Перспектива определяется положением камеры относительно сцены . Когда положение камеры создает перспективу, из-за которой объект или сцена выглядят иначе, чем мы можем ожидать, мы называем это искажение перспективы .
Все остальные перечисленные искажения являются результатом того, как линзы изгибают свет, когда свет проходит через них. Они являются результатом геометрии , с которой объектив проецирует виртуальное изображение сцены, из которой исходят световые лучи, проходящие через объектив.
Искажение перспективы
Перспективное искажение является своего рода неправильным обозначением. На самом деле есть только перспектива . Это определяется положением просмотра сцены. В контексте фотографии перспектива является результатом положения камеры по отношению к сцене, а также положения различных элементов в сцене относительно друг друга. То, что мы называем искажение перспективы - это перспектива, которая дает нам представление о сцене или объекте в этой сцене, которое отличается от того, что мы обычно ожидаем, что сцена или объект будут выглядеть.
Если взять фотографию трехмерного куба из положения, очень близкого к одному углу, то ближайший угол куба оказывается вытянутым в сторону камеры. Если сделать фотографию того же куба с гораздо большего расстояния и с гораздо большим фокусным расстоянием, чтобы куб был одинакового размера в кадре, то тот же угол куба выглядит сплюснутым.
Авторские права на изображения 2007 SharkD , лицензия CC-BY-SA 3.0
Многие люди неправильно понимают, что именно фокусное расстояние линз вызывает разницу. Это не . Это позиция съемки, используемая для кадрирования куба двумя разными объективами. Если у нас была камера и широкоугольный объектив, оба с достаточным разрешением, и мы снимали куб с широкоугольным объективом из то же положение , как мы заполнили рамку кубом с использованием объектива с большим фокусным расстоянием, а затем обрезали полученную фотографию, чтобы куб был того же размера, перспектива также была бы такой же - куб выглядел бы таким же плоским, как когда мы снимали его, используя более длинный объектив.
Если сфотографировать прямоугольный небоскреб с тротуара через узкую улицу, верхняя часть здания будет выглядеть намного уже, чем нижняя. (Если только мы не будем должным образом использовать объектив управления перспективой наклона / смещения или камеру обзора, способную движениями управления перспективой .) Когда мы видим сцену собственными глазами, наш мозг компенсирует это различие, и мы видим, что верхняя часть здания имеет такую же ширину, как и нижняя. Но когда мы просматриваем фотографию, которую мы сделали с одного места, мы не даем нашему мозгу такой же полный заряд подсказок (главным образом, наше стереозрение из-за наличия двух глаз), и наш мозг не воспринимает фотографию так же, как она воспринимал реальную сцену с той же позиции.
То же самое верно, когда мы берем портрет лица с такого близкого расстояния, что нос выглядит вдвое больше ушей. Нос настолько ближе к камере, чем уши, что выглядит намного больше пропорционально ушам, чем на самом деле. Когда мы видим лицо другого человека с такого расстояния нашими глазами, наш мозг обрабатывает сцену и исправляет различия в расстоянии между различными частями лица перед нами. Но когда мы видим фотографию, снятую с того же расстояния, в нашем мозгу отсутствуют все необходимые подсказки, и мы не можем построить ту же исправленную 3D-модель в нашем восприятии фотографии.
Рассмотрим то, что мы называем телефото сжатие :
Давайте предположим, что вы в 10 футах от вашего друга Джо и возьмете его
изображение в портретной ориентации с объективом 50 мм. Скажи, что естьстроит 100 футов позади Джо. Здание находится в 10 раз дальше от
камера, как Джо, так что, если Джо ростом 6 футов, а здание 60
футов в высоту они будут иметь одинаковую высоту на вашей фотографии,
потому что оба будут занимать около 33º из 40º угол обзора 50 мм
Объектив по длинному размеру.
