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鏡頭畸變
鏡頭光學(xué)系統中的參數
一般來(lái)說(shuō)，鏡頭畸變實(shí)際上是光學(xué)透鏡固有的透視失真的總稱(chēng)，也就是因為透視原因造成的失真，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，而非夸張，但因為這是透鏡的固有特性（凸透鏡匯聚光線(xiàn)、凹透鏡發(fā)散光線(xiàn)），所以無(wú)法消除，只能改善。高檔鏡頭光學(xué)設計以及用料考究，利用鏡片組的優(yōu)化設計、選用高質(zhì)量的光學(xué)玻璃（如螢石玻璃）來(lái)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)量的鏡頭在極其嚴格的條件下測試，在鏡頭的邊緣也會(huì )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(jiǎn)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(jué)遠近的一種方法就是利用物體的相對大小，也就是“近大遠小”。在攝影中，也是用相同方法表達透視關(guān)系的：平行的鐵軌會(huì )隨著(zhù)我們向遠處了望而顯得越來(lái)越靠近，直至匯聚成一點(diǎn)。這一現象的本質(zhì)就是鐵軌間的距離表面上看變小了。
透視的另一種表現，即物體越近，透視效果越強烈，比方說(shuō)，200名士兵排成一縱隊正在行進(jìn)。如果在距離前面士兵10英尺的地方觀(guān)看或拍攝隊伍，那么前面的士兵就會(huì )顯得比最后的士兵高大得多。但是，如果在遠離前面士兵100米的地方觀(guān)看或拍攝同一支隊伍，第一個(gè)和最后一個(gè)士兵之間的大小差異就不會(huì )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，顯得越??；
2． 鏡頭離被攝體越遠，被攝體外觀(guān)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？因為使用廣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，透視效果越強烈。
倘若是在相同的距離使用所有鏡頭進(jìn)行拍攝的話(huà)，廣角鏡頭并不會(huì )比任何一只其他鏡頭更歪曲透視。實(shí)際上，通過(guò)試驗并不難證實(shí)這一點(diǎn)，使用不同焦距的鏡頭拍攝一排柱子或一排樹(shù)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(huì )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。
現在，讓我們回到特寫(xiě)照片中大鼻子的問(wèn)題上來(lái)。人的鼻子尖距離照相機比面部的其他部分大約近1英寸。由于被攝體越近就會(huì )顯得越大，因此靠近拍攝時(shí)，鼻子就會(huì )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(huì )使這種失真更為顯著(zhù)呢？因為為了使肖像充滿(mǎn)畫(huà)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，當非常接近被攝體到一定程度時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生這種失真。越接近被攝體，失真越嚴重。正是由于希望被攝體充滿(mǎn)畫(huà)面，而恰恰進(jìn)入了廣角鏡頭的失真距離范圍。
遠攝鏡頭的透視畸變
實(shí)際上，隨著(zhù)被攝體的越來(lái)越遠，透視畸變會(huì )變得越來(lái)越小，但卻開(kāi)始變得扁平，也就是失去層次和細節。相距很遠的兩個(gè)被攝體卻顯得像一個(gè)在另一個(gè)之上似的。這是一種反向畸變，在使用遠攝鏡頭拍攝時(shí)時(shí)常出現。由于被攝體距離照相機非常遙遠，從而產(chǎn)生了扁平的透視效果。
為什么這種情形經(jīng)常會(huì )在用遠攝鏡頭拍攝的照片中看到呢？這是因為使用遠攝鏡頭時(shí)，拍攝距離往往更為遙遠。事實(shí)上，在相同的距離處無(wú)論使用什么鏡頭都會(huì )產(chǎn)生這種失真。
分類(lèi)
枕形畸變
枕形畸變（Pincushion Distortion），又稱(chēng)枕形失真，它是由鏡頭引起的畫(huà)面向中間“收縮”的現象。我們在使用長(cháng)焦鏡頭或使用變焦鏡頭的長(cháng)焦端時(shí)，最容易察覺(jué)枕形失真現象。特別是在使用焦距轉換器后，枕形失真便很容易發(fā)生。當畫(huà)面中有直線(xiàn)（尤其是靠近相框邊緣的直線(xiàn)）的時(shí)候，枕形失真最容易被察覺(jué)。普通消費級數碼相機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(huà)構圖，多留余量，后期通過(guò)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(chēng)桶形失真，是由鏡頭中透鏡物理性能以及鏡片組結構引起的成像畫(huà)面呈桶形膨脹狀的失真現象。我們在使用廣角鏡頭或使用變焦鏡頭的廣角端時(shí)，最容易察覺(jué)桶形失真現象。當畫(huà)面中有直線(xiàn)（尤其是靠近相框邊緣的直線(xiàn)）的時(shí)候，桶形失真最容易被察覺(jué)。普通消費級數碼相機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(xiàn)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。失真表現在像平面內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(gè)問(wèn)題更是十分嚴重，很多大變焦比便攜式相機出于成本考慮，在這個(gè)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當中有個(gè)插件叫全景工具，可以有效的矯正失真部分。
線(xiàn)性畸變
線(xiàn)性畸變
當試圖近距離拍攝高大的直線(xiàn)結構，比如建筑物或樹(shù)木的時(shí)候，就會(huì )導致另外一種失真。假設使用的是廣角鏡頭，并且認為只把照相機稍微向上瞄準一點(diǎn)，就可以離得很近也能把整個(gè)結構拍攝下來(lái)。但是由于實(shí)際上平行的線(xiàn)條顯得并不平行了，結果是建筑物或樹(shù)木好像要傾倒下來(lái)似的，這種失真現象被稱(chēng)為線(xiàn)性畸變。
如果攝影者是站在建筑物一面墻或樹(shù)木一側中部的靜點(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，當攝影者的位置偏離中心時(shí)，由于結構的兩側并不是以相同的角度匯聚，問(wèn)題就出現了。比如，有這么一面建筑物的墻，它的一個(gè)邊看上去直上直下的，而另外一個(gè)邊呈30°角，這樣拍出來(lái)的照片似乎是金字塔而決非是什么摩天大樓。
這種問(wèn)題不僅僅是出現在廣角鏡頭上，如果拍攝角度相同，任何一只鏡頭都會(huì )產(chǎn)生線(xiàn)性畸變。只是由于廣角鏡頭使得線(xiàn)條的傾側更明顯，讓這一現象更為顯著(zhù)罷了。
怎樣解決這種問(wèn)題呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，只需要使照相機背部與所拍攝的建筑物正面平行即可。如果拍攝不到整個(gè)建筑物的話(huà)，要么換用更廣角的鏡頭，要么向后移動(dòng)。
另一個(gè)線(xiàn)性畸變問(wèn)題的解決方案是使用機背取景照相機。這種照相機可以上下或左右移動(dòng)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背取景照相機的原因。
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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