Sự khác biệt giữa biến dạng phối cảnh và biến dạng nòng hoặc pinc Muff là gì?


17

Tôi đã nghe nói về:

  • biến dạng phối cảnh
  • biến dạng thùng
  • méo méo
  • biến dạng ria mép

Những loại biến dạng khác nhau này là gì, và chúng liên quan như thế nào? Điều gì gây ra chúng, và chúng có thể được sửa chữa trong lĩnh vực này, hoặc trong hậu kỳ phần mềm không?

Thế còn "chiếu mắt cá" - đó có phải là một loại biến dạng không?

Tôi cũng đã nghe các thuật ngữ "méo ống kính" và "méo hình học" - đó là những loại biến dạng hơn, hoặc các loại rộng hơn, hay là gì?


1
+1 để chắt lọc sự nhầm lẫn gần đây thành một QA mạch lạc, tập trung.
Tetsujin

Câu trả lời:


12

Phối cảnh được xác định bởi vị trí của máy ảnh so với cảnh . Khi một vị trí máy ảnh tạo ra một phối cảnh làm cho một vật thể hoặc cảnh trông khác so với chúng ta có thể trông nó sẽ trông chúng ta gọi đó là biến dạng phối cảnh .

Tất cả các biến dạng khác được liệt kê là kết quả của cách ống kính uốn cong ánh sáng khi ánh sáng đi qua chúng. Chúng là kết quả của hình học mà một thấu kính chiếu hình ảnh ảo của cảnh mà từ đó các tia sáng đi qua thấu kính bắt nguồn.

Phối cảnh méo

Quan điểm méo mó là một loại sai. Có thực sự chỉ có quan điểm . Nó được xác định bởi một vị trí xem của một cảnh. Trong bối cảnh phối cảnh nhiếp ảnh là kết quả của vị trí của máy ảnh liên quan đến cảnh cũng như vị trí của các yếu tố khác nhau trong cảnh đối với nhau. Cái mà chúng ta gọi là méo phối cảnh là một phối cảnh cho chúng ta một cái nhìn về một cảnh hoặc đối tượng trong cảnh đó khác với những gì chúng ta thường mong đợi cảnh hoặc vật thể trông như thế nào.

Nếu người ta chụp ảnh khối lập phương ba chiều từ một vị trí rất gần với một góc thì góc gần nhất của khối lập phương dường như được kéo dài về phía máy ảnh. Nếu người ta chụp ảnh cùng một khối từ khoảng cách lớn hơn nhiều và tiêu cự dài hơn nhiều để khối có cùng kích thước trong khung, thì cùng một góc của khối sẽ xuất hiện.


Bản quyền hình ảnh 2007 SharkD , CC-BY-SA 3.0 được cấp phép

Nhiều người hiểu nhầm rằng chính độ dài tiêu cự của ống kính gây ra sự khác biệt. Nó không phải là . Đây là vị trí chụp được sử dụng để tạo khung cho khối lập phương bằng hai ống kính khác nhau. Nếu chúng ta có máy ảnh và ống kính góc rộng, cả hai đều có độ phân giải đủ và chụp khối lập phương bằng ống kính góc rộng từ cùng một vị trí như chúng ta đã lấp đầy khung hình bằng ống kính có tiêu cự dài hơn và sau đó cắt ảnh kết quả khối lập phương có cùng kích thước, phối cảnh cũng sẽ giống nhau - khối lập phương sẽ xuất hiện giống như khi chúng ta chụp nó bằng ống kính dài hơn.

Nếu người ta chụp ảnh một tòa nhà chọc trời hình chữ nhật từ vỉa hè băng qua một con đường hẹp, đỉnh của tòa nhà sẽ trông hẹp hơn nhiều so với phía dưới. (Trừ khi chúng ta sử dụng đúng ống kính điều khiển phối cảnh nghiêng / dịch chuyển hoặc camera quan sát có khả năng điều khiển chuyển động phối cảnh .) Khi chúng ta nhìn cảnh bằng mắt, não của chúng ta bù đắp cho sự khác biệt này và chúng ta nhận thấy rằng đỉnh của tòa nhà là cùng chiều rộng với đáy. Nhưng khi chúng ta xem bức ảnh chúng ta chụp từ cùng một vị trí, chúng ta không cung cấp cho bộ não của mình đầy đủ các manh mối (chủ yếu là tầm nhìn âm thanh nổi do có hai mắt) và bộ não của chúng ta không cảm nhận được bức ảnh giống như nó cảm nhận cảnh thực tế từ cùng một vị trí.

