Любительская стереосъёмка

В книге Якова Перельмана «Занимательная физика» было описание наблюдения ландшафта через стереотрубу:

«Трудно описать ощущения, которые испытываешь, когда смотришь в подобные инструменты, — до того они необычайны! Вся природа преображается. Далёкие горы становятся рельефными, деревья, скалы, здания, корабли на море — всё круглится, всё выпукло, расставлено на бесконечном просторе, а не лежит на плоском экране. Вы непосредственно видите, как движется далёкое судно, которое в обыкновенные трубы кажется неподвижным. В таком виде должны были бы представляться наши земные ландшафты сказочным великанам».

В этой книге был раздел, посвящённый стереоэффекту, и приводились несколько картинок, которые при особом способе рассмотрения в плоскости бумажного листа превращались в трёхмерные изображения. Это казалось фантастикой.

Ещё у меня отец увлекался съёмкой на слайд (поясню, слайд — это такая прозрачная гибкая фотоплёнка, позволяющая запечатлеть кадр с хорошей цветопередачей, пригодная для непосредственного наблюдения или проецирования на экран). И у нас был стереоскоп с некоторыми его самодельными стереопарами. В точности такой, как изображён на фотографии.

Уже взрослым я нашёл на барахолке набор промышленно выпускаемых наборов стереопар на различную тематику.

Пару слов о физиологии зрения

Почти все позвоночные обладают парой глаз, разнесённых в пространстве, способными независимо поворачиваться при помощи системы мышц и связок. Эволюционно животные приспособились объединять два независимых изображения для определения расстояния для объектов.

Многие птицы способны как к монокулярному, так и к бинокулярному режиму зрения. Даже у человека внешние (относительно оси затылок-нос) части поля зрения не зависимы и задействованы для грубой оценки обстановки и детектирования движения. Но в центральных полях зрения в зоне их взаимоперекрытия, мозг производит операцию бинокулярного суммирования (англ).

Важно добавить, что в определении объёма и расстояния до предметов немалую роль играет эффект параллакса из-за постоянных микродвижений головы и перемещения тела в пространстве. Закрыв один глаз, вы сможете почти с той же эффективностью передвигаться и брать предметы.

Зачем это нужно?

Мой интерес к стереосъёмке возник этой весной, и случилось это как внезапное озарение. Я и так люблю фотографию и много снимаю почти каждый день, но стереосъёмка придала ещё больше задора. Она позволила выйти на новый уровень «трёхмерной фотографии», и я хочу вас заразить энтузиазмом.

К тому же такие стереопары могут послужить больши́м подспорьем для цифровых археологов будущего, которые смогут извлечь из ваших кадров значительно больше информации о месте съёмки.

Космическая станция «Луна-13» имела на верхней части две панорамных камеры, разнесённых на некоторое расстояние именно для того, чтобы получить больше информации о рельефе в месте посадки.

Стереокамеры фотохимической эры

Стереосъёмка — совсем не новое изобретение, и более 150 лет назад уже существовали двухобъективные фотокамеры, позволяющие снимать стереопары на фотопластинки.

Лорд Данло со стереокамерой в 1864 году делает снимок. National Library of Ireland on The Commons.

Советская промышленность выпускала в 50–70 годы стереокамеру «Спутник», снимающую на рулонную фотоплёнку формата 120.

Фотография: Bilby.

Выпускались также камеры для плёнки формата 35 мм, всевозможных конструкций. Некоторые имели по три и более объективов.

Фотография: Joost J. Bakker IJmuiden

Цифровые стереокамеры

Компания Fujifilm в 2010-х годах выпускала камеры FinePix Real 3D.

Фотография: John Alan Elson

Фотоаппарат имеет два съёмочных объектива и стереодисплей, который позволяет наблюдать объёмное изображение напрямую глазами.

Двухкамерные самоделки

Как понятно из названия, сетап для стереосъёмки получают путём электрической синхронизации двух одинаковых камер с одинаковыми объективами. Этот способ имеет ряд плюсов: возможность замены объективов для расширения диапазона фокусировки, полноценные матрицы и съёмка в RAW, возможность снимать объекты в движении, производить стереовидеосъёмку, регулировать стереобазу при необходимости.

