Fisheye (" Fishay ", transcriere din engleza fish-eye ) este un tip de lentile cu unghi ultra-larg cu o distorsiune crescută intenționat , un alt nume este o lentilă care distorsionează (sau "distorsionează") [1] . Se deosebește de lentilele obișnuite ( ortoscopice ) cu focalizare scurtă printr-o distorsiune pronunțată în formă de butoi [2] , care permite afișarea spațiului și a obiectelor folosind proiecții azimutale , ortografice sau stereografice , în funcție de designul optic specific. Din cauza distorsiunilor puternice, câmpul unghiular al „ochiului de pește” poate ajunge la 180° sau chiar depăși această valoare, ceea ce este inaccesibil pentru optica ortoscopică care implementează proiecția gnomonică a spațiului înconjurător [3] .
Principala caracteristică a lentilelor ochi de pește sunt distorsiunile caracteristice, similare cu reflexia într-o sferă de oglindă. Liniile drepte care nu traversează axa optică sunt afișate ca curbe arcuite, iar obiectele, pe măsură ce se îndepărtează de la centru spre marginile cadrului, sunt puternic comprimate în direcția radială [4] . În același timp, nu se obține întotdeauna o vedere semisferică record, iar pentru distorsionarea obiectivelor cu zoom, câmpul vizual se poate modifica în același timp menținând distorsiunea [5] [* 1] .
Denumirea „ochi de pește” subliniază asemănarea imaginii date de o astfel de lentilă cu efectul „ fereastră Snell ” , datorită căruia locuitorii subacvatici văd întreaga emisferă superioară a lumii de suprafață într-un con de aproximativ 90 de grade lățime [7] . Acest lucru se datorează legii lui Snell , adică o scădere bruscă a indicelui de refracție la granița dintre apă și aer. Termenul „ochi de pește” a fost folosit pentru prima dată în 1911 de către fizicianul experimental american Robert Williams Wood în cartea sa „Physical Optics” [ 8 ] . Cu cinci ani mai devreme, el modelase un sistem optic asemănător plasând o placă fotografică în fundul unei găleți pline cu apă, iar la jumătate din adâncime deasupra acesteia o lentilă cu un orificiu [9] . Imaginea rezultată, în ciuda calității scăzute, a demonstrat posibilitatea obținerii unei vederi emisferice [7] . Mai târziu, Wood a îmbunătățit camera de filmare umplând o cutie metalică sigilată cu o gaură cu apă [10] .
Prioritatea în crearea unei lentile distorsionante îi aparține biochimistului englez Robin (Robert) Hill , care a brevetat în decembrie 1923 un sistem optic cu trei lentile constând dintr-un menisc negativ puternic situat în fața unui acromat pozitiv lipit [11] . Un astfel de dispozitiv ar putea oferi un câmp unghiular care să acopere întreg cerul și suficient pentru a înregistra toți norii [12] . În acest caz, din cauza distorsiunii necorectate, un câmp vizual de 180° devine disponibil pe imaginea cu dimensiunea finală. O lentilă ortoscopică nu este capabilă să ofere o astfel de acoperire, deoarece dimensiunile imaginii în acest caz tind spre infinit [13] .
Prima lentilă a lui Hill, numită Hill Sky Lens, a fost realizată în 1924 de Beck din Londra [14] [15] . În ciuda deschiderii extrem de scăzute f /22 , obiectivul a produs o imagine foarte clară sub formă de cerc și a permis unui cadru să surprindă întreaga emisferă cerească folosind o cameră cu același nume Hill Sky Camera. În 1929, opticianul sovietic Vladimir Churilovsky a calculat designul optic al unei camere similare cu unghi larg, a cărei lentilă constă dintr-un distorsionator negativ cu două lentile și o lentilă ortoscopică de tip „ Tessar ” situată în spatele acesteia . Combinația a oferit un câmp unghiular de 127° la deschidere f/5.6 [16] . În 1933, pe baza lentilei Churilovsky, a fost implementată tehnologia fotografierii aeriene a unor zone mari ale zonei cu decodificarea imaginilor de către un ortotransformator optic, care introduce distorsiuni inverse [17] .
