Perspektivische Verzerrung (Fotografie) - Perspective distortion (photography)

Simulation, die zeigt, wie die Anpassung des Blickwinkels einer Kamera bei gleichzeitiger Variation des Kameraabstands und der Beibehaltung des Objekts im Rahmen zu stark unterschiedlichen Bildern führt. Bei engen Winkeln und großen Entfernungen sind die Lichtstrahlen nahezu parallel, was zu einem "abgeflachten" Bild führt. Bei Weitwinkeln und kurzen Distanzen erscheinen Objekte perspektivisch oder verzerrt.

In der Fotografie und Kinematografie ist die perspektivische Verzerrung eine Verzerrung oder Transformation eines Objekts und seiner Umgebung, die sich aufgrund des relativen Maßstabs von nahen und entfernten Merkmalen erheblich von dem unterscheidet, wie das Objekt mit einer normalen Brennweite aussehen würde . Die perspektivische Verzerrung wird durch die relativen Entfernungen bestimmt, in denen das Bild aufgenommen und betrachtet wird, und ist darauf zurückzuführen, dass der Blickwinkel des Bildes (wie aufgenommen) entweder breiter oder schmaler ist als der Blickwinkel, unter dem das Bild betrachtet wird die scheinbaren relativen Entfernungen, die von den Erwartungen abweichen. Mit diesem Konzept verbunden ist die axiale Vergrößerung – die wahrgenommene Tiefe von Objekten bei einer gegebenen Vergrößerung.

Die perspektivische Verzerrung nimmt zwei Formen an: Erweiterungsverzerrung und Kompressionsverzerrung, auch Weitwinkelverzerrung und Langlinsen- oder Televerzerrung genannt, wenn es um Bilder mit derselben Feldgröße geht . Bei Aufnahmen aus der Nähe mit einem Weitwinkelobjektiv (mit einem größeren Blickwinkel als bei einem normalen Objektiv ) sind Erweiterungen oder Weitwinkelverzerrungen zu sehen . Objekte in der Nähe des Objektivs erscheinen im Vergleich zu weiter entfernten Objekten ungewöhnlich groß und entfernte Objekte erscheinen ungewöhnlich klein und daher weiter entfernt – die Entfernungen werden erweitert. Komprimierung, Langobjektiv- oder Televerzerrung können in Bildern gesehen werden, die aus der Ferne mit einem Objektiv mit langem Fokus oder dem häufigeren Teleobjektiv -Untertyp (mit einem schmaleren Blickwinkel als ein normales Objektiv ) aufgenommen wurden. Entfernte Objekte sehen ungefähr gleich groß aus – nähere Objekte sind ungewöhnlich klein und weiter entfernte Objekte sind ungewöhnlich groß, und daher kann der Betrachter keine relativen Abstände zwischen entfernten Objekten erkennen – Abstände werden komprimiert.

Beachten Sie, dass lineare Perspektivenänderungen durch die Entfernung verursacht werden , nicht durch das Objektiv an sich – zwei Aufnahmen derselben Szene aus der gleichen Entfernung weisen unabhängig vom verwendeten Objektiv die identische perspektivische Geometrie auf. Da Weitwinkelobjektive jedoch ein breiteres Sichtfeld haben, werden sie im Allgemeinen aus der Nähe verwendet, während Teleobjektive ein engeres Sichtfeld haben und im Allgemeinen aus größerer Entfernung verwendet werden. Wenn Sie beispielsweise in einer Entfernung stehen, bei der ein normales Objektiv das Gesicht einer Person erfasst, hat eine Aufnahme mit einem Weitwinkelobjektiv oder Teleobjektiv aus derselben Entfernung genau dieselbe lineare perspektivische Geometrie auf dem Gesicht, obwohl das Weitwinkelobjektiv kann den gesamten Körper in die Aufnahme einpassen, während das Teleobjektiv nur die Nase erfasst. Ausschnitte dieser drei Bilder mit der gleichen Abdeckung ergeben jedoch die gleiche perspektivische Verzerrung – die Nase sieht in allen drei gleich aus. Umgekehrt, wenn alle drei Objektive aus einer Entfernung verwendet werden, bei der das Gesicht das Feld ausfüllt, wird der Weitwinkel aus der Nähe verwendet, wodurch die Nase im Vergleich zum Rest des Fotos größer wird, und das Teleobjektiv wird aus der Ferne verwendet die Nase kleiner im Vergleich zum Rest des Fotos.

