Принцип Шаймпфлюга: что это?

В большинстве фотокамер пленка может быть расположена только параллельно объективу, плоскость которого, в свою очередь, параллельна плоскости резкого сфокусированного изображения. Зона резкого изображения простирается между параллельными же плоскостями, отграничивающими область входа и выхода из зоны резкости. Контроль над областью резкого изображения обеспечивают два параметра:

Положение фокуса. Вращая кольцо фокусировки на объективе или раздвигая меха карданной камеры, можно приблизить или отдалить плоскость фокусировки.

Рабочая диафрагма. Увеличивая f-число, вы расширяете зону глубины резко изображаемого пространства. Либо, наоборот, сужаете зону резкости, открывая диафрагму.

При фокусировке на крупном объекте, который расположен под углом к фотографу, на большинстве диафрагм резкой может быть только часть этого объекта. В некоторых видах съемки подобные сюжеты встречаются весьма часто. Например, при съемке макро или архитектуры. При съемке пейзажа тоже приходится выбирать, будут ли резкими горы, уходящие вдаль, или камни на переднем плане.

Чем больше формат пленки (размер матрицы в цифровой камере), тем меньше глубина резкости при заданной диафрагме. Неудивительно, что для оптики большого формата рабочие диафрагмы нередко начинаются с f/16, а максимальное значение f-числа является более существенной характеристикой, чем светосила.

Между тем проблему не всегда можно решить простым уменьшением диафрагмы. Например, при съемке макро проблематично добиться необходимой глубины резкости даже на закрытых диафрагмах, даже используя 35-миллиметровую камеру или цифровую зеркалку.

Теодор Шаймпфлюг (Theodore Scheimpflug) — капитан австрийской армии, систематизировавший различные оптические эффекты. В 1904 году он получил британский патент на открытый им метод фокусировки. Принцип Шаймпфлюга, отраженный в патенте, описывает взаимоотношения плоскости объекта (сфокусированного резкого изображения), плоскости объектива (линии, перпендикулярной оптической оси) и плоскости пленки. Так как повернуть «в профиль» объект съемки не всегда возможно (или целесообразно с учетом съемочных задач), остается наклонить или повернуть объектив либо кассету с пленкой, добившись такого же эффекта.

Иными словами, можно найти такую плоскость поворота (называемую линией Шаймпфлюга), когда объект в кадре будет изображен полностью резким, как если бы его фотографировали «в профиль».

Правило Шаймпфлюга позволяет получать резкое изображение всего объекта, находящегося под углом к фотографу, используя открытые диафрагмы. При съемке определенных сюжетов только использование наклонов/поворотов позволяет добиться требуемого результата. Принцип Шаймпфлюга нашел применение не только в фотографии, но и в медицине. С его помощью офтальмологи объясняют особенности нашего зрения.

Зона ГРИП в этом случае приобретает форму клина, вершина которого находится у оси вращения, относительно которой производится поворот. Когда плоскости пленки и оптики расположены параллельно, границы входа и выхода из зоны резкости также расположены параллельно им. Если же наклонить один из стандартов (задник с пленкой или объектив), то плоскости пленки и объектива пересекутся в пространстве, и плоскость фокусировки (линия Шаймпфлюга) пройдет между ними, пересекаясь в одной точке.

Использование такого инструмента фокусировки, как наклоны и повороты, обеспечивает максимальный контроль распределения резкости в кадре, что позволяет применять принцип Шаймпфлюга не только для решения технических задач, но и как инструмент художественной съемки.

Из правила Шаймпфлюга вытекает, что добиться результата можно, отклоняя кассету с пленкой (задний стандарт), объектив (передний стандарт) либо одновременно используя эти возможности. Однако существуют определенные ограничения, обусловленные конструкцией камеры и возможностями оптики.

Фокусировка по правилу Шаймпфлюга обеспечивается за счет наклонов и поворотов в форматных камерах, специальной tilt-оптике для обычных зеркальных камер, а также tilt-адаптерах для простых объективов.

В случае зеркальных пленочных и цифровых камер может использоваться оптика tilt & shift (Canon серии TS-E) или «контроль перспективы» (Nikon серии PC). Накладываемые возможностями системы ограничения на величину наклонов отражены в конструкции такого объектива. Более универсальный вариант — использование tilt-переходников для обычной оптики. Например, прецизионный Mamiya Tilt/Shift Adapter для среднеформатной RZ67. Стоимость такой техники делает ее недоступной фотолюбителям. Есть дешевые tilt-адаптеры для среднеформатного «Киева», которые выпускает украинский завод «Арсенал».

В большинстве современных объективов фокусировка обеспечивается за счет перемещения группы линз внутри объектива. Подобная конструкция не слишком удобна с точки зрения применения tilt-эффекта (например, при использовании переходника).

Карданная камера, в которой для фокусировки применяются меха, штатно предполагает использование наклонов. К таковым относятся большинство камер, снимающих на листовую пленку, а также некоторые среднеформатные модели (Rollei X-Act).

Добиться желаемого распределения зоны резкости позволяют наклоны переднего и заднего стандарта. В тех случаях, когда возможности наклонов обоих стандартов ограничены конструкцией камеры, используется комбинированный вариант. Стоит отметить, что оптический эффект в этих двух случаях не одинаков.

Наклон/поворот переднего стандарта предполагает смещение оптической оси, но не оказывает влияния на перспективу. Для получения одинакового результата с точки зрения глубины резкости наклон переднего стандарта, как правило, существенно меньше. Его удобно использовать в сочетании с подвижками заднего стандарта (shift), которые компенсируют перспективные искажения (например, эффект сходящихся вертикалей при съемке деревьев или высотных зданий с нижней точки).

При наклоне/повороте заднего стандарта оптическая ось проходит по центру изображения, причем в этом случае tilt влияет на передачу перспективы («укрупняя» передний план). Чтобы компенсировать влияние наклонов заднего стандарта на перспективу, возможно использование подвижек. Поворот заднего стандарта имеет преимущество, когда используется бюджетная оптика (с небольшим запасом по кроющему полю), а также при макросъемке, поскольку обеспечивает более высокую точность.

Таким образом, есть несколько способов управления ГРИП сообразно правилу Шаймпфлюга. Однако правило Шаймфплюга не дает полного контроля над областью ГРИП, так как является необходимым, но недостаточным условием. На результат оказывают воздействие другие факторы (например, рабочая диафрагма, наличие в схеме объектива ретрофокусного элемента).

Пределы допустимых подвижек зависят прежде всего не только от конструкции камеры, а от диаметра изображения, формируемого объективом, — кроющей способности. По этой причине кроющее поле является одой из главных характеристик оптики большого формата. Следует понимать, что в случае значительных подвижек может иметь место виньетирование и снижение детализации.