Curând, în Germania a fost creat și un ochi de pește cu deschidere mare: în 1932, AEG a primit brevetul nr. 620.538 pentru un Weitwinkelobjektiv cu cinci lentile dezvoltat de Hans Schulz [19] [ 20] [21] . Obiectivul era atât de bun încât permitea fotografierea instantanee, iar deja în 1935 fotograful Umbo a filmat cu el reportaje spectaculoase [22] . În 1938, pe baza dezvoltării germane, moștenite de Japonia în temeiul Pactului de Oțel , a fost creat Fish-eye Nikkor 16 / 8.0, după război a fost produs pentru „ filmul de rol ” [23] [24] . În același an, opticianul german Robert Richter a proiectat Zeiss Pleon cu șase lentile, care a fost folosit în timpul celui de -al Doilea Război Mondial pentru recunoașterea fotografică [16] [25] . Modernul „ochi de pește” pentru camerele de format mic și camerele digitale „decupate” își are originile în următoarea dezvoltare germană Zeiss Sphaerogon, proiectată înainte de război de opticianul Willy Merté și scoasă în 1947 de armata SUA împreună cu alte exponate ale lui. Carl Museum Zeiss [26] [27] .
Primele lentile de distorsionare au fost concepute pentru a capta întregul cerc al imaginii, care era înscris într-un cadru pătrat sau dreptunghiular. În 1963, Asahi Optical a lansat primul cadru complet sau „diagonal” Fish-eye Takumar 18mm f/11, acoperind un întreg cadru dreptunghiular cu o vedere emisferică doar în diagonală [28] . Acest tip de ochi de pește s-a dovedit a fi mai căutat de fotografi, deoarece produce o imagine cu o formă familiară. De la mijlocul anilor 1960, optica de distorsiune a ocupat un loc ferm în cataloagele companiilor optice, vândute atât în scopuri speciale, cât și ca o completare la linia standard de lentile ortoscopice. În URSS, optica distorsionată a devenit disponibilă fotografilor obișnuiți la sfârșitul anilor 1970, odată cu apariția modelelor „civile” „ Zodiak-2” și „Zodiac-8 ” [* 2] . Toate erau „diagonale”, umplând toate cadrele de format mic , respectiv de format mediu [30] [31] . Mai târziu, BelOMO a lansat producția de lentile circulare „ Peleng ” [32] .
„Ochiul de pește” a fost folosit în fotojurnalism , arta fotografică și cinematograf ca mijloc viu de exprimare. Lentilele cu unghi ultra larg ale primului sistem modern de cinematograf cu format larg , Todd-AO , au fost concepute pentru a fi ușor distorsionate pentru reproducerea în perspectivă naturală [33] [34] . Sistemele cinematografice sferice (de exemplu, IMAX DOME ) s-au bazat inițial pe utilizarea lentilelor ochi de pește pentru filmarea și proiectarea unei imagini pe un ecran emisferic [35] . Datorită formei ecranului, distorsiunile inerente unor astfel de optici sunt compensate, iar privitorii observă obiectele într-o perspectivă normală la unghiuri mari care sporesc efectul prezenței [36] . În același mod, proiecția imaginii cerului înstelat se realizează în planetarii moderne cu dom complet [37] .
Toate lentilele ochi de pește sunt de obicei împărțite în două varietăți principale, în funcție de gradul de umplere a ferestrei cadru a camerei : „circulară” și „diagonală” [38] . Ambele tipuri de imagini pot fi realizate simultan într-un singur obiectiv zoom , care funcționează ca un ochi de pește circular la distanța focală minimă, și ca unul diagonal la cea maximă [6] .
Circular
Diagonală
cerc decupat
Circular
cerc decupat
O altă varietate este intermediară, iar cercul de imagine al lentilei nu umple complet cadrul dreptunghiular, dar nu este înregistrat în întregime pe acesta, rămânând tăiat pe ambele părți. În acest caz, diametrul cercului este înscris de-a lungul laturii lungi și nu de-a lungul laturii scurte, ca în cazul lentilelor circulare. Imaginea lentilelor circulare full-frame montate pe o cameră decupată, precum și a unor obiective cu zoom într-o poziție intermediară a inelului de zoom, arată similar.
