Was ist der Unterschied zwischen perspektivischer Verzeichnung und tonnen- oder kissenförmiger Verzeichnung?

Die Perspektive wird durch die Position der Kamera relativ zur Szene bestimmt . Wenn eine Kameraposition eine Perspektive erzeugt, die ein Objekt oder eine Szene anders aussehen lässt, als wir vielleicht erwarten, nennen wir das perspektivische Verzerrung .

Alle anderen aufgeführten Verzerrungen sind das Ergebnis der Art und Weise, wie Linsen das Licht brechen, wenn das Licht durch sie hindurchgeht. Sie sind das Ergebnis der Geometrie , mit der eine Linse ein virtuelles Bild der Szene projiziert, von der die durch die Linse tretenden Lichtstrahlen stammen.

Perspektivische Verzerrung

Perspektivische Verzerrung ist eine Art Fehlbezeichnung. Es gibt wirklich nur eine Perspektive . Sie wird durch eine Betrachtungsposition einer Szene bestimmt. Im Kontext der Fotografie ist die Perspektive ein Ergebnis der Position der Kamera in Bezug auf die Szene sowie der Positionen der verschiedenen Elemente in der Szene in Bezug zueinander. Was wir als perspektivische Verzerrung bezeichnen, ist eine Perspektive, die uns eine Ansicht einer Szene oder eines Objekts innerhalb dieser Szene gibt, die sich von dem unterscheidet, was wir normalerweise von der Szene oder dem Objekt erwarten würden.

Nimmt man ein Foto eines dreidimensionalen Würfels aus einer Position sehr nahe an einer Ecke auf, scheint die nächste Ecke des Würfels in Richtung der Kamera gestreckt zu sein. Nimmt man ein Foto desselben Würfels aus viel größerer Entfernung und viel längerer Brennweite auf, so dass der Würfel im Bild gleich groß ist, erscheint dieselbe Ecke des Würfels abgeflacht.

_{Bild-Copyright 2007 SharkD , lizenziert CC-BY-SA 3.0}

Viele Leute missverstehen, dass es die Brennweite der Objektive ist, die den Unterschied verursacht. Es ist nicht . Es ist die Aufnahmeposition, die verwendet wird, um den Würfel mit den zwei verschiedenen Linsen zu rahmen. Wenn wir eine Kamera und ein Weitwinkelobjektiv hätten, beides mit ausreichender Auflösung, und den Würfel mit dem Weitwinkelobjektiv aus der gleichen Position aufgenommen hätten, hätten wir mit dem Objektiv mit längerer Brennweite den Rahmen mit dem Würfel gefüllt und das resultierende Foto dann so zugeschnitten Der Würfel hat die gleiche Größe, die Perspektive wäre auch die gleiche - der Würfel würde genauso abgeflacht erscheinen, als hätten wir ihn mit dem längeren Objektiv aufgenommen.

Wenn man einen rechteckigen Wolkenkratzer vom Bürgersteig über eine schmale Straße aus fotografiert, sieht die Oberseite des Gebäudes viel schmaler aus als die Unterseite. (Es sei denn, wir würden ein Tilt/Shift-Perspektivensteuerungsobjektiv oder eine Fachkamera, die Perspektivsteuerungsbewegungen ausführen kann, richtig verwenden .) Wenn wir die Szene mit unseren eigenen Augen betrachten, kompensiert unser Gehirn diesen Unterschied und wir nehmen wahr, dass die Spitze des Gebäudes ist die gleiche Breite wie unten. Aber wenn wir das Foto betrachten, das wir von derselben Stelle aufgenommen haben, geben wir unserem Gehirn nicht die gleiche volle Batterie von Hinweisen (hauptsächlich unser Stereosehen, weil wir zwei Augen haben) und unser Gehirn nimmt das Foto nicht auf die gleiche Weise wahr wie es nahm die eigentliche Szene aus der gleichen Position wahr.

Dasselbe gilt, wenn wir ein Gesicht aus so kurzer Entfernung porträtieren, dass die Nase doppelt so groß erscheint wie die Ohren. Die Nase ist so viel näher an der Kamera 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. Aber wenn wir ein Foto betrachten, das aus der gleichen Entfernung aufgenommen wurde, fehlen unserem Gehirn alle Anhaltspunkte, die es braucht, und es kann nicht dasselbe korrigierte 3D-Modell in unserer Wahrnehmung des Fotos erstellen.

