АЛГОРИТМ ПОДБОРА ПАРАМЕТРОВ СТЕРЕОКИНОСЪЁМКИ

ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ СТЕРЕОПАРЫ

Мелкумов А.С.

Заведующий сектором цифрового стереокино

ОАО "НИКФИ"

Аннотация

В кинотеатральной сети существует большой разброс размеров экранов - от 3 до 30 метров. Как правильно рассчитать параметры стереосъёмки, что бы стереофильм одинаково комфортно смотрелся в цифровых стереокинотеатрах (digital 3 D cinemas ) и в формате Гигантского Экрана (Giant Screen ), дома на экранах телевизоров (3 D TV ) и на дисплеях мобильных телефонов?

Предлагается алгоритм подбора параметров стереосъёмки независимо от её методов и вида киносъёмочной аппаратуры, когда абсолютные величины замещены на относительные или среднестатистические. Данная методика применялась при стереосъёмке живой натуры и кукольной анимации (3 D shooting of the life nature and stop - motion animation ). Фильмы, снятые по данной методике комфортно воспринимаются как в 3 D TV , так и на Гигантском экране.

Одной из основных задач при стереосъёмке живой натуры (3 D shooting live nature ) или записи стереопары трёхмерного объекта, созданного в компьютерной графике (3 D CG image ), является правильный подбор параметров записи стереопарного изображения. В этом случае зритель будет иметь комфортное бинокулярное наблюдение, путем раздельного (гаплоскопического) предъявления ему двух плоских изображений левого и правого ракурса. Данное условие является важным фактором неутомительного длительного просмотра стереофильмов.

В 50-х годах прошлого века в Научно-исследовательском кинофотоинституте (NIKFI ) профессор А.Г. Болтянский разработал теорию расчёта параметров стереокиносъёмки для проекции на большой экран. Перенесенная из плёночных технологий в цифровую, эта теория на практике показала свою универсальность вне зависимости от методов съёмки и применяемого съёмочного оборудования.

На основе этой теории, условно называемой "теорией параллаксов", и знаний, полученных эмпирическим путем тридцатилетней практической деятельности, приводится алгоритм подбора параметров стереосъёмки

Методология расчёта параметров стереосъёмки

Как и в обычном кинематографе, в классическом (двухракурсном) стереокино, зрителю предъявляются двумерные (плоские) фотографические изображения, но только раздельно для левого и правого глаза, снятые соответственно с левого и правого ракурсов. При сложении на экране изображений левого и правого ракурсов, их различие, называемое диспаратностью, визуализируется в виде горизонтального смещения одноименных (сопряжённых) точек объекта, называемое горизонтальным параллаксом. (Рис.1) При раздельном наблюдении такого изображения у зрителя возникает ощущение пространственного восприятия, которое называется стереопсисом. Горизонтальные параллаксы, управляют конвергенцией (сходимостью) зрительных осей и могут иметь положительный или отрицательный знак величины. Если точка правого изображения объекта находится правее сопряжённой точки левого изображения, то параллакс имеет положительную величину. В этом случае точка конвергенции зрительных осей расположена за плоскостью экрана. В случае, когда точка правого изображения находится левее сопряжённой точки левого изображения, величина параллакса имеет отрицательное значение. В результате пересечения зрительных осей точка конвергенции будет расположена в предэкранном (зальном) пространстве (Рис.2).

точка конвергенции
за экраном

точка конвергенции
перед экраном

точка конвергенции
на экране

Рис 2

При наблюдении проекционных стереопарных изображений мы имеем ряд ограничений в диапазоне величин горизонтальных параллаксов.

Ограничение первое : параллакс максимально удалённой точки пространственной композиции должен быть не более величины базиса зрения P дл ≤ Взр.

Как и в реальной жизни, бинокулярное наблюдение на экране изображения объектов бесконечности должно происходить на параллельных осях (нулевой угол конвергенции). Это возможно при условии, если величина горизонтального положительного параллакса точки бесконечности будет равна базису зрения зрителя. Величина параллакса точки бесконечности в пространственной композиции называется параллаксом бесконечности на экране (P ∞ экр ). Отклонение от этой величины в сторону увеличения станет причиной дивергенции зрительных осей, вызывающей дискомфорт при длительном просмотре стереоскопического изображения (Рис 3).

Рис. 3 Дивергенция зрительных осей

Ограничение второе : при расположении переднего и дальнего объектов на одной оси наблюдения параллакс близлежащего объекта должен быть не более величины базиса зрения со знаком минус

- P бл ≤ Взр.

Если в реальной жизни точка аккомодации (фокусирования) на объект, переменная и практически всегда совпадает с точкой конвергирования зрительных осей на этот объект, то при наблюдении стереопарного изображения, положение точки аккомодации фиксированное и находится в плоскости экрана, а точка конвергенции зрительных осей может находится перед или за экраном, в результате чего возникает разрыв между точками аккомодации и конвергенции.

Но глаз имеет некий резерв глубины, что в фотографической и кинематографической практике называется глубиной резко изображаемого пространства. Поэтому при наблюдении стереоизображения зоной аккомодации является не просто плоскость экрана, на которую фокусируется хрусталик, а пространственная область, в пределах которой может происходить допустимый разрыв между аккомодацией и конвергированием зрительных осей. Эмпирическим путём было определено, что соблюдение условия второго ограничения (параллакс близлежащей точки должен быть не более параллакса бесконечности с обратным знаком) позволяет зрителю конвергировать зрительные оси в пределах глубины резкости хрусталика глаза.

Ограничение третье : переднеплановый объект, обрезаемый границами кадра, должен иметь нулевой параллакс.

При бинокулярном восприятии границы изображения формализуются в окно , через которое зритель наблюдает пространственную композицию. Если объект обрезается границами кадра, но его изображение имеет параллакс в отрицательных величинах, он психологически не может восприниматься зрителем в предэкранном пространстве. В результате действия эффекта отжимающего действия границ экрана, вся пространственная композиция в восприятии зрителя "переместится" в глубь за экран так, что бы переднеплановый объект занял положение в плоскости окна (экрана). Длительное несовпадение психологического восприятия положения переднепланового объекта с его параллаксным параметром является причиной дискомфорта.

Вышеописанные ограничения позволяют обозначить допустимый диапазон абсолютных величин параллаксов ближней и дальней точки пространственной композиции при длительном наблюдении стереофильма:

D = P дл + P бл ≤ 2 В зр

Если принять во внимание, что величина горизонтального параллакса определяется пространственным положением объекта относительно стереокамеры, то через диапазон параллаксов можно объяснить, как формируется глубина комфортно наблюдаемого пространства. Образно, эту глубину можно описать, как мы описываем глубину резко изображаемого пространства. Подобно гиперфокальному расстоянию, при каждой комбинации величины базиса съёмки и фокусного расстояния объектива (независимо от величины диафрагмы) существует расчётная дистанция, называемая основной дистанцией рампы. Если сконвергировать объективы на эту дистанцию, то мы получим глубину, в пределах которой, объекты, расположенные от половины данной дистанции до бесконечности, будут воспроизведены в допустимом диапазоне величин горизонтальных параллаксов, при котором разрыв между аккомодацией и конвергенцией не будет вызывать дискомфорта у зрителей.


Особенностью глубины комфортно воспроизводимого пространства в отличии от глубины резкости является разделение её на предэкранную и за экранную зоны, которые необходимо учитывать при композиционном построении кадра. Вырезанная в пространственной композиции плоскость, проходящая через дистанцию рампы перпендикулярно оптической оси камеры, называется рампой и обозначается как плоскость нулевых параллаксов, так как объекты, расположенные на этой дистанции будут иметь нулевой параллакс (Рис. 4).

Рампа Рис. 4

Таким образом, изображение стереопары, записанное с правильно подобранными параметрами такими, как фокусное расстояние ( F ) , базис съёмки ( B c ) и дистанция рампы ( L рамп ) , должно соответствовать следующим условиям:

· близлежащий объект пространственной композиции, обрезаемой границами кадра, должен располагаться на основной дистанции рампы и иметь нулевой параллакс.

· величина параллакса точки, удалённой в бесконечности, должна быть не более величины базиса зрения

· величина параллакса максимально близкой точки, воспринимаемой зрителем в предэкранном пространстве в статичной пространственной композиции, должна быть не более отрицательной величины базиса зрения (Фото 1).

Перечисленные выше параметры стереосъёмки взаимосвязаны формулой:

.

где L р - основная дистанция рампы, Р ∞экр - параллакс бесконечности на экране, равный базису зрения зрителя, K пр - коэффициент проекции


Стереоизображение, записанное с правильно подобранными параметрами Фото 1

Алгоритм усреднения параметров, сопутствующих стереосъёмке

Ввиду большого разброса значений в формуле таких величин, как параллакс бесконечности и коэффициент проекции, выполнение каждого из вышеперечисленных условий в математически строгих границах означало бы требование вести съёмку с индивидуальными параметрами для каждого зрителя и для каждого экрана.

