Perspektive
Im Bereich der Perspektive finden wir viele verwirrende Begriffe und Aussagen. Dabei ist alles ganz einfach. Perspektive entsteht als Resultat der Projektion einer realen Fotoszene auf Film oder Sensor. Die Perspektive ist das zweidimensionale Abbild einer dreidimensionalen Realität. Bei dem Projektionsverfahren der gewöhnlichen Kameras handelt es sich um eine klassische Zentralprojektion. Auch das menschliche Auge benutzt diese Projektion als Basis des Wahrnehmungsvorgangs. Wenn wir ein Auge auf einen Punkt des Motivs konzentrieren und das Auge nicht bewegen, erhalten wir fast dasselbe Abbild auf der Netzhaut wie das Abbild der Kamera aus gleicher Position auf dem Sensor. Allerdings sehen wir die Randbereiche unscharf. Betrachten wir ein Foto, erzeugt das Auge ein Abbild des Fotos auf der Netzhaut, welches sich nur wenig von dem Abbild der direkt gesehenen Realität unterscheidet. Jedoch entsteht das Wahrnehmungsabbild aus einer Reihe von durch Augenbewegungen hervorgerufenen Einzelbildern und wird außerdem noch in gewissen Grenzen vom Gehirn korrigiert. Aber das geht dann in den Bereich Wahrnehmungspsychologie und kann bei der Betrachtung der Perspektive zunächst einmal weggelassen werden. Die perspektivische Projektion ist jedenfalls Grundlage für die realistische räumliche Wirkung der Fotografie. Daher sind die Eigenschaften der Zentralprojektion für die Bildgestaltung von großer Bedeutung. Egal worauf wir die Kamera richten, welchen Standpunkt wir dabei einnehmen, oder welches Objektiv wir verwenden, immer erhalten wir ein korrektes perspektivisches Abbild nach den Regeln der Zentralprojektion. Im Gegensatz zu einem Zeichner brauchen wir die Perspektive glücklicherweise nicht zu konstruieren. Sie wird von der Kamera automatisch erzeugt.
Ausgangspunkt ist immer eine gewünschte Fotoszene, die unseren Sucherbereich ausfüllt. Es soll nicht mehr oder weniger aufs Foto kommen. Durch Variationen von Entfernung und Richtung ergeben sich dann eine Vielzahl von recht unterschiedlich wirkenden perspektivischen Abbildungen ein und derselben Szene. Erleichtert wird das Auffinden der besten Perspektive, wenn Sie einige Grundeigenschaften der Zentralprojektion kennen. Sie sind dann flexibler und wissen schon im Voraus, welche Wirkungen es haben wird, wenn Sie näher herangehen mit Weitwinkelobjektiv oder weiter weggehen und ein Teleobjektiv verwenden. Auch werden Sie schneller herausfinden, welche Aufnahmerichtung am günstigsten ist.
Die Zentralprojektion – Merkmale
Abbildung: Grundschema der Projektion. Letztlich kann man alle Fragen zur Perspektive beantworten, wenn man Millimeterpapier und Lineal zur Hand hat. Man kann hier unmittelbar erkennen, wie Brennweite, Bildwinkel und Sensorgröße zusammenhängen. Verschiebt man das Projektionszentrum so, dass die Brennweite kürzer wird, vergrößert sich der Bildwinkel. Der Grund, warum Weitwinkelobjektive kurze Brennweiten haben. Verkleinert man den Sensor, wird der Bildwinkel kleiner. Der Grund, warum Kompaktkameras mit kleinen Sensoren bei gleicher Brennweite einen kleineren Bildwinkel haben und Teleobjektive so kompakt ausfallen.
Schema der klassischen Zentralprojektion:
Objekte in der gleichen Entfernungsebene
Die Entfernungsebene ist eine parallel zu unserem Sensor und senkrecht zur optischen Achse der Kamera liegende Ebene in der Fotoszene. Man kann sich vorstellen, dass eine ganze Schar solcher Entfernungsebenen unsere Fotoszene unterteilt. Objekte, die in der gleichen Entfernungsebene liegen, werden proportional zu ihrer tatsächlichen Größe dargestellt. Gleich große Objekte erscheinen gleich groß, egal ob sie in der Mitte oder am Rand der Fotoszene sind. Das ist schon verblüffend, weil Objekte im Randbereich des Motivs weiter von unserem Standpunkt entfernt liegen. Und wenn wir den Blick darauf richten, auch kleiner erscheinen als ein gleich großes Objekt direkt vor uns in der Mitte der Fotoszene.
