Poprawne oglądanie obrazów perspektywicznych

Obrazy perspektywiczne jak rysunki, fotografie, grafiki komputerowe itp. są dwuwymiarowymi odwzorowaniami jakichś trójwymiarowych obiektów i form, które to odwzorowania powstały metodą rzutu środkowego.
Punkt widzenia, czyli środek rzutowania (krótko "oko") oraz płaszczyzna rzutowania, zwany też rzutnią albo płaszczyzną tłową (krótko "tłem") tworzą aparat projekcyjny, którego konfiguracja i ustawienie determinują perspektywę. Ich wzajemną odległość nazywamy odległością tłową. Promień widzenia prostopadły do tła nazywamy promieniem głównym, a jego przebicie z tłem punktem głównym perspektywy.
W aparacie fotograficznym tłem jest płaszczyzna negatywu (w aparatach cyfrowych powierzchnia chipu), a okiem środek obiektywu. Odległością tłową jest ogniskowa obiektywu.
Obiektywy z różnymi długościami ogniskowej pozwalają nam fotografować obiekty z różnych odległości. Popatrzmy poniżej na trzy ujęcia prostej i znanej formy jaką jest sześcian.

Przednia krawędź sześcianu jest na każdym obrazku tak samo wielka. Aby to uzyskać, zdjecia zostaly zrobione z różnych stanowisk: z bliska obiektywem szerokokątnym, a z daleka teleobiektywem. Gdybyśmy robili wszystkie zdjęcia z jednego miejsca, to perspektywy sześcianu byłyby jednakowe, ich obrazy różniłby się jedynie wielkością. Wynika z tego wniosek, że największy wpływ na jakość perspektywy ma położenie punktu widzenia (stanowisko fotografa) w stosunku do fotografowanego obiektu. Odległość tłowa wpływa jedynie na wielkość odwzorowania na obrazie, co ma z kolei znaczenie przy oglądaniu obrazu perspektywicznego.

Więcej o tym tu: Stanowisko a perspektywa

Nasuwa się pytanie: który obraz sześcianu jest najlepszy i dlaczego? Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta.
Problem leży w naturze widzenia przez człowieka. Perspektywa widzenia różni się od perspektywy geometrycznej i od fotografii. Człowiek patrzy normalnie dwojgiem oczu, zaś perspektywa geometryczna jest "jednooka". Dwa, nieco różniące się obrazy z lewego i z prawego oka (dzięki czemu widzimy przestrzennie), dopiero w mózgu łączone są one w jeden obraz.
Aparat fotograficzny, dobrze nastawiony, "rysuje" obraz bardzo ostro. Ludzkie oko nie jest pod tym względem tak doskonałe. Jedynie maleńki środkowy obszar na siatkówce "widzi" ostro. Jest to tak zwana żółta plamka (fovea centralis). lm dalej od niej tym gorzej z ostrością widzenia. Grafika poniżej pokazuje rozkład ostrości widzenia w oku w przekroju poziomym oka.

Aby więc jakiś objekt zobaczyć i rozpoznać musimy patrzeć dokładnie na niego. To powoduje, że w każdej sytuacji nasze oczy bezustannie i bardzo szybko wodzą po przedmiotach z otoczenia, przez co mamy wrażenie, że wszystko widzimy ostro. Jednakże w jednym mgnieniu oka jesteśmy w stanie widzieć ostro tylko maleńkie pole. Gdy patrzymy na zadrukowaną kartkę w książce, to w jednym mgnieniu oka możemy odczytać tylko jedno krótkie słowo. Ponieważ kąt ostrego widzenia jest mały, to człowiek rozpoznaje rzeczy w całości lepiej z pewnego dystansu, a jedynie szczegóły z bliska. Dlatego w kinie lepiej jest siedzieć dalej od ekranu, gdyż widzimy wtedy więcej i ostrzej.

W oku na siatkówce znajdują się dwa rodzaje światłoczułych receptorów, dzięki którym widzimy: czopki, które umożliwiają widzenie kolorów przy dobrym oświetleniu i pręciki odpowiadające za spostrzeganie ruchu i umożliwiające widzenie przy słabym oświetleniu. Żółta plamka zawiera wyłącznie czopki, dzieki którym widzimy ostro i kolorowo ale tylko przy jasnym świetle. Przy słabym świetle, czy w ciemności już nie jesteśmy w stanie widzieć ostro (ta zdolość jest wtedy słabsza ok.10 razy!).
Warto nadmienić, że gdyby ludzkie oko widziało ostro cały obraz powstający na siatkówce, to mózg człowieka musiałby być dużo wiekszy, a nerw wzrokowy dużo grubszy.

Przyzwyczajenie - nazywane też drugą naturą człowieka - odgrywa dużą rolę w procesie widzenia. Nasza pamięć pomaga nam w szybszym rozpoznaniu obiektów, szczególnie tych już raz widzianych. Gdy widzimy coś w normalnym położeniu to czujemy się swojsko, natomiast nietypowe ujęcia na obrazach perspektywicznych działają na nas irytująco.
Na zdjęciu poniżej widzimy co prawda całą twarz, ale przez nietypowe ustawienie nie jesteśmy w stanie jej rozpoznać. To zmienia się, gdy tylko zdjęcie obrócimy.

Skierowanie kursoru myszki na zdjęcie spowoduje jego obrócenie.

Tu jeszcze jeden eksperyment.

Ludzki mózg posiada zdolność natychmiastowego korygowania widzianego obrazu. Jeśli pochylamy głowę na lewo lub na prawo to obraz w oku nie staje się pochylonym. Linie pionowo pozostają pionowymi, a linia horyzontu pozostaje linią poziomą. Takiej opcji nie mają, niestety, aparaty fotograficzne. Zdjecia zrobione przechylonym aparatem są szczególnie irytujące.

