La prospettiva è determinata dalla posizione della telecamera rispetto alla scena . Quando una posizione della telecamera produce una prospettiva che rende un oggetto o una scena diversi da come potremmo aspettarci, la chiamiamo distorsione prospettica .
Tutte le altre distorsioni elencate sono il risultato del modo in cui le lenti piegano la luce mentre la luce le attraversa. Sono il risultato della geometria con cui un obiettivo proietta un'immagine virtuale della scena da cui provengono i raggi di luce che passano attraverso l'obiettivo.
Distorsione prospettica
La distorsione prospettica è una specie di termine improprio. C'è davvero solo una prospettiva . È determinato dalla posizione di visualizzazione di una scena. Nel contesto della fotografia, la prospettiva è il risultato della posizione della macchina fotografica rispetto alla scena, nonché delle posizioni dei vari elementi della scena l'una rispetto all'altra. Ciò che chiamiamo distorsione prospettica è una prospettiva che ci dà una visione di una scena o di un oggetto all'interno di quella scena che è diversa da come normalmente ci aspetteremmo che la scena o l'oggetto assomiglino.
Se si scatta una foto di un cubo tridimensionale da una posizione molto vicina a un angolo, l'angolo più vicino del cubo sembra allungato verso la telecamera. Se si scatta una foto dello stesso cubo da una distanza molto maggiore e una lunghezza focale molto più lunga in modo che il cubo abbia le stesse dimensioni nella cornice, lo stesso angolo del cubo sembra appiattito.
Immagine copyright 2007 SharkD , concesso in licenza CC-BY-SA 3.0
Molte persone fraintendono che è la lunghezza focale degli obiettivi a causare la differenza. Non lo è . È la posizione di ripresa utilizzata per inquadrare il cubo con i due diversi obiettivi. Se avessimo una fotocamera e un obiettivo grandangolare, entrambi con una risoluzione sufficiente, e avessimo girato il cubo con l'obiettivo grandangolare dalla stessa posizione in cui avevamo riempito il fotogramma con il cubo utilizzando l'obiettivo a lunghezza focale più lunga, quindi abbiamo ritagliato la foto risultante così il cubo ha le stesse dimensioni anche la prospettiva sarebbe la stessa: il cubo apparirebbe appiattito come quando lo abbiamo girato usando l'obiettivo più lungo.
Se si scatta una foto di un grattacielo rettangolare dal marciapiede attraverso una stradina, la parte superiore dell'edificio sembrerà molto più stretta della parte inferiore. (A meno che non dovessimo usare correttamente una lente di controllo prospettiva inclinazione / spostamento o una telecamera di visione capace di movimenti di controllo prospettiva .) Quando osserviamo la scena con i nostri occhi il nostro cervello compensa questa differenza e percepiamo che la parte superiore dell'edificio è la stessa larghezza del fondo. Ma quando guardiamo la foto scattata dallo stesso punto non forniamo al nostro cervello la stessa batteria piena di indizi (principalmente la nostra visione stereo a causa della presenza di due occhi) e il nostro cervello non percepisce la foto allo stesso modo in cui percepito la scena reale dalla stessa posizione.
Lo stesso vale quando scattiamo un ritratto di una faccia da una distanza così vicina che il naso sembra due volte più grande delle orecchie. Il naso è molto più vicino alla fotocamera rispetto alle orecchie che sembrano molto più grandi in proporzione alle orecchie di quanto non siano in realtà. Quando osserviamo il viso di un'altra persona da una tale distanza con i nostri occhi, il nostro cervello elabora la scena e corregge le differenze di distanza tra le varie parti del viso di fronte a noi. Ma quando guardiamo una foto scattata dalla stessa distanza il nostro cervello manca di tutti gli indizi di cui ha bisogno e non è in grado di costruire lo stesso modello 3D corretto nella nostra percezione della foto.
Considera ciò che chiamiamo compressione teleobiettivo :
Supponiamo che tu sia a 10 piedi di distanza dal tuo amico Joe e scatta la sua foto in orientamento verticale con un obiettivo da 50 mm. Di 'che c'è un edificio a 100 piedi dietro Joe. L'edificio ha una distanza di 10 volte la distanza dalla telecamera di Joe, quindi se Joe è alto 6 piedi e l'edificio è alto 60 piedi sembreranno avere la stessa altezza nella tua foto, perché entrambi occuperebbero circa 33º dell'angolo 40º di vista di un obiettivo da 50 mm lungo la dimensione più lunga.