В практической стереокинематографии мы прибегаем к алгоритму усреднения математических величин, и отправной точкой является определение усредненного значения базиса зрения зрителя. При разбросе величин базиса зрения у зрителей от 52 до 72 мм, в расчётах параметров стереосъёмки и стереопроекции берётся его среднее значение, равное 65мм. Исходя из этого, величина параллакса на экране максимально удалённой точки (параллакс бесконечности) Р ∞ экр должна быть не более 65 мм. При этом условии среднестатистический зритель будет наблюдать точку бесконечности на параллельных осях.

Из-за разброса величин ширины экрана W экр от нескольких сантиметров до несколько десятков метров при постоянном значении ширины изображения на сенсоре камеры - W s , коэффициент проекции, равный K пр = W экр / W s , будет всегда величиной переменной.

Эмпирически было определено, что, учитывая физиологические ресурсы зрительного аппарата, дивергенция зрительных осей до 70´ может быть приравнена к условиям наблюдения на параллельных осях при нахождении зрителя от экрана на дистанции не менее двух высот изображения. При наблюдении стереоизображения с соотношением сторон 16:9 (1,77), максимально удаленная точка в бесконечности может комфортно наблюдаться на экране с горизонтальным параллаксом до 1% ширины изображения. Максимальная величина параллакса близлежащего объекта пространственной композиции так же может быть допустимой до 1% ширины экрана, но со знаком минус. Получается, что при проекции на экран шириной 6,5 метров параллакс бесконечности, взятый из расчёта 1% ширины экрана, будет наблюдаться с величиной равной усредненному базису зрения в 65мм. Подобно выбору среднестатистического базиса зрения, экран размером 6,5 метров может играть роль среднестатистического экрана при критическом анализе отснятого изображения при комфортном восприятии.

Замещение абсолютных значений крайних величин параллаксов на относительные величины в процентном исчислении позволяет контролировать снятое стереоизображение по мониторам любых размеров, не прибегая к контрольному среднестатическому экрану.

В формуле соотношение значений коэффициента проекции и базиса зрения можно заменить одним значением Р ∞ пл - параллакс бесконечности на носителе изображения (матрицы или плёнки):

.

Так как коэффициент проекции есть соотношение между шириной экрана и шириной кадра на носителе изображения - формула , а параллакс бесконечности на экране принимается как 1% от ширины экрана, то Р ∞пл так же составит 1% от ширины изображения матрицы и станет константой при определении параметров съёмки на протяжении производства всего фильма конкретной стереокамерой.

Таким образом формула поменялась на формулу с двумя переменными и одной константой:

Как видим, подбор параметров стереосъёмки свёлся к подбору трёх величин - фокусного расстояния объектива, базиса съёмки и дистанции рампы.

Влияние параметров съёмки на пространственность композиции кадра

Масштаб изображения объекта в кадре, степень его крупности на экране продиктованы содержательностью кадра, его местом в монтажной фразе снимаемой сцены. Величина фокусного расстояния объектива сопряжена с его углом зрения. В отличии от традиционного кинематографа, в стереокино выбор оптики по фокусному расстоянию продиктован не столько крупностью плана (чем общéе план, тем шире угол зрения оптики и наоборот, чем крупнее план, тем уже угол зрения), сколько необходимостью иметь ту или иную пространственную выраженность кадра.

Подобно тому, как цветное изображение характеризуется цветовой насыщенностью, стереоскопическое изображение оценивается перспективной характеристикой передачи пространства черезкоэффициент передачи глубины Ө, который описывает степень стереоскопической выраженности трёхмерного изображения. Величина Ө зависит от соотношения положения зрителя относительно расстояния до экрана (L зр ) и дистанции рампы (L с ).


Один и тот же масштаб изображения объекта (М) мы можем получить при различном фокусном расстоянии, меняя дистанцию съёмки до объекта L c . В различных случаях мы будем иметь разную глубину, которая будет характеризоваться определённой степенью сжатия (L зр < L c ) или растяжения (L зр > L c ). Поэтому к подбору фокусного расстояния объектива следует относиться с учётом его влияния на пространственную передачу объекта. Чем ближе мы находимся к объекту съёмки, тем выше стереоскопическая выраженность данного объекта.

Важным этапом, одновременно с выбором оптики по необходимому углу зрения, является определение съёмочного базиса, с каким следует вести стереосъёмку.

Съёмка людей со съёмочным базисом, равным базису зрения, возможна только в случае, когда изображение на экране будет не больше реального масштаба снимаемого объекта (М ≤ 1 ), находящегося в плоскости рампы. Масштаб объекта при стереопроекции может быть реальным только в одном случае: когда ширина рампы на съёмочной площадке равна ширине экрана, на котором будет воспроизводиться отснятое изображение. Но это условие редко выполнимо из-за большого разброса размеров экранов. Как правило, с базисом 65 мм и более, следует вести съёмку общих планов пейзажей, архитектуры, без включения людей по переднему плану. В противном случае будет наблюдаться эффект миниатюризации, а люди будут выглядеть субтильными фигурами (Рис 6).


Реальный масштаб изображения объекта Рис. 6

Чтобы не «утонуть» в вопросе выбора съёмочного базиса, особенно когда в распоряжении оператора имеется зеркальный риг с возможностью изменять эту величину от нуля до сотен миллиметров, в данной методике вводится понятие среднестатистический базис съёмки.

В кинематографе мы чаще имеем дело с проекционным увеличением людей на экране, поэтому величина базиса съёмки должна быть обратно пропорциональна масштабу изображения объекта на экране (Bc = B зр/ M ). Если за среднестатический размер экрана соотношением 16:9 взять ширину 6,5 метров с высотой 3,65м, а среднестатистическую высоту актёра определить как 1,65 м, то получается, что снимая актёра в полный рост, минимальный масштаб проекционного увеличения будет равен 2,2. Следовательно, максимально допустимый базис съёмки сцен с людьми должен быть не более 65/2,2≈30 мм. Если же учесть, что более распространённый случай съёмки это нахождения актёра в рампе в поясной крупности, когда масштаб увеличения достигает 2,5, то оптимальным съёмочным базисом можно считать величину 25-26 мм . Даже при съёмке общего плана с актёрами, расположенными в глубине мизансцены, как правило, для усиления пространственности композиции, мы размещаем в плоскости рампы переднеплановые объекты, по которым и будет определяться масштаб изображения всей композиции. Поэтому можно говорить о среднестатическом значении величины съёмочной базы величиной 25-26 мм при съёмке разнообразных композиций, как среднего и крупного плана, так и общего плана с переднеплановыми объектами (Рис. 7)


Рис. 7

Является ли дистанция рампы L рамп величиной переменной (по выбору оператора) или производной от выбора соотношений фокусного расстояния и базиса съёмки?

Практически, можно сконвергировать объективы на любую дистанцию. Но, при конвергировании на дистанцию меньшей основной дистанции рампы следует учитывать изменение величины горизонтальных параллаксов удалённых участков пространственной композиции. Так, например, при уменьшении величины основной дистанции рампы в два раза при том же сочетании величин базиса съёмки и фокусного расстояния, величина параллакса бесконечности увеличится в два раза. Поэтому при произвольном изменении дистанции рампы в сторону её уменьшения, следует ограничивать глубину композиции фоном, находящимся на конечной дистанции L дл , изображение которого не будет вызывать дивергенцию зрительных осей.

Если композиция кадра заключена в ограниченном пространстве, то оператор может сократить дистанцию рампы и вести съёмку с произвольно выбранной дистанцией рампы. В этом случае, когда оператор сконвергировал оптику на дистанцию L c меньше основной дистанции рампы, съёмка будет вестись в условиях гипертрофии пространства c индек c ом Н :

Гипертрофия передачи пространства происходит по причине того, что параллакс бесконечности переходит объектам, находящимся на конечной дистанции. Так, например, если величина рассчитанной по формуле основной дистанции рампы составляла 5 метров, а оптика сконвергирована на переднеплановый объект, расположенный на расстоянии 2,5 метров, то съёмка будет вестись с гипертрофией равной индексу Н=2, потому что предметы, находящиеся на расстоянии 5 метров уже передадутся в параллаксах равных параллаксу бесконечности. Визуально искажение пространства заметно после индекса 4 (в случае с широкоугольной оптикой гипертрофия заметна уже при индексе 3), поэтому съёмка с гипертрофией - частый случай в практике, когда требуется увеличить крупность переднего плана в 2-3 раза. Важно помнить, что в этом случае сокращается глубина комфортно наблюдаемого пространства, и композиционная глубина кадра должна быть ограничена фоном, за пределами которой объекты будут воспроизводиться с параллаксами, превышающими базис зрения, что вызовет дивергенцию зрительных осей и двоение изображения.

