Ich habe gehört von:
- perspektivische Verzerrung
- Laufverzerrung
- Nadelkissenverzerrung
- Schnurrbartverzerrung
Was sind diese verschiedenen Arten von Verzerrungen und in welcher Beziehung stehen sie zueinander? Was verursacht sie und können sie vor Ort oder in der Software-Postproduktion behoben werden?
Was ist mit "Fischaugenprojektion" - ist das auch eine Art Verzerrung?
Ich habe auch die Begriffe "Linsenverzerrung" und "geometrische Verzerrung" gehört - sind das noch mehr Arten von Verzerrungen oder breitere Kategorien, oder was?
lens
terminology
optics
distortion
mattdm
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Antworten:
Die Perspektive wird durch die Position der Kamera relativ zur Szene bestimmt . Wenn eine Kameraposition eine Perspektive erzeugt, bei der ein Objekt oder eine Szene anders aussieht, als wir es vielleicht erwarten, wird dies als perspektivische Verzerrung bezeichnet .
Alle anderen aufgeführten Verzerrungen ergeben sich aus der Art und Weise, in der Linsen das Licht biegen, wenn es durch sie hindurchgeht. Sie sind das Ergebnis der Geometrie, mit der eine Linse ein virtuelles Bild der Szene projiziert, aus der die durch die Linse tretenden Lichtstrahlen stammen.
Perspektivische Verzerrung
Perspektivische Verzerrung ist eine Art Fehlbezeichnung. Es gibt wirklich nur Perspektive . Sie wird durch die Betrachtungsposition einer Szene bestimmt. Im Kontext der Fotografie ergibt sich die Perspektive aus der Position der Kamera in Bezug auf die Szene sowie den Positionen der verschiedenen Elemente in der Szene in Bezug aufeinander. Was wir als perspektivische Verzerrung bezeichnen, ist eine Perspektive, die uns einen Blick auf eine Szene oder ein Objekt in dieser Szene ermöglicht, der sich von dem unterscheidet, was wir normalerweise von der Szene oder dem Objekt erwarten würden.
Wenn man ein Foto eines dreidimensionalen Würfels aus der Nähe einer Ecke macht, scheint die nächste Ecke des Würfels in Richtung der Kamera gestreckt zu sein. Wenn man ein Foto desselben Würfels aus einer viel größeren Entfernung und einer viel längeren Brennweite macht, so dass der Würfel im Rahmen dieselbe Größe hat, scheint dieselbe Ecke des Würfels abgeflacht zu sein.
Bild Copyright 2007 SharkD , lizenziert CC-BY-SA 3.0
Viele Leute verstehen falsch, dass es die Brennweite der Linsen ist, die den Unterschied verursacht. Es ist nicht . Dies ist die Aufnahmeposition, in der der Würfel mit den beiden verschiedenen Objektiven eingefasst wird. Wenn wir eine Kamera und ein Weitwinkelobjektiv hätten, beide mit ausreichender Auflösung, und den Würfel mit dem Weitwinkelobjektiv aus der gleichen Position aufgenommen hätten, wie wir den Rahmen mit dem Würfel mit dem Objektiv längerer Brennweite gefüllt und das resultierende Foto dann so beschnitten hätten Der Würfel hat die gleiche Größe, die Perspektive wäre auch die gleiche - der Würfel würde genauso abgeflacht aussehen wie bei der Aufnahme mit dem längeren Objektiv.
Wenn man einen rechteckigen Wolkenkratzer vom Bürgersteig über eine schmale Straße fotografiert, sieht die Oberseite des Gebäudes viel schmaler aus als die Unterseite. (Es sei denn, wir würden ein Kipp- / Verschiebungsobjektiv oder eine Ansichtskamera verwenden, die in der Lage ist , Bewegungen perspektivisch zu steuern .) Wenn wir die Szene mit unseren eigenen Augen betrachten, gleicht unser Gehirn diesen Unterschied aus und wir nehmen wahr, dass sich die Oberseite des Gebäudes befindet die gleiche Breite wie der Boden. Wenn wir jedoch das Foto betrachten, das wir an derselben Stelle aufgenommen haben, geben wir unserem Gehirn nicht die gleichen vollständigen Hinweise (hauptsächlich unsere Stereovision aufgrund von zwei Augen), und unser Gehirn nimmt das Foto nicht auf die gleiche Weise wahr wie es nahm die tatsächliche Szene von der gleichen Position aus wahr.
Gleiches gilt, wenn wir ein Gesicht aus so geringer Entfernung porträtieren, dass die Nase doppelt so groß aussieht wie die Ohren. Die Nase ist der Kamera so viel näher als die Ohren, dass sie im Verhältnis zu den Ohren viel größer erscheinen als sie wirklich sind. Wenn wir das Gesicht einer anderen Person aus einer solchen Entfernung mit unseren Augen betrachten, verarbeitet unser Gehirn die Szene und korrigiert die Unterschiede in der Entfernung zwischen den verschiedenen Teilen des Gesichts vor uns. Wenn wir jedoch ein aus der gleichen Entfernung aufgenommenes Foto betrachten, fehlen unserem Gehirn alle Hinweise, die es benötigt, und es kann nicht dasselbe korrigierte 3D-Modell für unsere Wahrnehmung des Fotos erstellt werden.
