Перспектива визначається положенням камери відносно сцени . Коли положення камери створює перспективу, яка робить об'єкт або сцену виглядати інакше, ніж ми можемо очікувати, що це виглядає, ми називаємо це перспективне спотворення .
Всі інші перераховані спотворення є результатом того, як лінзи прогинають світло, коли світло проходить через них. Вони є результатом геометрії, за допомогою якої лінза проектує віртуальне зображення сцени, з якої походять світлові промені, що проходять крізь лінзу.
Перспективне спотворення
Перспективне спотворення - це своєрідна помилка. Існує лише перспектива . Він визначається позицією перегляду сцени. В контексті фотографії перспектива є результатом положення камери по відношенню до сцени, а також положення різних елементів на сцені відносно один одного. Те, що ми називаємо викривленням в перспективі, - це перспектива, яка дає нам уявлення про сцену або об'єкт у цій сцені, що відрізняється від того, що ми зазвичай очікуємо, що сцена або об'єкт будуть схожі.
Якщо сфотографувати тривимірний куб з положення, розташованого дуже близько до одного кута, то найближчий кут куба виявиться розтягнутим до камери. Якщо фотографувати той самий куб з набагато більшої відстані та набагато більшої фокусної відстані, щоб куб був однакового розміру у кадрі, той самий кут куба, здається, сплющений.
Авторські права 2007 SharkD , ліцензовані CC-BY-SA 3.0
Багато людей неправильно розуміють, що саме фокусна відстань лінз є причиною різниці. Це не так . Це положення для зйомки, яке використовується для обрамлення куба двома різними об'єктивами. Якби у нас була камера та ширококутний об'єктив, обидва з достатньою роздільною здатністю, і знімали куб ширококутним об'єктивом з того самого положення, як ми заповнили кадр кубом за допомогою лінзи довшої фокусної відстані, а потім обрізали отриману фотографію так куб однакового розміру, перспектива також була б однаковою - куб виглядатиме так само розгладженим, як і коли ми знімали його за допомогою довшої лінзи.
Якщо сфотографувати прямокутний хмарочос з тротуару через вузьку вулицю, верхній частині будівлі буде виглядати набагато вужче, ніж низ. (Якщо ми не повинні належним чином використовувати об'єктив управління нахилом / зсувом перспективної камери або оглядову камеру, здатну до перспективних рухів управління .) Коли ми переглядаємо сцену власними очима, наш мозок компенсує цю різницю, і ми відчуваємо, що верхня частина будівлі тієї ж ширини, що і дно. Але коли ми переглядаємо фотографії, зроблені з того самого місця, ми не даємо нашому мозку однакову повну батарею підказок (головним чином, наше стерео-бачення через те, що ми маємо два очі), і наш мозок не сприймає фотографію так само, як це сприймав фактичну сцену з тієї ж позиції.
Те ж саме, коли ми беремо портрет обличчя з такої близької відстані, що ніс виглядає вдвічі більший, ніж вуха. Ніс настільки ближче до камери, ніж вуха, що вони здаються набагато більшими пропорційно вухам, ніж є насправді. Коли ми дивимось обличчя іншої людини очима з такої відстані, наш мозок обробляє сцену і виправляє відмінності у відстані між різними частинами обличчя перед нами. Але коли ми переглядаємо фотографію, зроблену з тієї самої відстані, у нашого мозку бракує всіх потрібних доказів, і ми не можемо побудувати ту саму виправлену 3D-модель у нашому сприйнятті фотографії.
Розглянемо, що ми називаємо стисненням телефото :
Припустимо, ви знаходитесь в 10 футах від свого друга Джо і зробіть його фотографію в портретній орієнтації з 50-міліметровим об'єктивом. Скажіть, що будівля в 100 футах позаду Джо. Будівля знаходиться в 10 разів на відстані камери, ніж Джо, тому, якщо Джо висотою 6 футів, а будівля висотою 60 футів, вони виглядатимуть на фотографії однаковою висотою, тому що обидва займатимуть 33 ° під кутом 40 ° вид 50-мм об'єктива вздовж більшого розміру.