При выборе базиса съёмки мы сталкиваемся с противоречивой ситуацией. Как видно из формулы с уменьшением базиса съёмки уменьшается основная дистанция рампы. При съёмке протяжённых композиций с близкорасположенным передним планом, на первый взгляд, простым решением является уменьшение значения базиса съёмки, к чему часто прибегают в зарубежной практике стереосъёмок. Такое решение позволяет приблизиться к объекту и вести съёмку без ограничения дальности фонов. Но уменьшение базиса съёмки ведёт к уменьшению стереоскопической выраженности изображения. Нельзя увеличивать глубину комфортно наблюдаемого пространства уменьшением величины базиса съёмки так, как диафрагмой мы регулируем глубину резкости. Это приводит к "уплощению" пространственной композиции, наблюдаемой на экране. Величину базиса съёмки следует определять исходя из масштаба изображения объекта, а не из произвольно заданной глубины комфортно воспринимаемого пространства. Следует понимать, что ограничения по диапазону комфортно наблюдаемого пространства являются не недостатками оптической системы стереосъёмки, а диктуются физиологией стереоскопического наблюдения, способностью единовременного восприятия разно удалённых объектов в определённом диапазоне их расположения. Оператор сталкивается с трудностями, накладываемыми ограничениями по комфортно воспроизводимому пространству, когда он слепо переносит в стереосъёмку приёмы плоскостной композиции традиционного кино с резко выдвинутым передним планом на бесконечно удалённых фонах. Многолетняя практика съёмок отечественных стереофильмов показала, что съёмка с дискретным съёмочным базисом, чаще равным среднестатистическому (B c = 25 мм), дисциплинирует оператора в работе над построением пространственной композиции кадра.

Эмпирически было определено, что не всегда следует придерживаться формулы: "чем больше масштаб объекта на экране, тем меньше должен быть базис съёмки". Так, например, при переходе со среднего плана на крупный, портретный (особенно при смене оптики на более длиннофокусную) следует продолжать съёмку с той же среднестатистической съёмочной базой. Это позволяет передать естественное усиление стереоскопической выраженности по мере приближения к наблюдаемому объекту и компенсировать "уплощающее" действие более длиннофокусной оптики. Так, например, если снять средний и крупный планы с последовательным уменьшением базиса съёмки, то изображение крупного плана, следующего за средним, будет восприниматься как более плоское. В то же время, если съёмка ведётся в ограниченном интерьере широкоугольной оптикой, то следует осторожно использовать её при укрупнении актерского плана. В этом случае предпочтительнее использовать съёмочный базис на 20% меньше среднестатистического.

Следует отметить, что стереоскопическое изображение чувствительно к смене оптики и съёмочному базису, поэтому рекомендуется вести стереосъёмку с неизменными параметрами в пределах монтажной фразы для сохранения ощущения единства пространственных композиций.

Чем больше величина съёмочного базиса, тем больше диспаратность изображений ракурсов и эффективнее задействованы бинокулярные факторы на дальних участках композиции кадра. Поэтому, при съёмке дальних, ландшафтных планов, при отсутствии переднеплановых объектов, следует увеличивать съёмочный базис.

Съёмочный базис есть мощный фактор, влияющий на характер пространственной передачи стереоскопического изображения, и менять его величину на протяжении съёмки единого плана или монтажной фразы не рекомендуется.

Алгоритм подбора параметров стереосъемки

Приступая к стереосъёмке мы имеем следующий набор усреднённых параметров:

В зр = 65 мм

Р ∞экр - 1% от ширины изображения

S экр =6500 мм - ширина средне статического экрана

B c =25 мм - среднестатистический базис съёмки

При композиционном построении кадра, оператор принимает ряд последовательных решений:

Выбор крупности (масштаба) объекта, находящегося в плоскости рампы

Выбор оптики по необходимой ширине угла зрения и степени приближения к объекту

Определение величины базиса съёмки

Определение местоположения рампы и дистанции до неё

Определение границ глубины комфортно воспринимаемого пространства


Пример композиции переднего плана и фона бесконечности Фото 2

Выбрав оптику по углу зрения, и определившись с величиной съёмочного базиса оператор определяет для себя, в каком режиме вести съёмку –– в пропорционально-пространственных соотношениях или с гипертрофией. Если пространственная композиция кадра простирается до бесконечности, то съёмку следует вести с основной дистанцией рампы, являющейся производной от соотношения выбранного фокусного расстояния и базиса съёмки, определяемой по формуле . Съёмка с такими параметрами позволит передать картину с максимально возможной глубиной комфортно наблюдаемого пространства, когда параллаксы изображения объектов бесконечности не превышают 1 % от ширины экрана. Фото 2.

При определении местоположения рампы в пространственной композиции кадра следует соотносить психологическое восприятие переднеплановых объектов с отжимающим действием границ кадра. Рампа может располагаться за переднеплановым объектом, который, как правило, не должен обрезаться границами кадра. К примеру, при съёмке поясного плана актера с вытянутой рукой, переднеплановым объектом является рука, и рампа располагается за рукой по персонажу, обрезаемому границами кадра (Фото 3). В этом случае ближней дистанцией будет расстояние до вытянутой руки и она должна быть не менее половины дистанции рампы. Тогда величина горизонтальных параллаксов объектов, проникающих в зал, будет не больше величины параллаксов бесконечности (1% от ширины изображения), но с обратным знаком.

При отсутствии объектов "проникающих" в предэкранное пространство, переднеплановым является объект, обрезаемый границами кадра. И рампа должна проходить по этому объекту (Фото 4).

Следует понимать, что рампа это виртуальная плоскость нулевых параллаксов, проходящая через трёхмерный объект. Поэтому при съёмке средних и крупных планов от месторасположения плоскости нулевых параллаксов в срезе этого трёхмерного объекта будет зависеть степень рельефности (выдвижения в предэкранное пространство) объекта. Выставлению нулевого параллакса по зрачкам актера предпочитается расположение рампы на уровне затылочной части персонажа.

Для оперативного подбора параметров стереосъёмки, на основе формул, описывающих взаимозависимость параметров стереосъёмок, в программе Microsoft Excel разработана интерактивная таблица (автор оператор И. Поморин), по которой оператор может оперативно определять границы комфортно наблюдаемого пространства при определённом сочетании фокусного расстояния и базиса съёмки, устанавливаемых в соответствии с творческими задачами, или подобрать такое сочетание при заданных границах пространства.

К исходным параметрам относятся:

· фокусное расстояние объектива F;

· базис стереосъёмки B с ;

· параллакс бесконечности на плёнке P ∞

После введения исходных параметров таблица отображает:

· основную дистанцию рампы L р ;

· величину индекса рампы Н , численно совпадающую с коэффициентом гипертрофии пространства;

· максимально допустимое расстояние L д от точки съёмки до дальнего объекта, вычисляемое по формуле

· минимально допустимое расстояние L бл от точки съёмки до ближнего объекта, вычисляемое по формуле:

[ 8 ]

Расчёт стереопараметров

50

26,00

6500

25

260

65

0,25

H

Lбл, м

Lp, м

Lд, м

1

2,60

5,20

∞

1,3

2,31

4,16

20,80

2

1,73

2,60

5,20

3

1,30

1,73

2,60

4

1,04

1,30

1,73

5

0,87

1,04

1,30

H

Lбл. м

Lp м

Lдал.м

1,73

1,90

3,00

7,09

Чёрным цветом выделены поля таблицы, в которые вводится информация, неизменная на протяжении производства всего фильма. Это, прежде всего, допустимая величина параллакса бесконечности на экране - 65 мм, ширина изображения на матрице стереокамеры 25мм и усреднённое значение ширины экрана – 6500мм.

Выбрав нужный по углу зрения объектив, оператор заносит в таблицу его параметры в величинах фокусного расстояния, а также величину базиса съёмки. Таблица построчно показывает диапазоны комфортно наблюдаемого пространства при съёмке с различным индексом гипертрофии (поля пурпурного цвета). В колонках голубого и зелёного цвета выстроены варианты диапазонов пространственной композиции в зависимости от индекса гипертрофии. В самой нижней строке по произвольной величине дистанции рампы определяются границы комфортно наблюдаемого пространства.

В своё время в МКБК в устройство дистанционного управления стереообъектива по изменению дистанции рампы ввели электронный калькулятор, который, подобно вышеприведенной интерактивной таблице, показывает границы комфортно воспроизводимого пространства в зависимости от заложенных исходных параметров стереосъёмки (Фото 5).

.

