Что такое дисторсия?

12/28/2015 - 05:07
Дисторсия

Рис. 1. Искажения прямоугольной сетки. 1. Оригинальное изображение. 2. Бочковидная дисторсия. 3. Подушковидная дисторсия.

Дисторсия это последняя из аберраций Зейделя. Ее легко признали аберрацией, поскольку она деформирует изображение в целом. Она проявляется в том, что прямые линии в пространстве на матрице или пленке фотоаппарата проецируются как изогнутые, это явление еще часто называют криволинейной дисторсией. Рис. 1 иллюстрирует два основных вида дисторсии — бочковидная и подушковидная.

Прямые линии, которые искажаются по форме бочки это бочковидная дисторсия. А те, которые искажаются по форме подушки, это подушковидная дисторсия. При этом прямые линии, которые проходят через центр изображения, остаются прямыми, несмотря на то, что их длинна (радиус) изменяется по сравнению с крайними.

Canon EF 14mm F / 2.8L II USM ƒ/3.5 © Phil Roeder

Фотография сделана фишай объективом Canon EF 14mm F / 2.8L II USM. Несмотря на то, что объектив имеет сильную бочковидную дисторсию, линии, проходящие через центр кадра не искажаются.

А на этом фото, сделанным тем же объективом Canon EF 14mm F / 2.8L II USM, четко выражена бочковидная дисторсия прямых линий, находящихся вдали от центра кадра. Чем дальше такие линии, тем сильнее дисторсия.

 

Суть явления дисторсии

Основной причиной дисторсии является апертурный стоп в системе линз. Положение такого стопа определяет силу и характер дисторсии, как показано на Рис. 2 для простой положительной линзы.

виды дисторсии

Рис 2. Влияние положения апертурного стопа на дисторсию. Обратите внимание, что размер изображения h отличается для постоянного размера объекта у.

Положение точки изображения определяется пересечением главного луча (сплошная линия) с плоскостью изображения. Главный луч — это луч, который проходит через центр стопа, и определяет характер для световых конусов впереди и позади стопа.

Когда апертурный стоп находится в центре системы линз, т.е. когда главный луч входит через оптический центр линзы,  он выходит из нее под тем же углом, что и вошел. Такая система не искажает изображения и называется ортоскопической.

Если стоп находится впереди или сзади, главный луч преломляется. Расстояния до изображения на матрице и до объекта съемки измеряются вдоль главного луча, который в реальности отличается от ортоскопического примера. Соотношения этих расстояний определяет коэффициент изображения h/y, который меньше, если стоп впереди и больше, если сзади. Прямые линии будут искажены, если коэффициент h/y является функцией внеосевого расстояния у.

Если коэффициент h/y уменьшается по направлению к углам изображения, то это бочковидная дисторсия. А если увеличивается, то это подушковидная дисторсия.

Величина диафрагмы не влияет на дисторсию, поскольку главный луч не изменяет свой путь при изменении значения диафрагмы. Если допустить, что апертурный стоп отсутствует, то линза на Рис. 2 имеет такие аберрации, как сферические, кома, астигматизм и выдает нерезкое изображение для любой точки пространства.

 

Дисторсия в объективах

Сложные объективы, такие как ретрофокусные широкоугольные объективы, как правило, имеют бочковидную дисторсию, поскольку передняя группа элементов выступает в качестве апертурного стопа для положительной задней группы.

Телеобъективы имеют отрицательную заднюю группу линз, поэтому имеют подушковидную дисторсию.

В зум объективах сложно скорректировать дисторсию, которая переходит из бочковидной на коротком конце в подушковидную на длинном.

Минимальная дисторсия наблюдается у объективов с симметрической оптической схемой, благодаря симметрии она приближается к ортоскопической.

Как упоминалось выше, прикрывая диафрагму, невозможно исправить дисторсию, но зато диафрагма является инструментом для контроля всех других видов аберраций.

Если установить объектив через реверсивный макро адаптер (кольцо оборотное для макросъемки), то характер дисторсии также изменится, бочковидная дисторсия станет подушковидной и наоборот.

Если проецировать слайд с фотографией, искаженной дисторсией в реверсе через тот же объектив, которым снята эта фотография, или через объектив имеющий те же параметры дисторсии, то на проецируемом изображении дисторсия будет отсутствовать.

Как и другие аберрации, дисторсия зависит от дистанции к объекту съемки. При фокусировке на бесконечность или на ближние дистанции, один и тот же объектив будет давать разную степень дисторсии.

