اعوجاج در عکاسی چیست

در مجموع سه نوع مختلف از اعوجاج اپتیکال وجود دارد:

• اعوجاج بشکه‌ای (Barrel Distortion) – معمولا در لنزهای واید دیده می‌شود و در آن، جهت خطوط منحنی به سمت داخل است.
• اعوجاج جاسوزنی (Pincushion Distortion) – دقیقا مخالف اعوجاج بشکه‌ای است و در آن، جهت خطوط منحنی به سمت بیرون است.
• اعوجاج سبیلی (Mustache Distortion) – اعوجاج موج‌دار که ترکیبی از اعوجاج بشکه‌ای و جاسوزنی است.

در کنار این نکات، به لنزهای راست خط یا منحنی خط و تأثیر اعوجاج پرسپکتیو بر تصاویر می پردازیم.

در عکاسی، اعوجاج اپتیکال به خطایی اشاره دارد که خطوط مستقیم را خم و آن‌ها را به خطوط منحنی تبدیل می‌کند و به همین دلیل به چنین اعوجاجی، اعوجاج منحنی‌الخط گفته می‌شود. اعوجاج اپتیکال به دلیل طراحی اپتیکال رخ می‌دهد؛ یعنی زمانی که از عناصر خاص لنز برای کاهش انحراف‌های کروی و انحراف‌های دیگر استفاده می‌شود. به‌طور خلاصه، اعوجاج اپتیکال، خطای لنز است.

سه نوع اعوجاج اپتیکال وجود دارد: بشکه‌ای، جاسوزنی و سبیلی (که به آن اعوجاج موج‌دار و پیچیده هم گفته می‌شود). حالا هر کدام را به‌صورت دقیق بررسی می‌کنیم اما قبل از این کار، به بررسی یک لنز با اعوجاج صفر می‌پردازیم:

چنین لنزهای بی‌نقصی به ندرت پیدا می‌شوند؛ زیرا اغلب لنزها حداقل دارای یک نوع اعوجاج هستند. لنزهای بسیار خوب هم اجزایی دارند که به شدت اعوجاج را کاهش می‌دهند؛ به‌طوری که این تغییر کاملا به چشم می‌آید. بسیاری از لنزهای زوم به‌ویژه لنزهای سوپرزوم مثل Nikon 18-200mm VR در فاصله‌های کانونی مختلف از انواع مختلف اعوجاج به‌ویژه اعوجاج بشکه‌ای و جاسوزنی رنج می‌برند.

وقتی خطوط مستقیم به سمت داخل خم می‌شوند و به شکل یک بشکه‌ درمی‌آیند، اعوجاج بشکه‌ای به وجود می‌آید. این نوع اعوجاج معمولا در لنزهای واید دیده می‌شود و به این دلیل رخ می‌دهد که میدان دید لنز بسیار وسیع‌تر از اندازه‌ی سنسور تصویر است و از این رو برای تطبیق با آن باید «فشرده» شود. در نتیجه، خطوط مستقیم به سمت داخل به‌ویژه به سمت لبه‌های فریم خم می‌شوند. تصویر زیر یک نمونه از اعوجاج بشکه‌ای شدید است:

در ضمن خطوط مرکز فریم به‌صورت مستقیم نمایش داده می‌شوند و از سمت مرکز شروع به خم شدن می‌کنند. به همین دلیل تصویر در یک محور اپتیکال قرار دارد ( مرکز لنز)، اما بزرگنمایی به سمت گوشه‌ها کاهش می‌یابد.

اعوجاج بشکه‌ای روی وایدترین لنزهای پرایم و بسیاری از لنزهای زوم با فاصله‌های کانونی نسبتا کم، ظاهر می‌شود. میزان اعوجاج هم می‌تواند بسته به فاصله‌ی سوژه تا دوربین تغییر کند. حتی لنزهای پرایم استاندارد ۵۰ میلی‌متری هم ممکن است در فواصل نزدیک، به اعوجاج بشکه‌ای برسند. اعوجاج بشکه‌ای را می‌توان به شکل قابل توجهی با استفاده از عناصر خنثی‌کننده‌ی اپتیکال کاهش داد؛ اما حذف کامل چنین اعوجاجی تقریبا غیر ممکن است. بعضی لنزها مثل Nikon 14-24 mm f/2.8G دارای تعدادی عنصر خنثی‌کننده‌ی اعوجاج هستند که به‌شدت وزن و اندازه‌ی لنز را کاهش می‌دهند. به همین دلیل لنزهای واید معمولا بزرگ‌تر و سنگین‌تر از لنزهای استاندارد/نرمال هستند.

