Die Perspektive wird durch die Position der Kamera relativ zur Szene bestimmt . Wenn eine Kameraposition eine Perspektive erzeugt, bei der ein Objekt oder eine Szene anders aussieht, als wir es vielleicht erwarten, wird dies als perspektivische Verzerrung bezeichnet .
Alle anderen aufgeführten Verzerrungen ergeben sich aus der Art und Weise, in der Linsen das Licht biegen, wenn es durch sie hindurchgeht. Sie sind das Ergebnis der Geometrie, mit der eine Linse ein virtuelles Bild der Szene projiziert, aus der die durch die Linse tretenden Lichtstrahlen stammen.
Perspektivische Verzerrung
Perspektivische Verzerrung ist eine Art Fehlbezeichnung. Es gibt wirklich nur Perspektive . Sie wird durch die Betrachtungsposition einer Szene bestimmt. Im Kontext der Fotografie ergibt sich die Perspektive aus der Position der Kamera in Bezug auf die Szene sowie den Positionen der verschiedenen Elemente in der Szene in Bezug aufeinander. Was wir als perspektivische Verzerrung bezeichnen, ist eine Perspektive, die uns einen Blick auf eine Szene oder ein Objekt in dieser Szene ermöglicht, der sich von dem unterscheidet, was wir normalerweise von der Szene oder dem Objekt erwarten würden.
Wenn man ein Foto eines dreidimensionalen Würfels aus der Nähe einer Ecke macht, scheint die nächste Ecke des Würfels in Richtung der Kamera gestreckt zu sein. Wenn man ein Foto desselben Würfels aus einer viel größeren Entfernung und einer viel längeren Brennweite macht, so dass der Würfel im Rahmen dieselbe Größe hat, scheint dieselbe Ecke des Würfels abgeflacht zu sein.
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Viele Leute verstehen falsch, dass es die Brennweite der Linsen ist, die den Unterschied verursacht. Es ist nicht . Dies ist die Aufnahmeposition, in der der Würfel mit den beiden verschiedenen Objektiven eingefasst wird. Wenn wir eine Kamera und ein Weitwinkelobjektiv hätten, beide mit ausreichender Auflösung, und den Würfel mit dem Weitwinkelobjektiv aus der gleichen Position aufgenommen hätten, wie wir den Rahmen mit dem Würfel mit dem Objektiv längerer Brennweite gefüllt und das resultierende Foto dann so beschnitten hätten Der Würfel hat die gleiche Größe, die Perspektive wäre auch die gleiche - der Würfel würde genauso abgeflacht aussehen wie bei der Aufnahme mit dem längeren Objektiv.
Wenn man einen rechteckigen Wolkenkratzer vom Bürgersteig über eine schmale Straße fotografiert, sieht die Oberseite des Gebäudes viel schmaler aus als die Unterseite. (Es sei denn, wir würden ein Kipp- / Verschiebungsobjektiv oder eine Ansichtskamera verwenden, die in der Lage ist , Bewegungen perspektivisch zu steuern .) Wenn wir die Szene mit unseren eigenen Augen betrachten, gleicht unser Gehirn diesen Unterschied aus und wir nehmen wahr, dass sich die Oberseite des Gebäudes befindet die gleiche Breite wie der Boden. Wenn wir jedoch das Foto betrachten, das wir an derselben Stelle aufgenommen haben, geben wir unserem Gehirn nicht die gleichen vollständigen Hinweise (hauptsächlich unsere Stereovision aufgrund von zwei Augen), und unser Gehirn nimmt das Foto nicht auf die gleiche Weise wahr wie es nahm die tatsächliche Szene von der gleichen Position aus wahr.
Gleiches gilt, wenn wir ein Gesicht aus so geringer Entfernung porträtieren, dass die Nase doppelt so groß aussieht wie die Ohren. Die Nase ist der Kamera so viel näher 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. Wenn wir jedoch ein aus der gleichen Entfernung aufgenommenes Foto betrachten, fehlen unserem Gehirn alle Hinweise, die es benötigt, und es kann nicht dasselbe korrigierte 3D-Modell für unsere Wahrnehmung des Fotos erstellt werden.
