המאמרים של טד

הרהורים על תחושת תלת מימד – מאת דויד מור נוספה: 4/12/2012
נושא: הפן הטכני צפיות: 1559

"אם יש לי טבעת נישואין על הקמיצה ביד שמאל במראה היא תופיע ביד ימין. מדוע שלא אראה את הראש שלי למטה והרגלים שלי למעלה?"  

בטרם נמשיך הרשו לעצמכם לענות על השאלה לעיל. כל ניחוש וגם הפרוע ביותר הוא טוב.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

שאלת המראה קשורה בעקיפין וגם במישרין לנושא הצץ ונדון מדי פעם בפורומים השונים שלעיתים אף גולש לדיון סוער ולתגרות ידיים וירטואליות, מהי אותה תחושה חמקמקה שרבים יכולים להישבע שהיא קיימת שם בתמונה דו-מימדית בעוד אחרים טוענים בלהט שתמונה טובה ככל שתהיה הנה מצגת דו-מימדית ותו לא?
התשובה לשאלה למעלה היא לכאורה פשוטה, למראה יש מימד עומק, אותו המימד המאפשר לנו לראות את העולם בשלוש מימדים. אולם מה אם נרצה לתכנן אופטיקה תלת-מימדית בלי שנצטרך להיעזר באבזרים שונים כגון משקפי תלת-מימד.
נוכל להנתחיל בניסוי הדמייתי בכוח המחשבה (ניסוי גדנקן) ולהניח כי ניתן להפריד את אותה האופטיקה המשוכללת והמתקדמת ביותר שנבראה עד היום, קרי העיין האנושית, מן הראש ולהרכיבן כשתי עדשות אנושיות על מצלמה אחת, האם היינו יכולים עם מצלמה שכזו להפיק תמונה תלת מימדית כפי שהעין רואה? מפתיע או לא, היינו בכל זאת רואים הפוך.
הראש היה למטה והרגלים היו למעלה, וזאת מדוע? בפרקטיקה המוח הוא שבונה את התמונה אותה אנו רגילים לראות. עצם זה שכל הקוראים מסוגלים לקרוא מאמר זה בלי לראות אותיות בצורתן ההפוכה מדברת בעד עצמה.
במידה ונרד לעומקו של העניין ונשאל, מדוע תמונה שהיא למעשה רישום איזומטרי של בניין או פרספקטיבה של בית תראה כתמונה דו-מימדית בעוד שתמונה אחרת שצולמה, נניח במצלמת פורמט בינוני שתיתן תחושה כאנו מביטים על המושא שבפוקוס כמי שנמצאת או נעה במרחב תלת-מימדי בדומה לראייה של העין האנושית? כאן כבר נמצא כי קיימת שוניות בתהליך עיבוד תמונה במוח בין צופה אחד למשנהו. למעשה אחד האנשים לו השפעה עקיפה על תפישת התלת-מימד הויזואלי הוא האדריכל הנודע פרנק לויד רייט שכתב,

 The only photograph that can be made of architecture is three dimensional
 היה זה בזמן שהוצגה בפניו תמונה סטריאוסקופית של מבנה אותו הוא תכנן. צילום סטריאוסקופי הוא למעשה זוג של צילומים של אותו נושא מהצולם מפרספקטיבות שונות ומודבקים אחד ליד השני. באמצעות התבוננות דרך סטריאוסקוף נוצרת אשליה של צילום תל-מימדי. התהליך התיימר לחקות את שתי הפרספקטיבות של העיניים שלכל אחת הפרספקטיבה שלה. מאידך, כפי שנוכל להעיד מנסיון, די ונכסה עין אחד ונביט על העולם דרך העין השניה עדיין נתפוס את המרחב כחלל תלת-מימדי ולא כתמונה שטוחה משטחלנד.
הנסיון מוביל אותנו לאבחנה שעומק וחלל תלת-מימדי נוצרים על ידי הפסיכולוגיה של הראייה, או במילים אחרות, המוח. תהליך הזכירה של המוח הוא ש-מחקה תהליכי ראייה תלת-מימדיים עובדה המאפשרת תרגום של שתי הפרספקטיבות לתמונה בעלת מימד עומק, מבנה ותצורה. בכל אופן כדאי לחזור לנושא הדיון של תמונה אחת בעלת אשלייה של תלת-ממד. כבר עתה נוכל להגיע למסקנה שרוב רובם של הויכוחים המתנהלים ברשת נסובים סביב אשלייה שהמוח בונה. באופן אישי מתוך דיונים שקראתי והשתתפתי נתקלתי בחוסר הבנה בסיסית שמן הסתם גולשת לויכוחים עקרים ואולי כאן זוהי ההזדמנות לפזר במעט ממעטה הערפל האופף אשליה הכה חמקמקה ומעוררת מחלוקת זו, מהי אותה תחושת תלת-מימד בתמונה דו-מימדית יחידה?
הויכוחים נסובים סביב שלושה דעות שונות מהי תחושת תלת-מימד. אמנה אותן אחת לאחת,