Betrachten Sie, was wir als Telekomprimierung bezeichnen :

Nehmen wir an, Sie sind 10 Fuß von Ihrem Freund Joe entfernt und nehmen sein Bild im Hochformat mit einem 50-mm-Objektiv auf. Angenommen, es gibt ein Gebäude 100 Fuß hinter Joe. Das Gebäude ist 10-mal so weit von der Kamera entfernt wie Joe. Wenn Joe also 6 Fuß groß und das Gebäude 60 Fuß hoch ist, scheinen sie auf Ihrem Foto die gleiche Höhe zu haben, da beide etwa 33º des 40º-Winkels von einnehmen würden Ansicht eines 50-mm-Objektivs entlang der längeren Dimension.

Gehen Sie jetzt 30 Fuß zurück und verwenden Sie ein 200-mm-Objektiv. Ihre Gesamtentfernung von Joe beträgt jetzt 40 Fuß, was 4-mal weiter ist als die 10 Fuß, die Sie mit dem 50-mm-Objektiv verwendet haben. Da Sie eine Brennweite verwenden, die das 4-fache der ursprünglichen 50 mm (50 mm x 4 = 200 mm) beträgt, erscheint er auf dem zweiten Foto in derselben Höhe wie auf dem ersten. Das Gebäude hingegen ist jetzt 40 Meter von der Kamera entfernt. Das ist nur 1,3-mal so weit wie bei der ersten Aufnahme (100 Fuß x 1,3 = 130 Fuß), aber Sie haben die Brennweite um das 4-fache erhöht. Jetzt erscheint das 60 Fuß hohe Gebäude ungefähr dreimal so hoch wie Joe auf dem Bild (100 Fuß / 130 Fuß = 0,77; 0,77 x 4 = 3,08). Zumindest würde es, wenn alle 60 Fuß davon in das Bild passen könnten, aber es passt nicht in diese Entfernung mit einem 200-mm-Objektiv.

Eine andere Sichtweise ist, dass auf dem ersten Foto mit dem 50-mm-Objektiv das Gebäude 10-mal weiter entfernt war als Joe (100 Fuß / 10 Fuß = 10). Auf dem zweiten Foto mit dem 200-mm-Objektiv war das Gebäude nur 3,25-mal weiter entfernt als Joe (130 Fuß / 40 Fuß = 3,25), obwohl die Entfernung zwischen Joe und dem Gebäude gleich war. Was sich geändert hat, war das Verhältnis der Entfernung von der Kamera zu Joe und der Entfernung der Kamera zum Gebäude. Das ist es, was die Perspektive definiert: Das Verhältnis der Entfernungen zwischen der Kamera und verschiedenen Elementen einer Szene.

Am Ende bestimmen nur die Kameraposition und die relativen Positionen der verschiedenen Elemente der Szene die Perspektive.

Einen Blick darauf, wie sich selbst ein ziemlich geringfügiger Unterschied in der Perspektive auf ein Bild auswirkt, finden Sie unter: Warum ist der Hintergrund in einem dieser Bilder größer und unschärfer?

Linsenverzerrungen

Objektivverzerrungen werden dadurch verursacht, wie ein Objektiv ein virtuelles Bild des Lichts projiziert, das auf der Vorderseite des Objektivs auf die Rückseite des Objektivs eintritt. Die folgenden Begriffe sind verschiedene Arten von Linsenverzerrungen. Linsenverzerrungen werden manchmal als geometrische Verzerrungen bezeichnet, da sie die Art und Weise beeinflussen, wie geometrische Formen durch eine Linse dargestellt werden.

Tonnenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien von der Bildmitte weg gekrümmt erscheinen. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung in der Mitte des Objektivs größer ist als an den Rändern. Die meisten Objektive mit tonnenförmiger Verzeichnung sind Weitwinkelobjektive, die eine sehr breite Szene auf einen schmaleren Sensor oder ein Stück Film pressen. Die ultimative tonnenförmige Verzeichnung ist ein Fischaugenobjektiv, das die geradlinige Projektion zugunsten eines breiteren Sichtfelds opfert, das durch sphärische Projektion gewonnen wird. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die tonnenförmig verzerrt sind:

Die Kissenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien zur Mitte des Bildes gekrümmt erscheinen. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung am Rand der Linse größer ist als in der Mitte. Kissenverzeichnung tritt tendenziell am Ende der längeren Brennweite von Zoomobjektiven auf. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Kissenverzerrung unterliegen:

Moustache Distortion ist streng genommen eine geometrische Verzerrung, die nahe der Mitte der optischen Achse eine Tonnenverzerrung aufweist und in der Nähe der Ränder allmählich in eine Kissenverzerrung übergeht. Manchmal werden auch andere Verzerrungsmuster, die durch teilweise Korrektur von Tonnen- oder Kissenverzeichnungen verursacht werden, als Schnurrbartverzeichnung bezeichnet . Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Schnurrbartverzerrung unterliegen:

Zoomobjektive neigen dazu, eine stärkere geometrische Verzerrung zu zeigen als ihre Gegenstücke mit einer einzigen Brennweite. Eine Festbrennweite, die eine Linse mit nur einer einzigen Brennweite ist, kann abgestimmt werden, um die geometrische Verzerrung bei dieser einen Brennweite am besten zu korrigieren. Ein Zoomobjektiv muss Kompromisse eingehen, um die Verzerrung bei allen Brennweiten zu kontrollieren. Wenn die Kissenverzeichnung für das längere Ende stark korrigiert wird, wäre die Tonnenverzerrung am breiten Ende stärker. Wenn die Tonnenverzerrung am breiten Ende stark korrigiert wird, würde dies die Kissenverzerrung am langen Ende verschlimmern. Je breiter das Verhältnis zwischen dem weitesten und dem längsten Ende der Brennweite eines Zoomobjektivs ist, desto schwieriger ist die Gratwanderung, um geometrische Verzerrungen an beiden Enden richtig zu korrigieren.

Selbst bei Objektiven mit Festbrennweite kostet es mehr, Objektive für geometrische Verzerrungen präzise zu korrigieren, als sie "gerade nah genug" zu korrigieren. Es kostet mehr an 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 exotischerer 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 Objektive sind auch einige der am besten korrigierten Objektive für optische Verzerrungen. Objektive wie zum Beispiel die Zeiss-Reihe von Otus-Objektiven. Die billigsten Zoomobjektive sind in der Regel Objektive, die die größte geometrische Verzerrung sowie andere optische Aberrationen aufweisen.

Korrigieren von Linsenverzerrungen

Was verursacht sie und können sie vor Ort oder in der Software-Postproduktion korrigiert werden?

Die Ursache für geometrische Linsenverzerrungen ist das Design der Linse und die Art und Weise, wie sie das durch sie hindurchtretende Licht beugt. Viele einfache Linsen weisen geometrische Verzerrungen der einen oder anderen Art auf. Wie stark ein Objektiv diese Verzerrung korrigiert, hängt von zusätzlichen Korrekturelementen ab, die der optischen Formel eines Objektivs hinzugefügt werden.

Der beste Weg, um die geometrische Linsenverzerrung vor Ort zu korrigieren, besteht darin, die zu dem Zeitpunkt verfügbare Linse zu verwenden, die die geringste unerwünschte Verzerrung aufweist.

Man kann geometrische Verzerrungen korrigieren, indem man das Bild in der Kamera verarbeitet (wenn die Kamera über diese Fähigkeit verfügt) oder in der Nachbearbeitung, aber es gibt mehrere Einschränkungen.

• Da die Kanten gekrümmt sind, um geometrische Verzerrungen zu korrigieren, wird die Abdeckung des Sichtfelds reduziert, wenn die rechteckige oder quadratische Form des Gesamtbilds erhalten bleibt. Nicht alles, was im unkorrigierten Bild an den Rändern zu sehen ist, erscheint im korrigierten Bild.
• Wenn Pixel neu zugeordnet werden , kann die Auflösung verloren gehen . Wenn das Objektiv anfangs ziemlich weich und verschwommen ist, wird dies wahrscheinlich nicht einmal messbar, geschweige denn auffällig sein. Bei Objektiven mit höherer Auflösung, die an Kameras mit höherer Auflösung verwendet werden, kann dies jedoch sowohl einen messbaren Effekt als auch einen spürbaren Effekt bei größeren Displays haben. Wie Roger Cicala, LensGuruGod1 bei lensrentals.com, in einem dem Thema gewidmeten Blogbeitrag sagt ,

„Sie KÖNNEN es in der Post korrigieren, aber …
es gibt kein kostenloses Mittagessen.