Фото 5

Если внимательно проанализировать значения диапазонов комфортновоспроизводимого пространства при разных величинах фокусного расстояния, то можно определить своеобразную закономерность, сложившуюся в системе «Стерео-70» благодаря удачному совпадению величины базиса съёмки 26 мм и ширины изображения кадра на матрице 24,8 мм. Такое сочетание величин позволяет без таблиц, путём простого арифметического расчёта с незначительной погрешностью, определять параметры съёмки:

· основная дистанция рампы в метрах определяется первой цифрой фокусного расстояния объектива;

· дальняя граница комфортно-воспроизводимого пространства равна дистанции рампы при предыдущем значении индекса гипертрофии;

· ближняя граница комфортно-воспроизводимого пространства равна половине действующей дистанции рампы.

Так, например, в линейке объективов «Стерео-70» при первом приближении основной дистанцией рампы можно считать следующие величины:

Fмм

L бл, м

Lр, м

Lдал, м

1,15

2,30

1,40

2,80

1,75

3,50

2,00

4,00

2,50

5,00

3,75

7,50

5,00

10,00

При этих значениях дальняя граница комфортно воспроизводимого пространства всегда равна бесконечности.

При съёмке с дистанцией рампы в два раза меньшей основной (индекс гипертрофии Н=2), величинам дальних границ присваивается значение величин основных дистанций рамп этих объективов.

Fмм

L бл, м

Lр, м

Lдал, м

0,58

1,15

2,30

0,70

1,40

2,80

0,88

1,75

3,50

1,00

2,00

4,00

1,25

2,50

5,00

1,88

3,75

7,50

2,50

5,00

10,00

При каждом изменении дистанции рампы в кратное число раз значение предшествующей дистанции рампы переходит в значение дальней границы пространства.

В заключение:

Методология расчёта параметров стереосъёмки, описанная в данной статье, позволяет перевести сложные математические расчёты из научной области в плоскость практической деятельности кинооператора на съёмочной площадке. Автору изображения предоставляется алгоритм его действий самостоятельно от стереографа. Таблицы и калькуляторы служат для облегчения расчётов, но не смогут заменить творческого отношения к подбору параметров стереосъёмки в зависимости от поставленных задач по композиционному построению сцены.

Панорамная фотосъемка применяется в случаях, когда не удается запечатлеть интересующий объект полностью, даже с помощью широ­коугольного объектива, либо не представляется возможным отойти на достаточное расстояние от фотографируемого объекта (ограниченность пространства; нежелательность получения снимка со значительным уменьшением).

Панорамную фотосъемку производят с помощью специального аппарата или объект фотографируют по частям, последовательно получая ряд сним­ков. Каждый следующий снимок должен охватывать краевую часть учас­тка, запечатленного на предыдущем снимке, перекрывая около 10% его площади. Все снимки производятся в одинаковых условиях (расстояние освещение, выдержка, диафрагма и т. д.). Правильность установки аппа­рата определяют, глядя в видоискатель. При этом замечают какую-либо деталь, расположенную у края кадра. Эта деталь служит ориентиром при фотосъемке следующего кадра, на котором она также должна быть изображена. При необходимости прибегают к искусственным ориентациям (колышки и т. п.). С полученных таким образом негативов изготавливают (в одинаковых условиях) фотоотпечатки. Последние разрезаются по имеющимся на них общим линиям и подклеиваются один к другому.

Рис. 12.1 Схематическое изображение линейной панорамы


Рис. 12.2. Схематическое изображение круговой панорамы

Панорамная фотосъемка может проводиться как по вертикали, так и по горизонтали. В первом случае фотографируют пространство или объект высоту (например, фотосъемка многоэтажного дома с относительно близкого расстояния). При горизонтальной панораме фотографируется участок, значительный по своей протяженности. Например, участок дороги, где произошло столкновение автомобилей. Фотоснимок можно полу­чить также с помощью круговой или линейной фотосъемки.

При линейной фотосъемке фотоаппарат перемещают параллельно переднему плану фиксируемого участка. При этом по шкале контролируют, чтобы расстояние от аппарата до переднего плана было постоянным. Особенно следят за тем, чтобы аппарат не имел перекоса (рис. 12.1).

При круговой фотосъемке фотоаппарат поворачивают в горизонтальной плоскости вокруг оси штатива (или воображаемой оси штатива - при фотосъемке с рук) (рис. 12.2). Круговая фотосъемка применяется в случаях, когда передний план объекта значительно удален от аппарата (например, фотосъем­ка большого двора из его центра), в противном случае возможны силь­ные перспективные искажения.

Панорамная фотосъемка может осуществляться и с помощью специаль­ной аппаратуры.

ОШШХПШО Рис. 12.3. Стереопланка, вид сверху и сбоку

Рис. 12.4. Перемещение фотоаппарата, закрепленного на стереопланке во время фотографирования

Рис. 12.5. Фотоаппарат с двумя объективами, предназначенный для стереосъемки

Стереоскопическая фотосъемка позволяет получать объемное восприятие предметов, что дает возможность полнее судить об их форме и взаимном расположении. Она производится из двух точек, находящихся одна от другой на расстоянии, называемом базисом стереоскопической фотосъемки. Величина базиса равняется среднему расстоянию между зрачками глаз человека.

Стереоскопическую фотосъемку следователь использует для полу­чения обзорных, узловых (наиболее часто) и детальных фотоснимков.

Рис. 12.6. Пулевое огнестрельное повреждение стекла, сфотографированное по методу масштабной фотосъемки

Узловой фотоснимок особенно ценен в тех случаях, когда на сфотографиро­ванном участке находилось много предметов или когда фотосъемка проводится с близкого расстояния, что вызывает на плоскостной фотографии неизбежные перспективные искажения.

Измерительная фотосъемка производится для того, чтобы можно было вычислить размеры объектов и расстояние между ними. Измери­тельная фотосъемка подразделяется на масштабную и метрическую.

Масштабная фотосъемка позволяет определять размеры (длину или высоту и ширину). Она используется при фотографировании докумен­тов, предметов, орудий преступлений, следов и иных вещественных доказательств (рис. 12.6).

При масштабной фотосъемке вместе с объектом фотографируетсяи масштабная линейка. Она уменьшается в то же число раз, что иобъект, - тогда он может быть в дальнейшем измерен по всем парамет­-рам. Чтобы добиться такого одинакового уменьшения, при масштабнойфотосъемке необходимо строго соблюдать два условия: 1) помещатьмасштабную линейку не просто рядом с объектом, а в одной плоскостис фотографируемой поверхностью; 2) располагать фотоаппарат так, чтобыоптическая ось объектива была перпендикулярна фотографируемой по-­верхности. Масштаб не рекомендуется класть на фотографируемый объект, чтобы не закрывать его детали.

Рис. 12.7. Фотосъемка с глубинным масштабом

Метрическая фотосъемка осуществляется для того, чтобы можно было не только получить представление о размерах сфотографированных объектов, но и высчитать расстояние между ними. С ее помощью полу­чают обзорные и узловые фотоснимки. Метрическую фотосъемку производят различными способами. Применительно к фотоаппаратам типа "Зоркий" может быть рекомендована фотосъемка с глубинным масштабом. В каче­стве масштаба используется бумажная лента (длиной до 10 м) с нане­сенными на ней делениями. Каждое деление равно фокусному рас­стоянию объектива (для аппаратов класса "Зоркий" - 5 см). Деления ленты обычно окрашиваются через одно и на белых клетках ставятся номера (1-3-5-7 и т. д.). Лента помещается на полу (земле) у точки отвеса, опущенного от передней плоскости объектива, и идет в глубину снимаемого участка (рис. 12.7). Измерения по фотоснимку с помощью изображения глубинного масштаба основаны на зависимости негативно­го уменьшения предмета от числа фокусных расстояний, умещающихся между аппаратом и объектом съемки. Данная зависимость выражается значением Н + 1, где Н - число, обозначающее негативное уменьше­ние. Если необходимо получить изображение объекта, уменьшенное в 20 раз, то следует расположить аппарат от него на 21 фокусное рассто­яние (20 + 1) или, иначе, на 105 см (5 см х 21).

Фотосъемка с глубинным масштабом позволяет определять размеры сфо­тографированного объекта. Для этого берут номер деления глубинного масштаба, соответствующий горизонтальной плоскости, в которой рас­положен интересующий нас объект. Из числа, указывающего номер де­ления, вычитается единица (напомним о формуле Н + 1). Полученное число показывает коэффициент уменьшения (Н). Измерив по фотоснимку интересующую величину и умножив ее на коэффициент уменьшения (Н), получают натуральную его величину. Например, длина ящика на фотоснимке равна 2 см. Фронтальная плоскость ящика соответствует 37-му делению. Следовательно, уменьшение проведено в 36 раз (37 - 1). Отсюда длина ящика -72 см.

