¿Cuál es la diferencia entre la distorsión de perspectiva y la distorsión de barril o de cojín?

La perspectiva está determinada por la posición de la cámara en relación con la escena . Cuando la posición de una cámara produce una perspectiva que hace que un objeto o una escena se vea diferente de lo que podríamos esperar, lo llamamos distorsión de perspectiva .

Todas las demás distorsiones enumeradas son el resultado de la forma en que las lentes desvían la luz cuando la luz pasa a través de ellas. Son el resultado de la geometría con la que una lente proyecta una imagen virtual de la escena a partir de la cual se originan los rayos de luz que atraviesan la lente.

Distorsión de perspectiva

La distorsión de perspectiva es una especie de nombre inapropiado. Realmente sólo hay perspectiva . Está determinado por una posición de visualización de una escena. En el contexto de la fotografía , la perspectiva es el resultado de la posición de la cámara en relación con la escena, así como de las posiciones de los diversos elementos de la escena entre sí. Lo que llamamos distorsión de perspectiva es una perspectiva que nos da una vista de una escena u objeto dentro de esa escena que es diferente de lo que normalmente esperaríamos que se vea la escena u objeto.

Si uno toma una foto de un cubo tridimensional desde una posición muy cercana a una esquina, la esquina más cercana del cubo parece estar estirada hacia la cámara. Si uno toma una foto del mismo cubo desde una distancia mucho mayor y una distancia focal mucho más larga para que el cubo tenga el mismo tamaño en el marco, la misma esquina del cubo parece estar aplanada.

_{Derechos de autor de la imagen 2007 SharkD , con licencia CC-BY-SA 3.0}

Mucha gente malinterpreta que es la distancia focal de las lentes lo que causa la diferencia. no lo es Es la posición de disparo utilizada para encuadrar el cubo con las dos lentes diferentes. Si tuviéramos una cámara y una lente gran angular, ambas con suficiente resolución, y fotografiamos el cubo con la lente gran angular desde la misma posición en que llenamos el encuadre con el cubo usando la lente de distancia focal más larga y luego recortamos la foto resultante para que el cubo tiene el mismo tamaño, la perspectiva también sería la misma: el cubo aparecería tan aplanado como cuando lo filmamos con la lente más larga.

Si se toma una foto de un rascacielos rectangular desde la acera de una calle estrecha, la parte superior del edificio parecerá mucho más estrecha que la inferior. (A menos que usemos correctamente una lente de control de perspectiva de inclinación/cambio o una cámara de visión capaz de controlar los movimientos de perspectiva ). Cuando vemos la escena con nuestros propios ojos, nuestro cerebro compensa esta diferencia y percibimos que la parte superior del edificio está el mismo ancho que el fondo. Pero cuando vemos la foto que tomamos desde el mismo lugar, no le damos a nuestro cerebro la misma batería completa de pistas (principalmente nuestra visión estéreo debido a que tenemos dos ojos) y nuestro cerebro no percibe la foto de la misma manera que ella. percibía la escena real desde la misma posición.

Lo mismo sucede cuando tomamos un retrato de una cara desde tan cerca que la nariz parece el doble de grande que las orejas. La nariz está mucho más cerca de la cámara que las orejas, por lo que parecen mucho más grandes en proporción a las orejas de lo que realmente son. Cuando vemos el rostro de otra persona desde tal distancia con nuestros ojos, nuestro cerebro procesa la escena y corrige las diferencias de distancia entre las diversas partes del rostro que tenemos frente a nosotros. Pero cuando vemos una foto tomada desde la misma distancia, nuestro cerebro carece de todas las pistas que necesita y no puede construir el mismo modelo 3D corregido en nuestra percepción de la foto.

Considere lo que llamamos compresión de teleobjetivo :

Supongamos que está a 10 pies de distancia de su amigo Joe y toma su foto en orientación vertical con una lente de 50 mm. Digamos que hay un edificio 100 pies detrás de Joe. El edificio está a 10 veces la distancia de la cámara que Joe, así que si Joe mide 6 pies de alto y el edificio mide 60 pies de alto, parecerán tener la misma altura en la foto, porque ambos ocuparían aproximadamente 33º del ángulo de 40º. vista de una lente de 50 mm a lo largo de la dimensión más larga.