• Jede kamerainterne Korrektur, die beim Aufnehmen von RAW auf das Bild angewendet wird, wird in dem generierten Vorschau-JPEG widergespiegelt und an die Rohdatei angehängt, aber ob die Korrektur in der Nachbearbeitung angewendet wird, hängt davon ab, welchen Rohkonverter man verwendet. Im Allgemeinen ignorieren Raw-Konverter von Drittanbietern wie Lightroom die Anweisungen zur Korrektur im Abschnitt „Maker Notes“ der EXIF-Informationen, während die hauseigene Software der meisten Kamerahersteller die kamerainternen Einstellungen beim Öffnen einer Raw-Datei anwendet. Auch die Korrektur, die man mit einem Rohkonverter eines Drittanbieters wie Lightroom anwenden kann, wird mit Objektivprofilen durchgeführt, die von dieser Drittanbieteranwendung bereitgestellt werden, und nicht mit dem Objektivprofil, das normalerweise von den Kameraherstellern bereitgestellt wird und in der Kamera zum Generieren der JPEG-Vorschau verwendet wird oder postalisch mit den Kameraherstellern eigene Software. Andererseits stellen die meisten Hersteller nur Korrekturprofile für ihre eigenen Objektive bereit (entweder für die Korrektur in der Kamera oder für die Nachbearbeitung), während Rohkonverter von Drittanbietern manchmal Profile für Objektive von Drittanbietern zur Verfügung stellen.

Ich habe gehört von:

Perspektivische Verzerrung

tonnenförmige Verzerrung

Kissenverzerrung

Schnurrbart Verzerrung

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 wären nur 10 cm von jemandes Gesicht entfernt. Aus dieser Entfernung (d. h. aus dieser Perspektive) können Sie nicht ihr ganzes Gesicht auf einmal sehen – Sie müssen Ihren eigenen Kopf nach links, rechts, oben, unten drehen, um ihr ganzes Gesicht zu sehen. Denken Sie nun an den Winkel, aus dem Sie ihr Gesicht betrachten, wenn Sie Ihren Kopf nach links drehen. Die Nase ragt heraus und blockiert möglicherweise die Sicht auf ihre Wange.

Gehen Sie nun bis auf 5 Meter zurück. 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 gestanden und das Gesicht mit einem Zoom vergrößert haben, um Ihren Rahmen auszufüllen, hat sich die Perspektive nicht geändert. Aber wenn Sie auf das Gesicht zugehen, nur 10 cm entfernt, hat sich Ihre Perspektive geändert und das Aussehen des Gesichts hat sich verändert.

Es gibt ein großartiges Bild, das diese Verzerrung zeigt -

Obwohl dieses Bild die verwendeten Brennweiten auflistet, lassen Sie sich nicht täuschen, dass die Brennweite (oder der Zoom) die Verzerrung verursacht hat. Was passiert ist, ist, dass der Fotograf bei den kürzeren Brennweiten näher an das Motiv herangetreten ist, um den Rahmen mit dem Gesicht des Motivs zu füllen – es ist diese Änderung der Perspektive, die die Verzerrung verursacht.

Ein besseres Beispiel für den Effekt der Brennweite oder des Zooms finden Sie in der folgenden Sequenz -

Beachten Sie hier, dass sich die Perspektive zwischen den Aufnahmen nicht geändert hat, da sich die Kameraposition nicht geändert hat, und die Scheune daher nicht von einer Aufnahme zur nächsten verzerrt wird.

Tut mir leid, dass ich die anderen 3 Verzerrungen, die Sie aufgelistet haben, nicht umfassend beschreiben oder erklären kann.

Perspektivische Verzerrung hält 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, das eine 3D-Szene durch einen Punkt auf eine Ebene projiziert.

Tonnen- und Kissenverzerrung halten gerade Linien nicht gerade. Sie biegen sie von der Bildmitte nach außen bzw. nach innen. Sie sind eine Folge der Linsengeometrie. Schnurrbartverzerrungen treten auf, wenn solche Verzerrungen nach außen hin wieder schwächer werden. Es kann daran liegen, dass Korrekturmaßnahmen für tonnen- oder kissenförmige Verzeichnung nicht an jedem Punkt gleich wirksam sind.

All diese verschiedenen Linsenverzerrungen ordnen die Pixel im Bild neu an (unabhängig vom Szeneninhalt). Gerade Linien werden zum Beispiel zu gekrümmten Linien. Dies ist eine Verzerrung der Reproduktion, da die Objektlinien gerade sind und die gekrümmten Linien nicht existieren.

Perspektive ordnet den Szeneninhalt von Szenenobjekten relativ zueinander an. Dinge in der Nähe (wie vielleicht Nasen in einem Porträt) erscheinen größer, einfach weil wir zu nah stehen, um sie zu sehen. Oder wenn wir nah 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 dieser Stelle steht