Außerhalb der Fotografie ist die Erweiterungsverzerrung vielen durch Seitenspiegel (siehe " Objekte im Spiegel sind näher als sie erscheinen ") und Gucklöcher bekannt , obwohl diese oft ein Fischaugenobjektiv verwenden , das unterschiedliche Verzerrungen aufweist. Kompressionsverzerrungen sind am bekanntesten beim Blick durch ein Fernglas oder Teleskop , wie bei Zielfernrohren , während ein ähnlicher Effekt bei der Fotografie mit festem Spaltstreifen zu sehen ist , insbesondere bei einem Fotofinish , bei dem die gesamte Aufnahme parallel zur Aufnahme erfolgt und die Perspektive vollständig eliminiert wird (eine Seite). Aussicht).

Optik

Betrachten Sie ein idealisiertes Gaußsches optisches System mit dem Bild und dem Objekt im selben Medium. Bei einem scharfgestellten Objekt stehen also der Abstand zwischen Linse und Bildebene , der Abstand zwischen Linse und Objekt und die Brennweite in Beziehung zu der dünnen Linsengleichung : ${\displaystyle s_{i}}$${\displaystyle s_{o}}$${\displaystyle f}$

${\displaystyle {1 \over s_{i}}+{1 \over s_{o}}={1 \over f}}$

Die transversale Vergrößerung hängt zusammen mit ${\displaystyle M}$

${\displaystyle M={s_{i} \over s_{o}}}$.

Die axiale Vergrößerung eines Objekts ist die Änderungsrate des Objektiv-Bild-Abstands, wenn sich der Objektiv-Objekt-Abstand ändert. Für ein Objekt endlicher Tiefe kann man sich die durchschnittliche axiale Vergrößerung als das Verhältnis von Bildtiefe und Objekttiefe vorstellen : ${\displaystyle M_{ax}}$${\displaystyle s_{o}}$${\displaystyle s_{i}}$${\displaystyle s_{o}}$

${\displaystyle M_{ax}=\left|{ds_{i} \over ds_{o}}\right|=\left|{d \over ds_{o}}\left({1 \over f}-{ 1 \over s_{o}}\right)^{-1}\right|=\left|-\left({1 \over f}-{1 \over s_{o}}\right)^{-2 }s_{o}^{-2}\right|={s_{i}^{2} \over s_{o}^{2}}=M^{2}}$

Mit zunehmender Vergrößerung nimmt auch das Verhältnis von axialer zu transversaler Vergrößerung zu. Zum Beispiel, wenn dann und das Bild doppelt so hoch und viermal so tief wie das Objekt ist. ${\displaystyle M=2}$${\displaystyle M_{ax}=4}$

Beeinflussende Faktoren

Die perspektivische Verzerrung wird durch die Beziehung zwischen zwei Faktoren beeinflusst: dem Blickwinkel, unter dem das Bild von der Kamera aufgenommen wird, und dem Blickwinkel, unter dem das Foto des Motivs präsentiert oder betrachtet wird.