Фотография: Patenteux

Две синхронизированные камеры, направленные в одну сторону, могут применяться для съёмки со сверхдлинной стереобазой, например, для съёмки объектов ландшафта, облаков и т. п.

Фотография: m43photo.

Стереонасадки на объектив

Я никогда такими аксессуарами не пользовался. Их основной плюс в том, что можно снимать динамические сюжеты, ведь обе половины кадра фиксируются одномоментно. Например, животных, детей, колышущиеся цветы и т. п.

Фотография: Dave Pape

Однообъективный, однокамерный метод

Я подробно хочу рассказать именно про него. Это самый простой метод, не требующий никаких дополнительных покупок и вложений средств. Съёмка ведётся с рук по методике «ча-ча» — перемещения верхней части тела вместе с камерой путём переноса веса с левой ноги на правую.

1) Найдите на объекте интереса приметную деталь, желательно поближе к центру кадра. В моём случае — это ближайшая фара автокрана. Выберите точку фокусировки в видоискателе, чтобы она совпадала с объектом-меткой.

Хорошим подспорьем является внутрикамерный уровень. Но если его нет, не беда, поправите поворот на постобработке. Старайтесь не наклонять камеру по горизонту.

Сдвиньтесь вправо и снимите второй кадр, ориентируясь на индикатор точки фокусировки.

На какое расстояние сдвигать камеру? Всё зависит от вашей творческой задумки и расстояния до объекта. Если до объекта меньше метра, сдвигайтесь на 3-4 сантиметра. Если от метра до нескольких — примерно на межзрачковое расстояние человека. Это около 6 сантиметров. Объекты за сотни метров, для выраженного стереоэффекта требуют стереобазу в десятки сантиметров. Но вы не ограничены никакими рамками, экспериментируйте. Общее правило такое, что с ростом стереобазы эффект приобретает всё более гротескную выраженность. Например, можно добиться ощущения миниатюры при съёмке городского пейзажа, если расстояние между точками съёмки будет в несколько метров.

2) Установите камеру в режим M, если это возможно, и подберите экспозицию, адекватную вашей сцене. Можно поступить проще, если ваша камера фиксирует фокус и параметры экспозиции при полунажатии кнопки. Тогда просто не отпускайте её между кадрами.

3) Старайтесь не медлить между кадрами. Если освещение изменится или в кадре переместятся объекты, получится неприятный эффект визуального дребезжания.

Во время съёмки второго кадра из подъезда вышла женщина, оцените сами, как это воспринимается.

Лучше всего снимать в полный штиль, качающиеся ветки и травинки дадут неприятный эффект. Как на этой паре снимков столетней бани, стоя́щей почти что в лесу.

4) Рекомендую снимать в RAW и обрабатывать его потом дома. Но это вовсе не обязательно.

5) Загрузите кадры в ваш растровый редактор. Я использую Криту, но сгодится почти любой, т. к. преобразования с кадрами будут самыми простыми. Расположите один кадр над другим и сделайте вышележащий полупрозрачным. Я привык располагать внизу левый снимок, вверху правый.

6) Сдвиньте кадры таким образом, чтобы изображения совпали примерно в центре.

7) При необходимости поверните слой, ориентируйтесь на контрастные детали кадра, выравнивайте кадр по горизонту.

8) Обрежьте сюжетно важную часть до квадрата. Можно использовать иную пропорцию кадра, но мне кажется, что квадратное поле оптимальное.

9) Увеличьте размер холста на 100% вправо и сдвиньте нижний (левый) кадр вправо до края.

10) Сохраните результат. Старайтесь не делать изображение слишком резким, при его масштабировании на мониторе могут появиться эффекты «кристаллизации». В идеале нужно делать даунсемплинг таким образом, чтобы изображение показывалось на мониторе 1 в 1, чтобы каждый пиксель картинке соответствовал пикселю монитора. Но это вовсе не обязательно.

