Сравнимость изображений

Необходимое условие для использования фотоснимков в зоотехнической работе - сравнимость изображений разных животных или одного и того же животного, снятого в разное время и при разных условиях.

Для сравнимости изображений необходимы единство масштаба, угла зрения, положения объектива фотокамеры относительно фигуры животного и т. д., словом, единство методики съемочной работы.

Соблюдение правил перспективы, правильная постановка животных, правильное освещение сами собой определяют единую методику съемки, но вопрос единства масштаба занимает особое положение.

Необходимость масштаба изображений на фотоснимках стала очевидной с самого начала применения фотографии для зоотехнических целей. Еще в 1869 г. в "Отчете о первой Всероссийской выставке рогатого скота 1869 г." все изображения животных исполнены в одном масштабе - ¹/₁₈ натуральной величины. Снимки приводились к одному масштабу по обмерам животных в натуре. Этот масштаб с небольшим изменением (¹/₁₇ вместо ¹/₁₈) служил нашим зоотехникам в качестве общепринятого больше пятидесяти лет.

Невольно возникает вопрос: почему был установлен и получил распространение такой неудобный для вычислений масштаб вместо простого десятичного - ¹/₁₀ или ¹/₂₀? Объяснение просто. В 70 - 80-х годах прошлого столетия преобладающее большинство фотоотпечатков изготовлялось контактным способом. При съемке животных применялись главным образом пластинки форматом 13×18 см (полпластинки, по старинной номенклатуре), реже снимали на формат 18×24 см (полная пластинка) и еще реже на формат 24×30 и 30×40 см. Размер 9×12 (четверть пластинки) считался малоформатным и для зоотехнической съемки почти не использовался.

При масштабе ¹/₁₀ фигура животного (считая ее длину 2 - 2,5 м) в изображении имеет длину 20 - 25 см, следовательно, на пластинку форматом 13×18 см поместиться не может, а при масштабе ¹/₂₀ (в изображении 10 - 12,5 см) занимает относительно небольшую часть пластинки. Наиболее рациональное использование формата 13×18 см дает масштаб изображения ¹/₁₇ - ¹/₁₈. Кроме того, в 70 - 80-х годах фотографические объективы были еще несовершенны, с относительно малым полем резкого изображения и, чтобы полностью "покрывать" пластинку, объектив должен был иметь большое фокусное расстояние. Известный оптик Дальмейер в своей брошюре "Выбор и способ употребления фотографических объектов" (1886) рекомендовал применять объективы с фокусным расстоянием, не меньшим удвоенной длинной стороны пластинки, то есть для пластинок 13×18 см - не менее 36 см.

Масштаб фотографического изображения определяется по формуле:

где M - знаменатель масштаба;

F - фокусное расстояние объектива;

D - расстояние между объективом и предметом.

Подставив в эту формулу значение

определяем величину

откуда D=648, или округленно 6,5 м.

Таким образом, животное снимали с расстояния около утроенной его длины, что обеспечивало угол проекции, близкий к нормальному углу зрения, и, следовательно, правильную передачу внешнего вида животного (рис. 30). Короче говоря, масштаб изображений животных ¹/₁₇ - ¹/₁₈ натуральной величины, принятой в 70 - 80-х годах, был продиктован уровнем развития тогдашней фотографической техники и для тех условий был вполне разумен.

Рис. 30. Снимок 70 - 80-х годов. Лошадь сфотографирована длиннофокусным объективом

В конце 90-х - начале 900-х годов были сконструированы оптически исправленные объективы-анастигматы, дающие большое поле резкого изображения ("Протар" Цейса - 1890 г., "Дагор" Герца - 1892 г., "Тессар" Цейса - 1902 г., и ряд других анастигматов). Это позволило успешно применять для пластинок тех же форматов объективы значительно меньшего фокусного расстояния, уменьшить габариты фотоаппарата, облегчить его, сделать доступной съемку с рук и упростить съемочную работу. Фирма "Герц" стала выпускать клапп-камеры "Герц - Аншютц" со шторным затвором¹ и объективом "Дагор" - 18 см на размер 13×18 см, то есть с фокусным расстоянием, равным длинной стороне пластинки (угол изображения около 65°). Для камер 13×18 см объективы-анастигматы с фокусным расстоянием 18 - 21 см стали стандартной оптикой.

¹ (Кстати сказать, изобретенным не Аншютцем, как обычно указывается, а русским фотографом С. А. Юрковским (1883))

Фотографы не преминули использовать новую технику (новую аппаратуру и оптику) для съемки животных, но продолжали снимать их в прежнем масштабе - ¹/₁₇.