برطرف کردن اعوجاج بشکه‌ای معمولا یک فرآیند سرراست و ساده است. تا زمانی که لنز در پایگاه داده یک پروفایل پشتیبان داشته باشد، می‌توان به‌راحتی مشکلات اعوجاج بشکه‌ای را برطرف کرد. از آنجا که هر لنزی متفاوت است، داده‌های پروفایل این لنزها باید در محیط آزمایشگاهی با دقت تست و ساخته شوند.

اعوجاج جاسوزنی دقیقا نقطه‌ی مقابل اعوجاج بشکه‌ای است و خطوط مستقیم به سمت مرکز خمیده می‌شوند. این نوع اعوجاج معمولا در لنزهای تله‌فوتو دیده می‌شود و به دلیل افزایش بزرگنمایی تصویر از محور اپتیکال به سمت لبه‌های فریم رخ می‌دهد. در این نوع اعوجاج، میدان دید کوچک‌تر از اندازه‌ی سنسور تصویر است و بنابراین برای تطبیق با آن باید «کشیده» شود. در نتیجه، خطوط مستقیم به سمت گوشه‌های بالا کشیده می‌شوند.

اعوجاج جاسوزنی به‌ویژه در لنزهای زوم یک پدیده‌ی بسیار متداول است. لنزهای پرایم سوپرتله‌فوتو دارای اجزای خنثی‌کننده‌ای هستند که به شکل قابل توجهی اعوجاج جاسوزنی را کاهش می‌دهند؛ اما اغلب لنزهای زوم سطح حرفه‌ای و مصرف‌کننده مثل Nikon 80-400mm VR از اعوجاج جاسوزنی رنج می‌برند. در واقع، اعوجاج جاسوزنی می‌تواند روی لنزهای سطح مصرف‌کننده بسیار شدید باشد و معمولا می‌توانید به سرعت آن را در تصاویر تشخیص دهید.

اغلب لنزها از لنزهای زوم تا واید تا استاندارد و تله‌فوتو معمولا در فواصل کانونی کوتاه از اعوجاج بشکه‌ای رنج می‌برند. این نوع اعوجاج در فواصل کانونی بالاتر جای خود را به اعوجاج جاسوزنی می‌دهد. یک مثال خوب از چنین عملکردی در لنز Nikon 18-300 mm VR دیده می‌شود که با اعوجاج قوی بشکه‌ای در ۱۸ میلی‌متر آغاز و در ۲۸ میلی‌متر به اعوجاج جاسوزنی تبدیل می‌شود و تا ۳۰۰ میلی‌متر به همان شکل باقی می‌ماند.

بدترین نوع اعوجاج شعاعی، اعوجاج سبیلی است که گاهی به آن اعوجاج موج‌دار هم می‌گویند. این نوع اعوجاج ترکیبی از اعوجاج بشکه‌ای و جاسوزنی است. خطوط مستقیم به سمت داخل مرکز فریم خم می‌شوند و سپس در گوشه‌ها به سمت بیرون خم می‌شوند:

به همین دلیل، اغلب به اعوجاج سبیلی، اعوجاج پیچیده هم گفته می‌شود؛ زیرا ویژگی‌های آن پیچیده هستند و به‌سختی می‌توان آن را برطرف کرد. این نوع اعوجاج را می‌توان برطرف کرد؛ اما اغلب به یک نرم‌افزار خاص نیاز دارد. نمی‌توانید از ابزار لایت‌روم و فتوشاپ برای برطرف کردن آن استفاده کنید؛ مگر این که یک لنز پروفایل مشخص برای برطرف کردن این مشکل تعبیه شده باشد. اگر برای برطرف کردن این اعوجاج می‌خواهید مثل اعوجاج بشکه‌ای عمل کنید، گوشه‌های تصویر خمیده‌تر می‌شوند. اگر هم بخواهید مثل اعوجاج جاسوزنی آن را برطرف کنید، با انحنای بیشتر و حتی یک اعوجاج بشکه‌ای به سمت مرکز روبه‌رو می‌شوید.

بعضی لنزهای قدیمی‌تر، همین‌طور لنزهای مدرن، از اعوجاج سبیلی رنج می‌برند. یک مثال خوب از اعوجاج سبیلی را می‌توان در لنز Nikon 18-35 mm f/3.5-4.5D پیدا کرد که یک نمونه‌ی کاملا شدید از این اعوجاج را نشان می‌دهد.

