Стереофотография

Теория и практика, часть 1

Греческое stereos означает «телесный», «объемный». Объемный звук в наши дни является общепринятым стандартом, но стереофотография (или 3D-фотография) для многих остается диковинной забавой. А зря, ведь она позволяет запечатлевать реальность примерно так же, как ее видит человек.

Традиционная фотография выработала серьезный арсенал технических и художественных средств передачи объема: глубина резкости, фокусное расстояние оптики, перспектива, рисунок теней и композиция. Человеческий мозг может получить информацию о пространстве из содержания плоской картинки. Но обычная фотография неспособна передать объем непосредственно так, как его воспринимает человек.

Объем, глубина изображения — субъективная штука, поскольку мы ограничены своими органами чувств. Оси глаз человека пересекаются под определенным углом в точке, на которую направлено наше зрение. Получается пара плоских изображений, в которых имеет место смещение видимого пространства (параллакс). В результате слияния этих изображений в сознании возникает объемная картинка. Воспринимать объем позволяет расстояние между двумя точками (например, глазами), называемое стереобазой. Расстояние можно изменять, используя технические средства (например, стереобинокль или артиллерийский дальномер). С увеличением стереобазы уменьшается глубина резкости и увеличивается острота зрения.

Стереофотография — метод съемки, предполагающий наличие у камеры двух «глаз» вместо одного. Речь идет необязательно об объективах. Важен результат — кадры на пленке с необходимым смещением базы. Стереофотография не создает в реальности объемное изображение, но позволяет произвести хитрую подмену реального пространства на фотографию, особым образом снятую и подготовленную.

Способность 3D-фотографий передавать сложную структуру изображаемого объекта особенно ценна в «технических» жанрах, таких как съемка архитектуры, природных и городских пейзажей, макро. Использование стереофотографии в художественных целях дает совершенно новые творческие инструменты.

История стереофотографии

В 280 году до н. э. Евклид впервые обнаружил, что восприятие глубины пространства достигается именно потому, что каждый глаз видит немного отличающиеся картинки одного и того же объекта. Вслед за ним описал эти способности в 1584 году Леонардо да Винчи, посвятивший особенностям зрительного восприятия несколько своих сочинений. Теория стереоскопического восприятия была изложена в научной форме немецким оптиком и геометром Иоганном Кеплером в сочинении «Диоптрика» (1611). Спустя два года иезуит Франсуа д’Агийон (Francois d’Aguillion) впервые использовал термин «стереоскопия».

Примерно в 1600 году итальянский художник Джованни Баттиста делла Порта (Giovanni Battista della Porta) написал первую стереокартину. В начале XVII века его опыт повторяет Джакопо Хименти да Эмполи (Chimenti da Empoli), использовавший технику парных изображений. Спустя полтора столетия француз Буа-Клэр (G. A. Bois-Clair) создавал объемные изображения, используя метод растров. Успел попробовать себя в стереоскопических рисунках русский писатель Лев Толстой. В XX веке испанец Сальвадор Дали писал трехмерные картины, используя метод игольчатого экрана, предложенный изобретателем объемного кино — русским эмигрантом Алексеевым. Просмотр изображений, полученных с помощью растрового и игольчатого методов, не требовал никаких специальных приспособлений.

Открытие стереофотографии связано с именем профессора Лондонского Королевского колледжа Чарльза Уитстона (Charles Wheatstone). В 1833 году Уитстон создал зеркальный стереоскоп — прибор, позволяющий видеть объемную картинку, используя пару исходных картин со смещением. В качестве объектов ученый поначалу использовал свои рисунки. В соответствии с опытами была создана научная база. В 1838 году Уитстон делает исторический доклад о вопросах получения объемных изображений перед Королевским обществом в Лондоне. Доклад носил название «О некоторых поразительных и до сих пор не изученных явлениях бинокулярного видения» (On Some Remarkable and Hitherto Unobserved Phenomena of Binocular Vision).

Почему Уитстон использовал в своем стереоскопе рисунки, а не фотографические изображения? Ответ прост: фотография была изобретена французом Дагером только спустя шесть лет после открытия Уитстона — в 1839-м. Первые снимки, сделанные стереоскопическим методом, Уитстон представил общественности только в 1851 году на Всемирной выставке в Лондоне.

Первый фотоаппарат с двумя объективами, предназначенный для создания стереопар, создан в 1849 году шотландским ученым Давидом Брюстером (David Brewster). Брюстер, кроме того, является создателем простого стереоскопа без зеркал. В 1855 году француз Бернард создает первую зеркальную насадку для обычных однообъективных фотокамер, позволяющую снимать стереопары. Чуть позже англичанин Барун усовершенствовал данную конструкцию.