Ora fai un backup di 30 piedi e usa un obiettivo da 200 mm. La tua distanza totale da Joe è ora di 40 piedi che è 4 volte più lunga di 10 piedi che hai usato con l'obiettivo da 50 mm. Dato che stai usando una lunghezza focale 4 volte quella originale di 50 mm (50 mm X 4 = 200 mm), nella seconda foto apparirà la stessa altezza della prima. L'edificio, d'altra parte, è ora a 130 piedi dalla telecamera. Questo è solo 1,3X rispetto al primo scatto (100 piedi X 1,3 = 130 piedi), ma hai aumentato la lunghezza focale di 4 volte. Ora l'edificio alto 60 piedi apparirà all'incirca 3 volte l'altezza di Joe nella foto (100 piedi / 130 piedi = 0,77; 0,77 X 4 = 3,08). Almeno sarebbe se tutti i 60 piedi di esso potessero adattarsi all'immagine, ma non può adattarsi a quella distanza con un obiettivo da 200 mm.
Un altro modo di vederlo è che nella prima foto con l'obiettivo da 50 mm, l'edificio era 10 volte più lontano di Joe (100 piedi / 10 piedi = 10). Nella seconda foto con l'obiettivo da 200 mm, l'edificio era solo 3,25 X più lontano di Joe (130 piedi / 40 piedi = 3,25), anche se la distanza tra Joe e l'edificio era la stessa. Ciò che è cambiato è stato il rapporto tra la distanza tra la telecamera e Joe e la distanza tra la telecamera e l'edificio. Questo è ciò che definisce la prospettiva: il rapporto tra le distanze tra la telecamera e i vari elementi di una scena.
Alla fine, l'unica cosa che determina la prospettiva è la posizione della telecamera e le posizioni relative dei vari elementi della scena.
Per vedere in che modo anche una leggera differenza di prospettiva influenza un'immagine, vedi: Perché lo sfondo è più grande e sfocato in una di queste immagini?
Distorsioni dell'obiettivo
Le distorsioni dell'obiettivo sono causate dal modo in cui un obiettivo proietta un'immagine virtuale della luce che entra nella parte anteriore dell'obiettivo dal retro dell'obiettivo. I seguenti termini sono vari tipi di distorsioni dell'obiettivo. Le distorsioni dell'obiettivo sono talvolta chiamate distorsioni geometriche perché influenzano il modo in cui le forme geometriche sono rappresentate da una lente.
La distorsione a barilotto è una distorsione geometrica in cui le linee rette sembrano essere curve dal centro dell'immagine. Ciò è causato dal fatto che l'ingrandimento è maggiore al centro dell'obiettivo rispetto ai bordi. La maggior parte degli obiettivi con distorsione a barilotto sono obiettivi ad angolo più ampio che schiacciano una scena molto ampia su un sensore più stretto o un pezzo di pellicola. Il massimo della distorsione a barilotto è un obiettivo fisheye, che sacrifica la proiezione rettilinea a favore di un campo visivo più ampio acquisito dalla proiezione sferica. Un insieme di linee rette orizzontali e verticali soggette a distorsione a barilotto:
La distorsione a puntaspilli è una distorsione geometrica in cui le linee rette sembrano essere curve verso il centro dell'immagine. Ciò è causato dal fatto che l'ingrandimento è maggiore sul bordo dell'obiettivo rispetto al centro. La distorsione a cuscinetto tende a presentarsi sull'estremità della lunghezza focale più lunga degli obiettivi zoom. Un insieme di linee rette orizzontali e verticali soggette a distorsione a cuscinetto:
La distorsione dei baffi è, in senso stretto, una distorsione geometrica che mostra una distorsione a barilotto vicino al centro dell'asse ottico e passa gradualmente alla distorsione a cuscinetto vicino ai bordi. A volte anche altri schemi di distorsione causati dalla correzione parziale del barilotto o della distorsione a cuscinetto sono etichettati come distorsione dei baffi . Un insieme di linee rette orizzontali e verticali soggette a distorsione dei baffi:
Gli obiettivi zoom tendono a dimostrare una maggiore distorsione geometrica rispetto alle loro singole controparti di lunghezza focale. Una lente primaria, che è una lente con una sola lunghezza focale, può essere regolata per correggere al meglio la distorsione geometrica a quella lunghezza focale. Un obiettivo zoom deve scendere a compromessi per provare a controllare la distorsione a tutte le lunghezze focali. Se la distorsione a cuscinetto è altamente corretta per l'estremità più lunga, la distorsione a barilotto sarebbe più grave all'estremità larga. Se la distorsione a barilotto è altamente corretta sull'estremità larga, aggraverebbe la distorsione a cuscinetto sull'estremità lunga. Più ampio è il rapporto tra l'angolo più largo e le estremità più lunghe delle lunghezze focali di un obiettivo zoom, più difficile è la corda tesa per correggere correttamente le distorsioni geometriche su entrambe le estremità.
