплекте с объективом и предназначены исключительно для черно-белой съемки: желто-зеленый ЖЗ-2х, желтый Ж-1,4х, красный К-8х для Зенитара и желто-зеленый ЖЗ-1,8x, оранжевый О-2,8x, ультрафиолетовый УФ-1х для Пеленга. Широкоугольные объективы отличаются существенными хроматическими аберрациями, и цветные фильтры позволяют несколько уменьшить их влияние.

Объективы, конечно, занимательные, и могут оказаться очень полезными многим фотографам, работающим с пленкой. Но в мои обзоры они попали потому, что, на мой взгляд, еще более значительную роль они способны сыграть в цифровой фотографии. В последнее время цифровые зеркальные аппараты со сменной оптикой из разряда недоступной экзотики с заоблачными ценами перешли в разряд пока еще очень дорогой, но все же уже довольно массовой продукции. Они построены на базе стандартных 35 мм камер и предназначены для использования соответствующей оптики. Наиболее известными являются аппараты Canon EOS D-30 , EOS-1D, Nikon D1 и его модификации D 1X и D 1H, а также камера FujiFilm FinePix S1 Pro, построенная на базе пленочной камеры Nikon N 60, и уже давно известные по заоблачным ценам цифровые аппараты Kodak DCS, построенные на основе пленочных камер Canon и Nikon. Чтобы подсоединить наших героев к камерам Canon, можно воспользоваться переходником EOS-M42, который сейчас выпускают многие российские и зарубежные фирмы ( , ). Именно этот вариант я и тестировал. Что касается подсоединения к Nikon, то объектив Зенитар выпускается как в исполнении с резьбой М42, так и с байонетом «F» Nikon. Объектив же Пеленг изначально комплектуется сменным хвостовиком с резьбой М42 и байонетом Nikon. Правда, судя по некоторым статьям в прессе, без дополнительной обработки напильником этот адаптер в Nikon не всунешь. Прилагаемую в комплекте специальную крышку мне на этот адаптер надеть не удалось.

Слева адаптеры Пеленг - Nikon F, справа М42 - Canon EOS

Революционность рассматриваемых объективов заключается в том, что поскольку площадь матрицы чувствительных элементов меньше площади стандартного кадра, в среднем, в полтора раза, то хотя широкоугольные объективы и можно было подсоединить к цифровым камерам, однако большого угла охвата получить не удавалось. И уж об угле в 180 градусов не приходилось и мечтать. Фирма Canon круговых объективов «Рыбий глаз» не выпускает, а выпускаемый ею вышеупомянутый объектив Canon EF 15 mm f/2,8 Fisheye при размере матрицы EOS D-30 шириной в 22 мм даст угол охвата примерно в 110 градусов. С использованием же объектива Пеленг с камерой EOS D-30 мы получаем уже не круговой, а вполне стандартный объектив «Рыбий глаз» с углом охвата по диагонали 180 градусов. От круга останется только небольшое виньетирование углов кадра. Цены славянских объективов тоже вполне революционные: 140 у.е. за Пеленг и 90 у.е. за Зенитар против 820 за фирменный от Canon. В минусе - отсутствие автофокусировки и прыгающей диафрагмы. Точнее, у Зенитара прыгающая диафрагма есть, но воспользоваться ей можно, только вкрутив этот объектив в Зенит. Объектив Пеленг имеет механизм предварительной установки диафрагмы с двумя кольцами, аналогичный по конструкции старому Гелиосу 44 или объективу Мир1В. Что касается автоматической фокусировки, то для объективов этой конструкции это не самое важное, поскольку в большинстве случаев объектив достаточно раз и навсегда установить на бесконечность. Глубина резкости этих объективов такова, что при диафрагме 5,6 резким у Зенитара будет изображение от 1 м до бесконечности, а у Пеленга от 0,4 м до бесконечности. Даже если вы снимаете близко расположенные предметы, необходимую точность фокусировки легко получить по шкале расстояний. Фото

При создании нижеприведенных снимков использованы все доступные сегодня в цифровой фотографии способы получения кадров с больши м углом охвата. Итак, есть две основные возможности:

1) использование афокальных насадок, уменьшающих фокусное расстояние, вместе с несменными объективами;
2) использование объективов «Рыбий глаз» для пленочных камер.