Тепер створіть резервні копії 30 футів і використовуйте 200-міліметровий об'єктив. Ваша загальна відстань від Джо зараз 40 футів, що в 4 рази більше, ніж на 10 футів, які ви використовували з 50-міліметровим об'єктивом. Оскільки ви використовуєте фокусну відстань, яка дорівнює 4X, початкові 50 мм (50 мм X 4 = 200 мм), він з’явиться на другій фотографії такої ж висоти, що і в першій. З іншого боку, будівля знаходиться в 130 метрах від камери. Це лише 1,3X, наскільки це було в першому знімку (100 футів X 1,3 = 130 футів), але ви збільшили фокусну відстань на 4 рази. Тепер на 60-футовій висоті будівля здасться приблизно в 3 рази висотою Джо на малюнку (100 футів / 130 футів = 0,77; 0,77 X 4 = 3,08). Принаймні, якби всі 60 футів могли поміститися на знімку, але він не може вмістити на цій відстані 200-міліметровий об'єктив.
Ще один спосіб подивитися на це, що на першому фото з 50-міліметровим об'єктивом будівля була на 10 разів далі, ніж Джо (100 футів / 10 футів = 10). На другій фотографії з 200-міліметровим об'єктивом будівля була лише на 3,25 рази, ніж Джо (130 футів / 40 футів = 3,25), хоча відстань між Джо і будівлею була однаковою. Змінилося співвідношення відстані від камери до Джо та відстані камери до будівлі. Саме це визначає перспективу: співвідношення відстаней між камерою та різними елементами сцени.
Зрештою, єдине, що визначає перспективу, - це положення камери та відносні положення різних елементів сцени.
Для ознайомлення з тим, як навіть досить незначна різниця в перспективі впливає на зображення, будь ласка, подивіться: Чому фон більший і розмитий на одному з цих зображень?
Спотворення об'єктива
Спотворення об'єктива обумовлено тим, як лінза проектує віртуальне зображення світла, яке потрапляє на передню частину лінзи із задньої частини лінзи. Наступні терміни - це різні типи спотворень лінз. Перекоси лінз іноді називають геометричними спотвореннями, оскільки вони впливають на те, як геометричні фігури зображуються лінзою.
Викривлення бочки - це геометричне спотворення, де прямі лінії, схоже, вигнуті від центру зображення. Це викликано тим, що збільшення в центрі лінзи більше, ніж по краях. Більшість лінз із спотворенням стовбура - лінзи ширшого кута, які видавлюють дуже широку сцену на вузький датчик або шматок плівки. Кінцевим викривленням ствола є лінза риб'ячого ока, яка приносить в жертву прямолінійну проекцію на користь ширшого поля зору, отриманого сферичною проекцією. Набір прямих горизонтальних і вертикальних ліній, що піддаються спотворенню ствола:
Викривлення Pincushion - це геометричне спотворення, де прямі лінії, схоже, вигнуті у напрямку до центру зображення. Це спричинено тим, що збільшення на краю лінзи більше, ніж в центрі. Викривлення пінкусіону, як правило, відображаються на більшій відстані фокусної відстані лінз. Набір прямих горизонтальних і вертикальних ліній, що підлягають перекручуванню:
Викривлення вусів - це, строго кажучи, геометричне викривлення, яке демонструє викривлення ствола близько до центру оптичної осі і поступово переходить до перекручувальних спотворень біля країв. Іноді інші структури спотворень, спричинені частково коригуючими викривленнями бочки або гострики, також позначаються як спотворення вусів . Набір прямих горизонтальних і вертикальних ліній, що піддаються спотворення вусів:
Зум-лінзи, як правило, демонструють більше геометричних спотворень, ніж їхні одиничні фокусні відстані. Основна лінза - це лінза, що має лише одну фокусну відстань, може бути налаштована для найкращого виправлення геометричних спотворень на тій фокусній відстані. Зум-об'єктив повинен бути компромісним, щоб спробувати контролювати спотворення на всіх фокусних відстанях. Якщо викривлення пінцета сильно виправляється на більш тривалий кінець, викривлення ствола було б більш серйозним на широкому кінці. Якщо викривлення стовбура сильно виправляється на широкому кінці, це посилить перекручення пінцета на довгому кінці. Чим ширше співвідношення між найширшим кутом і найдовшими кінцями фокусної відстані лінзи масштабування, тим жорсткішим є канат, щоб правильно виправити геометричні спотворення на обох кінцях.