Ahora retroceda 30 pies y use una lente de 200 mm. Su distancia total de Joe ahora es de 40 pies, que es 4 veces más que los 10 pies que usó con la lente de 50 mm. Dado que está utilizando una distancia focal que es 4X los 50 mm originales (50 mm X 4 = 200 mm), aparecerá a la misma altura en la segunda foto que en la primera. El edificio, por otro lado, ahora está a 130 pies de la cámara. Eso es solo 1.3X en la primera toma (100 pies X 1.3 = 130 pies), pero ha aumentado la distancia focal en 4X. Ahora, el edificio de 60 pies de altura parecerá tener aproximadamente 3 veces la altura de Joe en la imagen (100 pies / 130 pies = 0,77; 0,77 X 4 = 3,08). Al menos lo haría si los 60 pies pudieran caber en la imagen, pero no puede caber a esa distancia con una lente de 200 mm.

Otra forma de verlo es que en la primera foto con la lente de 50 mm, el edificio estaba 10 veces más lejos que Joe (100 pies / 10 pies = 10). En la segunda foto con la lente de 200 mm, el edificio estaba solo 3,25 veces más lejos que Joe (130 pies / 40 pies = 3,25), aunque la distancia entre Joe y el edificio era la misma. Lo que cambió fue la relación entre la distancia de la cámara a Joe y la distancia de la cámara al edificio. Eso es lo que define la perspectiva: la relación de las distancias entre la cámara y varios elementos de una escena.

Al final, lo único que determina la perspectiva es la posición de la cámara y las posiciones relativas de los diversos elementos de la escena.

Para ver cómo afecta a una imagen incluso una ligera diferencia en la perspectiva, consulte: ¿Por qué el fondo es más grande y más borroso en una de estas imágenes?

Distorsiones de lentes

Las distorsiones de la lente son causadas por la forma en que una lente proyecta una imagen virtual de la luz que ingresa por la parte frontal de la lente y sale por la parte posterior de la lente. Los siguientes términos son varios tipos de distorsiones de lentes. Las distorsiones de la lente a veces se denominan distorsiones geométricas porque afectan la forma en que una lente representa las formas geométricas.

La distorsión de barril es una distorsión geométrica en la que las líneas rectas parecen estar curvadas alejándose del centro de la imagen. Esto se debe a que el aumento es mayor en el centro de la lente que en los bordes. La mayoría de los lentes con distorsión de barril son lentes de ángulo más amplio que comprimen una escena muy amplia en un sensor más estrecho o en un trozo de película. Lo último en distorsión de barril es una lente de ojo de pez, que sacrifica la proyección rectilínea en favor de un campo de visión más amplio obtenido por la proyección esférica. Un conjunto de líneas rectas horizontales y verticales sujetas a distorsión de barril:

La distorsión de acerico es una distorsión geométrica en la que las líneas rectas parecen estar curvadas hacia el centro de la imagen. Esto se debe a que el aumento es mayor en el borde de la lente que en el centro. La distorsión de cojín tiende a aparecer en el extremo de distancia focal más larga de las lentes de zoom. Un conjunto de líneas rectas horizontales y verticales sujetas a distorsión de cojín:

Moustache Distortion es, estrictamente hablando, una distorsión geométrica que demuestra una distorsión de barril cerca del centro del eje óptico y pasa gradualmente a una distorsión de cojín cerca de los bordes. A veces, otros patrones de distorsión causados ​​por la corrección parcial de la distorsión de barril o de cojín también se denominan distorsión de bigote . Un conjunto de líneas rectas horizontales y verticales sujetas a distorsión de bigote:

Los lentes con zoom tienden a demostrar más distorsión geométrica que sus contrapartes de distancia focal única. Una lente principal, que es una lente con una sola distancia focal, se puede ajustar para corregir mejor la distorsión geométrica en esa distancia focal. Una lente de zoom debe comprometerse a tratar de controlar la distorsión en todas las distancias focales. Si la distorsión de cojín se corrige en gran medida para el extremo más largo, la distorsión de barril sería más severa en el extremo ancho. Si la distorsión de barril se corrige en gran medida en el extremo ancho, exacerbaría la distorsión de cojín en el extremo largo. Cuanto más amplia sea la relación entre el ángulo más amplio y los extremos más largos de las distancias focales de un objetivo zoom, más difícil será la cuerda floja para corregir correctamente las distorsiones geométricas en ambos extremos.