 1.      תמונה שהנושא שבפוקוס מופרד מהרקע – subject isolation
2.      תמונה שהנושא שבפוקוס קופץ מתוך הרקע מלפנים – pop up
3.      תמונה שקיימת תחושה שהנושא שבפוקוס מצוי בחלל תלת-מימדי – 3D look 
לדעתי האישית מתוך השלוש הדעות שמניתי לעיל רק השלישית היא הנכונה וכתימוכין לדעה זו אני מוצא שזהו הזמן להציג דוגמאות בכתב ובצבע.
הפרדת נושא מהרקע – Subject isolation

פשוט למקד על נושא ולהפריד אותו מהרקע באמצעות עומק שדה רדוד בין אם על ידי צמצם פתוח ביותר ו/או עדשת טלה ארוכה ואיכותית בצמצמים הפחות סגורים. 
דוגמאות:

תמונה המדגימה הפרדת רקע עם עדשת טלה 150מ"מ + מכפל 1.4 וצמצם f4

                         

אפשר גם אחרת – צמצם פתוח ביותר בעדשות בעלי אורך מוקד סטנדרטי (צולם בעדשת 50/1.4)

                                     

שתי התמונות לא מציגות אפקט תלת-מימדי אלא הפרדה נעימה מהרקע. אין כאן חוכמות, ככל שאורך מוקד ארוך יותר כך מתקבלת הפרדה נהירה כל עוד לא נסגור צמצם. באשר לצמצמים פתוחים של עדשות שאינן טלה הבוקה משחק תפקיד חשוב, וככל שהוא חלק ונעים יותר כך המשיכה לאובייקט שבפוקוס ניכרת מבלי שעינו של הצופה תנדוד לשולי הרקע המטושטשים.  

Pop-up מושגים ודוגמאות בפוטוגרפיה

ההגדרה כפי שהיא מופיעה במילון אוקספורד הנה מטבע לשון המתייחס למשהו הקופץ פנימה או החוצה באופן בלתי צפוי. באמנות ההגדרה היא של אובייקט המצוי מלפנים ולו תכונות הדומות לתלת מימד. אולי המושג המדויק והנכון להשתמש בו במקרה שלפנינו הוא, plasticity effect. מהי הכוונה בדיוק? במילה אחת, פלסטיות.
כאילו לקחת שתי תמונות שונות, האחת של רקע מטושטש ועדיין נהיר בעוד שמהתמונה השניה אנו גוזרים את הנושא שבפוקוס ומדביקים את מה שגזרנו על התמונה הראשונה. כלומר, לקחנו שתי תמונות והדבקנו אחת על גבי השניה.
אין כאן כל דמיון לתמונה סטריאוסקופית או תלת מימדית קלאסית משום שאין מדובר באותה התמונה שצולמה משתי נקודות פרספקטיבה שונות אלא בשתי תמונות שונות לחלוטין! האובייקט שבפוקוס מודגש בצבעים חיים, קונטרסטים בעוד שהרקע הוא בצבעים שקטים, חיוורים ובעלי קונטרסט נמוך. זוהי עדיין הפרדה של נושא מהרקע אם כי בצורה מתוחכמת יותר.
את התופעה אפשר למצוא בעיקר בעדשות לייקה מסדרת הסומילוקס בעיקר ובמינולטה רוקור בצמצמים הפתוחים ביותר (בפרט ה 58/1.2) תודות לידע אותו רכשה במסגרת שיתוף הפעולה עם לייקה, בבחלק מעדשות תוצרת קרל זייס בצמצמים הפתוחים בפרט ובמידה קטנה יותר עם הסיגמא בעלות מפתח הצמצם הפתוח ביותר.
אחזור ואומר זהו אינו אפקט תלת מימד במובנו הטהור אלא חיקוי שלו אולי כאנלוגיה לתמונה המושגת באמצעות צפיה בסרט המשודר בפורמט HD על גבי מסך .LED עומק הצבעים והקונטרסט הם שיוצרים את האשלייה כאילו והדמות קרובה לקפוץ מהרקע למרות שרק הפלסטיות שלה השתפרה לאין ערוך. דוגמאות כמובן מתבקשות:

עדשת 50מ"מ f2.2


 

צולם בעדשת 25מ"מ f2 - לציפיה משופרת נא ללחוץ על התמונה


 

עדשת 100מ"מ f2.5 - לציפיה משופרת נא ללחוץ על התמונה


 

אשליית תלת-מימד – 3D Look

דוגמאות:

צולם עם עדשת 35מ"מ f4.5 - לציפיה משופרת נא ללחוץ על התמונה


 

צולם עם עדשת 50מ"מ f3.2 – לציפיה משופרת נא ללחוץ על התמונה



ההבדלים בין תמונות בקבוצה זו לתמונות מסוג POP UP עשויים להיראות לרובכם רכים או עד בלתי אפשריים להבחין בשוני. ובכן הם קיימים, הבדלים מהסוג העדין הקשור ליחס שבין האובייקט שבפוקוס לסביבתו. בתמונות עם אשליית תלת-מימד לא ניתן לקחת תמונה של רקע ולהדביק עליה תמונה של נושא הנמצא בפוקוס היכן שרק נרצה. נצטרך לדייק מאד כי כל התמונה סובבת סביב הנושא/ים שבפוקוס.

חיפשתי ולא מצאתי אצל אף יצרנית עדשות זולת העדשות שיוצרו במפעלי קרל צייס לפורמט 35מ"מ, הסבלאד השוודית שירשה תכונה זו הודות לשיתוף הפעולה שלה עם צייס בשנות החמישים והשישים וגם אצל פנטקס בפורמט הבינוני עם כי לא בצורה הכי הרמונית כפי שניתן להבחין אצל השתיים האחרות.
מתחילת שנות השבעים ועד היום. ביניכם ישנם שירימו גבה ויטענו שניתן להבחין בתופעה רק בפורמט בינוני (MF). לאמיתו של דבר רוב העדשות שיוצרו לפורמט זה הן תוצרת צייס. אנו נחזור לנושא אשליית התלת מימד בפורמט בינוני ביתר פירוט, רק עתה אומר כי התופעה הנה תוצר של העדשה ולא של הפורמט.
 האם ישנם תנאים מקדימים ליצירת אשלייה תלת-מימדית?

התשובה היא חיובית ואמנה אותם על פי נסיוני: 
א. אור יום בהיר ללא קטעים לבנים בוהקים.
ב. שימוש בצמצמים בין f2.8 – f5.6
ג.  יחס של נושא בין 1:9 עד 1:11, כלומר אם המצולם נמצא במרחק של חמש מטר מהעדשה הרקע מאחורי צריך להיות במרחק  של 45 עד 55 מטר.
ד. ללא אלמנטים מושכי עיין בטווח הביניים של 15 עד 30 מטרים.
ה. הטייה נכונה של מישור הפוקוס.

חמשת התנאים הנ"ל  מבוססים על תצפיות שנרכשה מניסיון אישי ולא באמצעות כלי מדידה ריגוריזים. 
 כל קורא המוצא להשתכנע ממראה ההתמונות ולוותר על הנימוקים היותר טכניים והמרתקים כשלעצמם עדיף לו לעצור כאן. ולמרות שאין טוב ממראה עיניים, עדיין הנני ממליץ בחום להמשיך ולקרוא ולו רק בשל הרחבת הידע התיאורטי ואולי אף השימושי.