Điều tương tự cũng đúng khi chúng ta chụp chân dung khuôn mặt từ khoảng cách gần đến mức chiếc mũi trông to gấp đôi tai. Mũi gần camera hơn rất nhiều so với tai là chúng có vẻ lớn hơn nhiều so với tai so với thực tế. Khi chúng ta nhìn khuôn mặt của người khác từ khoảng cách như vậy bằng mắt, não của chúng ta xử lý cảnh và điều chỉnh sự khác biệt về khoảng cách giữa các phần khác nhau của khuôn mặt trước mặt chúng ta. Nhưng khi chúng ta xem một bức ảnh được chụp từ cùng một khoảng cách, bộ não của chúng ta thiếu tất cả các manh mối cần thiết và không thể xây dựng mô hình 3D được sửa giống như vậy trong nhận thức của chúng ta về bức ảnh.

Hãy xem xét những gì chúng ta gọi là nén tele :

Giả sử bạn cách Joe bạn mình 10 feet và chụp ảnh anh ta theo hướng dọc với ống kính 50mm. Nói rằng có một tòa nhà phía sau Joe 100 feet. Tòa nhà cao gấp 10 lần so với máy ảnh của Joe, vì vậy nếu Joe cao 6 feet và tòa nhà cao 60 feet thì chúng sẽ có cùng chiều cao trong ảnh của bạn, bởi vì cả hai sẽ chiếm khoảng 33 độ góc 40 độ góc nhìn của ống kính 50mm dọc theo chiều dài hơn.

Bây giờ sao lưu 30 feet và sử dụng ống kính 200mm. Tổng khoảng cách của bạn với Joe hiện là 40 feet, gấp 4 lần so với 10 feet bạn sử dụng với ống kính 50mm. Vì bạn đang sử dụng độ dài tiêu cự gấp 4 lần 50mm ban đầu (50mm X 4 = 200mm), anh ta sẽ xuất hiện cùng chiều cao trong ảnh thứ hai như anh ta đã làm trong lần đầu tiên. Tòa nhà, mặt khác, cách camera 130 feet. Đó chỉ là 1,3 lần so với trong lần chụp đầu tiên (100ft X 1.3 = 130ft), nhưng bạn đã tăng tiêu cự lên gấp 4 lần. Bây giờ tòa nhà cao 60 feet sẽ xuất hiện gấp khoảng 3 lần chiều cao của Joe trong ảnh (100ft / 130ft = 0,77; 0,77 X 4 = 3,08). Ít nhất là nếu tất cả 60 feet của nó có thể vừa với hình ảnh, nhưng nó không thể vừa với khoảng cách đó với ống kính 200mm.

Một cách khác để nhìn vào đó là trong bức ảnh đầu tiên với ống kính 50mm, tòa nhà cách xa hơn 10 lần so với Joe (100ft / 10ft = 10). Trong bức ảnh thứ hai với ống kính 200mm, tòa nhà chỉ cách Joe hơn 3,25 lần (130ft / 40ft = 3,25), mặc dù khoảng cách giữa Joe và tòa nhà là như nhau. Điều thay đổi là tỷ lệ khoảng cách từ camera đến Joe và khoảng cách của camera với tòa nhà. Đó là những gì xác định phối cảnh: Tỷ lệ khoảng cách giữa máy ảnh và các yếu tố khác nhau của một cảnh.

Cuối cùng, điều duy nhất quyết định phối cảnh là vị trí camera và vị trí tương đối của các yếu tố khác nhau của cảnh.