Старый способ получения масштаба был очень удобен для фотографа, так как позволял снимать животных одно за другим не сходя с места, но сохранение прежнего расстояния между фотокамерой и животным при новых объективах и камерах уменьшало масштаб изображения до ¹/₃₀ - ¹/₃₄. Чтобы сохранить старый масштаб, пришлось подходить к животным вдвое ближе. Так, для масштаба ¹/₁₇ при объективе F=21 см расстояние между объективом и животным должно быть 3,78 м, при объективе F=18 см - 3,24 м.

Уменьшение расстояния до полуторной длины животного (вместо тройной) увеличило угол проекции до 38° и вызвало соответствующие перспективные изменения в изображении. Однако специалисты-животноводы в силу инерции и преемственности работы не могли сразу отказаться от старого масштаба, и съемка с близких расстояний вошла в практику фотографирования животных. К сожалению, это положение было утверждено "Наставлением к фотографированию животных", изданным Главным управлением землеустройства и земледелия в качестве приложения к "Правилам¹ по организации сельскохозяйственных выставок".

¹ ("Правила присуждения премий и расходования сумм Главного управления землеустройства и земледелия, отпускаемых по Департаменту земледелия на сельскохозяйственные выставки". СПб, 1906)

"Наставление" начиналось указанием необходимости единого масштаба снимков: "Нижеизложенные правила имеют целью получить такое изображение животных, фотографируемых на различных выставках, чтобы при сравнении изображений по ним можно было судить о сравнительных размерах животных. Это достижимо лишь тогда, когда все животные будут сняты в одном масштабе..." (курсив наш. - А. и С.). Для получения этого единого масштаба указаны следующие правила:

"...§ 1. Фотографировать следует отдельных животных на пластинках размером 13×18 см.

§ 2. Аппарат устанавливать на таком расстоянии от животного, чтобы изображение было в 17 раз меньше против натуры; если над линией спины вдоль животного держать палку в 170 см (или 34 вершка) длины, то ее изображение на матовом стекле аппарата должно занять 10 см (или 2 вершка).

Примечание. Для удобства измерения на матовое стекло можно наклеить полоску бумажки длиной 10 см.

В § 2 ничего не говорится ни о необходимом расстоянии между животным и фотоаппаратом, ни о фокусном расстоянии объектива. Смысл его совершенно ясен - можно снимать животных с любого расстояния, любым объективом, лишь бы изображение имело масштаб ¹/₁₇".

Характерно еще указание в § 3 "Наставления": "...фотографирование производится весьма точно и быстро, так как к раз установленному аппарату остается только подводить животных..." (курсив наш. - А. и С.). Это указание неправильно, так как при таком способе можно достигнуть только быстроты съемки, а не точности масштаба. Подводя животное "к раз установленному аппарату", нужно его поставить так, чтобы плоскость его симметрии совершенно точно совпала с плоскостью, в которой находилась палка, служившая масштабом.

Если при установке животного требуется поправка наводки объектива на резкость, точность масштаба уже нарушается.

Поправка же наводки неизбежна, даже если ставить животное на заранее отмеченном месте, как рекомендует § 4 "Наставления".

Следовательно, масштаб будет не "весьма точным", а приблизительным. Кроме того, съемка животных разной величины в одном масштабе дает изображения под разными углами зрения, с разной степенью перспективных изменений. Разность углов зрения и различие изменений увеличиваются еще больше в изображениях животных, снятых объективами разных фокусных расстояний в одном масштабе. Значит, правила "Наставления", обеспечивая одно условие сравнимости изображений - единство масштаба, не считаются с другим, тоже необходимым условием - единством угла зрения.

Применение новых технических средств в соединении с устаревшим (при новой технике) методом получения масштаба понизило зоотехническое качество снимков.

Это особенно заметно при сравнении портретов лошадей, снятых в 70-х годах Брюст-Лисициным и Диго, с портретами лошадей 900-х годов А. Хомяка и других известных в то время фотографов, специализировавшихся на съемке лошадей.

На снимках 1902 и 1910 гг. совершенно одинаковое искажение - неестественная длина левой задней ноги - результат съемки камерой 13×18 с объективом F=21 см.