נחזור לשאלת השאלות כיצד ניתן לבדל את עדשות הסלבלאד וצייס מיתר יצרני העדשות? 
תחילה מעט היסטוריה:
כדי ליצור משהו יחודי, שונה ומרתק נדרשים שני תנאים, חזון ויכולת לרדת לפרטים. מאחורי פיתוח העדשות הללו עומדים שתי דמיות, האחד הוא ויקטור הסלבלאד (Victor Hasselblad) נינו של מייסד חברת הסלבלאד שנשלח על ידי אביו ללמוד ולעבוד בתחום הצילום. במהלך עבודתו באירופה ומואחר יותר בארה"ב הוא יצר קשרים אמיצים עם הטיטאנים הגדולים בדורם בניהם פרופ'' עמנואל גולדברג מזייס (מי שלימים ייסד את חברת אל-אופ) ומהעבר השני של האטלנטי עם ג''ורג איסטמן מקודאק.
בהגיע שעתו לקחת את מושכות החברה הידע אותו רכש במהלך לימודיו בהחלט היה לו לעזר. הוא ביקש לחולל מהפך ולמצב את הסלבלאד כיצרנית המתקדמת ביותר של המצלמות הטובות בנמצא. לצורך כך היה צורך בשותף שיתכנן עדשות שהן לא רק טובות אלא כאלו שאף יקדימו את דורם ובשביל למצות את היתרון נדרש שותף היכול לרדת לפרטים הקטנים ביותר בשטח האופטיקה.
על כן אין להתפלא שויקטור שם את יהבו על דר'' לודוויג ברטלה מזייס וביקשו לתכנן עדשה שתכניס את הצופה לתוך התמונה, כך כהגדרתו. בשנת 1954 עם המוצר המשותף בדמות מצלמת הסלבלאד 1000F ששודכה לעדשת 38מ"מ Biogon של זייס הם כבשו את תערוכת פוטוקינה וסימנו עצמם על המפה. הם הציגו טכנולוגיה חלוצית לזמנה שהרשימה רבים שהגיעה לימיה היפים בהצבת המצלמות הראשונות שנשלחו עם משלחות אפולו לירח.
מאז עברו הרבה מים בנהר וחברת קרל זייס החליטה בשנות בשישים המאוחרות והשבעים המוקדמות ליישם את חזונו של ויקטור הסלבלאד של תמונה השואבת את הצופה פנימה כאילו ורגליו נמצאות על מפתן  התמונה לפורמט  ה 35מ"מ לגרסת Contarex ויצרה עדשות שבעיני חובבי אופטיקה לא מעטים נחשבות לעדשות הטובות ביותר שיוצרו אי פעם. משנתם מאז ומתמיד שעדשות אמורות לצלם ולא לייצר משטחי אופטיקה ספריים אותם דוגמים במעבדה. למה הכוונה?
מדידה במעבדה נעשית על משטח חלק או ישר תהיה זו תמונה, גרף או קיר וכמה חפצים לפניו כפי שניתן למצוא בלא מעט אתרי מבחן ברשת הסייבר. מתוך התמונה שצולמה בכמה צמצמים אנו גוזרים מספר פרמטרים כגון עיוותים, האפלת פינות, הילות כרומטיות וכו'' אותן אברציות שהן תוצרי לוואי של משטחים אופטיים. זייס וכמוה הסלבלאד לא נוהגות לבצע את המדידות בשיטה זו. הטיב לתאר זאת ד"ר הוברט נסה באחד ממאמריו: 

We measured the MTF curves in the lab in a different manner than usual. Instead of measuring in a fixed plane perpendicular to the optical axis at various distances from the center of the image, we varied the focus at each spot. As a result, we recorded how the contrast transfer of the lens varies in the longitudinal direction in the image space.

