Tilt/Shift: управление перспективой

Объективы с возможностью поворота и сдвига (Tilt/Shift) позволяют фотографам преодолеть обычные ограничения по глубине резкости и перспективе. Многие оптические трюки, которые позволяют эти объективы, невозможно воспроизвести в цифровом виде — что делает их незаменимыми для определённой ландшафтной, архитектурной или продуктовой съёмки. Первая часть данной статьи рассматривает возможности сдвига (shift) и сфокусирована на его использовании с цифровыми зеркальными камерами для управления перспективой и создания панорам. Вторая часть рассматривает использование вращения (tilt) для управления глубиной резкости.

Введение: сдвиг и вращение

Сдвиг позволяет фотографу изменить положение изображения, передаваемого объективом, относительно сенсора цифровой камеры. Это означает, что центр перспективы объектива перестаёт соответствовать центру перспективы изображения, и возникает эффект, аналогичный использованию кадрирования в боковую часть изображения, полученного объективом с более широким углом зрения.

Вращение позволяет фотографу повернуть плоскость наиболее резкого фокуса, так что она более не перпендикулярна оптической оси объектива. Это порождает клиновидную глубину резкости, ширина которой нарастает с удалением от камеры. Эффект вращения необязательно увеличивает глубину резкости — он просто позволяет фотографу переопределить её положение для лучшего соответствия предмету съёмки.

Концепция: изображаемый круг объектива

Изображение, запечатлеваемое цифровым сенсором вашей камеры — это фактически всего лишь центральное прямоугольное кадрирование кругового изображения, передаваемого объективом («изображаемого круга»). У большинства объективов этот круг имеет размеры, лишь слегка превосходящие нужды сенсора. Сдвиговые объективы, наоборот, передают значительно больший изображаемый круг, чем это обычно требуется — тем самым позволяя фотографу «сдвинуть» изображаемый круг, чтобы выборочно кадрировать заданный прямоугольник.

Данное сравнение демонстрирует сдвиг на 11 мм на зеркальной камере 35 мм;
в действительности круговое изображение может быть больше
относительно сенсора для камер с кроп-фактором
(подробнее об этом читайте в главе о сенсорах цифровых камер).

Сдвиг имеет два основных использования: смена перспективы или расширение угла зрения (с использованием нескольких снимков). Оба способа рассматриваются в следующих разделах. Вышеприведенный пример мог бы быть более полезен при создании панорамы, поскольку средний телеобъектив сжимает перспективу (делает её плоской).

Возможности сдвига сопутствует дополнительное преимущество: в центральной позиции эти объективы обычно обеспечивают более высокое качество на краях изображения, аналогично использованию полнокадровых объективов 35 мм на камерах с кроп-фактором. Это означает меньшее размытие и виньетирование, с потенциально менее выраженными искажениями.

С другой стороны, объективы с возможностью сдвига должны быть намного больше и тяжелее, чем сравнимые обычные объективы (с тем же фокусным расстоянием и максимальной диафрагмой). К тому же большой сдвиг покажет части кругового изображения со сниженным качеством изображения, хотя оно может быть ничем не хуже, чем постоянно доступное на обычном объективе. Далее, tilt/shift объектив 24 мм оптически будет аналогичен обычному объективу 16 мм в связи с аналогичным размером изображаемого круга. Следовательно, tilt/shift объектив 24 мм наверняка уступает по оптическому качеству обычному объективу 24 мм, поскольку объективы с более широким углом зрения обычно имеют худшее оптическое качество.

Использование сдвига для управления перспективой

Обычно сдвиг используют для управления перспективой с целью выпрямления сходящихся вертикальных линий в архитектурной фотографии. Когда камера направлена горизонтально, вертикальные линии, параллельные для наблюдателя, останутся параллельными в отпечатке:

Схождение вертикальных линий появляется, когда объектив камеры (т.е. центр изображаемого круга) отклоняется от горизонта. Трюк сдвигового объектива заключается в том, что он может передать изображение, которое находится выше или ниже горизонта — даже если центр изображаемого круга сохраняет горизонтальность. Этот эффект позволяет изменить перспективу.

Сдвиг объектива придаёт архитектуре гораздо большую выраженность и делает её более возвышенной, чем это воспринимается глазами. Это может быть очень полезным эффектом в ситуациях, когда невозможно отдалиться от здания достаточно далеко, чтобы придать ему такую перспективу (как это может оказаться при съёмках зданий на узкой улице).

Заметьте, что на примере выше точка схождения перспективы не была направлена непосредственно на горизонт, и как следствие, вертикальные линии не идеально параллельны (хотя намного более, чем при использовании обычного объектива). Зачастую лёгкая сходимость линий желательна, поскольку совершенно параллельные вертикальные линии могут порой выглядеть чрезмерно и неестественно.

Аналогичный эффект перспективы мог бы быть достигнут с использованием обычного объектива и цифровой обработки. Например, можно было бы использовать более широкоугольный обектив и затем сделать кадрированный отпечаток, хотя тем самым большая часть мегапикселей камеры осталась бы за кадром.

Второй возможный способ — это растянуть снимок, сделанный обычным объективом, используя в Фотошопе инструмент изменения перспективы (так что он станет похож на перевёрнутый трапецоид).

Второй метод сохранил бы большее разрешение, но горизонтальное разрешение изображения в этом случае деградировало бы с увеличением высоты. В любом случае, объективы со сдвигом обычно достигают наилучшего качества.

