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鏡頭畸變
鏡頭光學(xué)系統(tǒng)中的參數(shù)
一般來說，鏡頭畸變實(shí)際上是光學(xué)透鏡固有的透視失真的總稱，也就是因?yàn)橥敢曉蛟斐傻氖д?，這種失真對于照片的成像質(zhì)量是非常不利的，畢竟攝影的目的是為了再現(xiàn)，而非夸張，但因?yàn)檫@是透鏡的固有特性（凸透鏡匯聚光線、凹透鏡發(fā)散光線），所以無法消除，只能改善。高檔鏡頭光學(xué)設(shè)計以及用料考究，利用鏡片組的優(yōu)化設(shè)計、選用高質(zhì)量的光學(xué)玻璃（如螢石玻璃）來制造鏡片，可以使透視變形降到很低的程度。但是完全消除畸變是不可能的，目前最高質(zhì)量的鏡頭在極其嚴(yán)格的條件下測試，在鏡頭的邊緣也會產(chǎn)生不同程度的變形和失真。
基本信息
| 中文名 | 鏡頭畸變 |
| 外文名 | distortion |
簡單釋義
這種失真發(fā)生的原因其實(shí)就是透視，正常透視，眾所周知，眼睛感覺遠(yuǎn)近的一種方法就是利用物體的相對大小，也就是“近大遠(yuǎn)小”。在攝影中，也是用相同方法表達(dá)透視關(guān)系的：平行的鐵軌會隨著我們向遠(yuǎn)處了望而顯得越來越靠近，直至匯聚成一點(diǎn)。這一現(xiàn)象的本質(zhì)就是鐵軌間的距離表面上看變小了。
透視的另一種表現(xiàn)，即物體越近，透視效果越強(qiáng)烈，比方說，200名士兵排成一縱隊(duì)正在行進(jìn)。如果在距離前面士兵10英尺的地方觀看或拍攝隊(duì)伍，那么前面的士兵就會顯得比最后的士兵高大得多。但是，如果在遠(yuǎn)離前面士兵100米的地方觀看或拍攝同一支隊(duì)伍，第一個和最后一個士兵之間的大小差異就不會顯得那么大。
透視的這兩方面特征同樣透用于所有的鏡頭，即：
1． 被攝體越遠(yuǎn)，顯得越?。?/span>
2． 鏡頭離被攝體越遠(yuǎn)，被攝體外觀上的大小變化越小。
不同用途畸變
廣角鏡頭的透視畸變
那么為什么廣角鏡頭常常產(chǎn)生失真的透視關(guān)系，比如實(shí)例中怪異的鼻子的根源呢？因?yàn)槭褂脧V角鏡頭往往在非常接近被攝體的位置上進(jìn)行拍攝，拍攝距離越近，透視效果越強(qiáng)烈。
倘若是在相同的距離使用所有鏡頭進(jìn)行拍攝的話，廣角鏡頭并不會比任何一只其他鏡頭更歪曲透視。實(shí)際上，通過試驗(yàn)并不難證實(shí)這一點(diǎn)，使用不同焦距的鏡頭拍攝一排柱子或一排樹或是任何成排的對象，在相同的位置拍攝所有的照片，然后放大每一影像的相同部分，目的是在照片上得到同等大小的影像。最后，不管所用鏡頭的焦距如何，在任何一張照片上都不會看到透視方面存在任何的差異。原因是所有照片的拍攝距離都是相同的，即被攝體到鏡頭的距離都是相同的。
現(xiàn)在，讓我們回到特寫照片中大鼻子的問題上來。人的鼻子尖距離照相機(jī)比面部的其他部分大約近1英寸。由于被攝體越近就會顯得越大，因此靠近拍攝時，鼻子就會顯得比面部其他部分不成比例的大。那么，為什么廣角鏡頭會使這種失真更為顯著呢？因?yàn)闉榱耸剐は癯錆M畫面，對于廣角鏡頭必須極為接近被攝對象。對于任何一種鏡頭，當(dāng)非常接近被攝體到一定程度時，就會產(chǎn)生這種失真。越接近被攝體，失真越嚴(yán)重。正是由于希望被攝體充滿畫面，而恰恰進(jìn)入了廣角鏡頭的失真距離范圍。
遠(yuǎn)攝鏡頭的透視畸變
實(shí)際上，隨著被攝體的越來越遠(yuǎn)，透視畸變會變得越來越小，但卻開始變得扁平，也就是失去層次和細(xì)節(jié)。相距很遠(yuǎn)的兩個被攝體卻顯得像一個在另一個之上似的。這是一種反向畸變，在使用遠(yuǎn)攝鏡頭拍攝時時常出現(xiàn)。由于被攝體距離照相機(jī)非常遙遠(yuǎn)，從而產(chǎn)生了扁平的透視效果。
