遠近歪みと樽型歪みまたは糸巻き型歪みの違いは何ですか？
回答:
遠近法は、シーンに対するカメラの位置によって決まります。カメラの位置が、オブジェクトまたはシーンの外観を予想とは異なる外観にする遠近感を生成する場合、その遠近感歪みと呼ばれます。
リストされている他のすべての歪みは、光がレンズを通過するときにレンズが光を曲げる方法の結果です。それらは、レンズを通過する光線が発生するシーンの仮想画像をレンズが投影するジオメトリの結果です。
遠近歪み
遠近歪みは一種の誤称です。本当に唯一の視点があります。シーンの表示位置によって決まります。写真の観点では、シーンに対するカメラの位置と、シーン内のさまざまな要素の相互の位置の結果です。パースペクティブディストーションと呼ばれるものは、そのシーン内のシーンまたはオブジェクトのビューを提供するパースペクティブであり、通常はシーンまたはオブジェクトがどのように見えるかとは異なります。
1つの角に非常に近い位置から3次元の立方体の写真を撮ると、立方体の最も近い角がカメラに向かって伸びているように見えます。フレーム内で同じサイズになるように、はるかに長い距離とはるかに長い焦点距離から同じキューブの写真を撮ると、キューブの同じ角が平らに見えます。
画像著作権2007 SharkD、ライセンスCC-BY-SA 3.0
多くの人々は、違いを引き起こすのはレンズの焦点距離であると誤解しています。そうではありません。これは、2つの異なるレンズでキューブを組み立てるのに使用される撮影位置です。両方とも十分な解像度のカメラと広角レンズがあり、より長い焦点距離のレンズを使用してフレームをキューブで満たしたのと同じ位置から広角レンズでキューブを撮影し、結果の写真をトリミングした場合キューブは同じサイズで、遠近法も同じです-キューブは、長いレンズを使用して撮影したときと同じように平らに表示されます。
狭い通りを渡る歩道から長方形の超高層ビルの写真を撮ると、建物の上部が下部よりもずっと狭く見えます。（チルト/シフトパースペクティブコントロールレンズまたはパースペクティブコントロールの動作が可能なビューカメラを適切に使用する場合を除きます。）自分の目でシーンを表示するとき、脳はこの違いを補正し、建物の上部が底と同じ幅。しかし、同じ場所から撮った写真を見るとき、脳に同じ手がかりを与えません（主に2つの目があるためにステレオビジョン）、脳はそれと同じように写真を知覚しません同じ位置から実際のシーンを知覚しました。
同じことは、鼻が耳の2倍に見えるほど近い距離から顔の肖像を撮影する場合にも当てはまります。鼻は耳よりもカメラに非常に近いため、耳に比例して耳が実際よりも大きく見えます。このような距離から他の人の顔を目で見ると、脳はシーンを処理し、目の前の顔のさまざまな部分間の距離の差を補正します。しかし、同じ距離から撮影した写真を見ると、脳には必要なすべての手がかりが欠けており、写真の認識において同じ修正された3Dモデルを構築できません。
私たちが望遠圧縮と呼ぶものを考えてみましょう：
友人のジョーから10フィート離れていると仮定し、50mmのレンズを使ってポートレートの向きで写真を撮ります。ジョーの100フィート後ろに建物があるとしましょう。建物は、カメラの10倍の距離です。Joeの高さが6フィートで、建物の高さが60フィートの場合、写真では同じ高さのように見えます。より長い次元に沿った50mmレンズの眺め。
30フィートをバックアップし、200mmレンズを使用します。ジョーからの合計距離は40フィートになり、50mmレンズで使用した10フィートの4倍になりました。元の50mm（50mm X 4 = 200mm）の4倍の焦点距離を使用しているため、2枚目の写真には1枚目と同じ高さが表示されます。一方、建物はカメラから130フィートのところにあります。それは最初のショット（1.3フィート）で1.3倍しかありませんが、焦点距離を4倍に増やしました。これで、高さ60フィートの建物は、写真のJoeの高さの約3倍に見えます（100フィート/ 130フィート= 0.77; 0.77 X 4 = 3.08）。少なくとも60フィートすべてが写真に収まる場合はそうなりますが、200mmレンズではその距離に収まりません。
別の見方をすれば、50mmレンズを使用した最初の写真では、建物がJoeよりも10倍離れていました（100ft / 10ft = 10）。200mmレンズを使用した2枚目の写真では、Joeと建物の間の距離は同じでしたが、建物はJoeよりもわずか3.25X離れていました（130ft / 40ft = 3.25）。変更されたのは、カメラからジョーまでの距離とカメラから建物までの距離の比率でした。それが遠近感を定義するものです：カメラとシーンのさまざまな要素の間の距離の比率。