Để xem làm thế nào ngay cả một sự khác biệt khá nhỏ trong phối cảnh ảnh hưởng đến một hình ảnh, vui lòng xem: Tại sao hậu cảnh lớn hơn và mờ hơn trong một trong những hình ảnh này?

Biến dạng ống kính

Biến dạng ống kính được gây ra bởi cách ống kính chiếu hình ảnh ảo của ánh sáng đi vào mặt trước ống kính ra phía sau ống kính. Các thuật ngữ sau đây là các loại biến dạng ống kính khác nhau. Biến dạng ống kính đôi khi được gọi là biến dạng hình học vì chúng ảnh hưởng đến cách hình dạng hình học được mô tả bằng ống kính.

Biến dạng thùng là một biến dạng hình học trong đó các đường thẳng dường như bị cong ra khỏi trung tâm của hình ảnh. Điều này được gây ra bởi độ phóng đại lớn hơn ở trung tâm của ống kính so với các cạnh. Hầu hết các ống kính có méo hình ống là các ống kính góc rộng hơn, ép một cảnh rất rộng lên một cảm biến hẹp hơn hoặc một đoạn phim. Cuối cùng trong biến dạng nòng súng là một thấu kính mắt cá, hy sinh phép chiếu trực tràng có lợi cho trường nhìn rộng hơn thu được bằng phép chiếu hình cầu. Một tập hợp các đường thẳng và ngang thẳng đứng bị biến dạng thùng:

biến dạng thùng

Biến dạng Pinc Muff là một biến dạng hình học trong đó các đường thẳng dường như được uốn cong về phía trung tâm của hình ảnh. Điều này được gây ra bởi độ phóng đại lớn hơn ở rìa của ống kính so với ở giữa. Biến dạng pinc Muff có xu hướng hiển thị ở đầu tiêu cự dài hơn của ống kính zoom. Một tập hợp các đường thẳng và ngang thẳng đứng bị biến dạng pinc Muff:

Biến dạng pinc Muff

Nói một cách nghiêm túc, Mustache Distortion là một biến dạng hình học thể hiện sự biến dạng nòng súng gần trung tâm của trục quang học và dần dần chuyển sang méo méo gần các cạnh. Đôi khi các mô hình biến dạng khác gây ra bởi biến dạng nòng súng hoặc méo méo một phần cũng được dán nhãn là biến dạng ria mép . Một tập hợp các đường thẳng và ngang thẳng đứng bị biến dạng ria mép:

Méo mó

Các ống kính zoom có ​​xu hướng chứng minh độ méo hình học nhiều hơn so với các đối tác độ dài tiêu cự đơn của chúng. Một ống kính một tiêu cự, là một ống kính chỉ có một tiêu cự duy nhất, có thể được điều chỉnh để biến dạng hình học chính xác nhất ở một tiêu cự đó. Một ống kính zoom phải thỏa hiệp để thử và kiểm soát độ méo ở mọi độ dài tiêu cự. Nếu biến dạng pinc Muff được điều chỉnh cao cho đầu dài hơn, biến dạng nòng sẽ nghiêm trọng hơn ở đầu rộng. Nếu biến dạng nòng súng được sửa chữa cao ở đầu rộng, nó sẽ làm trầm trọng thêm biến dạng pinc Muff ở đầu dài. Tỷ lệ này càng rộng giữa góc rộng nhất và đầu dài nhất của tiêu cự của ống kính zoom, độ chặt càng chặt để điều chỉnh chính xác các biến dạng hình học ở cả hai đầu.

Ngay cả với các ống kính một tiêu cự, chi phí chính xác hơn cho các ống kính chính xác cho sự biến dạng hình học so với việc sửa chúng "vừa đủ gần". Nó chi phí nhiều hơn về mặt nghiên cứu và phát triển trong giai đoạn thiết kế của ống kính. Nó tốn kém hơn về số lượng các yếu tố quang học được sử dụng, số lượng vật liệu cần thiết để tạo ra các yếu tố đó và chi phí cho các vật liệu kỳ lạ hơn được sử dụng để tạo ra một số yếu tố khắc phục hiệu quả nhất. Nó chi phí nhiều hơn để sản xuất số lượng các yếu tố quang học tăng lên, đôi khi thành các hình dạng bất thường kỳ lạ hơn, và ở dung sai cao hơn.