Überlegen Sie, was wir als Tele-Komprimierung bezeichnen :
Am Ende bestimmen nur die Kameraposition und die relativen Positionen der verschiedenen Elemente der Szene die Perspektive.
Um zu sehen, wie sich selbst ein geringfügiger Unterschied in der Perspektive auf ein Bild auswirkt, lesen Sie bitte: Warum ist der Hintergrund in einem dieser Bilder größer und unschärfer?
Linsenverzerrungen
Linsenverzerrungen werden durch die Art und Weise verursacht, in der eine Linse ein virtuelles Bild des Lichts projiziert, das durch die Rückseite der Linse in die Vorderseite der Linse eintritt. Bei den folgenden Begriffen handelt es sich um verschiedene Arten von Linsenverzerrungen. Linsenverzerrungen werden manchmal als geometrische Verzerrungen bezeichnet, da sie sich auf die Art und Weise auswirken, wie geometrische Formen von einer Linse dargestellt werden.
Tonnenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien scheinbar von der Bildmitte weg gekrümmt sind. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung in der Linsenmitte größer ist als an den Rändern. Bei den meisten Objektiven mit Tubusverzerrung handelt es sich um Weitwinkelobjektive, die eine sehr breite Szene auf einen schmaleren Sensor oder ein schmaleres Filmstück pressen. Die ultimative Tonnenverzerrung ist ein Fischaugenobjektiv, das die geradlinige Projektion zugunsten eines breiteren Sichtfelds opfert, das durch sphärische Projektion erzielt wird. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Tonnenverzerrung unterliegen:
Nadelkissenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien zur Bildmitte hin gekrümmt erscheinen. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung am Rand der Linse größer ist als in der Mitte. Bei Zoomobjektiven mit längerer Brennweite tritt häufig eine Kissenverzerrung auf. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Kissenverzerrung unterliegen:
Die Schnurrbartverzerrung ist genau genommen eine geometrische Verzerrung, die eine Laufverzerrung nahe der Mitte der optischen Achse und allmähliche Übergänge zu einer Kissenverzerrung nahe den Rändern zeigt. Manchmal werden auch andere Verzerrungsmuster, die durch die teilweise Korrektur der Lauf- oder Kissenverzerrung verursacht werden, als Schnurrbartverzerrung bezeichnet . Eine Reihe von geraden horizontalen und vertikalen Linien, die einer Schnurrbartverzerrung unterliegen:
Zoom-Objektive neigen dazu, mehr geometrische Verzerrungen aufzuweisen als ihre Gegenstücke mit einfacher Brennweite. Eine Hauptlinse, bei der es sich um eine Linse mit nur einer Brennweite handelt, kann so eingestellt werden, dass die geometrische Verzerrung bei dieser einen Brennweite am besten korrigiert wird. Ein Zoomobjektiv muss Kompromisse eingehen, um die Verzerrung bei allen Brennweiten zu kontrollieren. Wenn die Kissenverzerrung für das längere Ende stark korrigiert wird, wäre die Tonnenverzerrung am breiten Ende stärker. Wenn die Laufverzerrung am breiten Ende stark korrigiert wird, würde dies die Kissenverzerrung am langen Ende verschlimmern. Je breiter das Verhältnis zwischen dem breitesten Winkel und den längsten Enden der Brennweiten eines Zoomobjektivs ist, desto härter ist das Drahtseil, um die geometrischen Verzerrungen an beiden Enden richtig zu korrigieren.
Selbst bei Prime-Objektiven kostet es mehr, die Objektive genau auf geometrische Verzerrungen zu korrigieren, als "nur knapp genug". Es kostet mehr in Bezug auf Forschung und Entwicklung in der Designphase des Objektivs. Es kostet mehr in Bezug auf die Anzahl der verwendeten optischen Elemente, die Menge an Materialien, die zur Herstellung dieser Elemente benötigt werden, und die Kosten für exotischere Materialien, die zur Herstellung einiger der effektivsten Korrekturelemente verwendet werden. Es kostet mehr, diese erhöhte Anzahl von optischen Elementen herzustellen, manchmal in exotischeren unregelmäßigen Formen und mit höheren Toleranzen.
Einige der teuersten Linsen sind auch einige der am höchsten korrigierten Linsen für optische Verzerrungen. Objektive wie zum Beispiel die Zeiss-Linie der Otus-Objektive. Die billigsten Zoomobjektive sind in der Regel Objektive mit der größten geometrischen Verzerrung sowie anderen optischen Aberrationen.
Korrigieren von Objektivverzerrungen
Die Ursache für geometrische Linsenverzerrungen ist das Design der Linse und die Art und Weise, wie das durch sie hindurchtretende Licht gebogen wird. Viele einfache Linsen zeigen geometrische Verzerrungen der einen oder anderen Art. Wie stark eine Linse diese Verzerrung korrigiert, hängt von zusätzlichen Korrekturelementen ab, die der optischen Formel der Linse hinzugefügt werden.