 

Дисторсия на практике

сетка дисторсии объектива Zeiss 21mm f/2.8 Distagon

Рис. 4 . Сетка дисторсии объектива Zeiss 21mm f/2.8 Distagon

пример дисторсии Zeiss 21mm f/2.8 Distagon

Рис. 5. Пример дисторсии на фотографии, снятой объективом Zeiss 21mm f/2.8 Distagon

 

Рис. 5 иллюстрирует фотографию снятую объективом Zeiss 21mm f/2.8 Distagon. Массив окон и красный карниз, параллельный крыше, соответствует кривизне на теоретической сетке Рис. 4. Но это не все. Во время экспозиции, близко к объективу внизу кадра была подставлена черная линейка. Хотя его край немного размыт, линейка ясно показывает, что дисторсия зависит еще и от расстояния до объекта.

На крыше при дистанции около 10 м наблюдается умеренная дисторсия типа «усы», в то время как линейка на расстоянии нескольких сантиметров показывает сильную бочковидную дисторсию.

 

Дисторсия и перспектива

Криволинейная дисторсия, рассмотренная выше, еще известна как оптическая дисторсия. Но ее не следует путать с другими эффектами, которые иногда ошибочно также называют дисторсией.

Перспектива в фотографии определяется расстоянием от точки съемки до объекта съемки. Близлежащие предметы оказываются больше, чем удаленные объекты того же размера, из-за этого возникает чувство глубины или сходимости линий, которые реально в пространстве параллельны.

Известным примером эффекта перспективы являются сходящиеся вертикали, которые возникают, когда здание фотографируется под наклоном (рис. 6). Перспектива не влияет на фокусное расстояние объектива. Она зависит только от точки съемки.

сходящиеся вертикали

Рис. 6. Сходящиеся вертикали. Снято объективом 18mm на полном кадре.

 

Обозначение «перспективная дисторсия» часто применяется, чтобы описать, сходящиеся вертикали и другие проявления перспективы, но это сомнительное определение. На самом же деле перспектива не имеет ничего общего с дисторсией.

Фотография на рис. 6, показывает естественную перспективу. Существуют шифт-объективы (perspective control lenses), c помощью которых можно скорректировать сходящиеся вертикали. Они создают иллюзию другой перспективы, но в реальности шифт-объективы отображают неестественную перспективу, не такую, какую отображают обычные объективы.

Строго говоря шифт-объектив ничего не исправляет. Он имеет специальную механичускую конструкцию, а также формирует большое пятно рассеивания, благодаря чему можно сдвигать оптическую ось отноносительно матрицы. Т.е. он может лишь сдвинуть изображение, чтобы вместить предмет в кадр пленки. Предпосылкой для несходящихся вертикалей есть то, что плоскость пленки располагается параллельно зданию.

Фотографии с несходящимися вертикалями иногда сталкиваются с психологическим сопротивлением зрителя, в то время как фотографии с сходящимися линиями, такими как дороги, которые сужаются к горизонту легко принимаются и даже рассматриваются как искусство перспективы. Помимо удовлетворения аудитории, нет никакой принципиальной разницы между этими двумя случаями.

 

«Геометрическая дисторсия»

Другим типом так называемой дисторсии является «геометрическая дисторсия», которая проявляется, когда трехмерный объект проецируется на плоскую поверхность, такую как сенсор камеры. Например, сфера по центру изображения должна проецироваться на сенсор в виде круглого диска, в то время как в реальности при широком угле обзора она эллиптически растянута по краям изображения.

геометрическая дисторсия

Рис. 7. Пример «геометрической дисторсии». Снято объективом 18mm на полном кадре.

 

Люди на периферии кадра, снятого широкоугольным объективом получаются деформированы (см. Рис. 7) и иногда получаются с яйцевидной формой головы. Этот геометрический эффект является естественным следствием наклонного проецирования и использование слова «дисторсия», для описания этой аномалии будет некорректным.

В отличии от оптической дисторсии, перспективные и геометрические искажения не являются аберрацией объектива. И причиной проявления этих аномалий является неправильная точка съемки. В идеале каждый фотограф должен выбирать точку съемки, которая соотносится с сюжетом, который он снимает.

Фотография, снятая телеобъективом лучше смотрится на расстоянии, а снятая широкоугольным объективом — вблизи.

Фотография со сходящимися вертикалями смотрится более естественно, если ее рассматривать с нижней точки. Точно также «яйцевидные головы» на фотографиях лучше рассматривать с близкого расстояния.