Blickwinkel der Aufnahme

Beim Betrachten von Fotos im normalen Betrachtungsabstand trägt der Blickwinkel, in dem das Bild aufgenommen wird, vollständig zum Auftreten einer perspektivischen Verzerrung bei. Die allgemeine Annahme, dass "nicht entzerrte" Fotos eine Szene nicht verzerren können, ist falsch. Die perspektivische Verzerrung ist besonders bei Porträts bemerkbar, die mit Weitwinkelobjektiven bei kurzen Kamera-Motiv-Abständen aufgenommen wurden. Sie wirken in der Regel unangenehm, lassen die Nase im Verhältnis zum restlichen Gesicht zu groß erscheinen und verzerren den Gesichtsausdruck. Wenn Sie dasselbe Motiv mit einem mäßigen Teleobjektiv oder einem Objektiv mit langem Fokus (mit engem Blickwinkel) identisch einrahmen, wird das Bild auf eine schmeichelhaftere Perspektive abgeflacht. Aus diesem Grund gelten für eine Kleinbildkamera Objektive mit Brennweiten von etwa 85 bis 135 mm im Allgemeinen als gute Portraitobjektive. Es macht jedoch einen Unterschied, ob das Foto im Quer- oder Hochformat aufgenommen wurde. Ein 50-mm-Objektiv eignet sich zum Fotografieren von Personen bei einer Ausrichtung im Querformat. Umgekehrt führt die Verwendung von Objektiven mit viel längeren Brennweiten für Porträts zu einer extremeren Abflachung der Gesichtszüge, was für den Betrachter ebenfalls unangenehm sein kann.

Betrachtungsabstand des Fotos

Fotografien werden normalerweise in einem Abstand betrachtet, der ungefähr ihrer Diagonale entspricht. Bei Betrachtung aus dieser Entfernung sind die Verzerrungseffekte, die durch den Blickwinkel der Aufnahme erzeugt werden, offensichtlich. Theoretisch lässt das Phänomen jedoch nach, wenn man Bilder mit einer Ausdehnungs-(Weitwinkel-)Verzerrung aus einer geringeren Entfernung betrachtet, wodurch der Blickwinkel der Präsentation erweitert wird. In ähnlicher Weise verringert das Betrachten von Bildern mit Kompressionsverzerrung (Tele) aus größerer Entfernung, wodurch der Blickwinkel der Präsentation verengt wird, den Effekt. In beiden Fällen verschwindet die scheinbare Verzerrung bei einer kritischen Entfernung vollständig.

Beispiele

Unten zeigt eine Serie von drei Fotos dieselbe Szene, die aus derselben Position mit drei verschiedenen Objektiven aufgenommen wurde: einem normalen Objektiv, einem Weitwinkelobjektiv und einem Teleobjektiv. Beachten Sie, dass, da sich die Proportionen im Bild nicht mit dem Blickwinkel ändern, wenn die mit dem Weitwinkelobjektiv und dem Normalobjektiv aufgenommenen Fotos so zugeschnitten wurden, dass sie dieselbe Szene wie das mit dem Teleobjektiv aufgenommene Foto enthalten, das Bild Inhalt wäre genau der gleiche. Der scheinbare Unterschied in den Proportionen resultiert allein aus den Inhalten, die um die Ränder des Rahmens im normalen Objektivfoto und dem Weitwinkelfoto hinzugefügt wurden.

Fotos, die mit einer 35-mm- Fotokamera in konstantem Abstand zum Motiv mit einem 28-mm-, einem 50-mm- und einem 70-mm-Objektiv aufgenommen wurden.

Unten zeigt eine Serie von vier Fotos ein möglichst gleich gerahmtes Objekt mit vier verschiedenen Linsen. Durch den unterschiedlichen Blickwinkel jedes Objektivs rückte der Fotograf mit jedem Foto näher an das Objekt heran. Beachten Sie, dass sich der Blickwinkel erheblich ändert (vergleichen Sie den Hintergrund in jedem Foto) und der Abstand zwischen den Objekten mit jedem nachfolgenden Bild größer erscheint. Im vierten Bild rechts unten, aufgenommen mit dem weitesten Objektiv, erscheint das Gebäude hinter dem Objekt viel weiter entfernt als in der Realität.