Снимки набережной сделаны с одной точки:Casio QV 3000 , фокусное расстояние объектива 7 мм. Слева уменьшенное изображение всего кадра, справа фрагмент 1:1

Casio QV 3000 , фокусное расстояние объектива 7 мм + на объектив установлена афокальная насадка фирмы hama х0,65. Наблюдается виньетирование углов, но это явление необязательное. Можно воспользоваться более дорогими насадками той же кратности, имеющими больший диаметр линз, или придвинуть эту насадку чуть ближе к объективу. В последнем случае есть одно «но». Вы не должны случайно задеть рычаг изменения фокусного расстояния, поскольку перемещаясь, объектив упрется в насадку, что может его повредить

Canon EOS D30 с объективом Зенитар


Canon EOS D30 с объективом Пеленг

Вторая серия снимков позволяет сравнить взгляд через «Рыбьи глаза» со штатным пленочным объективом Canon 28-80.

Как видите, если на снимок, сделанный Пеленгом, влезает все здание музыкального театра, Зенитаром - бо льшая его часть, то при съемке, в общем-то, вполне широкоугольным для пленки объективом с фокусным расстоянием 28 мм мне пришлось повернуть аппарат на 90 градусов только для того, чтобы здание вошло в кадр по высоте.

Особенность конструкции объективов «Рыбий глаз» не позволяет использовать при съемке бленды. Поэтому важным фактором является то, как объектив справляется с источниками света в кадре. Как видно на приведенном снимке, с фонарями Пеленг справляется вполне достойно.

При поле зрения в 180 градусов в кадр могут попасть нежелательные объекты, например, рука фотографа, когда он держится за оправу объектива. В отличие от точечных источников света, рассеивающие светлые поверхности вблизи объектива дают существенный ореол на границе кадра и значительно ухудшают восприятие. В идеале объект съемки должен быть ярко освещен по центру, края же желательно поместить в тень. Подобное освещение легко осуществить в павильоне, при натурной же съемке это практически невозможно, да и диапазон яркостей в кадре превысит возможности как пленки, так и матрицы. Поэтому с самого начала надо решить, какие детали вы хотите проработать, а какими придется пренебречь. Нельзя объять необъятное.

Хотя подобная оптика и позволяет получать классические панорамные снимки, ее возможности в этом плане уступают как специализированным панорамным аппаратам, так и цифровой склейке панорам из серии снимков .

В основном подобная оптика рассчитана на получение художественных эффектов от вольного обращения с перспективой и искривления системы координат.

Фотографии сделаны камерой Canon EOS D30 с объективом Пеленг. Фото, сделанные с объективом Зенитар, можно найти в статье «Техника в руках дикаря» .Результаты тестов

Зависимость амплитуды сигнала от частоты штрихов кольцевой миры отображена на графиках. Приведены значения для зеленого канала. Для удобства сравнения можно выбрать только интересующие вас кривые, отметив соответствующие позиции. Все снимки сделаны при диафрагме 5,6. Диаметр миры 125 мм. Амплитуда при минимальной частоте штрихов принята за единицу. Для оценки разрешения на краях кадра мира располагалась по центру кадра и проводилась фокусировка, а затем аппарат поворачивался таким образом, чтобы изображение миры оказалось с краю.