К сожалению человеческий глаз не охватывает такой широкий угол обзора, который дают широкоугольные объективы и рассматривая фотографии с широким углом обзора, человек смотрит на них с большего расстояния, нежели они сняты, и естественно замечает искажения, которые воспринимает как дисторсию.

 

© Paul van Walree 2001–2015
Источник: http://toothwalker.org/optics/distortion.html

Перевод: Иван Косареков


Понравилась статья? Поделись с друзьями.




Аватар пользователя BillyPeacy
If you’re upset about your weight and want to lose a little more, get this… An overweight mother with pre-diabetes has just SHOCKED the medical community by losing an unheard of 22lbs pounds in just 13 days… ....Without starving herself, she lost a total of 37lbs in the first month! [url=http://webbyt.co/weightloss]-> CLICK HERE to see her Transformation Pics![/url] ...Even without exercising, she went on to burn off 84lbs (almost a pound a day) and eliminated any sign of diabetes or any other life-ending diseases. And the amazing thing is… All she did was this D.I.Y. “carb-pairing” trick that reconditions your 3 female weight-loss hormones to drastically accelerate fat-burning while still eating the foods you love. Check it out for yourself… [url=http://webbyt.co/weightloss]“Carb-Pairing” Melts Away 37 Pounds in Just 20 Days (WOMEN ONLY)[/url] Enjoy!
Аватар пользователя ZelAdvertmtx
Zel.biz – это сервис по внедрению наиболее эффективных сегодня рекламных решений для бизнеса и монетизации пуш-трафика. Выберите свой вариант монетизации и получайте доход. Достаточно пройти регистрацию, создать или подключить свой сайт, встроить код для сбора push-подписок и начать зарабатывать. Предлагаем несколько вариантов сотрудничества: Автовыкуп. Система Zel.Biz сразу скупает подписку пользователя по 2-3 р. за штуку, после чего мы используем эти подписки сами. Revshare. Рекламодатель делает рекламу по существующим подпискам. За каждый пуш вебмастеру начисляется процент. Как и рекламодателю. Вы можете зарегистрироваться как рекламодатель или зарегистрировать персональный аккаунт. Рекламодатель. Пользуясь нашими инструментами, вы создаете рекламную кампанию и объявления. Оплата идет только за клик. Оплата только за показы уведомлений не снимается. И это выгодно, так как вы платите только за результат. Персональный аккаунт. Представляет собой кабинет вебмастера и рекламодателя одновременно. Вы оплачиваете подписку, собираете базу без ограничений и рекламируете свои товары или услуги. Отличная возможность не платить за показы рекламы и клики, работая без ограничений. Всего в несколько кликов выберите свою аудиторию по геолокации, возрасту, интересам и т. д., после чего легко запустите свою рекламную кампанию, применяя встроенные инструменты нашего сайта. Zel.biz – для всех типов бизнеса! С нами работают производители всевозможных товаров, интернет-магазины, частные предприниматели, компании, оказывающие различные услуги и сервисы. Каждый найдет в нашем сервисе то, что поможет в его продвижении. Сегодня Zel.biz – это возможность увеличить поток ваших клиентов до 80%. Всего лишь используя рекламные инструменты, которые по-настоящему работают. И это проще, чем кажется! https://zel.biz/ English Version: Zel.biz is a service to implement the most effective advertising solutions for business today and monetize push traffic. Choose your monetization option and earn revenue. Just register, create or connect your site, embed code to collect push subscriptions, and start earning. We offer several cooperation options: 1. Autorepayment. The Zel.Biz system immediately purchases the subscription of the user at 2-3 rubles per unit, after which we use these subscriptions ourselves. 2. Revshare. The advertiser makes ads on existing subscriptions. Interest is charged for each webmaster push. So is the advertiser. You can sign up as an advertiser or sign up for a personal account. 1. Advertiser. Using our tools, you create a campaign and ads. Payment goes only for a click. Payment only for notification shows is not removed. And it benefits as you only pay for the result. 2. Personal account. It is a webmaster and advertiser cabinet at the same time. You pay for your subscription, collect your base without restrictions, and advertise your goods or services. A great opportunity not to pay for ads and clicks, working without restrictions. In just a few clicks, choose your audience by location, age, interest, etc., and then easily launch your advertising campaign using the built-in tools of our site. Zel.biz - for all types of business! We work with manufacturers of all kinds of goods, online stores, private entrepreneurs, companies providing various services and services. Everyone will find in our service what will help in its promotion. Today Zel.biz is an opportunity to increase the flow of your customers to 80%. Just using advertising tools that truly work. And it 's easier than it looks! https://zel.biz/
Добавить комментарий