Такого рода расчеты справедливы для тех случаев, когда отпечаток был изготовлен с негатива контактным способом. Если печать с негатива проводилась с увеличением, то полученное произведение необходимо разделить на его масштаб. Так, если применялось увеличение в четыре раза (с кадра 2,4 см х 3,6 см до 9 см х 12 см), то приведенный выше пример выглядит так: 2 см х 36: 4 = 18 см.

Для измерения промежутка (по глубине) между двумя объектами определяют расстояние от фотоаппарата до фронтальной плоскости каж­дого из объектов. Допустим, первый объект расположен в плоскости 20-го деления. Значит, расстояние до него равняется 20 х 5 см = 100 см. Второй объект расположен в плоскости 30-го деления масштаба - рас­стояние до него - 30 х 5 см = 150 см. Тогда расстояние между объекта­ми будет 150 см - 100 см = 50 см.

Расстояния по диагонали рассчитывают геометрически, как сторо-­ны прямоугольных треугольников.

Метрическая фотосъемка проводится главным образом при обзорной фотосъемке места происшествия.

При выезде на места ДТП может быть использована стереофотограм-метрическая съемка. Она производится с помощью специальной аппарату­ры (рис. 12.8), представляющей собой две камеры, укрепленные на выд­вижном тубусе. В результате фотосъемки получают стереопару. По ней может быть вычерчен план места происшествия и с помощью компара­тора измерены необходимые размеры.

Крупномасштабная фотосъемка применяется для фиксации мелких сле­дов, предметов или их деталей. При наличии фотоаппарата с двойным растяжением меха или раздвижной приставкой к объективу легко полу­чить изображение объекта в натуральную величину, если оно умещается на матовом стекле аппарата. Труднее получить изображение в случаях, когда приходится фотографировать малоформатными камерами типа "Зоркий". Фотоаппараты подобного класса конструктивно рассчитаны на съемку с расстояния 1 м и более (некоторые модели - с расстояния не ближе 0,65 м). В первом случае минимальный коэффициент фотографи­ческого уменьшения составит 19-20, во втором - 11-12 раз.

Для фотографирования объекта малоформатной камерой в более крупном масштабе имеется несколько способов. Чаще всего прибегают к дополнительному выдвижению объектива путем удлинительных колец или муфт. Они представляют собой короткие полые

Рис. 12.8. Фотограмметрическая стереокамера (вид спереди): 1 - левая базисная труба, 2 - центральная часть стереокамеры, 3 - правая базисная труба, 4 - выдвижная вертикальная колонка, 5 - узел нивелирования

металлические труб­ки, имеющие резьбу. Кольца укрепляются между объективом и фото­аппаратом. Всего в фотокомплект может входить 3 кольца длиной 5,25, 16,66 и 25 мм или 4 кольца (5, 8, 16 и 25 мм),

В зависимости от масштаба фотосъемки, который необходимо получить, подбирают кольцо или комбинацию из них, ориентируясь по таблице. Соединив кольца и поместив их между объективом и аппаратом, произ­водят наводку на резкость. При фотосъемке фотоаппаратами с зеркальной наводкой на резкость фокусировку осуществляют по матовому стеклу аппарата, а при фотосъемке аппаратами с наводкой по дальномеру - ориен­тируясь по таблице 1 .

Крупномасштабная фотосъемка используется при фотографировании мелких объектов, деталей следов, документа в целом или его отдельных, фрагментов. В подобных случаях аппарат можно закрепить на верти­кальном штативе фотоувеличителя с помощью универсального "штатива или специального кронштейна.

Репродукционная фотосъемка осуществляется при фотографиро­вании плоских объектов: чертежей, текста, таблиц (репродукция штри­ховая) и фотокарточек, картин, рисунков (репродукция полутоновая).

В следственной практике она применяется для получения фотоко­пий документов и при необходимости размножить имеющийся фотосни­мок (например, для рассылки фотокарточек лица с целью его опозна­ния). Репродукция с документа осуществляется: 1) с помощью фотоаппа­рата и 2) контактным способом (без применения фотоаппарата).

Документ помещают на плоской поверхности так, чтобы избежать неровностей. Для этого его рекомендуется прижать стеклом. Рядом с документом и в одной с ним плоскости помещают миллиметровый масш­таб с тем, чтобы в дальнейшем можно было судить о размерах докумен­та в целом и отдельных его частей.

При этом следует обращать внимание на два важных условия: 1) задняя стенка (матовое стекло) аппарата должна быть строго парал­лельна плоскости фотографируемого документа; 2) документ должен быть равномерно освещен. Репродукционная съемка может осуществлять­ся с помощью любого фотоаппарата. Но названные условия особенно хо­рошо обеспечиваются при использовании специальных фотокамер. Их кон­струкция обеспечивает двойное или тройное растяжение меха, что позволяет фотографировать в натуральную величину или с двукратным увеличением. Репродукционная установка снабжена экраном, на котором располагается документ. По обеим сторонам экрана укреплены софиты для интенсивного и равномерного освещения.

Для съемки на 35 мм фотопленку предназначены репродукционные установки РУ-1, УРУ, РДУ. Первая является универсальной и исполь­зуется как для съемки, так и для печати с пленки. Но эта установка несколько сложна в работе и не всегда обеспечивает качественные не­гативы. Вторая упрощена и предназначена для репродуцирования мало­форматными камерами типа "Зоркий".

Для репродукционной фотосъемки зеркальными камерами создана упро­щенная установка (РДУ). На ее вертикальной стойке имеется кронштейн, к которому крепится фотоаппарат, что обеспечивает параллельность его задней стенки репродуцируемому документу. Наводка на резкость произ­водится по матовому стеклу камеры. Документ освещается четырьмя (или двумя) софитами, входящими в комплект установки (рис. 12.9).

Фотоизображение документа может быть получено контактным спо­собом, без применения фотоаппарата. Такой способ репродукционной фотосъем­ки называется рефлексной фотографией.

Для этого используют специальную рефлексную или обычную фо­тобумагу, обладающую повышенным контрастом и имеющую тонкую подложку (бумажную основу, на которую наносятся фотослои).

Работа производится при оранжевом или красном освещении. Реф­лексная бумага накладывается на документ так, чтобы эмульсионный слой ее прилегал к поверхности документа. Для большей плотности при­легания сверху помещают стекло.

1 Таблицы для разных типов фотоаппаратов приводятся в справочниках для следова­телей.

На некотором расстоянии от него рас­полагают источник света, обеспечивающий равномерное освещение (рис. 12.10). При этом лучи проходят через подложку фотобумаги и, от­ражаясь от различных участков документа (текста и фона), образуют в фотослое скрытое изображение. Проявленный и отфиксированный от­печаток представляет собой негативное изображение документа. После просушки с него (снова методом рефлексной фотографии) получают позитивное изображение документа. Другой способ контактной репродукции основан на использовании специальной бумаги «Технокопир» - негативной и позитивной. Негативная приводится в контакт с копируемым документом и освещается также, как и рефлексная. Затем негативную фотобумагу опускают на несколько секунд в проявитель и приводят в плотный контакт с позитивной, увлажненной в проявителе. Через минуту листы бумаги разделяют и получают готовое позитивное изображение документа. Преимуществом контактной фотогра­фии является ее простота и возможность получения фотокопии точно в натуральную величину при отсутствии фотоаппарата. К недостаткам следует отнести некоторую нечеткость изображения, в том числе полу­тонов.

Опознавательная 1 (или приметозапечатлевающая) фотосъемка при­меняется при фотографировании живых лиц и трупов с целью: а) последующей регистрации, б) проведения опознания, в) экспертного отожде­ствления лиц по фотоизображениям.

Эти фотоснимки должны отличаться максимальной четкостью передачи всех признаков головы (лица).

Фотографирование живых лиц производится, как правило, в двух основных положениях: в фас и в правый профиль (рис. 12.11). Если есть какие-либо особые приметы (наличие шрамов, родимых пятен, отсут­ствие частей лица), то фотографируют оба профиля. При фотосъемке особенно следят за тем, чтобы голова занимала правильное положение (не была опущена или откинута). В этом случае воображаемая линия, проходящая через наружные углы глаз и границ между верхней и сред­ней третями каждой из ушных раковин, должна быть горизонтальной.

Так как наиболее привычное зрительное восприятие лица происхо­дит при положении головы в 3/4 поворота (считая от одного плеча к другому), то при опознавательной фотосъемке нередко делают и такой снимок 2 .