Теперь отступите на 30 футов и используйте объектив 200 мм. Ваше общее расстояние от Джо
теперь 40 футов, что в 4 раза больше, чем 10 футов, которые вы использовали с
Объектив 50мм. Поскольку вы используете фокусное расстояние, которое в 4 раза превышает исходное
50мм (50мм х 4 = 200мм), у него появится такая же высота во втором
фото как он делал в первую очередь. Здание, с другой стороны, сейчас
130 футов от камеры. Это всего лишь 1,3X, насколько это было в
первый выстрел (100 футов х 1,3 = 130 футов), но вы увеличили фокус
длина в 4 раза. Теперь здание высотой 60 футов будет выглядеть примерно
3X высота Джо на картинке (100 футов / 130 футов = 0,77; 0,77 X 4 =
3,08). По крайней мере, было бы так, если бы все 60 футов могли поместиться на снимке, но он не может уместиться на таком расстоянии с объективом 200 мм.
Еще один способ взглянуть на это - это то, что на первом фото с 50 мм
объектив, здание было в 10 раз дальше, чем Джо (100 футов / 10 футов =
10). На втором фото с объективом 200 мм здание было только
В 3,25 раза дальше, чем был Джо (130 футов / 40 футов = 3,25), , хотя расстояние между Джо и зданием было одинаковым. Что изменилось
было отношение расстояния от камеры до Джо и
Расстояние от камеры до здания. Это то, что определяет
перспектива: Соотношение расстояний между камерой и
различные элементы сцены.
В конце концов, единственное, что определяет перспективу - это положение камеры и взаимное расположение различных элементов сцены.
Чтобы узнать, как даже незначительная разница в перспективе влияет на изображение, см .: Почему фон на одном из этих изображений больше и размыт?
искажения объектива
Искажения линзы вызваны тем, как линза проецирует виртуальное изображение света, который входит в переднюю часть объектива и выходит из задней части объектива. Следующие термины представляют собой различные типы искажений объектива. Искажения линзы иногда называют геометрическими искажениями , потому что они влияют на то, как геометрические формы изображаются линзой.
Искажение бочонка - это геометрическое искажение, когда прямые линии выглядят изогнутыми вдали от центра изображения. Это вызвано тем, что увеличение больше в центре объектива, чем по краям. Большинство объективов с бочкообразным искажением являются объективами с более широким углом обзора, которые сжимают очень широкую сцену на более узкий датчик или кусок пленки. Максимальное искажение в бочке - это объектив типа «рыбий глаз», который жертвует прямолинейной проекцией в пользу более широкого поля зрения, получаемого при сферической проекции. Набор прямых горизонтальных и вертикальных линий, подверженных деформации ствола:
Подушкообразное искажение - это геометрическое искажение, когда прямые линии выглядят изогнутыми к центру изображения. Это вызвано тем, что увеличение больше на краю линзы, чем в центре. Подушкообразная дисторсия имеет тенденцию проявляться в длинных фокусных расстояниях зум-объективов. Набор прямых горизонтальных и вертикальных линий, подверженных искажению подушкообразной подушкой:
Искажение усов - это, строго говоря, геометрическое искажение, которое демонстрирует искажение бочки близко к центру оптической оси и постепенно переходит к искажению подушкообразной формы вблизи краев. Иногда другие паттерны искажения, вызванные частичной коррекцией бочкообразного или подушкообразного искажения, также обозначаются как усиное искажение . Набор прямых горизонтальных и вертикальных линий, подверженных искажению усов:
Зум-объективы, как правило, демонстрируют большее геометрическое искажение, чем их аналоги с одним фокусным расстоянием. Основная линза, которая представляет собой линзу только с одним фокусным расстоянием, может быть настроена для наилучшего исправления геометрических искажений на этом одном фокусном расстоянии. Зум-объектив должен идти на компромисс, чтобы попытаться контролировать искажения на всех фокусных расстояниях. Если искажение подушкообразной подушки сильно скорректировано для более длинного конца, искажение ствола будет более сильным на широком конце. Если искажение ствола сильно исправлено на широком конце, это усугубит искажение подушечка на длинном конце. Чем шире соотношение между самым широким углом и самым длинным концом фокусного расстояния зум-объектива, тем жестче канат для правильной коррекции геометрических искажений на обоих концах.
