在摄影bobsports官网中,有两种类型的扭曲:光学和透视。两者都会导致图像的某种变形——有的轻微,有的非常明显。虽然光学畸变是由透镜的光学设计引起的(因此通常被称为“透镜畸变”),但透视畸变是由相机相对于被摄对象的位置或被摄对象在图像框架内的位置引起的。区分这些类型的扭曲和识别它们当然很重要,因为你在摄影中会经常看到它们。bobsports官网本文的目标是通过插图和图像示例详细解释每种失真类型。
我们将涵盖三种不同类型的光学畸变,然后讨论直线和曲线性质的广角透镜。我们将通过展示透视失真对图像的影响来总结它,如下面的目录所示。
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光学畸变
在摄影bobsports官网中,畸变通常指的是一种光学像差,它使物理上的直线变形和弯曲,并使它们在图像中呈现曲线,这就是为什么这种畸变也通常被称为“曲线”(下文将详细介绍)。光学畸变是光学设计的结果,当使用特殊的透镜元件来减少球形以及其他失常。简而言之,光学畸变是一种透镜误差。
有三种已知的光学畸变桶,针垫和胡子(又称波浪形和复形)。让我们更详细地检查每个镜头,但在此之前,我们先来看看零失真的镜头:
这样的“完美”镜头是非常罕见的,因为大多数镜头都至少有一种下面定义的失真。非常好的镜头有镜头元件,可以显著减少失真,我们的眼睛不会注意到失真。很多变焦镜头,尤其是超变焦喜欢尼康18-200mm VR在不同的焦距下,会出现枪管和针垫等多种类型的失真。
桶形失真
当直线向内弯曲成桶状时,这种类型的像差被称为“桶形畸变”。在广角镜头上常见的桶形失真发生是因为镜头的视场比图像传感器的尺寸宽得多,因此需要“挤压”以适应。因此,直线明显地向内弯曲,特别是朝向框架的极端边缘。下面是一个强桶形失真的例子:
请注意,线条在框架的正中心处呈直线,只是从中心处开始弯曲。这是因为图像在光轴(即透镜的中心)上是相同的,但其放大倍数向角落减小。
桶形失真通常存在于大多数广角定焦镜头和许多变焦镜头相对较短的焦距。失真的量可以变化,取决于相机到主题的距离。即使是标准的50mm定焦镜头在近距离也可能产生筒形失真。通过使用补偿光学元件可以显著降低炮管畸变,但完全消除这种畸变几乎是不可能的。有些镜头像尼康14-24mm f/2.8G有许多这样的失真补偿元件,这大大增加了重量和镜头的大小。这就是为什么广角镜头通常比标准/普通镜头更大更重。
修复枪管变形通常是一个相当简单的过程。Lightroom和Photoshop等后期处理软件,以及许多其他第三方工具,只要镜头在数据库中有支持配置文件,就可以轻松解决镜头筒形失真问题。由于每个镜头都是不同的,这样的镜头轮廓数据必须在实验室环境中仔细测试并创建。我写了一篇详细的文章,概述了这个过程Lightroom镜头修正篇文章。
枕形失真
针垫扭曲是完全相反的桶扭曲-直线是弯曲向外从中心。这种类型的失真在长焦镜头上很常见,它的发生是由于图像放大倍数从光轴向帧的边缘增加。这一次,视场比图像传感器的尺寸小,因此需要“拉伸”以适应。结果,直线似乎在角落被向上拉,如下图所示:
针垫畸变也是一个非常常见的像差,特别是在变焦镜头。昂贵的超级长焦定焦镜头有补偿元件,可以显著降低针垫失真到可以忽略不计的水平,但大多数消费者甚至专业级变焦镜头喜欢尼康80-400mm VR针垫变形。事实上,在消费级镜头上,针垫失真可能非常严重,你很快就会在图像中注意到这一点。