Abbildung unten: zwei verschieden große Objekte in der gleichen Entfernungsebene werden proportional im tatsächlichen Größenverhältnis dargestellt.
Objekte in der gleichen Entfernungsebene
Abbildung unten: zwei gleich große Objekte in unterschiedlichen Entfernungsebenen. Das weiter entfernte wird kleiner abgebildet.
Das ist unabhängig von der Brennweite. Gilt also auch bei einem Superweitwinkelobjektiv. Hier eine Testaufnahme von quadratischen und gleich großen Wandkacheln mit einer Brennweite von 12 mm APSC, ca. 18 mm bei Vollformat:
Die verblüffenden in den Randbereichen von Weitwinkelaufnahmen auftretenden perspektivischen Verzerrungen beruhen darauf, dass sich die Objekte über unterschiedliche Entfernungen ausdehnen und sind eine Folge der extremen perspektivischen Verkleinerung. Hier ein Beispiel solcher Verzerrungen:
Das Hinterrad des Rennrads erscheint größer als das Vorderrad. Tatsächlich steht das Rad nicht gerade und das Hinterrad ist etwas näher an der Kamera. Daher wird das Vorderrad stärker verkleinert.
Perspektivische Verkleinerung
Weiter entferntes Objekt wird kleiner dargestellt
Bei großen Objekten, die schräg zur optischen Achse liegen, werden weiter von der Kamera entfernte Teile kleiner dargestellt. Die Verkleinerung schräger Objekte sind auffälligstes Merkmal der Perspektive. Stürzende Linien, Fluchtung, Zusammenrücken von Objektdetails (z.B. Eisenbahnschwellen) rufen den typischen Räumlichkeitseindruck hervor.
Abbildung unten: Objekt schräg zur optischen Achse über verschiedene Entfernungsebenen. Violett = gleich großes Objekt senkrecht zur optischen Achse.
Ein schräges Objekt erscheint kleiner
Der Sehwinkel
Manchmal auch Abbildungswinkel genannt, ist der Winkel, unter dem einzelne Objekte und Objektteile von der Kamera erfasst werden. Nicht zu verwechseln mit dem durch das Objektiv gegebenen Bildwinkel. Der Sehwinkel ergibt sich aus der Objektentfernung und der Lage der optischen Achse zum Objekt.
Abbildung unten: der Sehwinkel wird mit größerer Entfernung kleiner. Aufnahmen aus der Nähe zeigen daher mehr vom Motiv.
Unterschiedliche Seh- oder Abbildungswinkel
Der Sehwinkel ist der wichtigste Faktor der räumlichen Darstellung. Er entscheidet darüber, welche Flächen eines Objekts überhaupt abgebildet werden. Das obige Beispiel zeigt die Abhängigkeit des Sehwinkels von der Entfernung. Aber auch die Richtung der optischen Achse spielt eine große Rolle. Von einem kubischen Objekt, z. B. einem Wohnblock, können maximal drei Flächen gezeigt werden. Stehe ich auf Bodenhöhe, habe ich keinen Sehwinkel für die Dachfläche. Über Eck bekomme ich zwei Flächen. Direkt frontal und mittig nur eine Fläche, weil ich die Seitenflächen nicht sehe. Außer ich bewege mich seitwärts über die Gebäudeecke hinaus, so dass das Gebäude seitlich von mir steht. Für maximale Räumlichkeitswirkung bräuchte ich einen Standpunkt oberhalb der Höhe des Wohnblocks oder eine Fotodrohne. Aber räumliche Darstellung ist auch bei kleineren, von oben fotografierbaren Motiv-Szenen wichtig. Beispielsweise bei Stillleben. Denn die Proportionalität, Natürlichkeit oder perspektivische Dynamik der Objekte wird durch Entfernung und Richtung bestimmt. Und der normalerweise nicht erwähnte Seh- oder Abbildungswinkel spielt dabei eine zentrale Rolle. Daraus ergibt sich auch etwas für die Praxis:
Tipp: Nutzen Sie jede Gelegenheit, um von oben zu fotografieren. Das ergibt verblüffende Räumlichkeitseffekte.