Навіть з простими лінзами це коштує більше точно виправити лінзи для геометричних спотворень, ніж це для їх виправлення "достатньо близько". Це коштує дорожче на дослідження та розробки на стадії проектування лінзи. Це коштує більше з точки зору кількості використовуваних оптичних елементів, кількості матеріалів, необхідних для виготовлення цих елементів, та витрат на більш екзотичні матеріали, які використовуються для виготовлення деяких найефективніших коригуючих елементів. Дорожче виготовлення збільшеної кількості оптичних елементів, іноді в більш екзотичні неправильні форми та при більш високих допусках.
Деякі з найдорожчих лінз - це також одні з найбільш коригуваних лінз для оптичних спотворень. Наприклад, такі лінзи, як лінійка Zeiss від Otus. Найдешевшими зум-лінзами, як правило, є лінзи, які відображають найбільш геометричні спотворення, а також інші оптичні відхилення.
Виправлення спотворень об'єктива
Що їх викликає, і чи можна їх виправити в полі чи в постпродукції програмного забезпечення?
Причиною геометричних спотворень лінз є конструкція лінзи та спосіб її вигину, що проходить крізь неї світло. Багато простих лінз демонструють геометричні спотворення того чи іншого виду. Скільки коригує лінза для цього спотворення, залежить від додаткових коригуючих елементів, доданих до оптичної формули лінзи.
Найкращий спосіб виправити геометричне спотворення лінз у полі - використовувати наявні на той час лінзи, які демонструють найменшу кількість небажаних спотворень.
Виправити геометричні спотворення можна за допомогою обробки камери в камері (якщо камера має таку можливість) або після обробки, але вона має декілька застережень.
- Оскільки краї вигнуті для виправлення геометричних викривлень, охоплення поля зору зменшується, якщо збережена прямокутна або квадратна форма загального зображення. Не все, що бачиться на краях у виправленому зображенні, з’явиться у виправленому зображенні.
- Коли пікселі перезаписані, роздільна здатність може бути втрачена . Якщо лінза досить м’яка і розмита для початку, це, мабуть, навіть не буде вимірюваним, тим більше менш помітним. Але при об'єктивах з більшою роздільною здатністю, які використовуються для камер більш високої роздільної здатності, це може мати як вимірюваний ефект, так і навіть помітний ефект при більших розмірах дисплея. Як розповідає Роджер Сікала, LensGuruGod1 на lensrentals.com, у публікації в блозі, присвяченій цій темі ,
"Ви МОЖЕТЕ виправити це в пошті, але ...
немає безкоштовного обіду.
- Будь-яка корекція в камері, застосована до зображення під час зйомки RAW, відображатиметься в jpeg попереднього перегляду, сформованому та доданому до нераціонального файлу, але чи коригування буде застосовано в післяобробній обробці, залежить від того, який неперероблений конвертор використовується. Як правило, сторонні перетворювачі сировини, такі як Lightroom, ігнорують інструкції щодо виправлення, що містяться в розділі "замітки виробника" інформації EXIF, тоді як більшість виробників камер у домашньому програмному забезпеченні застосовуватимуть параметри камери під час відкриття нераціонального файлу. Крім того, виправлення, яке можна застосувати, використовуючи сторонній перетворювач сировини, такий як Lightroom, буде здійснюватися за допомогою профілів об'єктивів, що надаються цим стороннім додатком, а не профілю об'єктива, як правило, надаються виробниками камер, які використовуються в камері для генерації попереднього перегляду jpeg або в дописі за допомогою виробників камер власне програмне забезпечення. З іншого боку, більшість виробників надають лише коригувальні профілі для власних лінз (для вбудованої камери або післявиробничої корекції), тоді як сторонні перетворювачі сировини іноді матимуть профілі для сторонніх лінз.