По оси абсцисс отложено число черных и белых полос, приходящихся на 100 пикселей. У матрицы камеры Canon EOS D30 100 пикселей приходятся примерно на один миллиметр, а у матрицы SONY ICX252AQ , установленной в камере Casio QV 3000, это около трети миллиметра. 100 черных штрихов на миллиметр, которые должен обеспечить объектив Canon, установленный в Casio - это очень непростая задача. Камера старается ему помочь, подчеркивая резкость на краях. Именно этим определяется горб на графиках. Пока ширина штрихов велика, эффект подчеркивания границы не сказывается на результатах, поскольку мы выбираем значения в середине полосы. Когда же понятия полосы и границы совпадают, мы получаем парадоксальное, с точки зрения оптики, усиление контраста с частотой. У EOS D30 подчеркивание границ, при установках по умолчанию, не носит столь ярко выраженного характера. Хроматические аберрации у насадки hama практически не исправлены, и именно из-за них мы имеем существенное ухудшение ЧКХ при измерениях вдоль линии, лежащей в .

Желающие ознакомиться с исходными снимками мир могут посмотреть их .

Для оценки хроматических аберраций рассмотрим изменение яркости в каждом из каналов при пересечении белой полосы. Диапазон, представленный на рисунках, составляет 15 пикселей.
Casio QV3000
Аппарат Casio QV3000 + hama 0,65

При проектировании объективов добиваются максимального совмещения в одной точке на оптической оси лучей двух цветов: с длиной волны 480 или 435,8 нм и 643,8 нм. Такие объективы называются ахроматами. Если же совмещаются лучи трех цветов: 435,8 нм, 546,1 нм, 643,8 нм - то такие объективы называются апохроматами. Как видно из наших тестов, объектив Canon, установленный на камере Casio QV 3000, можно отнести к ахроматам, поскольку синий и красный лучи сведены, а зеленый дает ореол на границе черного штриха.

Сравнение цифровых снимков, снятых объективом Пеленг с использованием оранжевого фильтра, показало, что результат эквивалентен выключению синего канала и никаких преимуществ его использование не дает. К-8х в основном применяется при съемке на инфракрасную пленку, и для большинства цифровых камер неприменим, поскольку пропускает то, что отсекает фильтр, расположенный перед матрицей .Заключение

Свершилось. Существующая линейка объективов позволяет на существующих сегодня матрицах получить тот же угол охвата, что и в пленочной фотографии.

Зенитар может рассматриваться как сверхширокоугольный объектив с приемлемой дисторсией. Конечно, объектив Canon EF 14 mm f/2,8l USM имеет существенно лучшие характеристики, но и цена в 2,5 тысячи зеленых представляется чрезмерной, особенно с учетом того, что существуют компьютерные способы уменьшения дисторсии, которые можно применить к сделанным Зенитаром снимкам без существенного ухудшения качества. Пеленг же - это настоящий «Рыбий глаз» для камер типа Canon EOS D30 за очень и очень умеренную цену.

Дальнейшее увеличение линейного размера матрицы теперь вопрос комфорта, а не расширения возможностей цифровой фотографии. Интегральное разрешение матриц тоже уже превосходит возможности объективов. Если по центру кадра пока чувствительных элементов не хватает, то по краю их явный избыток. Возможно, настало время подумать о создании матриц с переменной плотностью чувствительных элементов - по центру больше, по краям меньше.

Я по-прежнему считаю, что зеркальные цифровые камеры - несколько искусственное образование, и будущее за цифровыми аппаратами типа ФЭД (Leica) с экраном на спине. Если уже есть объективы для зеркальных камер с рабочим отрезком 45 мм, обеспечивающие угол охвата 180 градусов на матрице шириной 22 мм, то создание цифровых камер на базе дальномерных аппаратов с рабочим отрезком 28,8 мм позволит использовать более простые по конструкции и более качественные объективы. При этом сохранится возможность задействовать с помощью переходных колец и всю линейку объективов, разработанных для самых разных зеркальных камер, используя как видоискатель ЖК экран. Наблюдаемый сейчас ренессанс пленочных дальномерных камер (аппараты Bessa и оптика Voigtlander фирмы Cosina) делает подобное развитие событий еще более вероятным и желанным.