W procesie patrzenia znaczenie mają też fizjologiczne ograniczenia ludzkiego oka. Dzięki akomodacji oka możemy spostrzegać przedmioty z różnych odległości. Najbliższy punkt jaki oko jest w stanie ostro widzieć leże w odległości 10 - 15 cm, ale u młodego człowieka. Z wiekiem ta odległość staje się coraz większa i wynosi przykładowo ok. 50 cm u 50-latka. Optymalna odległość oglądania obrazu perspektywicznego powinna być znacznie większa niż fizjologiczna odległość minimalna.

Wszystkie te aspekty mają znaczenie, jeśli chcemy poprawnie oglądać obrazy perspektywiczne.

Ponieważ obraz perspektywiczny powstaje jako rzut środkowy (z jednego punktu), to aby mieć maksymalne wrażenie przestrzennego widzenia, należy ten obraz oglądać także z jednego punktu odpowiadającemu środkowi rzutowania. Taki sposób oglądania prof. Bartel nazwał obserwacją związaną.
Jeśli oko znajduje się w innym punkcie, to mówimy o obserwacji swobodnej. Jeśli różnica w położeniu oka do środka rzutowania jest zbyt duża, to obraz perspektywiczny wydaje nam się przerysowany. Mówimy wtedy o przerysowaniu perspektywicznym. Należy mieć świadomość, że przerysowanie perspektywiczne nie jest błędem w sensie geometrycznym. Problemem jest jedynie zbyt duża różnica między normalną odległością oka do oglądanego obrazu a odległością tłową perspektywy, czyli zbyt duża różnica między obserwacją związaną a swobodną.

Przykład: fotografujemy aparatem z normalnym obiektywem. Najpierw powstaje obraz na negatywie 36x24 mm. Ogniskowa obiektywu wynosi ok. 50 mm. Jeśli wykonamy odbitke z tego negatywu np. 18x12 cm (powiekszenie pięciokrotne) to takie zdjęcie powinniśmy oglądać z odległości 25 cm (5x50 mm) i to najlepiej jednym okiem patrząc sztywno na środek zdjęcia (w punkt główny perspektywy). Wówczas wrażenie przestrzennego widzenia jest najlepsze.
Odbitki 10x15 są zbyt małe. Mogą służyć jako zjęcia robocze, ale nie są fotografiami.

Oglądając obrazy chcemy widzieć wszystko ostro i wobec tego patrzymy na różne punkty w obrazie przyciągające nasz wzrok, czyli obserwujemy swobodnie. Nie jesteśmy zdolni zbyt długo patrzeć sztywno w punkt główny perspektywy, czego wymaga obserwacja zwiazana, gdyż nasze oko męczy się szybko.

Przerysowania perspektywiczne są zauważalne szczególnie w perspektywie form okrągłych (przykład poniżej).

Pięć kul i pięć walców zostało tu geometrycznie poprawnie odwzorowane perspektywicznie, ale u oglądającego wrażenie jest inne: jedynie środkowe obiekty wydają się być okrągłymi formami, pozostałe wydają się być nienaturalnie rozciągnięte.
Jeśli zmusimy się do związanej obserwacji tego obrazu, czyli gdy będziemy patrzeć sztywno z odległości 15 cm dokładnie w środek obrazu, to przerysowania perspektywicznego będzie dużo mniejsze (praktycznie żadne), ale elementy znajdujące się dalej od punktu głównego będziemy widzieli nieostro.

Problem zbyt dużego kąta widzenia występuje często już przy ustawianiu parametrów perspektywy. Na poniższym przykładzie perspektywa trzech sześcianów nie została optymalnie ustawiona. Przede wszystkim poziomy kąt widzenia jest zbyt duży (wynosi tu ok. 100°), co wynika ze zbyt małej odległości stanowiska (a więc i oka) od rysowanego obiektu. Perspektywa jest w prawdzie skonstruowana poprawnie, ale rezultat jest niezadawalający. Jedynie środkowa figura robi na nas wrażenie sześcianu, prawa wydaje się być prostopadłościanem, a lewa ukośnym graniastosłupem. Warto zauważyć, że w przypadku lewej figury jej obydwa punkty zbiegu znajduje się po jej prawej stronie, co jest bardzo nienaturalne.

W praktyce obserwacja związana jest prawie niemożliwa, gdyż najczęściej nie dysponujemy odpowiednimi danymi, albo też są one zmienne, co ma np. miejsce gdy oglądamy jakiś film w kinie lub w telewizji, gdzie używa się transfokatorów.
Na ogół zdjęcia robione normalnymi obiektywami, a jeszcze lepiej teleobiektywami (w telewizji) są dużo mniej podatne na przerysowania perspektywiczne, niż zdjęcia robione obiektywami szerokokątnymi. Jedna z żelaznych reguł fotografii zaleca używanie teleobiektywu przy portretowaniu.
Fotografując wnętrza zmuszeni jesteśmy zazwyczaj do użycia aparatu z obiektywem szerokokątnym. Na tych zdjeciach wnętrza wydają się być zawsze większe niż są w rzeczywistości, czego nie należy traktować jako świadome wprowadzenie w błąd, lecz jako wynik nie całkiem poprawnego oglądania zdjęć tych wnętrz.

In memoriam naszego profesora Konrada Dyby, który był uczniem słynnego znawcy perspektywy prof. Kazimierza Bartla.
Prof. dr Kazimierz Bartel z Politechniki Lwowskiej, trzykrotny premier Rzeczpospolitej, został zamordowany w 1941 roku przez Gestapo.

Stand: 06.10.2010

Home