镜头畸变

2022年4月24日摄影知识121阅读模式

镜头畸变一般来说,镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称,也就是因为透视原因造成的失真,这种失真对于照片的成像质量是非常不利的,毕竟摄影的目的是为了再现,而非夸张,但因为这是透镜的固有有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线),所以无法消除,只能改善。

高档镜头光学设计以及用料考究,利用镜片组的优化设计、选用高质量的光学玻璃(如萤石玻璃)来制造镜片,可以使透视变形降到很低的程度。但是完全消除畸变是不可能的,最高质量的镜头在极其严格的条件下测试,在镜头的边缘也会产生不同程度的变形和失真。

简单释义

镜头畸变
用广角镜头拍摄的特写照片,其中被摄对象的鼻子与面部的其它器官相比会显得出奇的大。这就是用广角镜头拍摄的很多照片所具有的一种透视畸变形式的特征。

这种失真发生的原因其实就是透视,正常透视,众所周知,眼睛感觉远近的一种方法就是利用物体的相对大小,也就是“近大远小”。在摄影中,也是用相同方法表达透视关系的:平行的铁轨会随着我们向远处了望而显得越来越靠近,直至汇聚成一点。这一现象的本质就是铁轨间的距离表面上看变小了。

透视的另一种表现,即物体越近,透视效果越强烈,比方说,200名士兵排成一纵队正在行进。如果在距离前面士兵10英尺的地方观看或拍摄队伍,那么前面的士兵就会显得比最后的士兵高大得多。但是,如果在远离前面士兵100米的地方观看或拍摄同一支队伍,第一个和最后一个士兵之间的大小差异就不会显得那么大。

透视的这两方面特征同样适用于所有的镜头,即:

1. 被摄体越远,显得越小;

2. 镜头离被摄体越远,被摄体外观上的大小变化越小。

画质

画质就是画面质量,包括清晰度、锐度、镜头畸变、色散度、分辨率、色域范围、色彩纯度(色彩艳度)、色彩平衡等几方面指标。

画质
清晰度是什么

清晰度指影像上各细部影纹及其边界的清晰程度。清晰度,一般是从录像机角度出发,通过看重放图像的清晰程度来比较图像质量,所以常用清晰度一词。

清晰度是什么
锐度

锐度有时也叫“清晰度”,它是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标,一张照片最起码清晰可见,就算有虚化,那也得有主体清晰才是照片的基本。

锐度
色散度

色散度是指色散元件或色散系统色散能力的大小,常用线色散率或角色散率来度量,同一光学介质,对不同波长光的折射率是不同的,也就是说,对于一枚镜头而言,不同色光的焦点位置实际上是不一样的,这必然导致很多成像问题,其中之一就是色散。在天然材料中,一种叫萤石的矿物质就具有局部色散的超低色散特性。

色散度
分辨率

分辨率,又称解析度、解像度,可以细分为显示分辨率、图像分辨率、打印分辨率和扫描分辨率等,分辨率决定了位图图像细节的精细程度。

分辨率
色域

色域就是指某种表色模式所能表达的颜色构成的范围区域,也指具体设备,如显示器、打印机等印刷复制所能表现的颜色范围。专业点说色域是对一种颜色进行编码的方法,也指一个技术系统能够产生的颜色的总和。

色域
色彩纯度

色彩纯度,也叫饱和度、彩度,是指原色在色彩中所占据的百分比,用来表现色彩的鲜艳和深浅的标准,一种颜色的纯度越高,色彩就越鲜艳,如果纯度逐渐降低的话,就会越来越暗淡。纯度最高的色彩就是原色,而最低的就会变成无彩色。

色彩纯度
色彩平衡

色彩平衡是图像处理(Photoshop)软件中一个重要操作。通过对图像的色彩平衡处理,可以校正图像色偏,过饱和或饱和度不足的情况,也可以根据自己的喜好和制作需要,调制需要的色彩,更好地完成画面效果。

色彩平衡

不同用途畸变

广角镜头的透视畸变

广角镜头的透视畸变那么为什么广角镜头常常产生失真的透视关系,比如实例中怪异的鼻子的根源呢?因为使用广角镜头往往在非常接近被摄体的位置上进行拍摄,拍摄距离越近,透视效果越强烈。

倘若是在相同的距离使用所有镜头进行拍摄的话,广角镜头并不会比任何一只其他镜头更歪曲透视。实际上,通过试验并不难证实这一点,使用不同焦距的镜头拍摄一排柱子或一排树或是任何成排的对象,在相同的位置拍摄所有的照片,然后放大每一影像的相同部分,目的是在照片上得到同等大小的影像。

最后,不管所用镜头的焦距如何,在任何一张照片上都不会看到透视方面存在任何的差异。原因是所有照片的拍摄距离都是相同的,即被摄体到镜头的距离都是相同的。

现在,让我们回到特写照片中大鼻子的问题上来。人的鼻子尖距离照相机比面部的其他部分大约近1英寸。由于被摄体越近就会显得越大,因此靠近拍摄时,鼻子就会显得比面部其他部分不成比例的大。那么,为什么广角镜头会使这种失真更为显著呢?

因为为了使肖像充满画面,对于广角镜头必须极为接近被摄对象。对于任何一种镜头,当非常接近被摄体到一定程度时,就会产生这种失真。越接近被摄体,失真越严重。正是由于希望被摄体充满画面,而恰恰进入了广角镜头的失真距离范围。

远摄镜头的透视畸变

实际上,随着被摄体的越来越远,透视畸变会变得越来越小,但却开始变得扁平,也就是失去层次和细节。相距很远的两个被摄体却显得像一个在另一个之上似的。这是一种反向畸变,在使用远摄镜头拍摄时时常出现。由于被摄体距离照相机非常遥远,从而产生了扁平的透视效果。

为什么这种情形经常会在用远摄镜头拍摄的照片中看到呢?这是因为使用远摄镜头时,拍摄距离往往更为遥远。事实上,在相同的距离处无论使用什么镜头都会产生这种失真。

分类

线性畸变

线性畸变(linear distortion),又叫线性失真,当试图近距离拍摄高大的直线结构,比如建筑物或树木的时候,就会导致另外一种失真。假设使用的是广角镜头,并且认为只把照相机稍微向上瞄准一点,就可以离得很近也能把整个结构拍摄下来。

线性畸变
桶形畸变

桶形畸变(Barrel Distortion),又称桶形失真,是由镜头中透镜物理性能以及镜片组结构引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。我们在使用广角镜头或使用变焦镜头的广角端时,最容易察觉桶形失真现象。

桶形畸变
枕形畸变

枕形畸变(Pincushion Distortion),又称枕形失真,它是由镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。我们在使用长焦镜头或使用变焦镜头的长焦端时,最容易察觉枕形失真现象。特别是在使用焦距转换器后,枕形失真便很容易发生。

枕形畸变

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