Künstlerische Verwendungen

Technischer Hintergrund

Wie sich die Brennweite auf die Perspektive auswirkt: 18 mm ( Weitwinkel ), 34 mm ( Normal ) und 55 mm ( bescheidenes Tele ) bei identischer Feldgröße, die durch unterschiedliche Entfernungen zwischen Kamera und Motiv erreicht wird. Beachten Sie, dass je kürzer die Brennweite und desto größer ist der Blickwinkel , perspektivische Verzerrung und Größenunterschiede ändern.

Perspektivische Verzerrungen sind zwar ungewollt oft ärgerlich, werden aber auch bewusst für künstlerische Zwecke eingesetzt. Erweiterungsverzerrungen ( Weitwinkel ) werden oft implementiert, um einige Elemente der Szene hervorzuheben, indem sie größer und räumlich von den anderen Elementen entfernt erscheinen. Komprimierungsverzerrungen ( Teleaufnahmen ) werden häufig verwendet, um den Anschein einer komprimierten Entfernung zwischen entfernten Objekten wie Gebäuden oder Autos zu erwecken, um ein Gefühl von Stau zu vermitteln. Längere Objektive vergrößern das Motiv stärker, verdichten anscheinend die Entfernung und verwischen (bei Fokussierung auf den Vordergrund) den Hintergrund aufgrund ihrer geringeren Schärfentiefe . Breitere Objektive neigen dazu, den Abstand zwischen Objekten zu vergrößern und gleichzeitig eine größere Schärfentiefe zu ermöglichen.

Ein weiteres Ergebnis der Verwendung eines Weitwinkelobjektivs ist eine größere scheinbare perspektivische Verzerrung, wenn die Kamera nicht senkrecht zum Motiv ausgerichtet ist: parallele Linien konvergieren mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei einem normalen Objektiv , konvergieren jedoch aufgrund des breiteren Gesamtfeldes stärker. Zum Beispiel scheinen Gebäude viel stärker nach hinten zu fallen, wenn die Kamera vom Boden aus nach oben gerichtet ist, als wenn sie mit einem normalen Objektiv in gleichem Abstand zum Motiv aufgenommen würden, weil mehr vom Motivgebäude im Weitwinkel sichtbar ist. Winkel geschossen.

Da verschiedene Objektive im Allgemeinen einen unterschiedlichen Abstand zwischen Kamera und Motiv erfordern, um die Größe eines Motivs beizubehalten, kann eine Änderung des Blickwinkels indirekt die Perspektive verzerren, wodurch sich die scheinbare relative Größe von Motiv und Hintergrund ändert. Weitwinkelobjektive lassen bei gleicher Feldgröße Motive größer erscheinen, indem sie Größenunterschiede zusammen mit den oben genannten konvergierenden Linien einführen, und sie lassen Räume und Räume um das Motiv herum größer erscheinen, indem sie den Abstand zwischen Motiv und Hintergrund vergrößern (erweiterte Perspektive ).

Stimmungseffekt und berühmte Verwendungen

Die Stimmung Effekt der perspektivischen Verzerrung erreicht durch geradlinige extreme Weitwinkel - Objektive ist , dass die resultierende Bild sieht und beunruhigend grotesk, die zwar nicht so unrealistisch , wie die Suche krummlinigen Fisheyeobjektive welcher Anzeige Tonnenverzerrung . Der Effekt macht sich besonders bemerkbar, je näher die Kamera am Motiv ist, denn sein Betrag nimmt zu, je kürzer die Brennweite bei gleicher Feldgröße ist.

