Перейти к содержимому






Фотография

Короткий опус о кривизне поля изображения старых портретников.

Написано Андрей АМ, 29 May 2012 · 10499 просмотров

NB! Всё нижесказанное не следует относить к современным объективам "портретных" ФР.

"Кривой, и ещё кривее" © Уничижительная характеристика.



Как-то, пару лет назад, мне попал в руки Далльмайеровский проекционник классической Петцвалевой схемы*.
В процессе эксплуатации я был несколько озадачен изрядной кривизной поля изображения, что привело сперва к довольно-таки занудному тестированию, а затем (когда по-улеглось ошеломление), и к более детальному изучению некоторых оптических особенностей портретной оптики XIX века.
Итак...
Пожалуй общеизвестно, что, вплоть до конца позапрошлого века, практически единственным портретным объективом был объектив Петцваля, поскольку все остальные значительно уступали ему в светосиле (а тогда это было действительно актуально). Так же известно, что эти объективы обладают значительной кривизной поверхности изображения.
Впрочем, современный форумный фотограф, привыкший к анастигматам, плоховато представляет себе, что же подразумевается под словом "значительной". Как впрочем, и о визуальных последствиях, которые может иметь сама эта "кривизна" (окромя пресловутого замыливания углов).

Однако, для начала, надо бы определиться с терминологией.
Напомню, что "кривизна поля изображения" - это аберрация третьего порядка, в результате которой (и при отсутствии иных аберраций) изображение точки лежит не на плоскости, а на параболоидальной поверхности, которую в области близкой к оптической оси можно принять сферической. Причём, эта поверхность может быть как вогнутой, так и выпуклой по отношению к объекту.
В следствие чего, изображение плоского объекта будет иметь неравномерную резкость "по полю". То есть, если фокусироваться на центральных точках такого объекта, его края будут лежать вне плоскости фокуса и изобразятся не резко. Если же установку на резкость производить по краям плоского объекта, то нерезкой будет центральная часть изображения.

Однако, тут есть важная деталь частенько упускаемая многочисленными копипастерами.
Собственно аберрация, именуемая "кривизной поля изображения", и описываемая четвёртой суммой (коэффициентом) Зейделя (SIV) отределяет форму поверхности изображения только в том случае, если отсутствуют иные аберрации. Поэтому, реальная форма поверхности - это, как правило, так называемая "средняя кривизна", прямо и непосредственно связанная с астигматизмом** системы, и часто определяемая именно им (впрочем, в случае объективов Петцваля, 4-я сумма действительно очень велика и, практически, определяюща).
Поскольку поговорить я хочу именно о реальной кривизне, то в дальнейшем, под термином "кривизна поверхности изображения", будет подразумеваться именно "средняя кривизна" (если не оговорено иное). Здесь, так же, стоит отметить, что благодаря присутствию других аберраций форма "средняя кривизны" может заметно отличаться от "параболоидальной поверхности".

Далее...
Хотя мы и говорим о кривизне поля изображения, однако это означает, что при фотографировании объемного объекта/сцены, мы, по сути, имеем дело с искривлением поверхности фокусировки. Соответственно, каждый объект лежащий на этой искривлённой поверхности оказываются резче любых других лежащих в той же плоскости.

Поскольку мне лучше думается "в картинках", я попробовал нарисовать расчётную поверхность фокусировки для некогда популярного "Патентованного Портретника Далльмайера" (благо, у меня нашлась патентная схема данного объектива со всеми необходимыми параметрами). Хотя данный объектив несколько модифицирован относительно оригинала, однако его оптические характеристики достаточно типовые для портретных объективов подобной схемы.
Прикрепленное изображение
Так, из графика астигматизма/кривизны поля видно, как форма астигматических поверхностей S и T обуславливает форму средней кривизны М. Причём можно отметить, что объектив имеет некоторый отрицательный (тангенциальная поверхность (T) правее сагиттальной(S)) астигматизм, что несомненно скажется на распределении резкости по кривому полю (а заодно и "закрутит" задний план).

