Perspektiva a kompozice - 1. Základy perspektivy - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

28. dubna 2008, 00.00 | Aby fotografie mohla být hodnocena jako dobrá, musí se sejít mnoho faktorů. Některé z těchto faktorů jsou relativně exaktní (např. expozice či hloubka ostrosti) a dají se proto snadno vyčíslit i matematicky. Některé z nich jsou však těžko uchopitelné, ryze subjektivní a tvoří je to pověstné NĚCO co dělá fotografii dobrou, zajímavou, jedinečnou, vítěznou. Perspektiva a kompozice je někde mezi - dá se kolem nich vytvořit poměrně obsáhlá a exaktní teorie, ve skutečnosti mají však silně nakročeno k ryze subjektivnímu vnímání.

Mnoho fotografů touží po tom se odlišit a cestu spatřují právě v porušování pravidel. To je samozřejmě správně a může to vést k velmi dobrým výsledkům. Praxe však ukazuje, že ta správná cesta vede přes poznání pravidel, jejich pečlivé nastudování a ověření a teprve následně k případnému cílenému porušování. Chaotické a nevědomé porušování pravidel bez znalosti toho, co a proč porušuji, sice nevylučuje dobrý snímek, je to však spíše náhoda.

A proto vznikl tento seriál, který je na pomezí exaktního a subjektivního posuzování. Vedle exponometrie, teorie ostření a hloubky ostrosti, práce s bleskem, barvami atp. tvoří perspektiva a kompozice nedílnou  součást každého snímku. Může být tvořena standardně "podle pouček", nestandardně, či dokonce zcela netradičně - odvážně. Jen a pouze divák je arbitr - nic není špatně, nic není vysloveně dobře. Přesto se některé snímky divákům statisticky libí více a některé prostě ne. Pojďme se tedy nejprve přes perspektivu podívat na to proč.

Kompozice není nic jiného, než pro diváka příjemné a vyvážené rozmístění prvků v obraze.

Trojrozměrný svět kolem nás
Svět kolem nás je trojrozměrný (třídimenzionální, 3D), což znamená, že v něm můžeme nalézt tři základní rozměry - výšku, šířku a hloubku (délku). Chcete-li popsat rozměr či umístění nějakého předmětu v prostoru, potřebujete právě tato tři čísla. Trojrozměrný svět je vše kolem nás, svět, ve kterém všichni žijeme. Nemůžeme z něj nikam uniknout, ani jeden rozměr prostě ignorovat. Je to základní vlastnost přírody a vesmíru kolem nás.

Poloha bodu v 3D světě musí být popsána pomocí tří čísel - například pomocí x, y a z souřadnic. Jsou možné i jiné metody, např. sférický popis či cylindrický popis, vždy jsou ale čísla tři.

Jednoduchý a pro běžného pozorovatele přirozený trojrozměrný model světa je nazýván modelem Euklidovským, podle řeckého matematika žijícího kolem roku 300 př.n.l., který jej poprvé popsal. Pro detailisty je však nutné zdůraznit, že svět kolem nás se podle posledních výzkumů jeví poněkud složitější, než prostý 3D svět s pravoúhlými souřadnicemi. Rozdíly se ale projevují jen v extrémních situacích - vysoké rychlosti, vysoké hodnoty gravitace, extrémně malé rozměry (kvantová mechanika), extrémně vysoké energie atd. Pro fotografii to nemá ale žádný význam.

3D svět umožňuje naší existenci. Všimněte si, jak by se pes "zkonstruovaný" ve 2D světě díky zažívacímu traktu rozpadl na dvě půlky.

Dvojrozměrná fotografie
Fotografie je plochá, a tedy disponující jen dvěma rozměry. Jeden rozměr (hloubka) jí prostě chybí a není schopná jej zachytit ani zobrazit. Musí tedy nutně nastat určité zjednodušení - převod třírozměrného světa na dvojrozměrný, a mluvíme potom o projekci. Není bez zajímavosti, že 3D svět může být na 2D projektován (převeden) mnoha způsoby. Drtivá většina objektivů ale pracuje s tzv. rectilineární projekcí, která má tu výhodu, že přímky v 3D prostoru zobrazuje jako přímky (rovné čáry) na 2D fotografii. Proto se tato projekce jeví lidem jako přirozená. Příkladem jiné perspektivy může být např. objektiv typu rybí oko (Fish eye) nebo tzv. cylindrická perspektiva často používaná na panoramatických snímcích.