[Quote taken from: "Planar" by H.H. Nasse *]

 

בתרגום פשוט, אנו מודדים את עקומות המדידה בגרף MTF בצורה שונה ממה שנמדד במעבדה. במקום למדוד משטח שטוח הניצב במאונך לציר האופטי של עדשה נתונה במרחקים שונים ממרכז התמונה, אנו מגוונים את הפוקוס בכל נקודה ונקודה. כפועל יוצא מכך אנו מודדים את מעבר הקונטרסט מהעדשה מכמה כיוונים בקו-האורך של חלל התמונה.
שימו לב כי יש כאן התייחסות עקיפה למימד עומק ובניגוד לסקלת מרחקים (distance) המדידה אצל זייס היא בהסתכלות על כיוונים אורכיים (longitudinal direction)  הטוב ביותר הוא להדגים זאת באמצעות תמונות. שתי התמונות לעיל צולמו עם אותה העדשה, אותו מפתח צמצם, אותה מהירות הסגר ומאותו המקום.
בשני המקרים הפוקוס מצוי על עמוד תאורת ההלוגן:


בתמונה זו אנו רואים כי מישור הפוקוס מצוי לא רק על עמוד התאורה אלא גם על העץ הממוקם בציר אלכסוני למושא הפוקוס (עמוד התאורה) וגם ברזי הכיבוי שמאחור.

 


בתמונה לעיל לעומת זאת מישור הפוקוס כבר לא מצוי על העץ וברזי הכיבוי אלא מקדימה על המשטח המרוצף. עצם זה שמישור הפוקוס השתנה נוצרה תמונה שונה לחלוטין בעלת אפקט תלת-מימדי פוטנציאלי (אמנם לא תלת-מימד קלאסי כבדוגמאות למעלה).
אגב האקסיומה המופיעה לרוב בספרי הלימוד לגבי מישור פוקוס של 1/3 לפנים ו 2/3 לאחור נכונה רק למרחקים ספציפיים לכל מפתח צמצם. במציאות ככל שהמרחק בין האובייקט שבפוקוס לקצה העדשה הוא קצר ההתפלגות היא יותר סימטרית וככל שמתרחקים כך היא פחות סימטרית.
בנקודה זו אני משער לעצמי שכמה מימכם תוהים מהו בעצם ההבדל כאן? 
אפשר לסכם זאת במילה אחת, בוקה. אין הכוונה בדוגמא זו להתייחס לאיכות הבוקה/טישטוש אלא יורד לעומקו של המושג ותוהה האם בוקה כמושג סמנטי הוא הנכון לתאר טישטוש של נושא שאינו בפוקוס. התשובה היא לאו במידה ואנו מעוניינים להביט בתמונה כמצגת עם מימד עומק כפי שרואים דרך מסגרת של מראה. למעשה משמעות המילה בוקה ביפנית היא ''ערפול'' או ''בלבול'' שלה משמעות לוואי שלילית המתקשרת למצב מנטלי לא חסון. בצילום לעומת זאת, האפקט מקושר למצב בו גלי אור הנכנסים דרך עדשה שאינם מתכנסים לנקודה אחת.
מהפירוש המקורי ביפנית אפשר ללמוד שאין מדובר באותו ה"טישטוש" של הראייה הנוטה להתערפל ככל שמביטים למרחק רב יותר אם כי לטישטוש הנוצר כתוצאה מאי התכנסות אורכי גל של אור לנקודה על משטח דו-מימדי. בצילומים בהם הודגמא הפרדת רקע מהנושא שבפוקוס הנם צילומים בהם לבוקה יש משקל ונוכחות, כנ"ל בתמונות עם האלמנט של Pop up רק שבתמונות כאלו לבוקה יש משקל פחות חשוב ומרכזי והוא נסוג לרקע האחורי בכדי לתמוך את הנושא שבפוקוס.
כדאי להציג זאת באמצעות גרפים:

 


כאשר הנושא בפוקוס כל גלי האור המתכנסים לאותה נקודה. מכאן שככל שכושר ההפרדה של העדשה גבוהה יותר כך יותר גלי אור יתכנסות לאותה נקודה ואיכות הפרטים תהיה טובה יותר. הקווים האדומים מייצגים את השוליים של צמצם 1.4 בעוד הכחולים את השוליים של צמצם 2.8. 
 