Схема была приведена к ФР 600мм, поскольку данное ФР соответствует классическому "портретному" (1/2) отношению диагональ/ФР для тогдашнего "полного формата" (18х24 см***).
Угол поля изображения объектива +/- 15град. Это чуть больше, нежели определяемые форматом 28°, но это максимальный допустимый угол зрения/изображения для объективов данного типа.
Диафрагма максимальная****.
Рост "модели" приведён к 170 см.

Сама кривая строилось на основании диаграммы ZEMAX-а показывающей величину кружка рассеяния для заданных точек поля зрения/изображения, т/е, по сути, с учётом всех аберраций и геометрического виньетирования. Хроматизмами я пренебрёг, во избежание ненужного усложнения.

В общем, как-то вот так пройдёт поверхность фокусировки для расстояния 1,5 м. от передней линзы*****.
Прикрепленное изображение
Вроде ничего ужасающего...
Кроме, разве что, размера самого объектива (диаметр световых поверхностей 20 см).
Впрочем, не стоит забывать, что это всё таки "ФФ", который не всяк фотограф мог себе позволить.

***

Более массовым среди профессионалов был "кроп" 12х18 с его портретным ФР 430.
Прикрепленное изображение
Ожидаемо... Поскольку в данном случае реальная кривизна поверхности изображения/фокусировки в основном определяется величиной 4-го коэффициента, который, в свою очередь, напрямую связан с радиусами кривизны оптических поверхностей, то по мере уменьшения ФР увеличивается и кривизна поверхности фокусировки/изображения. Грубо говоря, масштабируя схему, мы масштабируем и радиус кривизны. И чем меньше ФР, тем меньше и радиус кривизны (а чем больше, тем больше).

***

Динамика понятна, так что, можно сразу взглянуть результаты для совсем уж любительского формата "Сarte de visite" (~ 6х9 см)...
Прикрепленное изображение
Мда... Уверен, что комментарии излишне. А ведь это нынешний "средневерхний".
Что же будет на нынешнем ФФ...

***

Ладно. Масштабирую до общеизвестных 86 мм.
Прикрепленное изображение
Упс... Могу предположить, что сакраментальные "бивни мамонта" тут отдыхают. Впрочем, наличие в системе небольшого отрицательного астигматизма всё-таки малость "распрямило" периферию поля. Иначе было бы ещё хуже... Конечно, ежли б не было необходимости сохранять "портретную" дистанцию, и тем паче, ежли б смогли отмасштабировать модель заодно с объективом, то картина не была б столь удручающей. Но в реальности получается именно так.
В общем, становится очевидно, что данная оптическая схема, несмотря на всю её легендарность, практически малоприменима на коротких ФР без какой-либо значительной модификации.
И воткнутый в малоформатку кинопроекционник, никогда не станет "Настоящим Старинным Потретником Петцваля". Даже при полной аутентичности схемы. Увы...******

Впрочем, наиболее интересным мне показался тот факт, что кривизна поля портретных объективов XIX века оказалась достаточно велика, чтобы существенно влиять на изображение.
Причём, её влияние выражалось именно в многоплановой резкости, а не в банальном замыливании углов. И соответственно, фотограф вполне мог использовать её, как визуальный эффект.
К тому же, стало очевидным, что сдвиг/наклон - это скорее техническая необходимость, нежели креативная блажь.

-------------------------------------
* см. "Объектив Петцваля" на Википедии.
** см. "Астигматизм" на Википедии.
*** Хотя, если уж буквоедничать, то Full-plate это 6 1/2" x 8 1/2"
**** Диафрагмозависимые аберрации (СФА, и, в особенности, кома) могут несколько изменить реальную кривизну поверхности изображения/фокусировки, но только, если они совсем уж плохо исправлены. В остальных случаях ими можно пренебречь.
***** Поскольку, в данном случае, кривизна поверхности изображения обусловлена в основном 4-ым коэффициентом, то она никак не зависит от положения объекта в пространстве. Т/е дистанция до объекта никак не влияет на форму кривой.
****** Ну разве что, кукол снимать. Соответствующего масштаба...