最後に、遠近感を決定する唯一のことは、カメラの位置とシーンのさまざまな要素の相対位置です。
遠近感のかなりわずかな違いが画像にどのように影響するかについては、これらの画像の1つで背景が大きくぼやけているのをご覧ください。
レンズの歪み
レンズの歪みは、レンズの前面からレンズの背面に入射する光の仮想画像をレンズが投影する方法によって発生します。次の用語は、さまざまな種類のレンズ歪みです。レンズの歪みは、レンズによる幾何学的形状の描写に影響を与えるため、幾何学的歪みと呼ばれることもあります。
バレルディストーションは、画像の中心から直線が離れて湾曲しているように見える幾何学的な歪みです。これは、レンズの中央部の倍率が端部の倍率よりも大きいためです。樽型歪みのあるレンズのほとんどは、非常に広いシーンを狭いセンサーまたはフィルムに押し込む広角レンズです。究極の樽型歪みは魚眼レンズであり、球面投影によって得られるより広い視野を優先して直線投影を犠牲にします。樽型歪みの対象となる水平および垂直の直線のセット：
ピンクッション歪みは、画像の中心に向かって直線が湾曲しているように見える幾何学的歪みです。これは、倍率がレンズの中央部よりもレンズの端部で大きいために発生します。ピンクッションの歪みは、ズームレンズの焦点距離の長い方の端に現れる傾向があります。ピンクッション歪みの影響を受ける水平および垂直の直線のセット：
口ひげ歪みは、厳密に言えば、光軸の中心に近い樽型歪みを示す幾何学的歪みであり、端部付近で徐々に糸巻き型歪みに移行します。樽や糸巻き型の歪みを部分的に修正することで生じるその他の歪みパターンも、口ひげ歪みとして分類されることがあります。口ひげの歪みを受ける水平および垂直の直線のセット：
ズームレンズは、単一焦点距離のものよりも幾何学的な歪みを示す傾向があります。プライムレンズは、焦点距離が1つしかないレンズであり、その1つの焦点距離で幾何学的歪みを最適に補正するために調整できます。ズームレンズは、すべての焦点距離で歪曲を制御しようと妥協する必要があります。ピンクッションの歪みが長い方の端で高度に補正されている場合、樽型の歪みはワイド端でより深刻になります。樽型の歪みがワイドエンドで大幅に補正されると、ロングエンドの糸巻き型歪みが悪化します。ズームレンズの焦点距離の最も広い角度と最も長い端の間の比率が広いほど、両端での幾何学的歪みを適切に補正するのが難しくなります。
プライムレンズを使用しても、「十分に近い」レンズを補正するよりも、幾何学的歪みを正確に補正する方がコストがかかります。レンズの設計段階での研究開発という点では、費用がかかります。使用される光学要素の数、それらの要素を作成するために必要な材料の量、および最も効果的な補正要素のいくつかを作成するために使用されるよりエキゾチックな材料のコストの点でよりコストがかかります。これらの増加した数の光学素子を、時にはより異様な不規則な形状に、そしてより高い公差で製造するのに費用がかかります。
最も高価なレンズの一部は、光学歪みに対して最も高度に補正されたレンズの一部でもあります。たとえば、OtusレンズのZeissラインなどのレンズ。最も安価なズームレンズは、他の光学収差と同様に最も幾何学的な歪みを示すレンズである傾向があります。
レンズの歪みを補正する
何が原因であり、現場で、またはソフトウェアのポストプロダクションで修正できますか？
レンズの幾何学的歪みの原因は、レンズの設計と、レンズを通過する光を曲げる方法です。多くの単純なレンズは、何らかの幾何学的歪みを示します。レンズがその歪みをどの程度補正するかは、レンズの光学式に追加される追加の補正要素に依存します。
現場での幾何学的なレンズの歪みを補正する最良の方法は、その時点で利用可能な望ましくない歪みの量が最も少ないレンズを使用することです。
画像のカメラ内処理（カメラにその機能がある場合）または後処理を使用して幾何学的歪みを修正できますが、いくつかの注意事項があります。
- 幾何学的な歪みを補正するためにエッジが湾曲しているため、画像全体の長方形または正方形の形状が保持されると、視野のカバレッジが減少します。補正されていない画像の端に見られるすべてが補正された画像に表示されるわけではありません。
