差别真的很大啊,和照镜子一个原理吧,镜子里的我是人们视线里的我吗?
先说结论:不是前置也不是后置。如果后置拥有双倍光学变焦,那么就是能光学变焦的摄像头。
想明白这个结论是如何得来的,首先要了解两个问题:
1、为什么一般的手机前后摄像头都拍不出真正的“我”
2、要怎么才能拍出真正的“我”?
1、为什么一般的手机前后摄像头都拍不出真正的“我”
在此之前,我们要先搞懂手机的前后摄像头是个什么情况。
目前用在手机上的前置后置摄像头基本都是广角镜头,后置镜头的焦段一般为28mm,为标准广角;前置摄像头的焦段只会更广。
而广角镜头有两个最大的问题:1.容易带来桶形畸变;2.透8视效果强烈。
什么是桶形畸变?
上面这张本来应该横平竖直的网格图感觉好像“凸起来”了,这就是桶形畸变。无论是手机还是相机,绝大多数的广角镜头多存在桶形畸变的效果。虽然手机内的算法可以针对这个进行校正,但是无论怎么校正都不敢说每张广角照片都一定能消除桶形畸变的效果。
即使桶形畸变可以校正,但是透8视效果是不可变的。
什么是透8视效果?
摄影时所讨论到的透8视效果,一般是指使用广角镜头拍摄时因为对焦距离比较近,因此产生了强烈的近大远小效果。值得注意的是透8视效果是光学效果,是无法消除的。即使是长焦镜头也会产生透8视效果。但是因为长焦镜头的对焦取景距离一般较远,因此透8视效果不明显而已。
因此,在桶形畸变和透8视效果的双重作用下,使用相机的前置或后置来拍照是无法避免让五官产生一定的变形的。
2、双摄像头光学变焦有机会能拍出“真我”
但是情况出现了变化。近年来手机双摄火热,有些厂商比如华为、一加、苹果将双摄中的一个摄像头做成了长焦端,等效约135画幅50mm焦段。50mm这个焦段的视角正是十分接近人眼的视角,如果拥有长焦端摄像头的手机控制好拍摄距离进行拍摄,是十分有机会拍出最接近人眼所见的“真我”的。
3.如果想要拍,怎么拍才最真?
如果想要拍出最真的自己,在日常拍摄中需要注意些什么呢?
用手机:
1.双摄手机尽量用长焦端进行拍摄;
2.与模特的距离尽量远,以半身或三分之二身人像为主;
3.切记怼脸拍。
用相机:
1.镜头焦段尽量长(比如70200);
2.保持适当的拍摄距离;
3.注意后期使用镜头校正。
先说答案:从物理学的角度严格来说,人既不会长成前置摄像头的样子也不会长成后置摄像头的样子。
你在照镜子的时候,镜子里面的自己才是真是的样子。因为,平面镜是唯一可以基本算是严格成像的光学元件。平面镜
但是,通常摄像机采用的光学系统都是含有各种透镜的。透镜
任何物体只要经过了透镜,都不会严格成像,至于为什么,我们要从几何光学说起。在几何光学看来,光是沿直线传播的,除了在介质界面产生折射,在任何介质中光的轨迹都是一条直线。那么,摄像系统的关键部分:透镜,是怎么成像的呢?我们接着来看下面的内容。
所谓透镜,两面至少有一面是球面。因为光在除了界面的地方运动轨迹都是直线,所以我们只用研究球面镜折射,就能知道透镜的工作原理。我们先来看光在单个球面镜上的折射。光在单个球面镜上的折射
我们如图所示,设 。根据几何光学满足的折射定律 :
根据物理量之间满足的平面几何关系:
根据三角形正弦定理:
根据三角形余弦定理:
利用这些定理可以得到:
根据上式我们可以看到,表征像的 与 有关,也就是说,与光轴成不同倾角的光线,不能严格汇聚在同一点,光束经过球面镜折射丧失了同心性,自然无法严格成像。
但是,几何光学研究问题时,会选择一些近似条件,比如假设光线倾角很小,忽略一些小量,上面的式子可以简化成下面的近似公式:
整理后变成:
这就是球面镜折射成像公式。我们所谓的透井斏像公式,也就是中学阶段大家学过的:
正是根据上面的球面镜折射成像公式继续演算得来的。这就出现了问题:上面的公式是取了小量近似得出的,毕竟不是严格成像,所以透井斏像系统就会不可避免地存在像差。