Цитата

И воткнутый в малоформатку кинопроекционник, никогда не станет "Настоящим Старинным Потретником Петцваля". Увы...
Это понятно и без глубоких обоснований.
А меня и на кропе твой Пецваль торкнул. И есть пробные кадры. Но ты ж его "зажал", и не даешь его мне погонять в "правильных" жанрах, хоть я его выпрашиваю у тя уже год... взамен на 77-й. ))
Да, спасибо. Интереснаяый опус. Вопросы будут, позже... ))

Цитата

Мда... Уверен, что комментарии излишне. А ведь это нынешний "средневерхний".
Излишни, но я все же прокомментирую - мне вот так больше нравится, хоть тут и не хватает еще одной проекции... ))) :
Изображение
:blush:

vb007 (29 May 2012 - 20:06) писал:

:blush:
Ну... а почему бы и нет...
То-есть галстук будет резким, а золотые зубы нет? :) Очень познавательно и доступно. Я ничтоже сумнящийся, был уверен, что "плоскость" резкости есть сфера с центром в нодальной точке... Ан нет, ВСЁ ГОРАЗДО ИНТЕРЕСНЕЙ. Спасибо за лик.без.
Ну... Зубы-то как раз не проблема. При такой-то кривизне можно сделать резкими только зубы... :D

vb007 (29 May 2012 - 18:58) писал:

Это понятно и без глубоких обоснований...
Ну... Как правило, самые очевидные вещи требуют наиболее глубоких обоснований...
К сожалению, в отличии от более современных схем (которые сравнительно легко масштабируются почти под любое ФР), большинство архаичных оптических систем (монокли, апланаты, петцвали) оказываются форматозависимыми. Поскольку, уменьшение или увеличение ФР для таких объективов заметно (а иногда катастрофически) меняет их оптические св-ва.

Дедтормоз (29 May 2012 - 23:45) писал:

Я ничтоже сумнящийся, был уверен, что "плоскость" резкости есть сфера с центром в нодальной точке... .
Такое тоже встречается. Но довольно-таки редко.
А в обще, для подавляющего большинства нынешних анастигматов поверхность фокусировки/изображения достаточно плоская с незначительными "изгибами". Описанные проблемыэффекты там практически отсутствуют.
Достойный опус.Автору спасибо за труд.
Сам больше интуитивно это понимал в "портретниках" чем осознанно.
Вообще мне кажется ,что данные выводы актуальны и для других оптических схем,втч и "планаров"

vb007 (29 May 2012 - 20:06) писал:

Излишни, но я все же прокомментирую - мне вот так больше нравится, хоть тут и не хватает еще одной проекции... ))) :[/font][/color]Изображение :blush:
Валентин,ты серьезно?

Kyzmich (31 May 2012 - 00:35) писал:

... мне кажется ,что данные выводы актуальны и для других оптических схем,втч и "планаров"
Нет. Ни в коем случае не следует относить всё вышесказанное к современным объективам "портретных" ФР.
Почему?
1. Кривиза поля анастигматов значительно (в разы) меньше.
2. Для появления описанного эффекта принципиально необходимо, чтобы, по мере увеличения полевого угла, искривление поля заметно опережало снижение резкости по этому полю. У анастигматов же наоборот - падение резкости по полю заметно опережает его (поля) искривление.
А как можно практически, на уровне бытовых экспериментов, без специального оборудования увидеть или прочуствовать кривизну поля? Ну, вот, например, есть у меня Lensbaby3G, и мне было бы интересно "врубиться" в кривизну его поля, хотя бы для того, чтобы понять условия при которых иногда получаются две маленькие зоны фокуса в кропнутом кадре, а остальное тотально "фхлам"... Чо-то я подозреваю, что в ленсбебике кривизна поля на столько крива, что там даже о "поле" речь не идет, и эту кривизну даж на специальном стендовом оборудовании хренпоймешь, если такое есть... ))) А слоган "Кривой, и ещё кривее" © - это про Пецваль и Ленсбебик ))))))))))))))

Kyzmich (31 May 2012 - 00:38) писал:

Валентин,ты серьезно?
А что не так? ))

vb007 (31 May 2012 - 10:54) писал:

А как можно практически, на уровне бытовых экспериментов, без специального оборудования увидеть или прочуствовать кривизну поля?
Ну... Можно по-расставлять болтики по столу (сам я, к примеру, втыкал зубочистки в кошачий диван)...