需要注意的是,大多数从广角到标准焦距或长焦焦距的变焦镜头在最短焦距处通常会出现筒形失真,然后逐渐过渡到最长焦距处的针垫失真。这种行为的一个很好的例子是尼康18-300mm VR,开始时在18mm处有强烈的桶形失真,然后迅速切换到28mm处的针垫失真,并一直保持到300mm。
就像木桶变形一样,针垫变形也可以在Lightroom和Photoshop等后期处理软件中轻松修复。内置在Lightroom和Camera RAW中的镜头配置文件能够通过一次单击完全消除它。
胡子失真
最糟糕的径向扭曲类型是胡子扭曲,我有时称之为“波浪”扭曲。它基本上是枪管变形和针垫变形的结合。直线看起来是向框中心向内弯曲的,然后在极角处向外弯曲,如下图所示:
这就是为什么胡子扭曲经常被称为“复杂”扭曲的原因,因为它的特征确实很复杂,处理起来可能相当痛苦。虽然这种类型的失真是可以修复的,但通常需要专门的软件。你不能只使用Lightroom和Photoshop中的内置工具,除非已经构建了特定的镜头配置文件来对抗这种失真。如果你试图处理像桶型这样的扭曲,你最终会把极端的角落弯曲得更多。如果你试图补偿针垫失真,你将最终弯曲它,甚至更强的桶向中心失真。
一些较老的镜片,以及一些现代镜片有胡子失真。一个很好的例子是尼康18-35mm f/3.5-4.5D镜片,上面的胡子扭曲得很严重。
直线透镜与曲线透镜
有些透镜在光学上被设计成“直线”(如尼康14mm f/2.8D和佳能EF 14mm f/2.8L II USM),这种镜片可以产生直线而不会弯曲(类似于人类的视觉),而其他镜片如“鱼眼”镜片则被设计成“曲线”。直线透镜通常拉伸物体,使其看起来是直的,尤其是在帧的边缘。另一方面,曲线镜头不拉伸任何东西,但它们通过弯曲直线严重扭曲图像(就像门上的窥视孔)。看看下面的图像样本,它们展示了直线镜头和曲线镜头的效果:
正如你所看到的,曲线镜头样本上的栅栏看起来不自然地弯曲——这是因为我用鱼眼(曲线)镜头拍摄的。右边的图像是你用直线透镜看到的——栅栏看起来笔直自然,就像你用眼睛看到的一样。围栏的尺寸在框架的前面显得很大,在更远的距离上变得更小,这是透视失真(见下图),这与光学失真无关。
直线镜头和曲线镜头通常只应用于广角镜头。
透视失真
到目前为止,我们只讨论了光学畸变。另一种经常在图像中看到的扭曲类型是透视扭曲。与光学畸变不同,它与透镜光学无关,因此,它不是透镜误差。当将三维空间投影到二维图像中时,如果被摄对象离相机太近,与背景中的物体相比,它会显得不成比例的大或扭曲。这是一个非常正常的现象,你可以很容易地看到自己的眼睛。如果你拿一个像手机这样的小物体,然后把它放在离你眼睛很近的地方,它相对于背景中的大屏幕电视会显得更大(而且你的手机离电视越远,电视相对于你的手机会显得越小)。同样的事情也会发生在拍摄任何对象时,包括拍摄人物。
例如,如果你用超广角镜头近距离拍摄一个人,他们的鼻子、眼睛和嘴唇可能会显得不现实地大,而他们的耳朵可能看起来非常小,甚至完全从图像中消失。看看下面这些用广角镜头在很近的距离拍摄的照片:
看看左边照片中他的头的大小——相对于他的身体,它显得不成比例的大。他的眼睛、鼻子和嘴唇大得多,而他的耳朵却小得多。
