Что вызывает искажение ствола?

Question

Вот несколько сценариев искажения ствола:

• Когда цель находится слишком близко к камере, на фотографии будут видны искажения в бочках.

• Камера моего мобильного телефона часто дает искажение в виде бочки.

• Некоторые объективы предназначены для получения бочкообразных искажений, например, широкоугольные объективы

Что заставляет линзу производить искажение в бочке?

Почему в вышеуказанных случаях наблюдается бочкообразное искажение?

Имеет ли искажение бочки какое-либо отношение к тому, сфокусирован объект или нет? (Если цель находится слишком близко к объективу, возможно, не удастся переместить датчик для фокусировки его изображения из-за предельного размера камеры.)

Answer 1

Искажение бочки - это форма искажения (не путать с другими аберрациями ). Это часто встречается при более коротких фокусных расстояниях, таких как объектив в телефоне - особенно тех, кто пытается получить широкое, а не узкое поле зрения.

Это искажение также часто наблюдается при использовании одноэлементной линзы, например, связанных с увеличительным стеклом .

Если объектив демонстрирует искажение в бочке, он будет присутствовать на всех расстояниях фокусировки. Однако вам, скорее всего, будет сложнее заметить искажение на чем-то отдаленном, чем рядом.

Способ исправить это состоит в том, чтобы использовать более сложную линзу, которая, ну, в общем, исправляет ее.

http://hyperphysics.phy -astr.gsu.edu / HBase / geoopt / imggo / ortdou.gif

(от HyperPhysics: многоэлементные линзы )

Это нужно понимать, особенно в тех системах, где камера не является основной частью - не стоит делать более сложные объективы. Их сложнее производить, они стоят дороже, и в первую очередь они не должны быть хорошего качества (в ценах).

Для более сложных линз с бочкообразным искажением они часто представляют собой либо устаревшие конструкции, в которых не было производства и оптических технологий (мы создавали стекло с еще более высокими показателями преломления и разрабатывали новые способы полировки асферических линз), либо бочки искажение было меньшим из зол аберрации, которые исправлялись. Большинство считает, что астигматизм, хроматические аберрации и коматозные аберрации более важны для коррекции, чем бочкообразные искажения (которые могут быть исправлены до такой степени в пост-продакшн легче, чем другие).

Особенность эффекта заключается в том, что свет на краю линзы изгибается больше, чем в центре линзы ( ref ). Это особенно заметно в объективах с небольшим диаметром (этот телефон снова).

Решением этой проблемы является использование объектива большего размера (для более крупных датчиков требуются объективы большего размера, которые, в свою очередь, имеют меньшие искажения в бочках, присущие конструкции). Если возможно, используйте объектив увеличенного размера (наденьте полнокадровый объектив на обрезанный датчик или объектив среднего формата на 35-мм датчик). Другой вариант - использовать более длинную линзу и немного отступить. Ни один из них не всегда может быть практичным.

К счастью, искажение ствола довольно предсказуемо. Большинство программ постпроизводства позволяют исправить это, если вы знаете, насколько искажена сцена. Снимите фотографию шахматной доски и исправьте ее, и вы узнаете, как исправить все фотографии с этим объективом в будущем.

Answer 2

Искажение ствола также является следствием реальной тригонометрии и перспективы.

Пожалуйста, выполните поиск изображения для термина "Точка схода", особенно в связи с рисованием.

Теперь давайте проведем мысленный эксперимент.

Если вы стоите на очень длинной прямой траншеи железнодорожных путей, вы увидите, что рельсы сходятся в воображаемой точке очень далеко (эта точка называется точкой схода). А теперь представьте, что вы стоите рядом с очень длинным поездом (все вагоны которого имеют одинаковые размеры), который расположен на этом прямом участке пути.

По логике вы знаете, что линия крыши железнодорожных вагонов параллельна рельсам. Теперь вы берете камеру с очень широкоугольным объективом. Эта линза может одновременно видеть переднюю часть поезда и заднюю часть. В каждом конце поезда есть точка схода, где сходятся железнодорожная линия и линия крыши.

Итак, что произойдет, если две параллельные линии будут вынуждены сходиться в обеих крайностях, сохраняя при этом среднюю часть друг от друга? Очевидно, что это невозможно сделать, удерживая обе линии прямыми, но если мы согнем их, то вы получите форму, похожую на очень вытянутый глаз.

Этот эффект происходит справа налево, вверх-вниз и фактически на 360 градусов. Вот почему, когда мы снимали квадратный или прямоугольный объект с очень широкоугольным объективом, его границы в середине выглядят еще дальше.

Так мы на самом деле видим мир, но мозг «знает», что линии на самом деле параллельны, и мы забываем об этом.

Поскольку перспектива - это реальный факт, она влияет на все объективы, но некоторые объективы предназначены для компенсации этого, другие могут на самом деле создавать ее преувеличение.

Вот быстрый рисунок, пытающийся лучше объяснить себя:

Answer 3

В вопросе используется неправильный термин. Искажение, которое появляется, когда вы подходите слишком близко к широкому углу, на самом деле является нежелательной принудительной перспективой.

Подумайте: если я сфотографирую нос моей собаки на самом близком расстоянии фокусировки от моей камеры - около фута. Тогда его нос на расстоянии в 1 фут, и ноги в 3 футах. Что-то в 3 раза больше пути выглядит как 1/3 размера.

Эта форма перспективы присутствует всякий раз, когда у нас есть объекты на разных расстояниях от камеры.

В большинстве случаев существует ряд вещей между ближними и дальними объектами, поэтому мы понимаем это. Или есть очевидная точка перехода, где ваш разум расставляет лишние дистанции, согласно другим визуальным подсказкам. Вы особенно это замечаете, когда два объекта расположены таким образом, что нет четких подсказок глубины относительно относительного расстояния или «простейшая» интерпретация делает один из объектов слишком большим.

В качестве примеров рассмотрим наборы, использованные для интерьеров Властелина колец.

---

Бочка и подушечка для булавок являются результатом дизайнерских решений при изготовлении объектива. Увеличение изменяется по мере удаления от оси.

Когда я был щенком, эти две формы искажения вызывали большое беспокойство, так как исправить их в темной комнате было практически невозможно. Теперь это просто сделать в Lightroom или Photoshop.