上面的近似导致的直接像差就叫球差:球面镜片光线在进入镜片后到焦平面时在其边缘部分比中央部份容易产生严重的折射与弯曲,此现象会导致锐度和对比的降低及光斑的产生而使得成像品质下降,而且光圈越大越严重,这种因球面镜片所产生的像差称为球面像差。球面像差
此外,像差还有很多种。比如傍轴物点宽光束成像会带来彗差,光束倾斜角较大还会带来畸变等情况。其它像差
除了这些因为几何公式近似带来的像差,还有因为色散导致的像差。我们知道玻璃对于不同颜色光线会有不一样的折射率,这叫光的色散。光的色散
几何光学原理是没有考虑色散的,但是实际上我们拍摄的东西存在各色光,这种依据几何光学原理制造的镜片必然存在因为色散导致的误差,从而使成像和原物体有一定的差异。 现代的摄像机,品质高一点的都具有复杂的成像系统和处理软件。之所以摄像系统复杂,一台高品质摄像机有很多镜片,有的还带有光学变焦系统,还要经过后期的软件处理,目的就是尽可能减小成像的像差带来的影响,使照片里的物体看起来更像真实的情形。但是无论怎么处理,误差总是客观存在的,不可能完全消除,所以就像之前说的,你不可能长成摄像头里一模一样的样子。
但是,问题来了,人的眼睛也是依靠透镜原理成像的,那么你的眼睛看到的东西是不是真实的物体应有的样子呢?显然也是否定的。但是,人的眼睛是自适应光学系统,天生有变焦系统等功能,这会给成像带来很大的改善。而且,大脑会自动对视神经传递的信号进行后期的处理,很多像差就被“脑补”掉了。现在的先进摄像系统同样存在这种修正与改善,比如说变焦和实时分析处理。
光学变焦就是通过移动镜头内部镜片来改变焦点的位置,改变镜头焦距的长短,并改变镜头的视角大小,从而实现影像的放大与缩小。这是物像共轭理论的应用。例如将焦点向成像面反方向移动,则焦距会变长,视角也会变小。这样,视角范围内的景物在成像面上会变得更大。每当镜头为一个被摄物调好焦点后,在该被摄物前后一段范围内的所有物体也是相对清晰的。这个调焦清晰的范围就叫做景深,它是镜头的一种重要的光学特性。变焦系统自动为被摄物选择合适的这样一个相对清晰的范围,就可以做到高品质成像。
此外,实时分析处理也很重要,比如光学防抖技术。防抖是通过镜头内置光学影像稳定系统来实现的,通过影像稳定器修正光学部件的运动来抵消震动对成像的影响,它能感应到手的震动并把其转化为电信号,这个信号在经过镜头内置的电脑处理后,会控制一组光学部件做出与之平行的反移动,来修正震动引起的光线偏移。有了这些分析和处理,成像的品质会大幅提高,再加上一些合理使用光学系统的专业摄影技巧,就可以基本上做到物像差别不大。这种差别,人眼几乎无法分辨,而且,你的眼睛作为透镜照样也有误差,这种人与体无法感知的误差只在理论上出现,对摄影艺术几乎没有影响。所以,虽然成像严格来说不可能做到物像一致,我们仍然可以看到五彩缤纷的世界,拍摄出无数有着美感和艺术价值的摄影作品。
这样看来,虽然严格地从物理学的角度上来说,只有平面镜才可以在几何光学范畴下完全严格成像,但是考虑到非几何光学的因素影响,再加上摄像设备、处理软件的工程技术和算法修正,以及摄影师本人的特殊技巧,也可以让照片达到如镜子中一样逼真甚至更加优秀的效果。雪球今天在这里让大家了解了几何光学上对于成像的理论,但是想要获得最完美的照片,仅依靠这个理论是做不到的,还需要对摄影设备和技巧有着充分的了解。对于这些涉及更多学科的技巧和知识,不同方向的专业知友也都会给出精彩纷呈的答案,这些答案的精华部分都包含在了最新版的知乎日历之中。想要了解更多有关成像和摄影的知识,乃至更多科学、生活、文体方面的新知识与新进展,知乎日历都是不可多得的帮手。新版知乎日历不仅有记录日期的功能,更在每一页附上了来自不同领域知友的精华答案,这些答案或饱含哲理,或科学专业,或妙趣横生,是知识的万花筒,生活的调节剂,每天翻看日历,规划时间之余,更能利用碎片时间为自己充电,让生活更有知识的趣味。感兴趣的知友可以通过下方传送门了解,让新知陪伴你度过每一天。