Ein speziell aufgebautes Beispiel:
Um das Ganze etwas zu konkretisieren hier ein Allround-Praxisbeispiel. Vor vielen Jahren hatte ich einmal in einem improvisierten Fotostudio einen Perspektive-Versuch aufgebaut. (Die besseren Originalfotos kommen beim nächsten Update). Vier kleine Modellautos auf einem quadratisch linierten Karton. Die optische Achse zielt genau auf die Mitte des Kartons. Sie hat in beiden Fotos einen Winkel von 20 Grad zur Standfläche der Autos. Das oben Gesagte wird an diesem Beispiel noch einmal verifiziert:
Gleiche Richtung – unterschiedliche Entfernungen
Gleiche Entfernungsebene
Gleich große Objekte in der gleichen Entfernungsebene werden gleich groß abgebildet. Man kann das an beiden Fotos sehen. Stärker bei der Weitwinkelaufnahme.
Objekte in unterschiedlichen Entfernungsebenen
Die beiden Auto hinten stehen in einer weiter entfernten Ebene und werden kleiner abgebildet als die Autos vorne. Der Effekt ist bei geringer Aufnahmeentfernung (Weitwinkel, rechts) deutlich stärker. Rechts wirkt dynamischer, links kompakter.
Großes Objekt über verschiedene Entfernungsebenen
Die Standfläche der Autos ist ein Objekt, das sich über mehrere Entfernungsebenen ausdehnt. Diese Fläche liegt schräg zur optischen Achse. Man kann an den eingezeichneten Quadraten sehen, dass die Standfläche sich immer mehr verkürzt, je weiter sie weg ist. Bei Weitwinkel ist diese Verkürzung progressiv und stärker. Bei Teleobjektiv bleibt sie für alle Quadrate fast gleich.
Sehwinkel
Vergleichen wir einmal die beiden Fotos. Links nah dran mit Weitwinkelobjektiv. Rechts weit weg mit Teleobjektiv. Die Lage der optischen Achse ist in beiden Fällen genau gleich. Links sehen wir fast nichts von den Seiten der Autos. Rechts dagegen deutlich mehr. Die Sehwinkel auf die Seitenflächen werden eben größer, wenn man näher herangeht. Ein Vorteil der Weitwinkelperspektive.
Teleperspektive
Links sehen wir eine hochgradig proportionale Abbildung.mit einer nur geringen perspektivischen Verkleinerung und Fluchtung. Alle Autos sind trotz unterschiedlicher Entfernungsebenen nahezu gleich groß. Die Quadrate der Standfläche ebenfalls. Wirksam wird hauptsächlich die Verkürzung durch die Abbildungswinkel. Es mag verblüffen, aber die Standfläche ist beim Teleobjektiv links deutlich größer und weniger verkürzt als bei der Weitwinkelaufnahme. Verblüffend deswegen, weil die Teleperspektive oft als flach charakterisiert wird. Dabei hängt die räumliche Wirkung eines Motivs auch von der Richtung bzw. der Lage der optischen Achse ab. Wird die Richtung geschickt gewählt, erzielt man mit langen Brennweiten eine Perspektive, die fast identisch mit der zeichnerischen Parallelperspektive ist. Sie wird besonders gerne von Konstrukteuren und Architekten verwendet und findet sich auch häufig in der Kunst. Gerade wegen der proportionalen und realistischen Räumlichkeit. In der Praxis werden Teleobjektive aus weiterer Distanz zum Motiv eingesetzt. Die Kamera wird in Augenhöhe gehalten. Und je weiter man vom Motiv weggeht, desto kleiner wird dann der Sehwinkel auf die Standfläche des Motivs. Alles scheint auf einer Linie zusammenzurücken. Von einem erhöhten Standpunkt sieht das dann natürlich ganz anders aus.
Weitwinkelperspektive
Rechts eine typische Weitwinkelperspektive. Vorne befindliche Objekte erscheinen vergrößert, hinten stehende extrem verkleinert. Bei Gebäuden erhält man die berüchtigten stürzenden Linien. In der Standebene des Motivs sehen wir z.B. stark zusammenlaufende, fluchtende Geraden, wie wir sie beispielsweise von Bahngleisen oder Straßen kennen.