Một số ống kính đắt nhất cũng là một số ống kính được hiệu chỉnh cao nhất cho các biến dạng quang học. Các ống kính như ống kính Zeiss của ống kính Otus chẳng hạn. Các ống kính zoom rẻ nhất có xu hướng là các ống kính hiển thị độ méo hình học nhất cũng như các quang sai khác.

Sửa méo ống kính

Điều gì gây ra chúng, và chúng có thể được sửa chữa trong lĩnh vực này, hoặc trong hậu kỳ phần mềm không?

Nguyên nhân của biến dạng ống kính hình học là thiết kế của ống kính và cách nó bẻ cong ánh sáng đi qua nó. Nhiều ống kính đơn giản chứng minh sự biến dạng hình học của loại này hay loại khác. Mức độ hiệu chỉnh của ống kính đối với độ méo đó phụ thuộc vào các yếu tố hiệu chỉnh bổ sung được thêm vào công thức quang học của ống kính.

Cách tốt nhất để sửa méo ống kính hình học trong trường là sử dụng ống kính có sẵn tại thời điểm chứng minh độ méo không mong muốn ít nhất.

Người ta có thể sửa méo hình học bằng cách xử lý hình ảnh trong máy ảnh (nếu máy ảnh có khả năng đó) hoặc xử lý hậu kỳ, nhưng nó đi kèm với một số cảnh báo.

  • Khi các cạnh được uốn cong để sửa cho biến dạng hình học, phạm vi bao phủ của trường nhìn bị giảm nếu hình dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông của hình ảnh tổng thể được giữ nguyên. Không phải tất cả mọi thứ nhìn thấy trên các cạnh trong hình ảnh chưa được chỉnh sửa sẽ xuất hiện trong hình ảnh được sửa.
  • Khi pixel được ánh xạ lại, độ phân giải có thể bị mất . Nếu ống kính khá mềm và mờ bắt đầu, điều này có thể sẽ không thể đo lường được, ít được chú ý hơn. Nhưng với các ống kính có độ phân giải cao hơn được sử dụng trên các máy ảnh có độ phân giải cao hơn, điều này có thể có cả hiệu ứng có thể đo được và thậm chí là hiệu ứng đáng chú ý ở kích thước màn hình lớn hơn. Như Roger Cicala, LensGuruGod1 tại lensrentals.com, cho biết trong một bài đăng trên blog dành cho chủ đề này ,

"Bạn có thể sửa nó trong bài, nhưng ...
không có bữa trưa miễn phí.

  • Bất kỳ hiệu chỉnh trong máy ảnh nào được áp dụng cho hình ảnh khi chụp RAW sẽ được phản ánh trong jpeg xem trước được tạo và gắn vào tệp thô, nhưng việc hiệu chỉnh sẽ được áp dụng trong xử lý hậu kỳ phụ thuộc vào việc sử dụng trình chuyển đổi thô nào. Nói chung, các bộ chuyển đổi thô của bên thứ ba như Lightroom sẽ bỏ qua các hướng dẫn về sửa lỗi có trong phần "ghi chú của nhà sản xuất" trong thông tin EXIF ​​trong khi hầu hết các nhà sản xuất máy ảnh 'trong phần mềm nội bộ sẽ áp dụng cài đặt trong máy ảnh khi mở tệp thô. Ngoài ra, việc hiệu chỉnh có thể được áp dụng bằng bộ chuyển đổi thô của bên thứ ba như Lightroom sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng cấu hình ống kính được cung cấp bởi ứng dụng bên thứ ba đó thay vì cấu hình ống kính, thường được cung cấp bởi các nhà sản xuất máy ảnh, được sử dụng trong máy ảnh để tạo bản xem trước jpeg hoặc trong bài sử dụng các nhà sản xuất máy ảnh ' phần mềm riêng. Mặt khác, hầu hết các nhà sản xuất chỉ cung cấp cấu hình hiệu chỉnh cho ống kính của riêng họ (đối với hiệu chỉnh trong máy ảnh hoặc sau sản xuất) trong khi bộ chuyển đổi thô của bên thứ ba đôi khi sẽ có cấu hình có sẵn cho ống kính của bên thứ ba.