Überlegen Sie, was wir als Tele-Komprimierung bezeichnen :
Nehmen wir an, Sie sind drei Meter von Ihrem Freund Joe entfernt und nehmen sein Bild im Hochformat mit einem 50-mm-Objektiv auf. Sagen wir, es gibt ein Gebäude 100 Fuß hinter Joe. Das Gebäude ist 10-mal so weit von der Kamera entfernt wie Joe. Wenn Joe 6 Fuß hoch ist und das Gebäude 60 Fuß hoch, werden sie auf Ihrem Foto in der gleichen Höhe angezeigt, da beide ungefähr 33º des 40º-Winkels von einnehmen würden Blick auf ein 50-mm-Objektiv in der längeren Dimension.
Sichern Sie jetzt 30 Fuß und verwenden Sie ein 200-mm-Objektiv. Ihre Gesamtentfernung von Joe beträgt jetzt 40 Fuß, was 4X mehr ist als die 10 Fuß, die Sie mit dem 50-mm-Objektiv verwendet haben. Da Sie eine Brennweite verwenden, die dem 4-fachen des ursprünglichen Werts von 50 mm (50 mm x 4 = 200 mm) entspricht, wird er auf dem zweiten Foto in der gleichen Höhe angezeigt wie auf dem ersten. Das Gebäude befindet sich jetzt 30 Meter von der Kamera entfernt. Das sind nur 1,3-fache Werte 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 passen, wenn alle 60 Fuß in das Bild passen könnten, aber mit einem 200-mm-Objektiv kann es in dieser Entfernung nicht passen.
Eine andere Sichtweise ist, dass das Gebäude auf dem ersten Foto mit dem 50-mm-Objektiv 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 Fuß), obwohl der Abstand zwischen Joe und dem Gebäude derselbe war. Was sich änderte, 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 Abstände 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.
Um zu sehen, wie sich selbst ein geringfügiger Unterschied in der Perspektive auf ein Bild auswirkt, lesen Sie bitte: Warum ist der Hintergrund in einem dieser Bilder größer und unschärfer?
Linsenverzerrungen
Linsenverzerrungen werden durch die Art und Weise verursacht, in der eine Linse ein virtuelles Bild des Lichts projiziert, das durch die Rückseite der Linse in die Vorderseite der Linse eintritt. Bei den folgenden Begriffen handelt es sich um verschiedene Arten von Linsenverzerrungen. Linsenverzerrungen werden manchmal als geometrische Verzerrungen bezeichnet, da sie sich auf die Art und Weise auswirken, wie geometrische Formen von einer Linse dargestellt werden.
Tonnenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien scheinbar von der Bildmitte weg gekrümmt sind. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung in der Linsenmitte größer ist als an den Rändern. Bei den meisten Objektiven mit Tubusverzerrung handelt es sich um Weitwinkelobjektive, die eine sehr breite Szene auf einen schmaleren Sensor oder ein schmaleres Filmstück pressen. Die ultimative Tonnenverzerrung ist ein Fischaugenobjektiv, das die geradlinige Projektion zugunsten eines breiteren Sichtfelds opfert, das durch sphärische Projektion erzielt wird. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Tonnenverzerrung unterliegen:
Nadelkissenverzerrung ist eine geometrische Verzerrung, bei der gerade Linien zur Bildmitte hin gekrümmt erscheinen. Dies wird dadurch verursacht, dass die Vergrößerung am Rand der Linse größer ist als in der Mitte. Bei Zoomobjektiven mit längerer Brennweite tritt häufig eine Kissenverzerrung auf. Eine Reihe gerader horizontaler und vertikaler Linien, die einer Kissenverzerrung unterliegen:
Die Schnurrbartverzerrung ist genau genommen eine geometrische Verzerrung, die eine Laufverzerrung nahe der Mitte der optischen Achse und allmähliche Übergänge zu einer Kissenverzerrung nahe den Rändern zeigt. Manchmal werden auch andere Verzerrungsmuster, die durch die teilweise Korrektur der Lauf- oder Kissenverzerrung verursacht werden, als Schnurrbartverzerrung bezeichnet . Eine Reihe von geraden horizontalen und vertikalen Linien, die einer Schnurrbartverzerrung unterliegen:
Zoom-Objektive neigen dazu, mehr geometrische Verzerrungen aufzuweisen als ihre Gegenstücke mit einfacher Brennweite. Eine Hauptlinse, bei der es sich um eine Linse mit nur einer Brennweite handelt, kann so eingestellt werden, dass die geometrische Verzerrung bei dieser einen Brennweite am besten korrigiert wird. Ein Zoomobjektiv muss Kompromisse eingehen, um die Verzerrung bei allen Brennweiten zu kontrollieren. Wenn die Kissenverzerrung für das längere Ende stark korrigiert wird, wäre die Tonnenverzerrung am breiten Ende stärker. Wenn die Laufverzerrung am breiten Ende stark korrigiert wird, würde dies die Kissenverzerrung am langen Ende verschlimmern. Je breiter das Verhältnis zwischen dem breitesten Winkel und den längsten Enden der Brennweiten eines Zoomobjektivs ist, desto härter ist das Drahtseil, um die geometrischen Verzerrungen an beiden Enden richtig zu korrigieren.