Der beste Weg, um geometrische Linsenverzerrungen im Feld zu korrigieren, besteht darin, die Linse zu verwenden, die zu dem Zeitpunkt verfügbar ist, an dem die geringste unerwünschte Verzerrung auftritt.
Man kann geometrische Verzerrungen mit der kamerainternen Verarbeitung des Bilds (sofern die Kamera über diese Funktion verfügt) oder mit der Nachbearbeitung korrigieren , es treten jedoch einige Einschränkungen auf.
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Perspektivische Verzerrung beschreibt, wie sich ein Bild (oder eine Ansicht oder genauer gesagt Ihre Perspektive) ändert, wenn Sie sich näher oder weiter von Ihrem Motiv entfernen (dh Ihre Perspektive ändern).
Der einfachste Weg, sich das vorzustellen, ist folgender: Stellen Sie sich vor, Sie sind nur 10 cm von jemandem entfernt. Aus dieser Entfernung (dh aus dieser Perspektive) können Sie nicht ihr gesamtes Gesicht auf einmal sehen - Sie müssen Ihren eigenen Kopf nach links, rechts, oben, unten drehen, um ihr gesamtes Gesicht zu sehen. Denken Sie jetzt an den Winkel, in dem Sie ihr Gesicht sehen, wenn Sie den Kopf nach links drehen. Die Nase ragt heraus und blockiert möglicherweise die Sicht auf ihre Wange.
Jetzt wieder bis zu 5 Meter entfernt. Sie können ihr ganzes Gesicht auf einen Blick sehen. Sie können ihre Nase und ihre gesamte Wange sehen. Die Nase blockiert die Wange nicht, egal ob Sie nach links, rechts oder in die Mitte ihres Gesichts schauen.
Diese Änderung im Erscheinungsbild des Bildes (ihres Gesichts) ist nicht auf das Vergrößern oder Verkleinern zurückzuführen. Wenn Sie in 5 Metern Entfernung standen und das Gesicht mit einem Zoom vergrößert haben, um den Rahmen auszufüllen, hat sich die Perspektive nicht geändert. Wenn Sie sich jedoch dem Gesicht nähern, das nur 10 cm entfernt ist, hat sich Ihre Perspektive und das Erscheinungsbild des Gesichts geändert.
Es gibt ein großartiges Bild, das diese Verzerrung zeigt -
Obwohl in diesem Bild die verwendeten Brennweiten aufgeführt sind, lassen Sie sich nicht täuschen, dass die Brennweite (oder der Zoom) die Verzerrung verursacht hat. Was passiert ist, ist, dass der Fotograf bei kürzeren Brennweiten näher an das Motiv herangetreten ist, um den Rahmen mit dem Gesicht des Motivs zu füllen - es ist dieser Perspektivwechsel, der die Verzerrung verursacht.
Ein besseres Beispiel für den Effekt der Brennweite oder des Zooms finden Sie in der folgenden Reihenfolge:
Beachten Sie hier, dass sich die Perspektive zwischen den Aufnahmen nicht geändert hat, da sich die Kameraposition nicht geändert hat und der Stall nicht von einer Aufnahme zur nächsten verzerrt wird.
Entschuldigung, ich kann die anderen 3 von Ihnen aufgelisteten Verzerrungen nicht vollständig beschreiben oder erklären.
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Durch die perspektivische Verzerrung bleiben gerade Linien gerade. Parallelen bleiben jedoch nicht parallel (außer wenn sie parallel zum Horizont verlaufen). Vierecke werden in Vierecke umgewandelt. Perspektivische Verzerrung kann durch ein perspektivisches Transformationsäquivalent beschrieben werden, bei dem eine 3D-Szene durch einen Punkt auf eine Ebene projiziert wird.
Lauf- und Nadelkissenverzerrung halten gerade Linien nicht gerade. Sie biegen sie von der Bildmitte nach außen bzw. nach innen. Sie sind eine Folge der Linsengeometrie. Schnurrbartverzerrung tritt auf, wenn eine solche Verzerrung von außen wieder schwächer wird. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass Korrekturmaßnahmen für Lauf- oder Kissenverzerrungen nicht an jedem Punkt gleich wirksam sind.
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Durch all diese verschiedenen Objektivverzerrungen werden die Pixel im Bild neu angeordnet (unabhängig vom Szeneninhalt). Gerade Linien werden beispielsweise zu gekrümmten Linien. Dies ist eine Verzerrung der Reproduktion, da die Betreffzeilen gerade sind und die gekrümmten Linien nicht existieren.
Perspective ordnet den Szeneninhalt von Szenenobjekten relativ zueinander an. Nahe Dinge (wie z. B. Nasen in einem Porträt) erscheinen größer, einfach weil wir zu nah aufstehen, um sie zu betrachten. Oder wenn wir nahe stehen, dann unterschiedliche scheinbare horizontale Trennung von entfernten Dingen relativ zu den nahen Dingen ... Dies ist keine Verzerrung, außer in unseren Vorstellungen. Alle Fälle sind natürlich genau so, wie die Dinge tatsächlich aussehen, wenn die Kamera an diesem Punkt steht
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