Одним из первых, оценивших потенциал 3D-фотографии, был английский репортер Роджер Фентон (Roger Fenton), который в 60-е годы XIX века путешествовал по России и является автором серии снимков, посвященных Русско-турецкой войне. В те же годы трехмерной фотографией заинтересовался известный французский фотограф Антуан Клод (Antoine Claude), открывший в 1851 году лондонский «Храм фотографии». По словам Клода, стереоскоп в дешевой и компактной форме преподносит модель всего, что существует в различных участках земного шара. Интересно, что именно Клод в 1853 году запатентовал метод получения стереофотографий.

В 1858 году француз Жезеф д’Альмейда (Joseph d’Almeida) открыл анаглифный метод создания объемных изображений, который позволял просматривать трехмерные картинки с помощью очков с красным и зеленым стеклами. Этот метод применялся для создания книг, открыток, комиксов, географических карт. В 1920-х появляются первые анаглифные фильмы, которые называли пластиграммами.

В начале XX века французский физик Йонас Липпман (Jonas Lippmann) открыл метод создания изображений, не требующий специальных приспособлений для просмотра. Изображения должны иметь особую поверхность на основе линзовой решетки (растра). Поверхность состоит из микролинз, под которыми находятся фрагменты изображений для правого и левого глаз. Рассматривая изображение под определенным углом, можно видеть объемное изображение. Фотограф Морис Бонне (Maurice Bonnet) впервые использовал растровый метод в 1930-х годах для создания объемных портретов.

В наши дни метод создания растровых изображений предполагает подготовку бумажной подложки на компьютере, которая затем печатается обычными средствами и снабжается пластиковым экраном с линзовым растром. Данный способ применяется при создании карманных календарей с трехмерными картинками или меняющимся изображением (вариоэффект).

Стереофотография появилась практически одновременно с обычной фотографией. Однако потребовалась почти сотня лет, чтобы она приобрела массовую популярность. В начале XX века стереофотография воспринималась как массовое развлечение, а не вид искусства. Пользовались популярностью аттракционы, основанные на стереоскопическом эффекте. Распространение получили ящички со стереографическими изображениями, на которых были запечатлены виды далеких стран, сделанные путешественниками, деревенские зарисовки и обнаженные натурщицы.

В первой половине XX века интерес к стереофотографии был весьма высок. Первые камеры, выпущенные компанией Franke & Heideke, были предназначены именно для стереосъемки: Heidoskop (1920), снимающий на листовую пленку, и Rolleidoskop (1922), в котором использовался рольфильм (формат стереопары 6 x 13 см). Вскоре в продаже появляется Stereoflektoscop компании Voigtlander (формат 6 x 13 см) и Verascope француза Юлия Ричарда (формат 45 x 107 см, пленка тип 127).

В 1939 году американец Вильям Грубер (William Gruber) основал компанию View-Master, которая спустя год выпускает узкопленочную стереокамеру. Компания View-Master произвела на свет немало инновационных приспособлений для съемки и просмотра 3D-фотографий и кинофильмов.

Появление в конце 1930-х годов цветной слайдовой пленки Kodachrome с высокой детализацией, а также рост популярности компактных узкопленочных камер способствуют появлению в 1940–50-х большого числа стереокамер с форматом кадра 24 x 23 мм (Edixa, Iloca, Kodak Stereo, Stereo-Realist) и 24 x 29 мм (Belplasca, Verascope F40). Немецкие фирмы Zeiss (Contax) и Leica предлагают зеркальные адаптеры, позволяющие получать объемные фотографии на обычных дальномерных камерах. Отметим, что конструкция с третьим визирующим объективом или дальномером вплоть до сегодняшнего дня не претерпела принципиальных изменений.

В 1950–60-е годы наблюдается всплеск массового интереса к стереофотографии. Выпускаются специальные камеры и стереонасадки, стереоскопы для просмотра изображений. Продаются сувенирные наборы, состоящие из парных слайдов с изображением мировых достопримечательностей. Стереокамеры применялись при съемке поверхности Луны, Марса и Солнца в американских космических программах.

В будущем трехмерная фотография наверняка станет привлекать намного больше внимания, чем ей уделяется сейчас. Безусловно, это зависит от технической базы, которая постоянно совершенствуется. Пока же доступны два простых способа создания трехмерных фотографий.