Опознавательный фотоснимок кадрируют таким образом, чтобы по-­лучился поясной портрет. Если лицо носит очки, то в случаях, когданеобходимо получить фотоснимок, предназначенный для уголовной регист­-рации, их снимают. "

При положении лица в правый (левый) профиль волосы не долж­ны закрывать ухо или его часть. Фон фотографии - светло-серое ней­тральное поле. Если нет экрана (полотна), то фотографируемый может быть помещен перед какой-либо светлой стеной, но между ними и сте­ной расстояние должно быть в несколько десятков сантиметров (в за­висимости от характера освещения) во избежание теневых изображе­ний головы. При фотосъемке большое внимание уделяют освещению. Оно не должно быть слишком ровным и рассеянным, так как это сделает лицо на фотоснимке плоским, лишит его контуров. Наилучшие результаты получают при освещении лица общим рассеянным

светом в сочетании с боковой подсветкой (под углом 45°). При фотографировании в профиль выбирают такое освещение, которое обеспечивает четкое изображение всех частей уха.

1 Иногда ее называют сигналетической (приметоописательной).

2 Иногда опознавательный фотоснимок изготавливают в полный рост.

Получая снимки по методу опознавательной фотографии, желательно чтобы изображение лица (головы) составляло 1/7 натуральной величины. Полученные фотоснимки с изображением в фас и правый профиль наклеиваются рядом на картонку или лист бумаги (профильный - слева, в фас- справа). Опознавательная фотосъемка трупа осуществляется следующим образом: предварительно судебно-медицинский эксперт производит так называемый туалет трупа (накладывает швы на раны, припудривает и т.п.) для придания ему прижизненного вида. Фотографирование осуществляют в фас, правый и левый профиль и в 3/4 поворота головы с левой и правой сторон. Фотосъемку можно производить сверху, поворачивая со спины на бок, или придав ему положение "сидя". Удобнее фотографировать в морге. Там можно добиться правильного освещения лица, обеспечивающего четкое изображение всех признаков. Труп можно помес­тить на стуле и привязать голову к специальному держателю на спинке. Если труп был обнаружен без одежды, то перед опознавательной фотосъемкой его драпируют простыней. Одевание трупа в одежду, ему не принадлежавшую, недопустимо, так как это может дезориентировать опознающего.


Стереоскопическая фотосъемка.

Стереоскопической съемкой (стереофотографией) называется метод получения фотоснимков, позволяющий воспринимать объемность сфотографированных пространства и объектов (протяженность в глубину).

В следственной практике стереофотография обычно используется для запечатления сложной обстановки места происшествия, например при дорожно-транспортном происшествии, аварии на производстве, при проведении следственного эксперимента, когда важно показать взаимное расположение предметов, хотя с ее помощью также решается задача определения расстояний между предметами и их размеров.

Термин?стереофотография? переводится как пространственная фотография. При помощи плоскостной фотографии окружающее пространство передается на фотоснимке в двух измерениях, стереофотография позволяет передать и третье измерение - глубину фотографируемого пространства.

Стереофотография основана на способности зрения человека различать при наблюдении не только форму и величину предметов, но и судить об их пространственном положении. Это объясняется тем, что каждый глаз рассматривает предметы с разных точек, поэтому для каждого из них изображение будет разным, так как оно имеет другую перспективу. Различие перспективы возникает вследствие расстояния между глазами, которое у человека в среднем составляет 65 мм.

Для получения стереопары можно применить фотоаппарат специальной конструкции, например?Спутник?, призматическую стереонасадку для малоформатного фотоаппарата или обычный фотоаппарат, укрепленный на штативе с приспособлением для получения двух снимков. Фотоматериалы для стереопар лучше применять обращаемые (черно-белые или цветные), но можно использовать и негативные, с которых контактным способом получают позитивные изображения.

Для просмотра стереопар с базисом 65 мм (базис человеческого зрения) применяются стереоскопы, позволяющие левым глазом воспринимать левое изображение, а правым глазом - только правое.

Для демонстрации стереопар на большом экране применяют стереодиапроекторы. Система стереопроекции должна обеспечивать сепарацию, т.е. раздельное восприятие изображений правым и левым глазом. Наибольшее распространение получил поляризационный способ сепарации изображений. При стереопроекции на объективы сдвоенного диапроектора надевают поляризационные светофильтры с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Анализаторами являются поляроидные очки у каждого зрителя, причем все левые светофильтры ориентированы параллельно левому поляризатору, а правые - правому. В результате каждый глаз рассматривает одно изображение.

Экран для такого рода проекции не должен быть деполяризатором, т.е. падающий на него поляризованный свет должен отражаться также поляризованным. Этим свойством обладают металлические поверхности, поэтому экран изготавливают из матированного алюминия или гофрированной алюминиевой фольги.

Усовершенствованной разновидностью стереоскопической съемки является стереофотограмметрическая съемка. Она объединяет возможности стерео-и измерительного методов, позволяя получить стереопару снимков, по которым с помощью специальных приборов (стереокомпаратора или стереографа) можно построить масштабный план места происшествия и определить точные размеры имеющихся на нем объектов. Стереопары получают с помощью специальной аппаратуры, которая монтируется в машине-лаборатории.

При отсутствии такого комплекта оборудования, можно порекомендовать простейший способ стереофотограмметрической съемки. Он основан на закономерностях образования изображения при съемке стереопары. Ее получают, фотографируя объект с двух разных точек, находящихся на одном уровне. Расстояние между этими точками составляет базис съемки. На одном из полученных негативов изображение объекта смещено по горизонтали по сравнению с его положением на другом негативе. Величина смещения, являющаяся параллаксом, обусловлена величиной базиса, фокусным расстоянием и дистанцией съемки.

Для выполнения измерительной стереофотосъемки необходимо обязательно выполнить следующие правила:

1)точное измерение базиса и точность установки фотоаппарата на его концах;

2)обеспечение параллельности оптической оси фотокамеры при размещении ее на правом и левом концах базиса;

3)горизонтальное перемещение положения фотоаппарата.

Определение линейных размеров предметов по стереопаре производится на основании существующей зависимости между действительными размерами предметов и размерами его изображения на снимке, фокусным расстоянием объектива, дистанцией съемки, параллаксом и базисом. Две последние величины являются элементами стереосъемки, остальные получают путем измерений по стереопаре.

Техника получения стереопары сводится к последовательному фотографированию обычным фотоаппаратом, в том числе и малоформатным, обстановки места происшествия с левого и правого концов базиса. Длина базиса стереосъемки в каждом конкретном случае зависит от расстояния до фотографируемого предмета, от его размеров, требований к точности вычислений (при большем значении базиса точность определения размеров выше). Однако увлекаться увеличением длины базиса не следует, так как необходимо обеспечить наличие фотографируемого предмета на обоих негативах стереопары полностью.

Общим правилом обычно является использование наибольшего базиса при съемке удаленных предметов. Например, при фотографировании предметов, удаленных на 10 м и более, желательно использовать величину базиса не менее 80-100 см, на меньших расстояниях съемки базис может составлять 50 см и менее. Целесообразным также при съемке близко расположенных от фотоаппарата объектов (например в тесном помещении) применять широкоугольные объективы.

После фотосъемки и фотохимической обработки пленки она разрезается на отрезки, каждый из которых содержит одну стереопару. Со стереопары изготавливается один позитивный снимок, содержащий оба кадра. На снимке необходимо сохранить внешние границы кадров. Параллакс для каждого из предметов, размеры которого восстанавливаются, определяется следующим образом. Во всю длину фотоснимка проводится горизонтальная линия, проходящая через одну и ту же точку изображения какого-либо предмета на обоих фотоснимках. Желательно, чтобы линия проходила вблизи изображений, размеры которых восстанавливаются, или даже через точку одного из них. Измерение отрезка между точками пересечения этой линией, например, левых границ кадров даст величину Ь. Затем измеряется расстояние между одноименными точками изображений предмета d. Разность между этими величинами является параллаксом Р = Ь - d.

Удаление сфотографированного предмета от линии базиса съемки определяется по формуле:

Где О - расстояние от базиса до объекта съемки;

F - фокусное расстояние используемого объектива;

Р - вычисленное значение параллакса.

Значение фокусного расстояния объектива при расчетах необходимо брать не номинальное, а фактическое. Например, для объектива?Гелиос-44? фактическое значение фокусного расстояния составляет 58,6 мм.

Истинные размеры предмета по ширине и высоте можно определить по формулам:

Z=Oz / f X=Ox / f

Где Z - восстанавливаемый размер предмета по ширине;

Z - ширина изображения предмета на снимке;

X - восстанавливаемый размер предмета по высоте;

Х - высота изображения предмета на снимке.

Размеры предмета в глубину определяются как разница расстояний от базиса до передней и дальней плоскости предмета:

Для этого нужно отдельно установить параллаксы для ближней и дальней плоскости, а затем уже вычислить расстояния до них от базиса (О и О1). Вычисление искомой ширины и глубины предмета описанным выше путем возможно, если предмет своей фронтальной плоскостью параллелен фокальной плоскости (линии базиса). При расположении предмета под углом к линии базиса нужные размеры восстанавливаются с помощью вспомогательного прямоугольного треугольника, гипотенузой в нем является сторона предмета, размер которой восстанавливается. Длины катетов этого треугольника находят по формулам для ширины и глубины предмета.