Incluso con lentes principales, cuesta más corregir con precisión la distorsión geométrica de los lentes que corregirlos "lo suficientemente cerca". Cuesta más en términos de investigación y desarrollo en la etapa de diseño de la lente. Cuesta más en términos de la cantidad de elementos ópticos utilizados, la cantidad de materiales necesarios para fabricar esos elementos y el costo de los materiales más exóticos utilizados para fabricar algunos de los elementos correctivos más efectivos. Cuesta más fabricar ese mayor número de elementos ópticos, a veces en formas irregulares más exóticas, y con tolerancias más altas.

Algunas de las lentes más caras son también algunas de las lentes con mayor corrección de distorsiones ópticas. Lentes como la línea Zeiss de lentes Otus, por ejemplo. Los lentes de zoom más baratos tienden a ser lentes que muestran la mayor distorsión geométrica, así como otras aberraciones ópticas.

Corrección de distorsiones de la lente

¿Qué los causa? ¿Se pueden corregir en el campo o en la posproducción de software?

La causa de las distorsiones geométricas de la lente es el diseño de la lente y la forma en que desvía la luz que la atraviesa. Muchas lentes simples muestran distorsión geométrica de un tipo u otro. Cuánto corrige una lente esa distorsión depende de los elementos correctivos adicionales agregados a la fórmula óptica de la lente.

La mejor manera de corregir la distorsión geométrica de la lente en el campo es usar la lente disponible en el momento que muestre la menor cantidad de distorsión indeseable.

Se puede corregir la distorsión geométrica mediante el procesamiento de la imagen en la cámara (si la cámara tiene esa capacidad) o en el posprocesamiento, pero esto conlleva varias advertencias.

• Como los bordes se curvan para corregir la distorsión geométrica, la cobertura del campo de visión se reduce si se conserva la forma rectangular o cuadrada de la imagen general. No todo lo que se ve en los bordes de la imagen sin corregir aparecerá en la imagen corregida.
• Cuando los píxeles se reasignan , la resolución puede perderse . Si la lente es bastante blanda y borrosa para empezar, probablemente ni siquiera se pueda medir, y mucho menos se notará. Pero con lentes de mayor resolución utilizados en cámaras de mayor resolución, esto puede tener un efecto medible e incluso un efecto notable en pantallas de mayor tamaño. Como dice Roger Cicala, LensGuruGod1 en lensrentals.com, en una publicación de blog dedicada al tema ,

"PUEDE corregirlo por correo, pero... . .
. . no hay almuerzo gratis.

• Cualquier corrección en la cámara aplicada a la imagen cuando se dispara RAW se reflejará en el jpeg de vista previa generado y agregado al archivo sin procesar, pero si la corrección se aplicará en el procesamiento posterior depende del convertidor sin formato que se use. En general, los convertidores sin procesar de terceros, como Lightroom, ignorarán las instrucciones relacionadas con la corrección incluidas en la sección "notas del fabricante" de la información EXIF, mientras que el software interno de la mayoría de los fabricantes de cámaras aplicará la configuración de la cámara al abrir un archivo sin formato. Además, la corrección que se puede aplicar con un convertidor sin procesar de terceros, como Lightroom, se realizará con los perfiles de lente proporcionados por esa aplicación de terceros en lugar del perfil de lente, normalmente proporcionado por los fabricantes de la cámara, que se usa en la cámara para generar la vista previa jpeg. o en la publicación usando los creadores de cámaras software propio. Por otro lado, la mayoría de los fabricantes solo brindan perfiles de corrección para sus propias lentes (ya sea para corrección en la cámara o posproducción), mientras que los convertidores sin formato de terceros a veces tienen perfiles disponibles para lentes de terceros.