Một điều quan trọng để mọi người hiểu là sự biến dạng của bất kỳ loại nào KHÔNG dẫn đến mờ. Mất tập trung, hôn mê, loạn thị, vv là những hiệu ứng làm mờ. Sự biến dạng chỉ đơn giản là "di chuyển" các đường đến nơi bạn không muốn chúng.
Carl Witthoft

1
@CarlWitthoft Khi ống kính "di chuyển" đường bạn chính xác. Nhưng khi chúng được "Di chuyển" trong quá trình hậu xử lý, sự khác biệt về hình dạng của hình dạng cong của hiệu chỉnh và hình vuông của lưới pixel sẽ dẫn đến mất độ phân giải cũng như được ghi lại bởi liên kết đến blog của Roger cicala. Xem thêm ảnh.stackexchange.com/a/69812/15871
Michael C

Đúng 'nuff - Tôi chỉ không coi việc xử lý hậu kỳ là một bộ khử hình ảnh giống như cách tôi xem tất cả các hiệu ứng quang học hình học và lượng tử.
Carl Witthoft

2

Tôi đã nghe nói về:

biến dạng phối cảnh

biến dạng thùng

méo méo

biến dạng ria mép

Biến dạng phối cảnh mô tả cách một hình ảnh (hoặc chế độ xem, hoặc chính xác hơn là phối cảnh của bạn) thay đổi khi bạn di chuyển gần hoặc xa khỏi đối tượng của bạn (ví dụ: thay đổi góc nhìn của bạn).

Cách dễ nhất để nghĩ về điều này là - hãy tưởng tượng nếu bạn chỉ cách khuôn mặt của ai đó 10cm. Từ khoảng cách này (tức là từ góc nhìn này), bạn không thể xem toàn bộ khuôn mặt của họ cùng một lúc - bạn phải quay đầu sang trái, phải, lên, xuống, để xem toàn bộ khuôn mặt của họ. Bây giờ hãy nghĩ về góc mà bạn đang nhìn mặt họ khi bạn quay đầu sang trái. Mũi nhô ra, có thể chặn tầm nhìn của má họ.

Bây giờ trở lại lên đến 5 mét. Bạn có thể nhìn thấy toàn bộ khuôn mặt của họ trong nháy mắt. Bạn có thể thấy mũi và toàn bộ má của họ. Mũi không chặn má bất kể bạn nhìn vào bên trái, phải hay giữa khuôn mặt của họ.

Sự thay đổi về diện mạo của hình ảnh (khuôn mặt của họ) không phải là do phóng to hoặc thu nhỏ. Nếu bạn đứng ở khoảng cách 5 mét và sử dụng zoom để phóng to khuôn mặt của họ để lấp đầy khung hình của bạn - phối cảnh sẽ không thay đổi. Nhưng nếu bạn đi lên mặt, chỉ cần 10cm nữa, quan điểm của bạn đã thay đổi và diện mạo của khuôn mặt đã thay đổi.

Có một hình ảnh tuyệt vời cho thấy sự biến dạng này -

trình tự chân dung cho thấy sự biến dạng phối cảnh

Mặc dù hình ảnh này liệt kê các độ dài tiêu cự được sử dụng, nhưng đừng dại dột nghĩ rằng chính độ dài tiêu cự (hoặc thu phóng) đã gây ra biến dạng. Điều xảy ra là ở độ dài tiêu cự ngắn hơn, nhiếp ảnh gia đã tiến lại gần đối tượng để lấp đầy khung hình với khuôn mặt của đối tượng - chính sự thay đổi trong quan điểm này đang gây ra sự biến dạng.

Một ví dụ tốt hơn về ảnh hưởng của độ dài tiêu cự hoặc thu phóng, nằm trong chuỗi bên dưới -

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Lưu ý ở đây là vì vị trí máy ảnh không thay đổi, phối cảnh không thay đổi giữa các lần chụp và vì vậy chuồng trại không bị biến dạng từ ảnh này sang ảnh khác.