Необходимые измерения можно произвести по снимку, отпечатанному контактным способом. Однако при использовании малоформатных фотоаппаратов производство необходимых измерений на снимках, полученных контактной печатью, весьма затруднительно из-за мелкого изображения деталей обстановки. В этом случае облегчить измерения можно по увеличенному снимку стереопары. Точность измерений практически не снижается, если выполнить определенные требования при изготовлении позитивных стереоснимков:

1)плоскость кадрирующей рамки должна быть строго параллельна плоскости фотопленки;

2)негатив необходимо разместить между прижимными стеклами, чтобы уменьшить влияние изгиба пленки на точность измерений;

3)резкость изображения должна быть достаточно высокой;

4)на стереоснимках должны быть сохранены внешние границы стереокадров;

При позитивной печати малоформатных снимков оптимальным считается увеличение в 3-3,5 раза, в этом случае размер одного кадра стереопары будет иметь размеры приблизительно 80 на 120 мм.

Порядок вычисления параллакса в целях определения удаления сфотографированного объекта от базиса съемки остается прежним. Но его истинная величина определяется с учетом кратности К увеличения при позитивной печати:

Формула расстояния до фотографируемого объекта преобразуется к следующему виду:

Вычисляя другие размеры предметов, можно пользоваться разницей b-d без поправки на коэффициент позитивного увеличения. В этом случае без поправки берутся размеры изображений по ширине и высоте. Объясняется это тем, что поправка на коэффициент взаимно уничтожается при вычислениях.

Цель стереоскопической съемки – получить два изображения сюжета, сделанные с различных точек зрения. При последующем рассматривании их возникает стереоскопический эффект, который заключается в том, что два плоских изображения дают впечатление одного объемного, т. е. совпадающего или схожего с тем, что мы видели в момент съемки двумя глазами.

Стереоскопическая фотография основана на бинокулярности нашего зрения, т. е. на различиях впечатлений, получаемых от каждого глаза в отдельности при рассматривании натуры или специально полученных изображений ее на светочувствительных материалах. У разных людей расстояния между центрами зрачков глаз находятся в пределах 54-72 мм, в среднем принято расстояние 65 мм. При рассматривании объектов, находящихся на различном удалении, оптические оси глаз пересекаются в рассматриваемой точке. Угол пересечения оптических осей глаз будет тем больше, чем ближе будет находиться объект, и наоборот. Угол схождения (конвергенции) влияет на определение расстояния до объекта. Информация о мускульном усилии, необходимом для фиксирования объекта двумя глазами, поступает в мозг, где перерабатывается в представление о расстоянии.

Рельефность предметов, их взаимное расположение в пространстве зависят от различия изображений в правом и левом глазу. Объемность видения связана с расстоянием до объекта. Эффект объемности далеких предметов практически исчезает из-за совпадения изображений. При наблюдении через приборы, у которых оптические элементы, создающие изображения, расположены значительно шире глаз, способность оценивать объемы и взаимное расположение далеких объектов возрастает (стереотруба). Обычная стереосъемка производится при расстоянии между объективами (базис) в среднем 65 мм. При съемке удаленных объектов это расстояние увеличивается тем больше, чем дальше объекты расположены.

Стереоскопическую съемку можно производить различными способами:

  1. двукратной съемкой одного объекта с двух точек одним фотоаппаратом;
  2. двумя фотоаппаратами, закрепленными на общей площадке или установленными на некотором расстоянии друг от друга, но равноудаленными от объекта съемки;
  3. специальными стереоскопическими фотоаппаратами;
  4. обычным фотоаппаратом с использованием стереонасадок.

Последовательная съемка с перемещением фотоаппарата на величину базиса возможна при полной неподвижности объекта и его частей. Простейший прием – съемка с переменой опорной ноги. Первый снимок производят, пользуясь, например, правой ногой в качестве опорной, второй снимок – перенеся опору на левую ногу. Необходимо наблюдать за совпадением границ кадра, за отсутствием перекосов. Лучше съемку производить со штатива, на котором укреплено приспособление для перемещения фотоаппарата на намеченное расстояние (с постоянным или переменным базисом).

При наличии двух фотоаппаратов с одинаковыми форматами кадра и одинаковыми фокусными расстояниями объективов их можно укрепить на общей площадке рядом друг с другом. Все условия фотосъемки, обработки пленки и печать должны быть одинаковыми. Одновременный спуск затворов можно обеспечить посредством клеммы, в которую зажимаются пусковые кнопки тросиков обоих аппаратов.

Стереофотоаппараты разных моделей имеют принципиально одинаковое строение, напоминающее два фотоаппарата, объединенных в одном корпусе. Два съемочных объектива точно подобраны по фокусному расстоянию, имеют механизм для одновременной наводки на резкость и общую шкалу для их диафрагмирования. Затворы (центральные или шторные) обеспечивают одновременное одинаковое экспонирование кадров. Старые модели могут иметь приспособления для перемещения объективов в разные стороны и для изменения базиса съемки. У некоторых моделей внутренняя перегородка делалась съемной и после установки одного из объективов в центральное положение камера превращалась в панорамную с соотношением сторон кадра 1:2.

Наиболее распространенный у нас фотоаппарат "Спутник" (рис. 124) рассчитан на получение 6 стереоскопических или 12 одиночных кадров форматом 6x6 см на стандартной роликовой пленке. Наводку на резкость можно производить по метражной шкале и с помощью третьего светосильного объектива (1:2,8), дающего изображение на матовом стекле. Пределы наводки на резкость 1,4-бесконечность. Скорость центральных затворов: "В", 1/15; 1/30; 1/60; 1/125 с. Объективы – триплеты с относительным отверстием 1:4,5. Имеется синхроконтакт и автоспуск. 124. Стереоскопический фотоаппарат "Спутник"

Из аппаратов, предназначенных для работы на 35-миллиметровой пленке, широкой известностью пользуется "Бельпласка" (ГДР) на формат кадров 24x30 мм. На стандартной пленке (1,65 м) умещается 20 стереопар. Объективы "Тессар" 1:3,5, f" = 37,5 мм. Синхронные центральные затворы могут экспонировать от "В" до 1/200 с. Имеется синхроконтакт для лампы-вспышки.

В комплекты аппаратов "Спутник" и "Бельпласка" входят стереоскопы – приборы для рассматривания стереопар. Стереонасадки предназначены для получения стереопары на кадре форматом 24x36 мм. Стереонасадки бывают зеркальные и призматические. У нас выпускали призматические насадки для аппаратов "Зоркий" и "Киев". Расстояние между оптическими центрами призм равно 65 мм. Рекомендуемое расстояние до объектов съемки от 2,5 м и более. Съемку с наиболее близкого расстояния можно производить со стереонасадкой от аппарата "Киев" с блоком объективов при снятых призмах. В стереокомплект к аппаратам "Экзакта-Варекс" и "Практика" (ГДР) входят две стереонасадки: 1) для съемки от 15 см до 2 м; 2) от 2 м до бесконечности.

Печать фотоснимков производится как контактным, так и проекционным способом, как обычно (в зависимости от размеров кадра в стереоскопе). В связи с тем что снимки при просмотре в стереоскопе должны быть расположены соответственно (для правого глаза снимок, полученный правым объективом, для левого – левым), необходимо придерживаться определенного порядка съемки одной камерой, например съемку начинать с левого кадра. При печати карандашом на обороте снимка помечать, для какого глаза предназначен снимок. Так же поступают при печати с отдельных пленок. Печать и обработку позитивов желательно производить одновременно для получения одинаковых результатов по плотности и контрасту.

Если производится контактная печать с пленки, полученной в стереофотоаппарате, то отпечатки при наклейке на бланк следует поменять местами. Для получения стереопары без разрезания негативов или позитивов в стереокомплект "Спутник" входит специальная рамка для печати. Изображения, полученные со стереонасадками, перемещений не требуют. Лучшей для стереопозитивов будет глянцевая бумага на гладкой подложке. Наклеивать отпечатки следует на плотный картон темного цвета. Расстояние между одноименными точками отпечатков равно 65 мм.

Стереопары, отпечатанные на пленке или пластинке, тонально богаче, лучше передают впечатление от объекта съемки. При показе через стереодиапроекторы их одновременно может видеть большое количество людей (при этом используются очки с поляризаторами или пленками, окрашенными, например, в синий и красный цвет).

Для индивидуального рассматривания позитивов на фотобумаге и диапозитивов было выпущено большое количество стереоскопов различных видов. Наибольшее распространение получили линзовые стереоскопы. Наводка на резкость производится перемещением рамки с окулярами объективов. Отпечатки или диапозитивы вкладываются в рамку с пазами или держателями пружинного типа.