焦距与透视失真之间的关系(或缺乏这种关系)似乎让很多摄影师感到困惑。你可能会听到一些摄影师说,应该用更长的焦距来拍摄人物,否则他们会因为镜头的焦距太短而失真。这是一个错误的说法,因为镜头是没有透视的。除了鱼眼镜头,所有镜头都具有相同的透视效果——决定透视效果的是相机与被摄体的距离,而不是焦距。有一种不同视角的镜头错觉,因为对于长焦距,你必须站得离被摄对象更远,才能以同样的方式取景。如果你站在同样的距离,被摄对象看起来会完全一样!因此,如果你使用50mm镜头和85mm镜头,只要你站在同一个位置,并保持被摄对象与相机的距离相同,两者之间的透视没有差异。是的,由于更短的焦距/更宽的视野,50mm镜头的主体肯定会显得更小,但两者的视角和比例是相同的。因此,在这种情况下,使用长焦距镜头可以在保持正常视角的情况下放大拍摄对象。长焦镜头并不能神奇地修复透视失真——它们会迫使你从被摄体后退,从而改变透视效果。
看看下面这张红色汽车的照片:
这辆车看起来完全扭曲了,因为我站得非常近,用广角镜头(尼康14-24mm)拍摄。请注意,汽车的左侧看起来大得不成比例——即使是左侧的灯看起来也比右侧的灯大50%左右,尽管你知道它们的大小是一样的。汽车占据了画面的大部分,背景中的一切看起来都相对较小。如果我使用普通镜头,站在同一个位置,我最终只会让汽车的一部分占据整个画面。然而,如果我通过大量裁剪广角镜头来裁剪同一视场的两张图像,那么两者的透视失真效果将是相同的。
这是另一个透视扭曲的例子:
在这张旧金山市中心街道的图片中,左右两边的四层建筑看起来比48层的泛美金字塔(远处的长建筑)要大,而实际上,如果你把它们并排放在一起,它们要小得多。因为我使用了广角镜头,所以我能够展示出比实际情况大得多的正面建筑。
上述透视失真的例子被称为“广角”失真,或“延伸”失真。还有另一种透视失真,与广角失真相反,它被称为“长焦失真”或“压缩失真”。压缩失真只有长焦镜头才有可能,因为它要求摄影师相对于被摄对象保持较长的距离,这本质上使得非常遥远的物体在与“正常”视角相比时显得比实际更大。
最后,还有收敛线的情况。当相机传感器与被拍摄物体(如建筑物)不是完全平行时,由于其“倾斜”效果,它产生的图像乍一看可能不自然,如下图所示:
然而,这是一个完全自然的视角,没有失真,因为你的眼睛会看到完全相同的方式。镜头制造商提供“视角控制”或“倾斜移位”镜头来处理这种特殊情况,但结果实际上是不自然的,因为这不是我们在现实生活中抬头时的样子。看看下面的透视控制改变之前(左)和之后(右)的例子:
左边的图像是你站在那里用眼睛看到的,而右边的图像是视角控制/倾斜移镜头在对准建筑物后对图像所做的。
这里有更多的收敛线的例子,图像的一部分看起来比另一部分大得多,只是因为它们更近:
同样,这些都不是扭曲的结果——这是一种自然的视角!
最后,还有一个关于人的视角扭曲的例子:
注意画面中央的气球看起来很自然,而新郎和伴郎的头看起来是蛋形的。这是在非常近的距离使用超广角镜头和放置对象不当的直接结果。如果两个人背靠背坐着,朝着相反的方向给气球充气,他们的头在中间看起来会很正常,而气球会是鸡蛋形状。
我希望本文能澄清不同类型的扭曲之间的区别。如果你有任何问题或评论,请在下面的评论区告诉我!
如果你有兴趣阅读更多,下面是我们之前在摄影生活上发表的关于其他类型的像差和问题的文章列表:bobsports官网
如何使用Lightroom或Photoshop等软件实时纠正透视失真?
感谢您在本文中很好地组织了概念。这很有帮助。具有讽刺意味的是,这也使我能够以一种容易理解的方式表达我的不同意见。我认为视角扭曲在不同的镜头或环境下并不总是一样的。当你使用昂贵的相机系统,如徕卡、裸眼或便宜的小手机相机镜头时,这种差异非常明显。你能不能写一篇关于透视失真在不同情况下会有什么不同的后续文章?