Xin lỗi tôi không thể mô tả hoặc giải thích một cách toàn diện về 3 biến dạng khác mà bạn đã liệt kê.


2

Phối cảnh méo giữ đường thẳng. Tuy nhiên, song song không ở song song (trừ khi song song với đường chân trời), tuy nhiên. Tứ giác được biến thành tứ giác. Biến dạng phối cảnh có thể được mô tả bằng một biến đổi phối cảnh tương đương, chiếu cảnh 3D thông qua một điểm lên mặt phẳng.

Biến dạng thùng và pinc Muff không giữ đường thẳng. Họ uốn cong chúng ra bên ngoài hoặc bên trong, tương ứng, từ trung tâm hình ảnh. Chúng là một hệ quả của hình học thấu kính. Sự biến dạng ria mép xảy ra khi sự biến dạng như vậy trở nên yếu hơn ở bên ngoài. Nó có thể là hiệu ứng của các biện pháp khắc phục đối với biến dạng nòng hoặc pinc Muff không hiệu quả như nhau ở mọi điểm.


-1

Tất cả các biến dạng ống kính khác nhau đó sắp xếp lại các pixel trong ảnh (không phụ thuộc vào nội dung cảnh). Đường thẳng trở thành đường cong chẳng hạn. Đây là sự biến dạng của tái tạo, vì các dòng chủ đề là thẳng và các đường cong không tồn tại.

Phối cảnh sắp xếp nội dung cảnh, của các đối tượng cảnh tương đối với nhau. Những thứ gần (như có thể mũi trong một bức chân dung) có vẻ lớn hơn, đơn giản là vì chúng ta đứng quá gần để xem chúng. Hoặc nếu chúng ta đứng gần nhau, thì sự phân tách theo chiều ngang rõ ràng khác nhau so với những thứ ở gần ... Đây không phải là sự biến dạng ngoại trừ trong quan niệm của chúng ta. Tất cả các trường hợp tất nhiên là chính xác cách mọi thứ thực sự xuất hiện khi máy ảnh đứng ở vị trí đó


2
Làm cách nào các biến dạng ống kính khác nhau có thể sắp xếp lại "các pixel trong ảnh" khi ánh sáng truyền qua các thấu kính làm biến dạng ánh sáng đó không được tạo thành từ các pixel?
Michael C

Tâm trạng Pissy hôm nay Michael? Nó không khó lắm đâu. :) Các photon trong hình ảnh ống kính được chiếu lên cảm biến, để được chụp và tái tạo bởi các pixel. Biến dạng ống kính định tuyến lại các photon thành các pixel sai. Sau đó, không phải là sự sắp xếp chính xác của dữ liệu trong các pixel, được gọi là biến dạng.
WayneF

2
Đó là định nghĩa điên rồ nhất về biến dạng ống kính tôi từng nghe. Biến dạng ống kính được gây ra bởi cách ống kính khúc xạ các tia sáng, chứ không phải cách ống kính sắp xếp các pixel. Nếu một người nhìn qua ống kính thì không có pixel nào liên quan. Nếu một người chụp ảnh trên phim thì không có pixel nào liên quan. Nó không liên quan gì đến pixel trực tiếp và chỉ gián tiếp nếu một người đang chụp ảnh kỹ thuật số và sau đó sắp xếp lại thông tin từ các pixel cụ thể để sửa lỗi cho sự biến dạng xảy ra với các tia sáng, chứ không phải các pixel.
Michael C

điều này có ý nghĩa - ngày nay mọi người nghĩ với pixel, mọi thứ chúng ta làm trong nhiếp ảnh đều được hiển thị trên màn hình. bỏ qua ống kính và khúc xạ là một ý tưởng tốt nếu chúng ta chỉ quan tâm đến hiệu ứng.
szulat

1
Nhưng câu hỏi không phải là về hiệu ứng và sửa lỗi méo, mà là về chính sự biến dạng: nguyên nhân gây ra nó và nó trông như thế nào.
Michael C
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.