- ピクセルが再マップされると、解像度が失われる場合があります。レンズがかなり柔らかく、最初からぼやけている場合、これはおそらく測定できず、目立たないでしょう。しかし、高解像度カメラで使用される高解像度レンズを使用すると、大きなディスプレイサイズで測定可能な効果と顕著な効果の両方が得られます。lensrentals.comのLensGuruGod1であるRoger Cicalaが、このトピックに特化したブログ投稿で次のように述べています。
「ポストで修正できます
が、無料ランチはありません。
- RAW撮影時に画像に適用されるカメラ内補正は、生ファイルに生成および追加されるプレビューjpegに反映されますが、後処理で補正を適用するかどうかは、使用するRawコンバーターによって異なります。一般に、LightroomなどのサードパーティのRawコンバーターは、EXIF情報の「メーカーノート」セクションに含まれる修正に関する指示を無視しますが、ほとんどのカメラメーカーの社内ソフトウェアは、RAWファイルを開くときにカメラ内設定を適用します。また、Lightroomなどのサードパーティの生のコンバーターを使用して適用できる補正は、通常カメラメーカーが提供するレンズプロファイルではなく、サードパーティのアプリケーションが提供するレンズプロファイルを使用して行われ、カメラ内でjpegプレビューを生成しますまたは、カメラメーカーの 独自のソフトウェア。一方、ほとんどのメーカーは独自のレンズ（カメラ内またはポストプロダクションの補正用）の補正プロファイルのみを提供していますが、サードパーティの生のコンバーターにはサードパーティのレンズ用のプロファイルがある場合があります。
聞いたことがある：
遠近歪み
樽型歪み
ピンクッション歪み
口ひげの歪み
遠近歪みは、被写体に近づいたり遠ざかったりする（つまり、視点を変更する）ときに画像（または表示、より正確には視点）がどのように変化するかを表します。
これを考える最も簡単な方法はこれです-あなたが誰かの顔からわずか10cmであると想像してください。この距離から（つまり、この視点から）顔全体を一度に表示することはできません。顔全体を表示するには、自分の頭を左、右、上、下に回す必要があります。次に、頭を左に回したときに顔を見る角度について考えます。鼻がはみ出し、頬が見えなくなることがあります。
5メートル先に戻ります。一目で顔全体を見ることができます。鼻と頬全体が見えます。顔の左、右、または中央を見ても、鼻は頬をふさぎません。
画像（顔）の外観のこの変化は、ズームインまたはズームアウトによるものではありません。5メートル離れた場所に立ち、ズームを使用して顔を拡大してフレーム全体に表示した場合、視点は変わりません。しかし、あなたが再び10cm離れた顔まで歩いて行くと、あなたの視点が変わり、顔の外観が変わりました。
この歪みを示す素晴らしい画像があります-
この画像には使用されている焦点距離がリストされていますが、歪曲を引き起こしたのは焦点距離（またはズーム）であると誤解しないでください。何が起こったのかというと、焦点距離が短くなると、写真家が被写体に近づき、被写体の顔でフレームを埋めることになります-歪みの原因はこの遠近法の変化です。
焦点距離またはズームの効果のより良い例は、以下のシーケンスです-
ここで、カメラの位置が変更されていないため、ショット間で視点が変更されていないため、納屋がショット間で歪まないことに注意してください。
申し訳ありませんが、リストした他の3つの歪みを包括的に説明または説明することはできません。
遠近歪みは、直線をまっすぐに保ちます。ただし、平行線は平行のままではありません（水平線に平行な場合を除く）。四角形は四角形に変換されます。透視歪みは、透視変換と同等であり、3Dシーンを点から平面に投影することで説明できます。
樽型歪みと糸巻き型歪みは、直線をまっすぐに保ちません。画像の中心から外側または内側にそれぞれ曲げます。それらはレンズの形状の結果です。口ひげの歪みは、そのような歪みが外側で再び弱くなると発生します。これは、樽または糸巻き型の歪みの是正措置の効果が、すべての点で同等に効果的ではない可能性があります。
これらのさまざまなレンズの歪みはすべて、画像のピクセルを再配置します（シーンのコンテンツとは無関係）。たとえば、直線は曲線になります。件名は直線であり、曲線は存在しないため、これは再現の歪みです。
パースペクティブは、シーンオブジェクトの相互に相対的なシーンコンテンツを配置します。近くのもの（肖像画の鼻など）が大きく見えるのは、単に私たちが近づきすぎてそれらを見ることができないからです。または、近くに立つと、遠いものと近いものの異なる水平方向の分離が見られます... もちろん、すべてのケースは、カメラがその場所に立っているときの物事の実際の様子です