那真的很有教育意义。当物体离镜头太近时,我就知道出事了。尤其是自拍。但我觉得镜片有问题。现在我知道如何解释这种现象了。
我不知道为什么你会说视角扭曲,我也不知道你怎么说这辆车看起来扭曲了。它看起来像一个近距离的视角,确实如此。当然,我们在现实世界中失去了与这种效果相关的焦点深度和视差,并帮助我们的大脑了解正在发生的事情,但比例是真实的,而不是扭曲的。
我说这是一种扭曲,因为产生的图像看起来很奇怪。
我知道这是一个旧帖子,你可能已经离开了。但当我浏览网页,寻找一种方法来解释我所谓的特写失真时,我看到了这篇文章。在我看来,作者很好地解释了视角和扭曲的影响和差异。我希望作者能提供一些方法来防止视角失真,尤其是最近因为手机摄影而经常发生的特写图像。bobsports官网
也就是说,也许比例扭曲会符合你的喜好?
谢谢你的文章。非常有趣。
我读过一篇关于手机前置摄像头的文章,他们可以扭曲高达30%的脸,原因是视角扭曲。
他们建议使用更长的焦距来纠正这个问题,并给出一个真实的镜头。前置摄像头的焦距约为25毫米。
人眼的焦距为17毫米。如果他们的论点是正确的,那就意味着人眼看到的不是物体的本来面目。
或者换句话说,如果你想从30cm处拍摄一个物体的照片,并且你想让它看起来像人眼可以看到的那样,你可以拍摄焦距为17mm的物体的照片,站在距离物体30mm的地方?
我有一张70年前的家庭照片,有7个主题。父母基本上在左右两排的后面。看起来摄影师是在这群人中间稍微靠右边的位置。右边的男性父母看起来比左边的女性父母高得多,这在现实生活中不是这样的!照片右边的人看起来比其他被试的实际身高要高。这是某种相机或透视失真吗?或者只是不平整的地面。这是一张户外照片。
“控制”选项不就是减少倾斜度吗,这不就像从上面看照片或拍照一样吗?
您好,非常感谢您提供的信息。我发现你关于镜头失真的文章真的很有用,尤其是你关于Lightroom镜头校正的文章。我已经使用Lightroom好几年了,但还没有发现镜头校正功能。我感觉我找到了金子!!谢谢你!祝你一切顺利
谢谢纳西姆。看了你的文章后,我对扭曲有了更清楚的认识。非常感谢您的时间和努力。
在讨论UWA透镜畸变时,我认为有必要指出场曲率的重要性,无论是就焦点分布还是近距离畸变而言。用UWA镜头近距离拍摄的网格具有很大的场曲率,会比在远处拍摄的网格呈现出更多的失真(并且缺乏整个框架的锐度)。因此,这种测试方法对于评估实际性能的价值是值得怀疑的。
在相机或后期制作中,讨论基于软件修正的镜头设计妥协是值得的。这样的妥协可以使镜片更小、更轻,但它们也有必要的权衡。摄影师如何处理这些权衡,比如适当的对焦来解释场曲率,是一个需要学习的重要课题。
收敛或“关键”的渲染不一定是可以接受的,也不能诚实地说它符合“眼睛所看到的”,特别是当使用相机与被摄体的极端角度(垂直或水平)时。有一个很好的理由为什么建筑摄影师使用镜头移位-这是一个主要被接受的实践标准。
最后一张图片展示了“体积变形”,可以用软件在一定程度上进行修正,然而这种修正引入了一种不同形式的失真,这可能是可接受的,也可能是不可接受的,它将长宽比从矩形改变为更正方形。这是一种有用的技术,应该加以证明。
鱼眼镜片也会产生鱼眼畸变,这是一种更为极端的桶形畸变。这些镜头用于捕捉直线镜头无法捕捉到的极端广角,以及由于固有的极端景深而用于特写和微距摄影。bobsports官网纠正,以实现一个直线渲染是非常容易做到与现代软件,如果需要。