為什么這種情形經(jīng)常會在用遠(yuǎn)攝鏡頭拍攝的照片中看到呢？這是因?yàn)槭褂眠h(yuǎn)攝鏡頭時，拍攝距離往往更為遙遠(yuǎn)。事實(shí)上，在相同的距離處無論使用什么鏡頭都會產(chǎn)生這種失真。
分類
枕形畸變
枕形畸變（Pincushion Distortion），又稱枕形失真，它是由鏡頭引起的畫面向中間“收縮”的現(xiàn)象。我們在使用長焦鏡頭或使用變焦鏡頭的長焦端時，最容易察覺枕形失真現(xiàn)象。特別是在使用焦距轉(zhuǎn)換器后，枕形失真便很容易發(fā)生。當(dāng)畫面中有直線（尤其是靠近相框邊緣的直線）的時候，枕形失真最容易被察覺。普通消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)的枕形失真率通常為0.4%，比桶形失真率低。與枕形失真相對的是桶形失真。
處理方法：可以利用鏡頭中間部分變形少解析度的圖畫構(gòu)圖，多留余量，后期通過PS裁切。
也可以使用軟件進(jìn)行矯正。
桶形畸變
桶形畸變（Barrel Distortion），又稱桶形失真，是由鏡頭中透鏡物理性能以及鏡片組結(jié)構(gòu)引起的成像畫面呈桶形膨脹狀的失真現(xiàn)象。我們在使用廣角鏡頭或使用變焦鏡頭的廣角端時，最容易察覺桶形失真現(xiàn)象。當(dāng)畫面中有直線（尤其是靠近相框邊緣的直線）的時候，桶形失真最容易被察覺。普通消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)的桶形失真率通常為1%。與桶形失真相對的是枕形失真。
失真是由于光線的傾斜度大引起的，與球差和像散不同，失真不破壞光束的同心性，從而不影響像的清晰度。失真表現(xiàn)在像平面內(nèi)圖形的各部分與原物不成比例?；兊那闆r與光闌的位置有關(guān)。
通常情況下，廣角鏡頭都有或多或少的桶形畸變，尤其是在變焦鏡頭的廣角端，這個問題更是十分嚴(yán)重，很多大變焦比便攜式相機(jī)出于成本考慮，在這個方面更是有先天不足。
處理方法：可以使用軟件進(jìn)行矯正。比如PS當(dāng)中有個插件叫全景工具，可以有效的矯正失真部分。
線性畸變
線性畸變
當(dāng)試圖近距離拍攝高大的直線結(jié)構(gòu)，比如建筑物或樹木的時候，就會導(dǎo)致另外一種失真。假設(shè)使用的是廣角鏡頭，并且認(rèn)為只把照相機(jī)稍微向上瞄準(zhǔn)一點(diǎn)，就可以離得很近也能把整個結(jié)構(gòu)拍攝下來。但是由于實(shí)際上平行的線條顯得并不平行了，結(jié)果是建筑物或樹木好像要傾倒下來似的，這種失真現(xiàn)象被稱為線性畸變。
如果攝影者是站在建筑物一面墻或樹木一側(cè)中部的靜點(diǎn)位置拍攝，那么上述這種透視關(guān)系看去并非不自然。但是，當(dāng)攝影者的位置偏離中心時，由于結(jié)構(gòu)的兩側(cè)并不是以相同的角度匯聚，問題就出現(xiàn)了。比如，有這么一面建筑物的墻，它的一個邊看上去直上直下的，而另外一個邊呈30°角，這樣拍出來的照片似乎是金字塔而決非是什么摩天大樓。
這種問題不僅僅是出現(xiàn)在廣角鏡頭上，如果拍攝角度相同，任何一只鏡頭都會產(chǎn)生線性畸變。只是由于廣角鏡頭使得線條的傾側(cè)更明顯，讓這一現(xiàn)象更為顯著罷了。
怎樣解決這種問題呢？其實(shí)很簡單，只需要使照相機(jī)背部與所拍攝的建筑物正面平行即可。如果拍攝不到整個建筑物的話，要么換用更廣角的鏡頭，要么向后移動。
另一個線性畸變問題的解決方案是使用機(jī)背取景照相機(jī)。這種照相機(jī)可以上下或左右移動鏡頭，從而使所拍攝物體的正面與位于固定位置的膠片保持平行。這也是建筑攝影師幾乎總是使用機(jī)背取景照相機(jī)的原因。
參考資料
[1]
鏡頭產(chǎn)生畸變的原因？ - TP-LINK 服務(wù)支持 · TP-LINK 服務(wù)支持官網(wǎng)[引用日期2021-04-17]
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