Ästhetische Wirkungen der Perspektive
Eine Perspektive wirkt in der Regel ordnend im Sinne von Birkhoffs Formel M=O/C
Am stärksten wirkt wohl die Teleperspektive mit ihrer proportionalen und ruhigen Ordnung. Maximum Parallelperspektive. Ebenfalls stark ordnend ist die oft mit Weitwinkel erzielte Zentralperspektive, bei der alle in den Raum führenden Linien in einem gemeinsamen Fluchtpunkt, Nähe der Bildmitte, zusammenlaufen. Ein beliebtes Kompositionsschema in Kunst und Fotografie.
Weniger ordnend sind Fluchtpunktperspektiven mit zwei oder drei Fluchtpunkten. Oder Schrägansichten mit nur einem Fluchtpunkt rechts oder links. Diese wirken eher dynamisch. Hier muss die Ordnung durch geeignete Maßnahmen erhöht werden. Entzerrung, Ausrichten des Horizonts, Ausrichtung an der Geometrie des Bildformats. Diese Perspektiven sind eine Herausforderung für das Geschick des Fotografen.
Sekundärperspektiven
Oft findet man innerhalb der Hauptperspektive noch Nebenperspektiven. Spiegelungen, Fotos innerhalb des Motivausschnitts und Schattenprojektionen können ein Foto oftmals interessanter machen oder aber auch stören.
Perspektive Beispiele:
Zentralperspektive
Abbildung unten: Es gibt einen Hauptfluchtpunkt. Bei der Zentralperspektive in der Nähe der Bildmitte.
Zentralperspektive
Perspektive mit einem Fluchtpunkt seitlich
Abbildung unten: Der Hauptfluchtpunkt liegt seitlich links auf dem Horizont. Typisch für Gebäudeansichten, die man frontal nicht erfassen will oder kann. Gleichzeitig handelt es sich auch um ein dynamisches Gestaltungselement. Frontalansichten sind oft langweilig.
Schrägansicht mit einem Fluchtpunkt links
Perspektive mit zwei Fluchtpunkten
Abbildung unten: Es gibt zwei Hauptfluchtpunkte, die sich auf dem Horizont befinden. Eine beliebte Darstellung von Gebäuden, wenn man aus Standhöhe fotografiert. Man sieht immerhin zwei Seiten und die Räumlichkeit ist deutlich stärker als bei einer Frontalansicht oder einer Schrägansicht mit nur einem Fluchtpunkt.
Fluchtpunktperspektive mit zwei Fluchtpunkten
Sekundärperspektive
Die Einbeziehung von Spiegelungen und Schattenprojektionen macht Fotos praktisch immer besser, interessanter und ästhetischer. Denken Sie an die Spiegelungen in Pfützen, Spiegeln, Fenstern oder anderen reflektierenden Flächen. Und Schatten können neben der Objektmodellierung ein fantastisches Eigenleben entwickeln. Auch fotografierte Fotos oder Gemälde mit jeweils eigenen Perspektiven wirken stark.
Sekundärperspektive Schattenprojektion
Sekundärperspektive Foto im Foto:
Sekundärperspektive durch Spiegel
Perspective
In the field of perspective we find many confusing terms and statements. Yet it is all quite simple. Perspective is created as a result of projecting a real photo scene onto film or sensor. Perspective is the two-dimensional image of a three-dimensional reality. The projection method of ordinary cameras is a classical central projection. The human eye also uses this projection as the basis of the perception process. If we focus one eye on one point of the subject and do not move the eye, we get almost the same image on the retina as the image of the camera from the same position on the sensor. However, we see the peripheral areas out of focus. If we look at a photo, the eye creates an image of the photo on the retina, which differs only slightly from the image of the directly seen reality. However, the perceptual image is created from a series of individual images caused by eye movements and is also corrected by the brain within certain limits. But this then goes into the area of perception psychology and can be left out for the time being when considering perspective. In any case, the perspective projection is the basis for the realistic spatial effect of photography. Therefore, the properties of central projection are of great importance for image composition. No matter what we point the camera at, what point of view we take, or what lens we use, we always get a correct perspective image according to the rules of central projection. Fortunately, unlike a draftsman, we do not need to construct the perspective. It is generated automatically by the camera.