Таким образом, правильно поставленная "Наставлением" задача единообразия масштаба при съемке животных вследствие неправильно указанного пути ее разрешения привела к непредвиденным результатам. Способ получения масштаба, не давая полной сравнимости изображений, объективно способствовал искажению вида животных на снимках. В "Наставлении" пропущено самое существенное - не указано обязательное при съемке расстояние между фотокамерой и животным, не менее утроенной длины животного, и необходимость применения длиннофокусных объективов (для масштаба изображения на негативе - ¹/₁₇) требуется фокусное расстояние объектива 36 - 40 см. Однако потребность в единообразии масштаба снимков была настолько велика, что этот способ, грубый и неточный, но все же дающий представление об относительной величине животных, долго рекомендовался в зоотехнической литературе, а с искажением экстерьера специалисты-животноводы пассивно мирились, принимая их за неизбежное зло фотографирования.

Правила "Наставления" и его ошибки целиком повторяются в статье "Фотографирование домашних животных" С. Урусова¹ (известного специалиста по коневодству) и с небольшими изменениями в лучших учебниках по экстерьеру.

¹ (Полная энциклопедия русского сельского хозяйства, т. X. СПб, 1908, стр. 559)

Интересно другое техническое решение вопроса о единстве масштаба негативов, указанное в статье "Фотографирование животных" (журнал "Сельское и лесное хозяйство", 1929, № 6 - 7) - сохранение постоянного расстояния между фотокамерой и снимаемыми животными, благодаря чему механически получается постоянный масштаб изображения на негативах.

Массовое фотографирование взрослых животных производится на специально оборудованной съемочной площадке, на которой в землю вбивается столбик с вращающейся площадкой наверху для укрепления на ней фотокамеры. Перед местом для фотокамеры устраивается дорожка для установки животных, имеющая вид полукруга радиусом 8 м 28 см, ограниченная двумя рядами 25-миллиметровых досок с расстоянием между ними в 45 см. Столбик для фотокамеры служит центром этого полукруга.

При установке животного на любом месте дорожки сохраняется постоянное расстояние от него до фотокамеры. Съемка производится на пластинку размером 12×18 см (фокусное расстояние объектива и масштаб изображения в статье не указаны).

В сущности говоря, этот способ является улучшенным старым способом Ф. Галтона, указанным еще в книге И. Широких "Основы улучшения крупного рогатого скота путем отбора" (Варшава, 1898), с той лишь разницей, что там рекомендовалась съемка животных в прямоугольнике, очерченном на земле, при постоянной установке фотокамеры на расстоянии 6 м 10 см от этого прямоугольника, то есть животное нужно было всегда ставить на строго определенном месте, тогда как на полуокружной дорожке его можно ставить в любом месте, что значительно облегчает правильную установку животного и выбор направления света. Кроме того, постоянное расстояние 8 м 28 см превышает утроенную длину животного и, следовательно, гарантирует правильное изображение его фигуры.

Но все же, несмотря на ряд положительных сторон, этот способ фотографирования имеет очень существенный недостаток - им можно пользоваться только в стационарных условиях, имея постоянную съемочную площадку со специальным оборудованием и аппаратурой, что очень ограничивает возможность его применения в обычной практике.

Одинаковый масштаб изображений на негативах необходим при контактной печати. При проекционной печати получение единого масштаба позитивных изображений значительно проще: достаточно, чтобы негативное изображение имело какой-нибудь фиксированный масштаб (безразлично какой) или чтобы была известна величина промера в натуре между определенными точками снятого объекта, хорошо заметными на позитивном изображении. Каждое из этих условий дает возможность привести позитивное изображение к заданному единому масштабу.

Проекционный метод печати имеет еще одно чрезвычайно важное преимущество - дает возможность снимать животных при постоянном угле зрения. Не связывая фотографа обязательным масштабом негативного изображения, проекционный метод позволяет свободно изменять расстояние, между камерой и животным соответственно величине последнего, то есть всегда снимать животное с расстояния, равного его утроенной длине (см. раздел "Правила перспективы").

Таким образом, одновременно достигается единство масштаба и единство угла зрения.

Для фиксации масштаба негативного изображения при съемке животных предлагалось много различных способов, но все они дают точный результат только при соблюдении ряда условий, осложняющих съемку. Так, рекомендуемая в старых руководствах установка животного между двумя колышками с определенным расстоянием между ними может дать удовлетворительные результаты только при точном совпадении плоскости симметрии животного с прямой линией между колышками. Техника съемки при этом способе чрезвычайно усложняется - надо поставить животное между двумя колышками, добиться совпадения плоскости его симметрии с линией, соединяющей колышки, и, не сводя с места, правильно установить; кроме того, нельзя изменять поворот животного к направлению света. Такой способ применим только в том случае, когда животное ставят на место и удерживают руками, как это практикуется при съемке овец и баранов.

