Eu já ouvi falar de:
- distorção de perspectiva
- distorção de barril
- distorção de almofada
- distorção bigode
Quais são esses diferentes tipos de distorção e como eles se relacionam? O que os causa e eles podem ser corrigidos em campo ou na pós-produção de software?
E a "projeção olho de peixe" - isso também é um tipo de distorção?
Também ouvi os termos "distorção da lente" e "distorção geométrica" - são esses tipos de distorções, ou categorias mais amplas, ou o quê?
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Respostas:
A perspectiva é determinada pela posição da câmera em relação à cena . Quando a posição de uma câmera produz uma perspectiva que faz com que um objeto ou cena pareça diferente do que podemos esperar, chamamos isso de distorção de perspectiva .
Todas as outras distorções listadas são o resultado da maneira como as lentes dobram a luz à medida que a luz passa através delas. Eles são o resultado da geometria com a qual uma lente projeta uma imagem virtual da cena da qual os raios de luz que passam através da lente se originam.
Distorção de perspectiva
A distorção de perspectiva é meio que inadequada. Existe realmente apenas uma perspectiva . É determinado pela posição de visualização de uma cena. No contexto da fotografia, a perspectiva é resultado da posição da câmera em relação à cena, bem como das posições dos vários elementos da cena em relação uma à outra. O que chamamos de distorção de perspectiva é uma perspectiva que nos dá uma visão de uma cena ou objeto dentro daquela cena que é diferente do que normalmente esperamos que a cena ou o objeto pareça.
Se alguém tirar uma foto de um cubo tridimensional de uma posição muito próxima a um canto, o canto mais próximo do cubo parecerá esticado em direção à câmera. Se alguém tirar uma foto do mesmo cubo a uma distância muito maior e uma distância focal muito maior, para que o cubo tenha o mesmo tamanho no quadro, o mesmo canto do cubo parecerá achatado.
Direitos autorais da imagem 2007 SharkD , licenciado CC-BY-SA 3.0
Muitas pessoas entendem mal que é a distância focal das lentes que causa a diferença. Não é . É a posição de disparo usada para enquadrar o cubo com as duas lentes diferentes. Se tivéssemos uma câmera e uma lente grande angular, ambas com resolução suficiente, e fotografássemos o cubo com a lente grande angular na mesma posição em que preenchemos o quadro com o cubo usando a lente de maior distância focal e cortássemos a foto resultante para o cubo é do mesmo tamanho, a perspectiva também seria a mesma - o cubo pareceria tão achatado quanto quando o fotografamos usando a lente mais longa.
Se alguém tirar uma foto de um arranha-céu retangular da calçada em uma rua estreita, a parte superior do edifício parecerá muito mais estreita que a parte inferior. (A menos que devamos usar adequadamente uma lente de controle de perspectiva de inclinação / deslocamento ou uma câmera de visão capaz de movimentos de controle de perspectiva .) Quando vemos a cena com nossos próprios olhos, nosso cérebro compensa essa diferença e percebemos que o topo do edifício é a mesma largura que o fundo. Mas quando vemos a foto que tiramos do mesmo local, não damos ao cérebro a mesma bateria cheia de pistas (principalmente nossa visão estéreo devido a dois olhos) e nosso cérebro não percebe a foto da mesma maneira que percebeu a cena real da mesma posição.
O mesmo acontece quando tiramos o retrato de um rosto a uma distância tão curta que o nariz parece duas vezes maior que as orelhas. O nariz está muito mais próximo da câmera do que os ouvidos, e parecem muito maiores em proporção aos ouvidos do que realmente são. Quando vemos o rosto de outra pessoa a essa distância com nossos olhos, nosso cérebro processa a cena e corrige as diferenças de distância entre as várias partes do rosto à nossa frente. Mas quando vemos uma foto tirada da mesma distância, nosso cérebro não possui todas as pistas necessárias e não pode construir o mesmo modelo 3D corrigido em nossa percepção da foto.