The starting point is always a desired photo scene that fills our viewfinder area. We don’t want more or less to be in the photo. Variations in distance and direction then result in a large number of perspective images of one and the same scene with quite different effects. Finding the best perspective is made easier if you know some basic properties of central projection. You will then be more flexible and know in advance what effects it will have if you move closer with a wide-angle lens or further away and use a telephoto lens. You will also find out more quickly which shooting direction is most favorable.
The central projection – features.
Figure: basic scheme of the projection. Ultimately, you can answer all questions about perspective if you have graph paper and a ruler handy. Here you can immediately see how focal length, angle of view and sensor size are related. If you move the center of projection so that the focal length becomes shorter, the angle of view increases. This is the reason why wide-angle lenses have short focal lengths. If you make the sensor smaller, the angle of view becomes smaller. The reason why compact cameras with small sensors have a smaller angle of view for the same focal length, and telephoto lenses turn out so compact.
Scheme of the classical central projection:
Objects in the same distance plane.
The distance plane is a plane parallel to our sensor and perpendicular to the optical axis of the camera in the photo scene. We can imagine that a whole flock of such distance planes divides our photo scene. Objects that lie in the same distance plane are displayed proportionally to their actual size. Objects of the same size appear the same size whether they are in the center or at the edge of the photo scene. This is quite amazing because objects at the edge of the scene are farther away from our point of view. And when we look at them, also appear smaller than an object of the same size directly in front of us in the center of the photo scene.
Figure below: two objects of different sizes in the same distance plane are shown proportionally in their actual size ratio.
Objects in the same distance plane
Image below: two objects of the same size in different distance planes. The more distant one is shown smaller.
This is independent of the focal length. So it is also true for a super wide angle lens. Here is a test shot of square and equally sized wall tiles with a focal length of 12 mm APSC, about 18 mm with full frame:
The perplexing perspective distortions that appear at the edges of wide-angle shots are due to the fact that objects expand over different distances and are a result of extreme perspective reduction. Here is an example of such distortions:
The rear wheel of the road bike appears larger than the front wheel. In fact, the bike is not straight and the rear wheel is a bit closer to the camera. Therefore, the front wheel is reduced in size more.
Perspective reduction.
Object further away is displayed smaller
For large objects that are oblique to the optical axis, parts further away from the camera are displayed smaller. The reduction in size of oblique objects is the most noticeable feature of perspective. Falling lines, alignment, moving together of object details (e.g. railroad sleepers) cause the typical spatial impression.
Figure below: Object oblique to the optical axis over different distance planes. Purple = same size object perpendicular to optical axis.
An oblique object appears smaller
The angle of view.
Sometimes called the angle of view, it is the angle at which individual objects and parts of objects are captured by the camera. Not to be confused with the angle of view given by the lens. The angle of view results from the object distance and the position of the optical axis to the object.
Figure below: the angle of view becomes smaller with increasing distance. Close-up images therefore show more of the subject.
Different viewing or imaging angles
The angle of vision is the most important factor of spatial representation. It decides which areas of an object are displayed at all. The example above shows the dependence of the viewing angle on the distance. But also the direction of the optical axis plays an important role. From a cubic object, e.g. an apartment block, a maximum of three surfaces can be shown. If I stand at ground level, I have no angle of view for the roof surface. Over a corner I get two surfaces. Directly frontally and centrally only one surface, because I do not see the side surfaces. Unless I move sideways beyond the corner of the building so that the building is to the side of me. For maximum spatial effect, I would need a vantage point above the height of the apartment block or a photo drone. But spatial representation is also important for smaller subject scenes that can be photographed from above. For example, with still lifes. Because the proportionality, naturalness or perspective dynamics of the objects are determined by distance and direction. And the normally unmentioned viewing or imaging angle plays a central role. This also results in something for practice:
Tip: Take every opportunity to photograph from above. This gives amazing spatiality effects.
A specially constructed example:
To flesh this out a bit, here’s an all-around practical example. Many years ago I once set up a perspective experiment in an improvised photo studio. (The better original photos will come with the next update). Four small model cars on a square lined cardboard. The optical axis aims exactly at the center of the cardboard. It has an angle of 20 degrees to the footprint of the cars in both photos. The above is verified again with this example:
Same direction – different distances
Same distance plane.