Selbst bei Prime-Objektiven kostet es mehr, die Objektive genau auf geometrische Verzerrungen zu korrigieren, als "nur knapp genug". Es kostet mehr in Bezug auf 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 für exotischere 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 Linsen sind auch einige der am höchsten korrigierten Linsen für optische Verzerrungen. Objektive wie zum Beispiel die Zeiss-Linie der Otus-Objektive. Die billigsten Zoomobjektive sind in der Regel Objektive mit der größten geometrischen Verzerrung sowie anderen optischen Aberrationen.
Korrigieren von Objektivverzerrungen
Was verursacht sie und können sie vor Ort oder in der Software-Postproduktion behoben werden?
Die Ursache für geometrische Linsenverzerrungen ist das Design der Linse und die Art und Weise, wie das durch sie hindurchtretende Licht gebogen wird. Viele einfache Linsen zeigen geometrische Verzerrungen der einen oder anderen Art. Wie stark eine Linse diese Verzerrung korrigiert, hängt von zusätzlichen Korrekturelementen ab, die der optischen Formel der Linse hinzugefügt werden.
Der beste Weg, um geometrische Linsenverzerrungen im Feld zu korrigieren, besteht darin, die Linse zu verwenden, die zu dem Zeitpunkt verfügbar ist, an dem die geringste unerwünschte Verzerrung auftritt.
Man kann geometrische Verzerrungen mit der kamerainternen Verarbeitung des Bilds (sofern die Kamera über diese Funktion verfügt) oder mit der Nachbearbeitung korrigieren , es treten jedoch einige Einschränkungen auf.
- Da die Kanten gekrümmt sind, um geometrische Verzerrungen zu korrigieren, wird die Abdeckung des Sichtfelds verringert, wenn die rechteckige oder quadratische Form des Gesamtbilds beibehalten wird. Nicht alles, was im unkorrigierten Bild an den Rändern zu sehen ist, wird im korrigierten Bild angezeigt.
- Wenn Pixel neu zugeordnet werden, kann die Auflösung verloren gehen . Wenn die Linse anfangs ziemlich weich und verschwommen ist, ist dies wahrscheinlich nicht einmal messbar, geschweige denn wahrnehmbar. Bei Objektiven mit höherer Auflösung, die für Kameras mit höherer Auflösung verwendet werden, kann dies bei größeren Anzeigegrößen sowohl messbare als auch sogar spürbare Auswirkungen haben. Wie Roger Cicala, LensGuruGod1 bei lensrentals.com, in einem Blogbeitrag zum Thema sagt ,
"Sie KÖNNEN es in der Post korrigieren, aber ...
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- Jede kamerainterne Korrektur, die beim Aufnehmen von RAW auf das Bild angewendet wird, wird im generierten und an die RAW-Datei angehängten Vorschau-JPEG wiedergegeben. Ob die Korrektur jedoch bei der Nachbearbeitung angewendet wird, hängt davon ab, welchen RAW-Konverter Sie verwenden. Im Allgemeinen ignorieren Raw-Konverter von Drittanbietern wie Lightroom die Anweisungen zur Korrektur im Abschnitt "Herstellerhinweise" der EXIF-Informationen, während die hauseigene Software der meisten Kamerahersteller die kamerainternen Einstellungen beim Öffnen einer Raw-Datei anwendet. Die Korrektur, die mit einem Raw-Konverter eines Drittanbieters wie Lightroom vorgenommen werden kann, erfolgt auch mit Objektivprofilen, die von dieser Drittanbieteranwendung bereitgestellt werden, und nicht mit dem Objektivprofil, das normalerweise von den Kameraherstellern zur Erstellung der JPEG-Vorschau in der Kamera bereitgestellt wird oder auf dem Postweg mit den Kameraherstellern eigene Software. Auf der anderen Seite bieten die meisten Hersteller nur Korrekturprofile für ihre eigenen Objektive an (entweder für die Korrektur in der Kamera oder nach der Produktion), während für Rohkonverter von Drittanbietern manchmal Profile für Objektive von Drittanbietern verfügbar sind.