Фотографирование с масштабными рейками или масштабными марками - также неудовлетворительный способ. При употреблении масштабных реек правильность масштаба зависит от точности совпадения положения рейки с плоскостью симметрии животного и от расстояния между рейкой и животным (чем больше расстояние, тем меньше точность масштаба). Установка реек вместе с животным или животного вместе с рейками осложняет съемку, а вид реек рядом с животным противоречит основным художественным требованиям к изображению.

Фотографирование с масштабными марками принципиально не отличается от фотографирования с масштабными рейками. Разница заключается только в большей компактности марок - чаще всего номеров определенного размера. Но, хотя номера легче перемещать (например, помещая их на проводнике животного), их труднее совмещать с плоскостью симметрии животного, так как вся плоскость марки должна совпадать с плоскостью симметрии. Не разрешает вопроса и помещение номеров прямо на животном (такие попытки производились). Тело животного имеет определенный объем, и номер, повешенный на боку, не совпадает с плоскостью симметрии, не говоря уже о том, что плоскость его может перекоситься. И, наконец, марки на животном не только противоречат художественным требованиям, а просто производят безобразное впечатление, уродуя все изображение.

Относительно лучшие результаты достигаются при съемке с "масштабным жезлом" - короткой палочкой определенного размера, которую проводник подвешивает у себя на боку. Однако и этот способ имеет недостатки - проводник должен становиться не прямо против морды животного (наиболее правильное и естественное положение), а отступать несколько вбок, чтобы палочка совместилась с продолжением плоскости симметрии животного. Это беспокоит животное - вызывает у него желание двигаться вперед (отступая вбок, проводник как бы уступает дорогу животному). Точность масштаба снижается и при слишком большом расстоянии между палочкой (масштабом) и животным, если проводник "выводится из кадра" снимка.

Фотографирование животных на фоне масштабных сеток дает только относительный масштаб, условность которого определяется расстоянием между сеткой, плоскостью симметрии животного и объективом фотокамеры.

Мы указали наиболее известные способы фиксации масштаба при съемке животных. Существуют и другие способы, но они еще сложнее и также ненадежны.

Вообще фиксацию масштаба на негативе можно рассматривать как наследие старой фотографической техники, базировавшейся на контактной печати. При современной технике, когда основная масса позитивов печатается проекционным способом, когда размер 9×12 см считается большим форматом, а размер 13×18 см используется только для специальных работ, фиксация промежуточного масштаба на негативе только для того, чтобы обеспечить окончательный масштаб позитива, имеет мало смысла. Точно так же совершенно нерационально, сняв животное между двумя колышками или с масштабной маркой, вычислять масштаб на негативе, а затем по формуле еще раз определять расстояние между объективом увеличителя и позитивом, чтобы получить требуемый масштаб позитива (как это указано в статье "Фотографирование сельскохозяйственных животных" в Сельскохозяйственной энциклопедии первого издания¹). В этом случае достаточно разделить величину промера в натуре на знаменатель масштаба, а затем к полученной величине привести этот промер при проекции позитивного изображения. Например, корова снята между двумя колышками, забитыми на расстоянии 2 м друг от друга. Требуется позитив в масштабе ¹/₂₀ натуральной величины. Делим величину промера в натуре на знаменатель масштаба: 200:20=10 см. Расстояние между колышками на позитиве должно быть 10 см. Увеличив снимок до величины промера между колышками 10 см, получаем все изображение в масштабе ¹/₂₀ натуральной величины.

¹ (Сельскохозяйственная энциклопедия. М., 1939, т. IV, стр. 435)

Таким же образом получается масштаб изображения, если известно не расстояние между колышками или величина марки, а расстояние в натуре между определенными точками тела животного, легко находимыми на снимке.

Получение масштаба позитивного изображения по промеру в натуре - наиболее простой и рациональный способ. Во всех случаях, когда есть возможность произвести промер на животном, следует пользоваться этим способом, прибегая к фиксации масштаба на негативе лишь в том случае, если измерить животное невозможно.

За основу определения масштаба при съемке в профиль лошадей и крупного рогатого скота берется промер роста - высота в холке.

Проф. М. И. Придорогин (1949) указывал: "У крупного рогатого скота высота особи менее всего зависит от постановки животного и может быть найдена более определенно". Интересный материал по этому же вопросу дан проф. Е. Либенау (1905). Разрабатывая фотограмметрический метод измерения крупного рогатого скота, он исследовал изменения контуров тела коровы при различных положениях конечностей. Приведенные им снимки коровы наглядно показывают, что высота в холке не меняется при перемене положения конечностей (рис. 31).