Техническое примечание: часто спрашивают, может ли цифровое управление перспективой достичь результатов, аналогичных по качеству объективам со сдвигом. И хотя цифровая обработка очевидно понижает разрешение, вопрос в том, действительно ли это хуже, чем размытие, вызванное использованием границы изображаемого круга для оптически некачественного объектива tilt/shift. Мой личный опыт говорит о том, что использование объектива со сдвигом визуально лучше для объективов Canon TS-E 45 и 90 мм. Объектив Canon TS-E 24 мм выглядит более рисково; всё же, если соответственно удалить хроматические аберрации, я по-прежнему считаю, что объективы со сдвигом несколько лучше.

Использование сдвига для гладких панорам

Используя последовательность фотографий со сдвигом, можно создавать цифровые панорамы. У этого метода есть преимущество постоянства оптического центра объектива, что означает, что можно избежать необходимости использования панорамной головки для устранения ошибки параллакса на переднем плане. Ещё одним потенциальным выигрышем является то, что финальный составной снимок сохранит прямоугольную перспективу исходного объектива.

Объективы Canon и Nikon могут сдвигаться вплоть до 11 и 11.5 мм, соответственно, что описывает физический сдвиг относительно сенсора камеры (в каждом из направлений). Ниже приведены несколько распространённых использований сдвига, которые должны обеспечить лучшее понимание того, что сдвиг на 11 мм в действительности означает для снимков. Поскольку каждый объектив может вращаться вокруг своей оси, сдвиг может применяться в любом направлении:

Заметьте, что кроп-сенсоры выигрывают от сдвига больше, чем полнокадровые. Для панорам можно достичь весьма широкого соотношения сторон 2:1 и 3:1 для полного кадра и кропа, соответственно, со значительно большим разрешением. Многие другие комбинации из ориентации камеры, направления сдвига и размера сенсора могут быть исследованы с помощью калькулятора в следующем разделе.

Сдвиг можно также использовать в других направлениях помимо вверх-вниз и влево-вправо. Следующий пример иллюстрирует все варианты сдвига с разницей в 30° для полнокадрового сенсора 35 мм в альбомной ориентации:

Наведите курсор на снимок, чтобы увидеть рамки кадров для каждого из сдвигов.
Полученный снимок содержит втрое больше мегапикселей, чем одиночное фото;
для кроп-фактора 1.6 их было бы больше в 5 раз.

Процесс склеивания полученных снимков более прост, поскольку нет необходимости исправлять перспективу и искажения объектива, и виньетирование объектива не будет неравным между изображениями. Следовательно, можно использовать Photoshop или другую программу редактирования изображений для того, чтобы расположить снимки послойно и выровнять их вручную. Не забудьте переключиться в ручной режим или фиксированную экспозицию, поскольку виньетирование может заставить камеру экспонировать снимки со сдвигом дольше, чем без него — даже если используется малое отверстие диафрагмы. Это происходит потому, что сквозной (TTL) экспозамер камеры основан на измерениях при полностью открытой диафрагме (наименьшая f-ступень), а не при диафрагме, используемой для экспозиции.

Иначе, можно использовать программы построения панорам для серии сдвинутых снимков для создания панорамы с управлением перспективой. Такая панорама потребовала бы от объектива сдвига вверх или вниз и сохранения такой позиции для каждого из снимков, входящих в панораму.

Калькулятор объективов tilt/shift

Калькулятор сдвига рассчитывает угол зрения, покрываемый сдвигом вверх-вниз или влево-вправо, а также другие значимые величины. Он скорее преднозначен для получения представления о возможностях сдвига, чем для использования на практике. Тем самым, когда у вашего объектива есть маркировка про 5 и 10 мм сдвига, вы сможете лучше представить себе, как это повлияет на итоговое изображение. Диаграмма в калькуляторе (справа) динамически адаптируется для иллюстрации полученных значений.

Калькулятор панорамного сдвига
Размер сенсора	35 мм (полный кадр)кроп-фактор 1.3кроп-фактор 1.5кроп-фактор 1.6
Фокусное расстояние	мм
Ориентация камеры	ЛандшафтнаяПортретная
Величина сдвига	мм
Направление сдвига	ГоризонтальноеВертикальное
Угол зрения ( горизонталь x вертикаль ) Фокусное расстояние одного снимка Прирост мегапикселей		— площадь сенсора без сдвига  — с учётом сдвига
		Масштаб: пкс/мм

Подробнее о кроп-факторе сенсора читайте в главе, посвящённой размерам сенсоров цифровых камер.
Калькулятор не предназначен для использования в макросъёмке
и предполагает пренебрежимо малые искажения.

Вывод в поле «Фокусное расстояние одного снимка» даёт представление о том, какое фокусное расстояние понадобилось бы для объектива без сдвига, чтобы охватить полный угол зрения объектива со сдвигом. Здесь мы можем заметить, что изображаемый круг объектива tilt/shift 45 мм покрывает угол зрения, сравнимый с обычным широкоугольным объективом с фокусным расстоянием 28 мм.

Доступные объективы tilt/shift Nikon и Canon

Canon поставляет на потребительский рынок четыре модели tilt/shift объективов, а Nikon три:

Приведенные выше расчёты и диаграммы были созданы для отображения доступного интервала сдвига для этих объективов на полнокадровом и кроп-форматах камер.

Данная статья рассматривает только сдвиг оптической оси.
О повороте читайте вторую часть:
«Объективы Tilt/Shift: контроль глубины резкости»

Иначе, обзор обычных объективов представлен в статье:
«Объективы: фокусное расстояние и диафрагма»