Anche con gli obiettivi primari costa correggere con precisione gli obiettivi per la distorsione geometrica piuttosto che correggerli "abbastanza vicini". Costa di più in termini di ricerca e sviluppo nella fase di progettazione dell'obiettivo. Costa di più in termini di numero di elementi ottici utilizzati, quantità di materiali necessari per realizzarli e costo di materiali più esotici utilizzati per realizzare alcuni degli elementi correttivi più efficaci. Costa di più produrre questo maggior numero di elementi ottici, a volte in forme irregolari più esotiche e con tolleranze più elevate.
Alcuni degli obiettivi più costosi sono anche alcuni degli obiettivi più corretti per le distorsioni ottiche. Obiettivi come la linea Zeiss di obiettivi Otus, per esempio. Gli obiettivi zoom più economici tendono ad essere obiettivi che mostrano la più distorsione geometrica e altre aberrazioni ottiche.
Correzione delle distorsioni dell'obiettivo
Cosa li causa e possono essere corretti sul campo o nella post-produzione del software?
La causa delle distorsioni geometriche dell'obiettivo è il design dell'obiettivo e il modo in cui piega la luce che lo attraversa. Molte lenti semplici mostrano una distorsione geometrica di un tipo o di un altro. Quanto una lente corregge per quella distorsione dipende da ulteriori elementi correttivi aggiunti alla formula ottica di una lente.
Il modo migliore per correggere la distorsione geometrica dell'obiettivo sul campo è utilizzare l'obiettivo disponibile nel momento in cui si dimostra la minima quantità di distorsione indesiderata.
Si può correggere la distorsione geometrica usando l' elaborazione nella fotocamera dell'immagine (se la fotocamera ha quella capacità) o nella post-elaborazione, ma viene fornita con diversi avvertimenti.
- Poiché i bordi sono curvati per correggere la distorsione geometrica, la copertura del campo visivo viene ridotta se viene mantenuta la forma rettangolare o quadrata dell'immagine complessiva. Non tutto ciò che si vede sui bordi dell'immagine non corretta apparirà nell'immagine corretta.
- Quando i pixel vengono rimappati, la risoluzione potrebbe andare persa . Se l'obiettivo è abbastanza morbido e sfocato all'inizio, probabilmente questo non sarà nemmeno misurabile, molto meno evidente. Ma con obiettivi a risoluzione più elevata utilizzati su fotocamere a risoluzione più elevata, ciò può avere sia un effetto misurabile che un effetto notevole a schermi di dimensioni maggiori. Come afferma Roger Cicala, LensGuruGod1 su lensrentals.com, in un post sul blog dedicato all'argomento ,
"PUOI correggerlo per posta, ma....... Non
c'è pranzo libero.
- Qualsiasi correzione nella fotocamera applicata all'immagine quando si riprende RAW si rifletterà nel jpeg di anteprima generato e aggiunto al file non elaborato, ma se la correzione verrà applicata in post-elaborazione dipende dal convertitore non elaborato utilizzato. In generale, i convertitori non elaborati di terze parti come Lightroom ignoreranno le istruzioni relative alla correzione incluse nella sezione "note del produttore" delle informazioni EXIF mentre il software interno della maggior parte dei produttori di fotocamere applicherà le impostazioni interne alla fotocamera quando si apre un file non elaborato. Inoltre, la correzione che può essere applicata utilizzando un convertitore raw di terze parti come Lightroom verrà eseguita utilizzando i profili obiettivo forniti da tale applicazione di terze parti anziché il profilo obiettivo, normalmente fornito dai produttori di fotocamere, utilizzato nella fotocamera per generare l'anteprima jpeg o in posta utilizzando i produttori di fotocamere proprio software. D'altra parte, la maggior parte dei produttori fornisce solo profili di correzione per i propri obiettivi (per la correzione interna o post-produzione) mentre i convertitori raw di terze parti a volte avranno profili disponibili per obiettivi di terze parti.