Atunci când creează lentile convenționale cu unghi larg, ei se străduiesc să reducă distorsiunea la zero - curbura liniilor drepte care nu trec prin centrul cadrului. Prin urmare, imaginea dată de o lentilă ortoscopică este echivalentă cu o proiecție gnomonică a unei sfere pe un plan. În acest caz, este imposibil să se obțină un câmp unghiular de 180°, deoarece marginea câmpului vizual va fi infinit de distanță [13] . Pentru a realiza o vedere emisferică, distorsiunea negativă este introdusă în mod deliberat în lentilă în timpul dezvoltării sale , ceea ce asigură o afișare specifică a spațiului, în funcție de intensitatea distorsiunii corespunzătoare uneia sau alteia proiecții geometrice [40] [41] . Majoritatea obiectivelor disponibile fotografilor implementează proiectia azimutală Lambert Equal Area , realizabilă cu o complexitate optică minimă. În acest caz, relația dintre distanța focală a lentilei și câmpul său vizual este mai complicată decât în lentilele ortoscopice și depinde de cantitatea de distorsiune care determină tipul de proiecție a sferei în plan [42] .
Proiectii spațiale implementate în lentile de diferite modele opticeUn obiect | Obiectul original sub formă de tunel, fotografiat din centrul său spre stânga perpendicular pe peretele din stânga (indicat de o săgeată) | ||||
---|---|---|---|---|---|
ortoscopic | Fisheye [43] [44] | ||||
Gnomonic | stereografic [45] | Echidistant | Azimut | ortografic | |
Sistem | |||||
Vizualizare imagine |
|||||
Funcția de afișare [* 3] [44] | [* patru] | ||||
Particularități | Afișează spațiul în conformitate cu legile perspectivei liniare în același mod ca o cameră obscura . Liniile drepte sunt afișate drept, iar forma obiectelor păstrează o similitudine geometrică. La unghiuri de vizualizare foarte largi, obiectele de la marginile câmpului vizual sunt întinse departe de centrul cadrului. | Păstrează unghiurile dintre curbe. Preferat pentru fotografie deoarece comprimă cu greu obiectele de la marginea câmpului vizual. Câmpul vizual al obiectivelor cu cadru întreg de acest tip este mai mare decât al tuturor celorlalte lentile cu un câmp vizual diagonal egal. Samyang este singurul producător. | Pastreaza dimensiunile unghiulare. Preferat pentru măsurători de unghi, inclusiv astrofotografie. În comunitatea științifică, este considerată o „proiecție ideală”. Proiecția echidistantă este disponibilă în aplicațiile PanoTools pentru îmbinarea panoramelor. | Păstrează raporturile de suprafață. Cel mai util atunci când trebuie să potriviți suprafețe, cum ar fi norii sau vegetația. Lentilele distorsionate de acest tip sunt mai ușoare și mai compacte decât altele. Principalul dezavantaj este compresia puternică a obiectelor la marginea câmpului vizual. | Practic nu există vignetare , iar luminozitatea este uniformă pe tot câmpul, ceea ce face ca aceste obiective să fie alegerea preferată pentru studiile fotometrice. Comprimă foarte puternic obiectele de la marginea câmpului vizual, cel mai îngust dintre toate în versiunea diagonală. |
Câmp unghiular maxim | Sub 180°. Între 130-140° | Nelimitat, poate atinge 180° sau mai mult | Poate depăși 180°. Sunt cunoscute lentile cu acoperire de 250° [* 5] | Nelimitat, poate ajunge la 360° | Nu poate depăși 180° |
Distanța focală [ *6] |
|||||
Exemple [40] [46] [47] | Toate lentilele ortoscopice |
|
|
|
Perspectiva, similară cu cea creată de lentilele ochi de pește, poate fi reprodusă prin fotografie computațională prin combinarea mai multor imagini realizate cu optică ortoscopică într-o singură imagine. Tehnologia este deosebit de populară în fotografia panoramică digitală . Majoritatea aplicațiilor de calculator concepute pentru lipirea panoramelor vă permit să setați diferite proiecții ale imaginii finale, inclusiv stereografice . În același timp, imaginea obținută de „Ochi de pește” poate fi transformată programatic într-una ortoscopică convențională, dar cu o inevitabil și puternică pierdere de calitate la marginile câmpului [49] .