ובמקרה והקווים לא מתכנסים לאותה הנקודה נקבל טשטוש. שימו לב שאם נקח את האכלסונים המקבילים של הקווים האדומים (סגיטליים ומרדיונלים) נראה סטייה ניכרת מהמרכז כלומר תמונה מטושטשת יותר. 
תופעת הטישטוש ידועה בשם אברציה ספיראלית ואם לדקדק הטשטוש כפי שמוצג בגרף התחתון ידוע בתור דפקט ספיראלי מסוג  under-corrected. בפני מהנדסי האופטיקה עומדים מספר אפשרויות לתיקון הדפקט מתוך כוונה לשלוט באיכות הטשטוש. ד"ר ברטלה מזייס גילה כי אם הוא יכול לשלוט בטשטוש בצורה הדרגתית באופן המקביל לטשטוש של העיין האנושית הוא יוכל ליצור אשלייה של תלת-מימד.
מה גם שכמות "נדיבה יחסית" של האפלת פינות עוזרת. הנה כי כן, גם אברציה מסוג האפלת פינות מיושמת לטובת המראה היחודי. בכלל, כל נושא הטישטוש הוא מורכב מאין כמוהו ומחייב שליטה ואיזון של מעברי הקונטרסט, בהירות הדרגתית, גלי אור בתדרי צבע שונים וכמובן אברציות כרומטיות הנוטות להופיע כטבעות סביב מישור הפוקוס.
אפילו סגירה ולו קלה ביותר של הצמצם, נאמר בחצי סטופ, יכולה לשנות את הרקע המטושטש בצורה מהותית. דוגמא קלאסית היא עדשת קרל זייס 50/1.4 פלאנר אותה סקרתי במאמר מבחן ההשוואה. בצמצמים פתוחים הרקע הבהיר נוטה להישרף בקלות, אולם כאשר סוגרים צמצם מתקבלת בהירות יפה והדרגתית המהווה מרכיב חיוני ביצירת האשלייה התלת מימד.
מרכיב נוסף ואולי חשוב באותה המידה הוא השמירה על קווי המתאר (קונטורות) של צורות מטושטשות הממוקמות הרחק מהאובייקט שבפוקס (במאמר שתי עדשות 50מ"מ - מבחן ההשוואה*, שימו לב כי בצמצם f2.8 התמונה שצולמה עם הזייס בהירה ב 2/3 עד סטופ שלם לעומת הסיגמא ולא במקרה). 
בסיכומו של דבר אשליית תלת מימד תלויה באיזונים של אברציות ספרליות ושילוב הדרגתי ומדויק של מעגלי הטשטוש. מכאן יוצא שככל ששטח החיישן גדול יותר המעבר ההדרגתי של הטשטוש קרוב יותר לזה של העיין האנושית.
לכן עם עדשות המשודכות למצלמות פורמט בינוני אשליית התלת מימד נהירה יותר לעין. מצד שני ככל ששטח החיישן קטן יותר התכנון הופך למתאתגר במיוחד, מה שמסביר מדוע עד היום ישנם מעריצים המחשיבים את עדשות הזייס לפורמט 35ממ של Contarex לטובות ביותר שיוצרו למרות שמבחינה אופטית התכנון שלהן פשטני בהשוואה לתכנון עדשות מודניות אך אין בכל זאת, לא ניתן להתעלם מגודל ההישג.
השילוב ההרמוני של האיזור שמחוץ לפוקוס עם האיזור החד שבתוך הפוקוס הוא בהחלט הישג יחידי היכול מבחינה מסוימת להידמות לאותה נוסחה סודית ליצור משקה הקוקה קולה. 
 לעיתים נוקטים גישה אחרת ומרכזים את מירב המאמץ לא במעגל הפוקוס אלא בזה שמסביבו, משלבים אותו עם איזור הפוקוס ועם האיזור הקיצוני ביותר ויש חותם האישי של המתכנן שהצליח להגות וליישם רעיון מחוץ לקופסא.  

 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

* מראה מקום  

 

1.      From the Series of Articles on Lens Names: Planar by H.H. Nasse:


 

2.      שתי עדשות 50מ"מ – מבחן השוואה מאת דיויד מור


 


© כל הזכויות שמורות ליוסי קרמר
www.kramery.com