最后总结一下:镜子里的你相对而言才是最真实的你。而对于手机而言,好的手机后置摄像头是双摄甚至多摄的,加上处理系统成像质量也会很高,但是一些手机的前置就相对简陋,成像质量会差一些。不过,你仍然可以通过设备修正、摄影技巧、后期处理获得很完美的照片。
1、图片均来自360图片搜图开源网络,其中手绘图为本人原创
2、《物理光学》梁铨廷 ISBN 9787121204418
3、《摄影技术》于然 ISBN 9787565708954
4、像差-360百科 像差_360百科
经女友同意后,以她为例,发两张她的照片。前置他拍
后置他拍(远距离)
后置他拍(近距离)
前置自拍
这四张照片没有更改面部结构式的p图,仅为调色。
不知道大家看能否看出有什么区别,但作为男朋友我看的还是很清楚的。
无论是自拍还是他拍,都和她本人有些区别,这其中近距离他拍的差距最小,最贴合她的本来样貌。
相对于照片,真实的她的样子,五官更立体,鼻子更挺,下颌部分没有照片中那么宽,眼窝更深,眉骨更高。
而且不仅是我,包括她的家人,朋友,同事的评价都是她不上相,真人要好看很多。在我看来,最根本的区别就是照片中的她太扁平了,体现不出她立体的面部骨骼轮廓和五官。
这种效应每个人都会有,虽然镜子未必真实,但是如果以人眼作为基准,那么很显然更为立体的镜子要比照片更贴近本人,对五官立体的朋友更加明显。
但是镜子的问题在于左右不对称,这种影响和立体平面的影响孰轻孰重应该没有定论,对于脸不对称的人来说,镜子可能更为失真。所以也要看具体情况。
最后的结论是:
如果你五官脸型比较对称,那么镜子中的你相对照片(无论是前置后置)都更贴近你本人。
如果你五官比较立体,那么前置后置都会比较失真,且前置自拍摄像头失真更严重。
如果你脸型不对称,五官比较立体,那么无论是镜子还是照片都很难还原别人眼中的所谓真实的你。
以上。
很多答案点出了因为透镜存在相差和色散等因素,从而导致成像和真实的人有区别这一点,在理论上自然没什么错。但在视觉上,镜头的像差和色散所导致的差别并不显著——首先镜头厂商会对透镜不理想所造成的相差进行基本的修正,使之不是那么明显,其次色散造成的影响就更小了——你总不会每次都盯着物体的边缘去找那一点由色散造成的彩边吧。。。
真正导致摄像头和人眼所见产生显著差别的因素,其实是拍摄时物体所占据的视角不同。
举个例子。比如我有一个梯形截面的立柱,当从如图所示的位置观察时,该柱子占据视角的大小直接决定了柱子在视野中的外貌:从这个方向观察该梯形截面的立柱立柱占据较小的视角时,侧面的部分能够显示,而当其占据视角过大时则不能。
而物体所占视角的大小是由物体距离和镜头焦距等因素共同决定的。而当你希望同一个物体在成像差不多大的情况下所占据的视角不同,其主要决定因素就变成了焦距,因此才有了摄影中所谓“黄金焦段”的这一说法。下面这些图可以简单演示用不同的焦距拍摄同一个人所产生的差距。
手机的前后置镜头与人眼的焦距差距显著,其所拍摄的图像与人眼所见自然不同。而镜子显然不存在这个问题,照镜子时依旧是用自己的眼睛观察自己,因此镜中的自己会显得更自然。
然而这并不意味着镜子中的自己就有百分之百的参考价值。我们需要注意到,照镜子时,镜子内的自己与现实中的自己是左右相反的。虽然镜面对称后的像与物是全等关系,但由于左右颠倒,同样会造成视觉上的差距。比如下图:
尤其是当你需要梳一个左右不对称的发型时,镜子所带来的视觉差别会十分明显。因此,某些模仿人眼环境的专业相机对自己的还原程度在特定情况下要胜过镜子。
手机摄像头中的古天乐,一图胜千言,镜头畸变就是这么离谱没得洗 |