Rectilineární projekce drtivé většiny objektivů zachovává všechny přímky v Obraze, a tím je zobrazení přirozené. Pokud objektiv přímky nezachová, hovoříme o jeho sférické chybě (poduška či soudek). Jiným typem objektivu je např. rybí oko (Fish eye).

Prostorové vidění oka
Lidské oko řeší podobný problém jako fotografie - jak zachytit a pro přežití co nejpraktičtěji zmapovat 3D svět? Příroda to vyřešila tím, že lidem i mnoha zvířatům vyrobila oči dvě. Každé oko se přitom dívá na svět z mírně jiného úhlu a právě rozdíl pohledů z těchto dvou různých úhlů umožní zjistit nejen šířku a výšku (ta je vidět), ale i hloubku.

Princip prostorového vidění na bázi pohledu z různých úhlů je umožněn tím, že máme dvě vzájemně posunuté oči. Každé oko vidí něco jiného a  po zpracování informací mozkem je možné odhadnout prostorový tvar předmětu a jeho vzdálenost.

Prostorovému vidění pomáhá i tzv. paralaxa, tedy jev, kdy dojde ke zdánlivému posunu předmětu vůči pozadí.

Je tu ale jedno "jenže". Konstruktéři humanoidních robotů se snaží naučit roboty vidět podobně jako vidí člověk a pomoci tohoto vidění je naučit orientovat se v prostoru, nenarážet, uchopovat věci atp. Neboli pohodlně "existovat" v 3D světě. Vybavili tedy roboty také dvěma kamerami a výkonným počítačem a těšili se, že naučí roboty vidět v lidském slova smyslu. Jaký byl výsledek? Funguje to, ale jen na vzdálenosti cca 1 až 2 metry. Jsou-li totiž kamery (oči) od sebe 10 cm, nejsou schopné pomocí rozdílů v obraze rozeznávat hloubku a vzdálenost (čili třetí rozměr) u vzdálenějších předmětů. Čím je totiž předmět dál, tím je rozdíl obrázku z levého a pravého oka (kamery) menší a nepřesnost určení třetího rozměru stoupá.

Otázka tedy trvá - jak to tedy dělá lidské oko, když výše uvedený princip funguje jen na blízko? Odpověď je ukryta v genialitě mozku a jeho schopnosti se učit. Mozek zná předměty a neomylně je pozná za neuvěřitelně širokého rozsahu podmínek. Vezměte si obyčejné auto. Poznáte ho, ať je jakéhokoliv typu, jakkoliv natočené, jakkoliv natřené, dokonce ho poznáte i nabourané, polorozebrané, ve tmě, na slunci, za deště atd. Pořád je to auto a bezpečně ho poznáte. A teď přijde to důležité. Nejen že ho poznáte, ale víte i, jak je veliké! A v tom je další část odpovědi. Čím je totiž auto dále, tím se jeví být menší. Mozek ho ale vždy pozná a ví, jak je veliké ve skutečnosti, a proto na základě jeho vizuálního zmenšení je schopen určit jeho vzdálenost neboli polohu ve 3D.

Lidské oko a mozek jsou sice v řadě možností nedostižné, není ale problém je se znalostí věci zmást. Příkladem mohou být tzv. kognitivní iluze založené na mylné interpretaci známých věcí. Příkladem může být tento "nemožný předmět" - Penroseův trojúhelník.

Lidské prostorové vidění je tedy velmi komplexní proces a funguje na bázi více jevů. Je to jednak odlišný obraz z obou očí, který však funguje jen na krátké vzdálenosti, a je tedy praktický například při manipulaci s předměty v rukou. U větších vzdáleností nastupuje jev zmenšování předmětů - perspektiva a řada dalších jevů, jako je hloubka ostrosti, pohyb, zákryt atd.

Jak na 2D fotografii vyjádřit prostor
Fotografové se přirozeně snaží i na 2D fotografii vytvořit silný dojem 3D Prostoru, a poskytnout tak divákovi jasné a srozumitelné informace o vzájemném uspořádání předmětů v prostoru, jejich velikosti a vzdálenosti. Jinak totiž fotografie působí ploše a nezáživně. I z velkých předmětů se snadno mohou stát jen nezáživné hroudy, ze zajímavého prostoru se může stát plochý zmatek atd. To se jistě stalo každému fotografovi - např. úžasné velehory byly na snímku jen kopečky...