He oído hablar de:

distorsión de perspectiva

distorsión de barril

distorsión de cojín

distorsión del bigote

La distorsión de perspectiva describe cómo cambia una imagen (o vista, o, más exactamente, su perspectiva) a medida que se acerca o se aleja del sujeto (es decir, cambia su perspectiva).

La forma más fácil de pensar en esto es esta: imagina si estás a solo 10 cm de la cara de alguien. Desde esta distancia (es decir, desde esta perspectiva) no puede ver toda su cara a la vez: tiene que girar la cabeza hacia la izquierda, derecha, arriba, abajo para ver toda su cara. Ahora piensa en el ángulo en el que estás viendo su rostro cuando giras la cabeza hacia la izquierda. La nariz sobresale, tal vez bloqueando la vista de su mejilla.

Ahora retroceda hasta 5 metros de distancia. Puedes ver toda su cara de un vistazo. Puedes ver su nariz y toda su mejilla. La nariz no bloquea la mejilla sin importar si miras a la izquierda, a la derecha o al centro de su cara.

Este cambio en la apariencia de la imagen (su rostro) no se debe al acercamiento o alejamiento. Si te paraste a 5 metros de distancia y usaste un zoom para agrandar su cara para llenar tu marco, la perspectiva no habrá cambiado. Pero si te acercas a la cara, a solo 10 cm de distancia, tu perspectiva ha cambiado y la apariencia de la cara ha cambiado.

Hay una gran imagen que muestra esta distorsión:

Aunque esta imagen enumera las distancias focales utilizadas, no se deje engañar pensando que fue la distancia focal (o el zoom) lo que causó la distorsión. Lo que sucede es que en las distancias focales más cortas, el fotógrafo se ha acercado más al sujeto para llenar el encuadre con la cara del sujeto; es este cambio de perspectiva lo que está causando la distorsión.

Un mejor ejemplo del efecto de la distancia focal, o zoom, se encuentra en la siguiente secuencia:

Tenga en cuenta aquí que debido a que la posición de la cámara no ha cambiado, la perspectiva no ha cambiado entre tomas y, por lo tanto, el granero no se distorsiona de una toma a otra.

Lo siento, no puedo describir o explicar exhaustivamente las otras 3 distorsiones que has enumerado.

La distorsión de perspectiva mantiene rectas las líneas rectas. Sin embargo, los paralelos no permanecen paralelos (excepto cuando son paralelos al horizonte). Los cuadriláteros se transforman en cuadriláteros. La distorsión de perspectiva se puede describir mediante un equivalente de transformación de perspectiva, proyectando una escena 3D a través de un punto en un plano.

La distorsión de barril y de cojín no mantiene rectas las líneas rectas. Los doblan hacia afuera o hacia adentro, respectivamente, desde el centro de la imagen. Son una consecuencia de la geometría de la lente. La distorsión del bigote ocurre cuando dicha distorsión se debilita nuevamente en el exterior. Puede ser el efecto de que las medidas correctivas para la distorsión de barril o acerico no sean igualmente efectivas en todos los puntos.

Todas esas diversas distorsiones de lentes reorganizan los píxeles en la imagen (independientemente del contenido de la escena). Las líneas rectas se convierten en líneas curvas, por ejemplo. Esto es distorsión de la reproducción, ya que las líneas de asunto son rectas y las líneas curvas no existen.

La perspectiva organiza el contenido de la escena, de los objetos de la escena entre sí. Las cosas cercanas (como quizás las narices en un retrato) parecen más grandes, simplemente porque nos paramos demasiado cerca para verlas. O si nos paramos cerca, entonces hay una separación horizontal aparente diferente de las cosas distantes en relación con las cosas cercanas... Esto no es distorsión, excepto en las nociones de nuestra mente. Todos los casos son, por supuesto, exactamente como aparecen las cosas cuando la cámara se para en ese lugar.