Considere o que chamamos de compressão telefoto :
No final, a única coisa que determina a perspectiva é a posição da câmera e as posições relativas dos vários elementos da cena.
Para ver como mesmo uma pequena diferença de perspectiva afeta uma imagem, consulte: Por que o fundo é maior e mais desfocado em uma dessas imagens?
Distorções da lente
As distorções da lente são causadas pela maneira como uma lente projeta uma imagem virtual da luz que entra na frente da lente pela parte traseira da lente. Os termos a seguir são vários tipos de distorção da lente. As distorções das lentes às vezes são chamadas distorções geométricas porque afetam a maneira como as formas geométricas são representadas por uma lente.
Distorção de barril é uma distorção geométrica em que as linhas retas parecem ser curvadas para longe do centro da imagem. Isso é causado pela ampliação ser maior no centro da lente do que nas bordas. A maioria das lentes com distorção de barril são lentes de ângulo mais amplo que comprimem uma cena muito ampla em um sensor ou pedaço de filme mais estreito. A última palavra em distorção de barril é uma lente olho de peixe, que sacrifica a projeção retilínea em favor de um campo de visão mais amplo obtido pela projeção esférica. Um conjunto de linhas retas horizontais e verticais sujeitas a distorção de barril:
Distorção de almofada de alfinetes é uma distorção geométrica em que as linhas retas parecem ser curvadas em direção ao centro da imagem. Isso é causado pela ampliação ser maior na borda da lente do que no centro. A distorção da almofada de alfinetes tende a aparecer na extremidade da distância focal mais longa das lentes de zoom. Um conjunto de linhas retas horizontais e verticais sujeitas a distorção de almofada:
A distorção do bigode é, a rigor, uma distorção geométrica que demonstra a distorção do barril perto do centro do eixo óptico e transita gradualmente para distorcer a almofada perto das bordas. Às vezes, outros padrões de distorção causados pela correção parcial da distorção do barril ou da almofada de alfinetes também são rotulados como distorção do bigode . Um conjunto de linhas retas horizontais e verticais sujeitas a distorção do bigode:
As lentes zoom tendem a demonstrar mais distorção geométrica do que suas contrapartes de distância focal única. Uma lente principal, que é uma lente com apenas uma única distância focal, pode ser ajustada para melhor corrigir a distorção geométrica nessa distância focal. Uma lente de zoom deve se comprometer para tentar controlar a distorção em todas as distâncias focais. Se a distorção da almofada de alfinetes for altamente corrigida para o final mais longo, a distorção do barril seria mais grave no final mais amplo. Se a distorção do barril for altamente corrigida na extremidade larga, exacerbará a distorção da almofada de alfinetes na extremidade longa. Quanto maior a proporção entre o ângulo mais largo e as extremidades mais longas das distâncias focais de uma lente zoom, mais difícil é a corda bamba para corrigir corretamente as distorções geométricas nas duas extremidades.
Mesmo com lentes prime, custa mais para corrigir com precisão as lentes para distorção geométrica do que para corrigi-las "apenas o suficiente". Custa mais em termos de pesquisa e desenvolvimento no estágio de design da lente. Custa mais em termos do número de elementos ópticos usados, da quantidade de materiais necessários para fabricar esses elementos e do custo de materiais mais exóticos usados para produzir alguns dos elementos corretivos mais eficazes. Custa mais para fabricar esse número aumentado de elementos ópticos, às vezes em formas irregulares mais exóticas e com tolerâncias mais altas.
Algumas das lentes mais caras também são as mais altamente corrigidas para distorções ópticas. Lentes como a linha Zeiss de lentes Otus, por exemplo. As lentes zoom mais baratas tendem a ser aquelas que exibem a distorção mais geométrica, além de outras aberrações ópticas.
Corrigindo distorções da lente
A causa das distorções geométricas das lentes é o design da lente e a maneira como ela curva a luz que passa por ela. Muitas lentes simples demonstram distorção geométrica de um tipo ou de outro. Quanto uma lente corrige para essa distorção depende de elementos corretivos adicionais adicionados à fórmula óptica de uma lente.