Просмотр стереопар

Есть несколько принципиально различных способов просмотра стереопар. Но их общее свойство можно свести к тому, что для левого и правого глаза раздельно демонстрируется предназначенные для них изображения. Левый и правый визуальные каналы.

Мне не хочется искусственно раздувать объём статьи и перечислять их все, тем более что это замечательным образом описано в википедии. Остановлюсь на способах, подходящих под канву повествования и не требующих каких-то специальных средств.

Как показывает практика — это самый простой для освоения способ это перекрёстный, заключающийся в просмотре стереопары «перекошенным» взглядом, когда левый глаз наблюдает поле, находящееся справа, а правый, наоборот.

Наглядное пособие.

Для этого вам нужно сесть перед экраном ноутбука или смартфона чуть дальше, чем вам комфортно и скашивать глаза, будто вы пытаетесь посмотреть на кончик носа, но фокусироваться нужно на экран. Вы заметите, что изображение вначале двоится, но картинки приближаются друг к другу и в какой-то момент «защёлкиваются», и можно наблюдать стереоэффект.

Если при этом осторожно приближать ладони, расположенные между вами и экраном с боков к центру (смыкая их перед собой на расстоянии, будто вы хотите закрыть обзор). По мере их сближения вы заметите, что боковые «побочные» изображения исчезают и остаётся лишь одно, центральное, трёхмерное.

Это происходит из-за того, что вы заслоняете для левого и правого глаза не предназначенное для него соседнее изображение, достигая момента, когда левый глаз видит только правую картинку, а правый — левую.

NB: Не пытайтесь смотреть картинки находящиеся слишком близко и имеющие слишком большие угловые размеры, иначе мышцам глаза приходится перенапрягаться в не физиологичном режиме. А вы можете почувствовать тошноту, двоение в глазах, кратковременное нарушение зрения. Внимательно прислушивайтесь к ощущениям.

NB: Если стереоизображение выглядит странным, будто вогнутым, оно предназначено для наблюдения прямым взглядом. Можно переставить местами половины картинки.

Идеи и неожиданные применения стереосъёмки

▍ Сверхдлинные стереобазы, позволяющие передать объём крупных объектов

Эта стереопара большого 52-метрового валуна, который выступает из южного полушария астероида Бенну, и скалистых склонов. Она была создана учёными по обработке стереоизображений доктором Брайаном Мэем (Гитаристом группы Queen!).

Изображения были получены 1 и 2 декабря 2018 года камерой PolyCam во время последнего сближения космического корабля с астероидом. NASA/Goddard/University of Arizona

Стереовид с воздуха на гору Адзучи, где расположен замок Адзути. Аэрофотоснимки Министерства земли, инфраструктуры, транспорта и туризма, 1982.

▍ Перемещения камеры благодаря движению транспорта

Я взял на ютубе чей-то футаж облаков, снятых с самолёта, и использовал кадры видео как части стереопары.

К сожалению, забыл записать автора и не могу найти.

▍ Стереопары игровых локаций и трёхмерных сцен

Так же можно «сфотографировать» игровые локации путём небольшого смещения камеры.

▍ Поворот и перемещение объекта

На древней стереопаре запечатлена луна в полной фазе со слегка отличающимся положением относительно Земли, этот эффект называется лунными либрациями. Вы, кстати, вполне можете повторить этот опыт и сегодня.

Опубликовано в 1897 T. W. Ingersoll, сфотографировано Prof. Rutherford

▍ Микроскопическая стереофотография

▍ Качающаяся, «одноглазая» стереограмма

Я объединил восемь кадров в анимацию.

Заключение и галерея

Как и прежде, мой основной мотив статьи — мотивационно духоподъёмный, буду рад, если и вас зацепит эта увлекательная тема. Будет вдвойне хорошо, если вы будете делиться своими снимками со всем миром, заливая их в фонд «Викимедиа». Вот тут вы найдёте мои стереопары из статьи с полным разрешением.

Проезд в жилом здании. Северодвинск, район Ягры

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»