Рис. 31. Смещение контуров фигуры животного при изменении положения конечностей. Высота в холке остается неизменной

Таким образом, высота в холке - наиболее постоянный промер, к тому же легко находимый на снимке (особенно если точка промера в холке при съемке будет отмечена кусочком белого пластыря и т. п. - такую отметку легко уничтожить на отпечатке).

При съемке в профиль свиней за основу масштаба берется промер глубины груди.

Животное обмеривают при съемке. После проявления снимков записи переносят на негативы. При изготовлении фотоотпечатков проекционным способом (через увеличитель) требуемая величина промера на изображении так же, как и в приведенном выше примере, получается делением величины промера в натуре на знаменатель масштаба. Например, высота коровы в холке 134 см. Требуется изображение в масштабе ¹/₂₀ натуральной величины. Высота в холке для изображения равняется:

Изображение увеличивают до величины высоты в холке - 67 мм, и все изображение при этом получает масштаб ¹/₂₀ натуральной величины.

Мы указали способ получения масштаба при съемке в профиль. Так же определяется масштаб и при других видах съемки.

В различных случаях съемки надо руководствоваться общим правилом: промер, который должен служить основой масштаба, производится между точками телаьживотного, расположенными в плоскости, перпендикулярной к оптической оси объектива.

При съемке сзади и сверху за основу масштаба берется расстояние между маклоками, при съемке спереди - расстояние между плечевыми суставами, при съемке в три четверти - высота в холке.

Пользуясь тем или иным способом получения масштаба, необходимо прежде всего проверить его точность, убедиться в надежности получаемых результатов и обязательно делать на каждом негативе указания, по которым масштаб изображения можно установить в любое время. В аннотациях к фотоотпечаткам обязательно надо указывать масштаб изображения.

Все перечисленные способы получения масштаба изображений животных обеспечивают только сравнимость изображений, но не могут служить основой для измерительных работ. Для этого служит стереофотограмметрия, о чем мы уже упоминали. Кроме того, надо учитывать, что позитивы на фотобумаге (независимо от способа печати) при сушке, особенно при накатке для получения глянца, могут деформироваться - растягиваться в длину или ширину, в зависимости от того, в каком направлении была нарезана бумага на фабрике (от большого рулона на ее формат). Фотобумага размером 13×18 см иногда растягивается по длинной стороне до 0,5 - 1,5 мм.

Негативное изображение на стекле никаким деформациям не подвергается, поэтому при стереофотограмметрических работах все измерения проводят только по негативам.

Измерять высоту в холке (или другие промеры) надо непосредственно при съемке. Мерная рейка должна быть в комплекте оборудования фотографа, производящего съемку животных.

Сравнимость изображений - одно из наиболее существенных требований к снимкам животных, поэтому безмасштабные снимки неполноценны. Однако этот вопрос до сих пор остается нерешенным. Все специалисты, говоря о фотографировании животных, подчеркивают необходимость масштаба, но их указания, касающиеся методики получения масштаба, сбивчивы, противоречивы и в ряде случаев совершенно не соответствуют современному состоянию фотографической техники. Поэтому мы и сочли необходимым подробно изложить способы получения масштаба и их анализ, чтобы установить наиболее рациональный из них, соответствующий нашей фотографической технике и требованиям зоотехнической науки. Остается сказать лишь о величине масштаба, но этот вопрос выходит за пределы нашей компетенции - единый масштаб зоотехнических снимков должен быть установлен как Всесоюзный государственный стандарт. Вернее нужен не единый масштаб, а стандартные масштабы, так как величина масштаба должна соответствовать целевым назначениям снимков (паспортизация животных для государственных племенных книг, зоотехнические альбомы, иллюстрации в специальной литературе и т. п.), требующие различных размеров изображений. Кроме того, различных масштабов требуют изображения животных разных видов, а также взрослых животных и молодняка. Стандартные масштабы должны определяться назначением снимка, а не ходовыми форматами фотобумаги, как это предлагалось некоторыми специалистами.

Оставляя открытым вопрос о стандарте масштабов, мы тем не менее можем предполагать, что одним из основных масштабов для снимков лошадей и крупного рогатого скота будет ¹/₂₀ натуральной величины. Практика показывает, что для основной массы зоотехнических снимков, предназначенных для альбомов и иллюстрации специальных работ, это наиболее удобный масштаб, и не случайно в последнем учебнике экстерьера акад. Е. Ф. Лискуна (1949) именно этот масштаб указан как наиболее целесообразный.