Nava „ Akademik Ioffe ”
Centrul de Știință din Glasgow
Captură nocturnă a emisferei cerești
Lentila „circulară” de
fotografiere pe stradă
Interior. Lentila „diagonală”.
Lentila „diagonală”
pentru interiorul mașinii
Pe lângă lentilele ochi de pește cu drepturi depline, un tip similar de imagine poate fi obținut cu optica convențională cu un tip adecvat de atașament afocal cu unghi larg . În acest caz, atașamentul, acționând pe principiul „ teleobiectivului inversat ”, crește câmpul unghiular, introducând în același timp distorsiunea. Cu toate acestea, în ceea ce privește complexitatea și costul, astfel de atașamente nu sunt inferioare obiectivelor similare și, din acest motiv, nu sunt utilizate pe scară largă în fotografie [38] .
Duzele de distorsionare s-au dovedit a fi convenabile pentru a lucra împreună cu lentilele cu zoom de televiziune , oferind o distorsiune caracteristică și mărind unghiul de vizualizare, cu toate acestea, datorită caracteristicilor optice ale opticii zoom, întreaga combinație este operabilă numai în poziția „macro” cu zoomul nu funcționează [51] . În plus, astfel de atașamente sunt proiectate pentru o apropiere foarte apropiată de lentila principală, impunând anumite restricții asupra diametrului și designului cadrului acestuia. Recent, s-au răspândit duzele de distorsiune pentru telefoanele cu cameră , la care sunt atașate cu un inel magnetic sau o clemă specială [52] . Câmpul vizual al camerelor cu astfel de atașamente nu ajunge întotdeauna la 180°, dar distorsiunea caracteristică asigură efectul vizual necesar fără procesarea imaginii prin aplicații adecvate [53] .
Pe un obiectiv cu ochi de pește, este imposibil să instalați în mod tradițional filtre în fața unei lentile frontale mari și convexe: în acest caz, cadrul lor blochează inevitabil câmpul vizual. Acest lucru necesită o atenție sporită și o precizie la fotografiere, în special de la distanțe apropiate, deoarece obiectivul fără filtru de protecție de lumină se deteriorează ușor. Dacă este necesar, filtrele sunt instalate în spatele elementului optic din spate, ceea ce face dificilă alegerea poziției acestora, ceea ce este necesar pentru filtrele de gradient și polarizare . Deoarece un element optic suplimentar din spatele lentilei din spate a lentilei îi afectează proprietățile optice, designul prevede un compensator de sticlă plan-paralel, care poate fi înlocuit dacă este necesar cu filtrul de lumină necesar [54] . Unii producători oferă o tijă de lentilă cu un buzunar special pentru filtre de gelatină optic neutre pe un substrat flexibil subțire [55] . Modelele mai vechi de obiective de acest tip au discuri rotative încorporate cu un set standard de filtre galbene, portocalii și roșii pentru fotografia alb-negru [24] [56] . Instalarea unui parasolar pe obiectiv este, de asemenea, imposibilă din cauza vignetării inevitabile a câmpului vizual de către acesta. Majoritatea lentilelor diagonale sunt echipate cu un parasolar fix integrat în cadru. Cu toate acestea, datorită dimensiunilor sale mici, o astfel de hotă este ineficientă și în cea mai mare parte îndeplinește funcția de gard de protecție pentru lentila frontală [55] .
Tipuri de film și lentile foto | |
---|---|
Lentile | |
Convertoare | |
Vezi si |