A melhor maneira de corrigir a distorção geométrica da lente no campo é usar a lente disponível no momento que demonstra a menor quantidade de distorção indesejável.
Pode-se corrigir a distorção geométrica usando o processamento da imagem na câmera (se a câmera tiver essa capacidade) ou no pós-processamento, mas ele vem com várias advertências.
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A distorção de perspectiva descreve como uma imagem (ou visualização, ou, mais precisamente, sua perspectiva) muda à medida que você se aproxima ou se afasta do assunto (ou seja, altera sua perspectiva).
A maneira mais fácil de pensar nisso é essa - imagine se você estiver a apenas 10 cm do rosto de alguém. A essa distância (ou seja, dessa perspectiva), você não pode ver o rosto inteiro de uma só vez - você precisa virar a cabeça para a esquerda, direita, para cima, para baixo, para ver o rosto inteiro. Agora pense no ângulo em que você está vendo o rosto deles quando virar a cabeça para a esquerda. O nariz sobressai, talvez bloqueando a visão da bochecha.
Agora volte a 5 metros de distância. Você pode ver o rosto inteiro de uma só vez. Você pode ver o nariz e a bochecha inteira. O nariz não bloqueia a bochecha, não importa se você olha para a esquerda, direita ou centro do rosto.
Essa alteração na aparência da imagem (o rosto) não deve ser ampliada ou reduzida. Se você estava a 5 metros de distância e usou um zoom para ampliar a face para preencher o quadro - a perspectiva não será alterada. Mas se você se aproximar do rosto, a apenas 10 cm de distância novamente, sua perspectiva mudou e a aparência do rosto mudou.
Há uma ótima imagem mostrando essa distorção -
Embora esta imagem liste as distâncias focais usadas, não se iluda pensando que foi a distância focal (ou zoom) que causou a distorção. O que aconteceu é que, nas distâncias focais mais curtas, o fotógrafo se aproximou do assunto para preencher o quadro com o rosto do sujeito - é essa mudança de perspectiva que está causando a distorção.
Um exemplo melhor do efeito da distância focal, ou zoom, está na sequência abaixo -
Observe aqui que, como a posição da câmera não mudou, a perspectiva não mudou entre as fotos e, portanto, o celeiro não fica distorcido de uma foto para outra.
Desculpe, não posso descrever ou explicar de forma abrangente as outras 3 distorções listadas.
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A distorção de perspectiva mantém as linhas retas. Paralelos não permanecem paralelos (exceto quando paralelos ao horizonte), no entanto. Quadriláteros são transformados em quadriláteros. A distorção de perspectiva pode ser descrita por um equivalente de transformação de perspectiva, projetando uma cena 3D através de um ponto em um plano.
A distorção do barril e da almofada de alfinetes não mantém as linhas retas. Eles os dobram para fora ou para dentro, respectivamente, a partir do centro da imagem. Eles são uma conseqüência da geometria da lente. A distorção do bigode acontece quando essa distorção fica mais fraca novamente do lado de fora. Pode ser que o efeito de medidas corretivas para distorção de barril ou almofada não seja igualmente eficaz em todos os pontos.
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Todas essas várias distorções da lente reorganizam os pixels da imagem (independentemente do conteúdo da cena). Linhas retas se tornam linhas curvas, por exemplo. Isso é distorção da reprodução, pois as linhas de assunto são retas e as linhas curvas não existem.
Perspectiva organiza o conteúdo da cena, dos objetos da cena em relação um ao outro. Coisas próximas (como talvez narizes em um retrato) parecem maiores, simplesmente porque nos levantamos muito perto para vê-las. Ou, se estivermos próximos, haverá uma separação horizontal aparente diferente de coisas distantes em relação às coisas próximas ... Isso não é distorção, exceto noções de nossas mentes. É claro que todos os casos são exatamente como as coisas realmente aparecem quando a câmera está naquele local
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