Vyjádřit prostor na fotografii není snadné, ale za pokus to určitě stojí. Bez iluze prostoru jsou totiž fotografie ploché a nezáživné.

Běžné fotografii však jeden rozměr chybí, a tak plnohodnotný prostor vyjádřit nedokáže. Musí nastoupit nějaký prvek iluze, kdy třetí rozměr bude na snímku chytře ukryt, zakódován. Právě porozumění prostoru a jeho projekci na 2D pomůže 3D iluzi vytvořit a prostor na snímku řádně vyjádřit. S vyjádřením prostoru na fotografii je potom možné si i pořádně pohrát. Jaké jsou tedy nástroje k tomu, aby se na běžné ploché 2D fotografii vyjádřil co nejlépe třírozměrný prostor?

1. Lineární perspektiva (sbíhání linií, zmenšování předmětů v dálce)
2. Vzdušná perspektiva
3. Zákryt
4. Stíny
5. Hloubka ostrosti

V praxi se samozřejmě všechny tyto jevy na snímku kombinují a produkují celkový výsledek dojmu prostoru. Filmový průmysl pracuje ještě s dalšími nástroji související s pohybem, a to buď pohybem objektu, nebo pozorovatele (kamery). Ty jsou však na fotografii nerealizovatelné.

Sbíhání linií na fotografii je jedním z častých způsobů, jak se dá vyjádřit prostor na plochém snímku.

Prostorová (3D) fotografie (stereoskopie)
Fotografie se přirozeně pokusila i o plnohodnotný 3D efekt a většina principů je založena na stereoskopii, kdy se divákovi nabídnou dva posunuté obrazy vytvořené z mírně posunutých míst. Tím se simuluje podobné vnímání, jak vidí svět člověk s dvěma očima. Obraz se jednoduše sejme ze dvou různých úhlů (to simuluje oči) a potom se tyto dva obrazy promítnou každý do jednoho oka. Musí-li se oba obrazy přenést v jednom snímku, využívá se nejčastěji jejich barevného rozlišení (tzv. anaglyf) a na prohlížení se potom používají barevné brýle. Výhodou je, že tohoto zobrazení je schopen každý barevný monitor, a tedy i internet, běžná televize, kino nebo i běžná barevná tištěná fotografie. Nevýhodou je, že je-li barva použita na rozlišení obrazu levý/pravý, není možné zobrazit skutečnou barvu scény, a barvy jsou tak posunuty, či zcela vynechány.

Anaglyf jsou dva snímky pořízené z odlišného místa a zkombinované do jednoho obrázku tak, aby barva snímky rozlišila. Obrázek je potom nutné pozorovat přes nejčastěji červeno-modré brýle, čímž se do každého oka dostane jeden z posunutých snímků, a vytvoří se tak 3D vjem.

V profesionální praxi se stereoskopie realizuje nejčastější pomoci polarizačních brýlí, které umožní rozdělit obraz na levý/pravý pomoci různé polarizace světla. Umožní tedy zachovat barvy, vyžaduje ale, aby zdroj světla (projektor) dokázal ovládat polarizaci světla. Využívá se tedy např. v kinech, kde podobné speciální zařízení není problém instalovat.

Promítání 3D snímků/filmů využívá navzájem kolmou polarizaci světla, která pro každé oko vytvoří odlišný obraz.

Holografie
Nelze se alespoň nezmínit o holografii, která dokáže vytvořit iluzi prostoru velmi dobře, a to i na ploché fotografii. K jejímu vytvoření je však potřeba laser a k reprodukci buď opět laser, nebo embosování (reliéf). V žádném případě ji však nelze realizovat v běžných podmínkách, o reportáži nemluvě.

Závěr
I přes širokou škálu 3D snímání a 3D projekce zůstává většina metod mimo možnosti běžné veřejnosti, a tedy i mimo možnosti běžné fotografie. Experimentovat lze snad jen s anaglyfy, ale ani ony nenabízejí perfektní výsledky. Nezbude tedy nic jiného, než se pokusit o vyjádření prostoru na ploché fotografii běžnými prostředky, které si v následujících dílech podrobně probereme.