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鏡頭畸變（鏡頭光學系統(tǒng)中的參數(shù)）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-22

來源：網(wǎng)絡(luò)整理

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鏡頭畸變

鏡頭光學系統(tǒng)中的參數(shù)

一般來說，鏡頭畸變實際上是光學透鏡固有的透視失真的總稱，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(xiàn)，而非夸張，但因為這是透鏡的固有特性（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

用廣角鏡頭拍攝的特寫照片，其中被攝對象的鼻子與面部的其它器官相比會顯得出奇的大。這就是用廣角鏡頭拍攝的很多照片所具有的一種透視畸變形式的特征。

這種失真發(fā)生的原因其實就是透視，正常透視，眾所周知，眼睛感覺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：平行的鐵軌會隨著我們向遠處了望而顯得越來越靠近，直至匯聚成一點。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，透視效果越強烈，比方說，200名士兵排成一縱隊正在行進。如果在距離前面士兵10英尺的地方觀看或拍攝隊伍，那么前面的士兵就會顯得比最后的士兵高大得多。但是，如果在遠離前面士兵100米的地方觀看或拍攝同一支隊伍，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，顯得越小；

2．鏡頭離被攝體越遠，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。實際上，通過試驗并不難證實這一點，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？因為為了使肖像充滿畫面，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，失真越嚴重。正是由于希望被攝體充滿畫面，而恰恰進入了廣角鏡頭的失真距離范圍。

遠攝鏡頭的透視畸變

實際上，隨著被攝體的越來越遠，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節(jié)。相距很遠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，在使用遠攝鏡頭拍攝時時常出現(xiàn)。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，拍攝距離往往更為遙遠。事實上，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。普通消費級數(shù)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構(gòu)圖，多留余量，后期通過PS裁切。

也可以使用軟件進行矯正。

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。普通消費級數(shù)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。畸變的情況與光闌的位置有關(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重，很多大變焦比便攜式相機出于成本考慮，在這個方面更是有先天不足。

處理方法：可以使用軟件進行矯正。比如PS當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（linear distortion），又叫線性失真。

當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，就會導致另外一種失真。假設(shè)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，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。

問題出自于向上傾斜了照相機，鏡頭所瞄準的方向?qū)е陆ㄖ锘驑淠镜膬蓚?cè)充當了像典型鐵路軌道一樣的角色，即它們朝向中心匯聚并產(chǎn)生了正常的縱深透視。

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，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？其實很簡單，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背取景照相機。這種照相機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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