Цитата

...подозреваю, что в ленсбебике кривизна поля на столько крива, что
Вполне обоснованное подозрение. Поскольку астигматизм у бебика положителен, то и "среднее поле" должно быть ещё более кривым.

vb007 (31 May 2012 - 10:55) писал:

А что не так? ))
Да я хотел сказать,что у меня на полном серьезе примерно такой вывод(как на твоем рис)только по поводу 77L?
А у него дисторсия ничтожна!?
Тут скорей всего верен тезис,что ...искривление поля заметно опережало снижение резкости по этому полю.....Даже может не резкость .как таковая а маскировка этой нерезкости?

vb007 (31 May 2012 - 10:54) писал:

А как можно практически, на уровне бытовых экспериментов, без специального оборудования увидеть или прочуствовать кривизну поля?
Валентин, есть одна мысль...
Очень познавательный материал. Если раньше было только интуитивное понимание подобной работы портретных объективов, то теперь все стало на свои места. Спасибо.
Андрей, спасибо! То, что раньше объяснял себе и другим на пальцах, а теперь знаю, куда послать смотреть картинки ))
из ваша вики :
Например, оригинальный «Petzval Portrait lens» для «цилиндрической» камеры фирмы Voigtländer & Sohn имел относительное отверстие 1:3.6 при фокусном расстоянии 150 мм.

интересна на какой формат она была рассчитано ? если учесть тогдашний 1/2 отношению диагональ/ФР


Jim Galli (LF forum) даже пишет о 50mm Petzval ..возможна ли это ?

потому что читал:
-" И воткнутый в малоформатку кинопроекционник, никогда не станет "Настоящим Старинным Потретником Петцваля". Даже при полной аутентичности схемы. Увы."

спасибо

kiyas (29 January 2013 - 23:13) писал:

на какой формат она была рассчитано ?
"Формат"..? В 1840г..? :D
Тогда и слова-то такого не было. Как, впрочем, и слова "фотография".

Там стоял круглый даггеротип диаметром 9,5 см.

ИзображениеИзображение


Цитата

Jim Galli (LF forum) даже пишет о 50mm Petzval ..возможна ли это ?
Что такое "возможно"?
У моего собственного Далльмайера ФР=2,5"
В той же вики, мною упоминается объектив ОКС7-50-1 (киносъёмочный объектив классической петвалевой схемы с ФР 50мм).
Так что, вполне возможно.
Однако, как я уже сказал, такой объектив будет значительно отличаться по оптическим св-вам от форматного.
Поэтому, нельзя ожидать от короткофокусного "петцваля" картинки аналогичной длиннофокусному.

Андрей АМ (30 January 2013 - 01:25) писал:

круглый даггеротип.

понятно.хотя больно похоже на надзорную трубу :)

Андрей АМ (30 January 2013 - 01:25) писал:

Что такое "возможно"?
Поэтому, нельзя ожидать от короткофокусного "петцваля" картинки аналогичной длиннофокусному.
имеется ввиду характерны рисунок петцваля на таком коротким фр.

да . согласен.там тоже говорится: A 50mm would need the whole 35mm area to look Petzvally.
50мм должен полностью покрывать 35 мм площадь что бы выглядел как петцвал.

хотя мы же знаем какой вкус у Jim Galli и ему трудно верить :) и что он имеет ввиду " покрывать".

Обратные ссылки на эту запись [ URL обратной ссылки ]

Обратных ссылок на эту запись нет

Март 2024

П В С Ч П С В
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728 29 3031

Новые комментарии