Даже для простых линз точная коррекция объектива на геометрические искажения обходится дороже, чем для коррекции «достаточно близко». Это стоит дороже в плане исследований и разработок на стадии проектирования объектива. Это стоит больше с точки зрения количества используемых оптических элементов, количества материалов, необходимых для изготовления этих элементов, и стоимости более экзотических материалов, используемых для изготовления некоторых наиболее эффективных корректирующих элементов. Производство увеличенного количества оптических элементов обходится дороже, иногда в более экзотические неправильные формы и с более высокими допусками.
Некоторые из самых дорогих объективов также являются одними из наиболее хорошо скорректированных объективов для оптических искажений. Линзы, такие как, например, линия Zeiss от Otus. Самыми дешевыми зум-объективами, как правило, являются объективы, которые демонстрируют наибольшее геометрическое искажение, а также другие оптические аберрации.
Исправление искажений объектива
Что их вызывает, и можно ли их устранить в полевых условиях или в постпроизводстве программного обеспечения?
Причиной геометрических искажений линзы является конструкция линзы и то, как она изгибает свет, проходящий через нее. Многие простые линзы демонстрируют геометрические искажения того или иного вида. То, насколько объектив исправляет это искажение, зависит от дополнительных корректирующих элементов, добавленных в оптическую формулу объектива.
Лучший способ исправить геометрические искажения линзы в поле - это использовать объектив, доступный в то время, которое демонстрирует наименьшее количество нежелательных искажений.
Можно исправить геометрические искажения, используя обработку в камере изображения (если камера 1138 * имеет такую возможность) или постобработку, но она имеет несколько предостережений.
- Поскольку края изогнуты для коррекции геометрических искажений, покрытие поле зрения уменьшается , если сохраняется прямоугольная или квадратная форма всего изображения. Не все, что видно по краям на неоткорректированном изображении, будет отображаться на исправленном изображении.
- При повторном отображении пикселей разрешение может быть потеряно . Если линза довольно мягкая и размытая для начала, это, вероятно, будет даже не измеримым, а гораздо менее заметным. Но с объективами с более высоким разрешением, используемыми на камерах с более высоким разрешением, это может иметь как измеримый эффект, так и даже заметный эффект при больших размерах дисплея. Как говорит Роджер Цикала, LensGuruGod1 на lensrentals.com, в блоге , посвященном теме ,
"Вы МОЖЕТЕ Исправить Это В Почте, но ...
, , , , нет бесплатного обеда.
- Любая коррекция в камере, примененная к изображению при съемке в формате RAW, будет отражена в jpeg предварительного просмотра, сгенерированном и добавленном к необработанному файлу, но то, будет ли коррекция применяться при постобработке, зависит от того, какой необработанный преобразователь используется. В общем, сторонние конвертеры необработанных данных, такие как Lightroom, будут игнорировать инструкции, касающиеся исправления, включенные в раздел «Примечания изготовителя» информации EXIF, в то время как собственное программное обеспечение большинства производителей камер будет применять настройки в камере при открытии необработанного файла. Кроме того, коррекция, которую можно применить с использованием стороннего необработанного преобразователя, такого как Lightroom, будет выполняться с использованием профилей объективов, предоставляемых этим сторонним приложением, а не профиля объектива, обычно предоставляемого производителями камер, которые используются в камере для создания предварительного просмотра jpeg. или по почте, используя собственное программное обеспечение производителей камеры. С другой стороны, большинство производителей предоставляют профили коррекции только для своих объективов (для коррекции в камере или после обработки), в то время как сторонние конвертеры могут иметь профили, доступные для объективов сторонних производителей.