Стереоскопического эффекта можно достигнуть, если окрасить, например, левое изображение в синий или зеленый цвет, а правое – в красный и затем совместить изображения. Сделать это можно, присоединяя эмульсией к эмульсии два разноокрашенных диапозитива и просматривая изображение через очки, правое стекло которых окрашено в синий цвет, а левое – в красный. Окрасить изображения можно по методу вирирования или при помощи осаждения анилиновых красителей на протравленное металлическое изображение позитивов (протравное вирирование).

Можно также совмещать диапозитивное изображение на пленке с позитивным (тоже окрашенным) на фотобумаге и рассматривать через очки в отраженном свете. Способ разделения изображений при помощи цвета получил название способа цветных анаглифов. Он применяется в полиграфии для печатания объемных иллюстраций.

По способу цветных анаглифов получают стереоизображение на экране, проецируя окрашенные соответственно диапозитивы (или надевают светофильтры на объективы стереодиапроектора) и рассматривая их через очки с красным и синим светофильтрами. Благодаря суммированию двух цветных изображений способ получил название аддитивного.

Если вместо светофильтров на оправы объективов надеть поляризаторы (поляроиды), плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны, а изображение на экране рассматривать через очки с такими же поляризаторами, то правый поляризатор задержит лучи от левого проектора, и каждый глаз зрителя увидит лишь одно изображение стереопары. Способ поляроидов дает возможность воспроизводить на экране цветные стереоснимки и стереофильмы.

Восприятие глубины пространства, объемности предметов объ­ясняет присущее человеку стереоскопическое зрение. Каждый глаз воспринимает изображение двухмерным - плоским. Поскольку эти изображения наблюдаются с разных направлений, то они неизбеж­но отличаются друг от друга. Мозг человека выявляет эти разли­чия, а разностный сигнал преобразует в ощущение глубины и объ­емности пространства.

Восприятие глубины пространства связано с расстоянием до предметов и базисом стереоскопического зрения - расстоянием между центрами зрачков глаз. У человека оно относительно неве­лико и составляет в среднем 65 мм, обеспечивая восприятие глу­бины пространства в пределах до 500 м. Лучше глубина простран­ства воспринимается для относительно близко расположенных предметов. С их удалением от наблюдателя стереоэффект выра­жен слабее. Для получения стереоэффекта на большей глубине пространства базис съемки увеличивают, однако значительное его возрастание может привести к преувеличенному восприятию объ­емности - гиперстереоскопии.

Аналогичную схему используют и в стереофотографии. Сначала с двух направлений получают плоские снимки (стереопару), а затем обеспечивают объемность их восприятия, рассматривая через спе­циальные устройства. По таким изображениям легко просматрива­ется пространственное расположение объектов, определяются рас­стояния между ними и их размеры.

Таким образом, стереоскопическая фотография - это со­вокупность приемов, позволяющих преобразовывать плоские изо­бражения на снимках в трехмерное изображение.

В криминалистической практике стереофотографию применяют при фиксации мест происшествий с нагромождением большого числа элементов обстановки;, при съемке многоплановых участков местности, которые на снимке сливаются в одной плоскости или при съемке трудновоспринимаемых на одном снимке предметов; для получения четкого представления о позе трупа. В ходе осмотра мест происшествий к стереосъемке прибегают и для фиксации


предметов-вещественных доказательств и следов, получая объем­ные их изображения. Ее используют и в экспертной практике при исследовании следов орудий взлома и инструментов, обуви, транс­портных средств, следов на стреляных пулях и гильзах. По стерео-снимкам определяют пространственные параметры предметов, вы­черчивают планы мест происшествий.

Фотокамеры и приспособления. Стереоснимки получают с по­мощью различных фотокамер. Специально для стереосъемки, на­пример, предназначена среднеформатная камера «Спутник» с двумя объективами 4,5/75. Для криминалистических целей разработаны двухобъективные фотокамеры МСФ-1 и БСФ-2, позволяющие вести съемку объектов с расстояния от 0,4 м до бесконечности. Для мало­форматных фотоаппаратов типа «Зенит» выпускаются стереонасадки, устанавливаемые на объективы «Индустар-22» и «Индустар-50-2». Стереосъемку можно вести и обычными фотокамерами. Для этой цели используют различные передвижные или перекидные устрой­ства, установленные на штативе и позволяющие параллельно пе­ремещать камеру на расстояние, равное базису.


Просмотр стереопар. На стереопарах изображение одного объекта расположено на различном расстоянии от центра снимка, вследствие чего один глаз видит несколько иное изображение, чем другой. Синтез двух плоских изображений в объемное осуществ­ляют в специальных приборах - стереоскопах, где каждый глаз видит только одно, ему предназначенное, изображение. Существу­ют различные модификации этих приборов: портативные, настоль­ные, стационарные. В одних случаях для наблюдения изображения используют линзовые объективы, в других - отражающие зеркала, разделенные перегородкой. Стереоснимки закрепляют в рамке на подставке и перемещают до тех пор, пока не появляется объемная модель исходного объекта.

Для получения стереоэффекта предназначены также диа- и ки­нопроекторы с двумя объективами и насадкой. Каждый объектив проецирует изображение на экран с одного из кадров стереопары, а насадка обеспечивает их совмещение на экране. При анаглифиче-ском и поляризационном способах проекции на объективах проекто­ров устанавливают цветные или поляризационные светофильтры, а Для разделения изображения необходимы соответствующие очки. При безочковом способе изображение наблюдают на специальных Растровых экранах, обеспечивающих разделение зон видения пра­вого и левого изображений.

Изготовление стереопар. Стереосъемку ведут на низкочувст­вительные мелкозернистые фотопленки типа ФН-32, ФН-64, кото­рые обрабатывают в мелкозернистых выравнивающих проявителях для максимальной детализации изображения. Отпечатки с негати­вов изготавливают на глянцевой фотобумаге, на которой структура подложки малозаметна. С этой целью используют также диапози­тивные пластинки и плоские пленки.

Снимки, получаемые двухобъективными фотокамерами или обычным фотоаппаратом с двух точек, представляют собой несо­гласованную стереопару. Такая стереопара при наблюдении в сте­реоскопе дает псевдостереоскопический эффект, при котором вы­пуклые части объекта выглядят вогнутыми и наоборот. Для исключения зрительной иллюзии отпечаток со стереопары разре­зают на два снимка, которые наклеивают на картон, меняя местами, чтобы изображение, сформированное правым объективом, наблю­далось правым глазом, а сформированное левым - находилось против левого. Размещая снимки, учитывают, что расстояние меж­ду главными точками, расположенными на пересечении диагона­лей, должно соответствовать расстоянию между оптическими осями линз стереоскопа, а последние - проходить через главные точки снимков.

Проведение расчетов. Количественная оценка линейных разме­ров расположенных в пространстве объектов по стереоснимкам основана на закономерностях изменения перспективы. Зависи­мость между действительными размерами объекта и его размера­ми на изображении связана с расстоянием до предмета, фокусным расстоянием объектива, базисом съемки и величиной смешения одноименных точек на двух изображениях (параллаксом).

Базис стереосъемки в каждом конкретном случае определяет расстояние до фотографируемого предмета и размеры последнего. Для повышения точности измерений съемку удаленных предметов производят с наибольшим базисом. Так, для предметов, располо­женных на расстоянии более 10 м от фотокамеры, базис составля­ет не менее 80-100 мм, при меньшем удалении 50 см и менее. При съемке близко расположенных предметов необходима широко­угольная оптика, которая позволяет охватить более обширные уча­стки места происшествия.


Вычисление размеров предметов проводят по обоим снимкам стереопары, на которых сохранены границы кадров (см. рис. 77). Исходя из найденного параллакса 1 , представляющего разность от­резков между"левыми (правыми) границами кадров стереопары и одноименными точками предмета на двух изображениях, опреде­ляют удаление предмета относительно базиса (точки) съемки:

2 = B-f/P,

где SЈ - расстояние от базиса до предмета; f - фокусное расстояние объектива; Р - параллакс; В - базис стереофотосъемки.

Размеры предметов (длину и высоту) находят по формулам: \_ = 2 ■ Ш\ а с учетом (1) L = -,

где L - искомая длина предмета;

{- длина изображения предмета на снимке;

Н = 2 h/f, или Н = ^L

где Н - искомая высота предмета;

h - высота изображения предмета на снимке.

Размеры предметов в глубину вычисляют как разность расстоя­ний от базиса до задней и передней плоскостей изображения предмета:

A S? =2 2 - 2 , =- Bf

Параллакс (Р) - это величина смещения одноименных точек объекта на одном изображении относительно другого при стереосъемке.