Ein bemerkenswerter Regisseur, der häufig geradlinige Ultraweitwinkelobjektive verwendet, um einen unverwechselbaren Stil zu erreichen, der durch extreme perspektivische Verzerrungen definiert wird, ist Terry Gilliam . Auch Stanley Kubrick ( unter anderem in Paths of Glory und Dr. Strangelove ) sowie Orson Welles (in The Trial , teilweise Orson Welles' London , Segment Four Clubmen ), Sam Peckinpah (in Straw Dogs ) und Sidney Lumet ( in The Offense ) haben in der Vergangenheit gelegentlich das Gleiche getan, wenn auch meist in Maßen, nur für Einzelaufnahmen oder Sequenzen, während Gilliam fast nie ein Objektiv verwendet, das länger als 14 mm ist, was Objektiven dieser besonderen Brennweite den informellen Spitznamen "The Gilliam" unter Filmemachern. Jean-Pierre Jeunet und Marc Caro , zwei von Gilliam beeinflusste französische Filmemacher, übernahmen seine typische Weitwinkelfotografie in ihren beiden "Gilliamesque"-Filmen, Delikatessen und Die Stadt der verlorenen Kinder . Orson Welles' The Trial zeichnet sich dadurch aus, dass er Gilliams charakteristischen Stil stark beeinflusst hat, Jahre bevor der amerikanische Ex-Patriate der Monty Python- Comedy-Truppe beitrat, während er für Welles nur ein einziger Stil war.

Aufgrund des grotesken, beunruhigenden Stimmungseffekts von Weitwinkelobjektiven lassen sich Filme mit solchen perspektivischen Verzerrungen oft in eine von zwei Kategorien einordnen: Groteske und surreale Satire und Fantasy, teilweise auch schwarze Komödie (Gilliam, Jeunet & Caro, Orson Welles, Dr. Strangelove ) einerseits und ernstere, realistischere Filme mit einem besonderen gesellschaftskritischen Rand andererseits, während gesellschaftliche Konventionen, die kollektive Gesellschaft und/oder die Motive und Handlungen von Führern dargestellt werden als grotesk und absurd, und zeigen oft auch tyrannische Charaktere mit konformistischen Werten, die sich gegenüber Individualismus und Außenseitern äußerst feindselig und voreingenommen verhalten ( Paths of Glory , Straw Dogs , The Offense ).

Am anderen Ende des Brennweitenspektrums verwendete Leni Riefenstahl extreme Teleobjektive , um große Menschenmengen in Triumph des Willens zu komprimieren, während der Führer Adolf Hitler durch normale Objektive und oft aus einem niedrigen Winkel gesehen wird, um im Vergleich dazu groß zu erscheinen.

In der Kinematografie wirkt sich die perspektivische Verzerrung auch auf den kamerainternen Spezialeffekt aus, der als Dolly-Zoom bekannt ist , bei dem ein Zoomobjektiv gleichzeitig mit der Kamerabewegung auf das Motiv zuzoomt, so dass das Motiv die gleiche Größe im Rahmen, während der Hintergrund relativ zum Motiv "Größe ändert". Dieser Effekt wurde in den Filmen Vertigo und Jaws populär gemacht . Ein weiteres Beispiel dafür ist im ersten Herr der Ringe- Film zu sehen, kurz bevor der Schwarze Reiter die Straße herunterkommt. Der Dolly-Zoom wird verwendet, um einen Kompressionseffekt in der Straße zu erzeugen.

Beispiele

Das Foto unten der Gondeln ist ein Beispiel für die Verwendung der Dehnungsverzerrung, und das Foto der Gebäude darunter ist ein Beispiel für die Kompressionsverzerrung.

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  Ein Beispiel für "Weitwinkel"-Verzerrung für künstlerische Zwecke. Erstellt von einem 18-mm-Objektiv auf einer 35-mm-Vollformatkamera.

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  Ein Beispiel für eine "Tele"-Verzerrung, die für künstlerische Zwecke verwendet wird. Erstellt von einem 300-mm-Objektiv auf einer 35-mm-Vollformatkamera.

Siehe auch

• Verkürzung
• Perspektivensteuerungs-(PC)-Objektiv
• Texturverlauf
• krummlinige Perspektive

Anmerkungen

Externe Links

• Komprimieren der Entfernung und Ändern der Perspektive