Objects of the same size in the same distance plane are imaged at the same size. You can see this in both photos. Stronger in the wide angle shot.
Objects in different distance planes.
The two cars in the back are in a more distant plane and are imaged smaller than the cars in the front. The effect is much stronger at low shooting distance (wide angle, right). Right looks more dynamic, left more compact.
Large object over different distance planes.
The footprint of the cars is an object that extends over several distance planes. This plane is at an angle to the optical axis. You can see from the squares drawn in that the footprint shortens more and more the farther away it is. With wide angle, this shortening is progressive and stronger. At telephoto, it remains almost the same for all squares.
Angle of vision
Let’s compare the two photos. On the left, close up with wide-angle lens. On the right, far away with telephoto lens. The position of the optical axis is exactly the same in both cases. On the left, we see almost nothing of the sides of the cars. On the right, however, we see much more. The angle of view on the side surfaces just gets larger as you get closer. An advantage of the wide-angle perspective.
Teleperspective
On the left we see a highly proportional image.with only a slight perspective reduction and alignment. All the cars are nearly the same size, despite different distance planes. The squares of the footprint as well. Mainly the foreshortening by the imaging angles becomes effective. It may be astonishing, but the footprint is clearly larger and less shortened with the telephoto lens on the left than with the wide-angle lens. This is surprising because the telephoto perspective is often characterized as flat. However, the spatial effect of a subject also depends on the direction or position of the optical axis. If the direction is cleverly chosen, a perspective can be achieved with long focal lengths that is almost identical to the parallel perspective used in drawings. It is particularly popular with designers and architects and is also frequently found in art. Precisely because of the proportional and realistic spatiality. In practice, telephoto lenses are used from further away from the subject. The camera is held at eye level. And the further away you get from the subject, the smaller the angle of view then becomes on the standing surface of the subject. Everything seems to move together on one line. From an elevated vantage point, of course, it looks quite different.
Wide-angle perspective
On the right, a typical wide-angle perspective. Objects in front appear enlarged, objects behind appear extremely reduced. With buildings you get the notorious plunging lines. In the standing plane of the subject, for example, we see strongly converging, aligned straight lines, as we know them from railroad tracks or roads, for example.
Aesthetic effects of perspective.
A perspective usually has an ordering effect in the sense of Birkhoff’s formula M=O/C
Teleperspective, with its proportional and calm order, probably has the strongest effect. Maximum parallel perspective. Also strongly ordering is the central perspective, often achieved with a wide angle, in which all lines leading into the room converge in a common vanishing point, near the center of the picture. A popular compositional scheme in art and photography.
Less ordering are vanishing point perspectives with two or three vanishing points. Or oblique views with only one vanishing point on the right or left. These have a more dynamic effect. Here, the order must be increased by suitable measures. Rectification, alignment of the horizon, alignment with the geometry of the image format. These perspectives are a challenge to the skill of the photographer.
Secondary Perspectives.
Often you will find secondary perspectives within the main perspective. Reflections, photos within the subject’s frame, and shadow projections can often make or break a photo more interesting.
Perspective examples:
Central Perspective.
Figure below: There is one main vanishing point. In central perspective, near the center of the image.
Central perspective
Perspective with a vanishing point to the side.
Bottom illustration: The main vanishing point is on the left side of the horizon. Typical for building views that you don’t want to or can’t capture frontally. At the same time, it is also a dynamic design element. Frontal views are often boring.
Oblique view with one vanishing point on the left
Perspective view with two vanishing points.
Figure below: There are two main vanishing points located on the horizon. A popular representation of buildings when photographing from standing height. At least you can see two sides and the three-dimensionality is much stronger than with a frontal view or an oblique view with only one vanishing point.
Vanishing point perspective with two vanishing points
Secondary perspective.
The inclusion of reflections and shadow projections practically always makes photos better, more interesting, and more aesthetically pleasing. Think of reflections in puddles, mirrors, windows, or other reflective surfaces. And shadows can take on a fantastic life of their own, in addition to modeling objects. Photographed photos or paintings, each with their own perspectives, also have a powerful effect.
Secondary perspective shadow projection
Secondary perspective photo in photo:
Secondary perspective through mirror