بعضی لنزها از نظر اپتیکال به‌صورت «راست خط» طراحی شده‌اند (مثل Nikon 14mm f/2.8D و Canon EF 14mm f/2.8L II USM) که در آن‌ها می‌توانید به خطوط صاف و بدون خمیدگی برسید (مثل دید چشم)؛ درحالی‌که لنزهای دیگر مثل لنزهای «فیش‌آی» به‌صورت «منحنی‌الخط» طراحی شده‌اند. لنزهای راست خط معمولا اشیاء را تا لبه‌ها‌ی فریم می‌کشند تا آن‌ها را صاف نمایش دهند. لنزهای منحنی‌الخط اشیاء را کشیده نشان نمی‌دهند؛ اما با منحنی کردن خطوط صاف، تصاویر را به‌شدت دچار اعوجاج می‌کنند (مثل چشمی در). تصاویر زیر نمونه‌هایی از لنزهای راست خط و مستقیم‌الخط هستند:

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، نرده در تصویر لنز منحنی‌الخط (سمت چپ) به شکل غیر طبیعی انحنا دارد؛ این عکس با لنز فیش‌آی (منحنی الخط) گرفته شده است. تصویر سمت راست که با یک لنز راست خط ثبت شده است، نرده صاف و طبیعی به نظر می‌رسد؛ درست مثل وقتی که آن را با چشم خود می‌بینید. بزرگ بودن اندازه‌ی تصویر در مقابل فریم و کوچک‌تر شدن آن در فواصل دورتر، یک نمونه از اعوجاج پرسپکتیو است که هیچ ربطی به اعوجاج اپتیکال ندارد.

یک نوع دیگر اعوجاج که در اغلب تصاویر دیده می‌شود، اعوجاج پرسپکتیو است. برخلاف اعوجاج اپتیکال، این نوع اعوجاج ربطی به اپتیک لنز ندارد و بنابراین خطای لنز به شمار نمی‌رود. وقتی فضای سه‌بعدی را در یک تصویر دوبعدی تصویر می‌کنیم، اگر سوژه به دوربین نزدیک باشد، در مقایسه با اشیاء پس زمینه به شکل نامتناسبی بزرگ و دچار اعوجاج است. این اتفاق عادی است و به‌راحتی می‌توانید آن را با چشمان خود ببینید. اگر یک سوژه‌ی کوچک‌تر مثل تلفن همراه خود را به چشمان خود نزدیک کنید، نسبت به تلویزیون بزرگ در پس‌زمینه بزرگ نشان داده می‌شود (و هرچقدر تلفن شما از تلویزیون دورتر باشد، تلویزیون نسبت به تلفن کوچک‌تر ظاهر می‌شود). همین اتفاق هنگام عکاسی از سوژه از جمله سوژه‌های انسانی رخ می‌دهد.

برای مثال، اگر از شخصی با زاویه‌ی اولتراواید و فاصله‌ی نزدیک عکس بگیرید، بینی، چشم‌ها و لب او به شکل غیر واقعی بزرگ خواهد شد؛ درحالی‌که گوش‌های او کوچک‌تر خواهد بود یا حتی از تصویر ناپدید می‌شود. تصویر زیر با Nikon 24-70mm f/2.8G در فاصله‌ی کانونی ۲۷ میلی‌متر ثبت شده است:

به اندازه‌ی سر دقت کنید؛ نسبت به بدن  سوژه به شکل نامتناسبی بزرگ است. چشم‌های سوژه، بینی و لب‌ها هم بسیار بزرگ و گوش‌ها کوتاه شده‌اند. این عکس در ۲۷ میلی‌متر گرفته شده است! حالا تصور کنید در صورت استفاده از یک لنز وایدتر در فاصله‌های نزدیک‌تر چه بلایی سر چهره‌ی سوژه خواهد آمد!

برای مثال در عکس بالا خودرو با اعوجاج کامل نمایش داده شده؛ زیرا عکس در فاصله‌ی نزدیک با یک لنز واید ثبت شده است (Nikon 14-24 mm). سمت چپ خودرو به شکل نامتناسبی بزرگ است. حتی به نظر می‌رسد سمت چپ ۵۰ درصد از سمت راست بزرگ‌تر باشد؛ اگرچه می‌دانیم اندازه‌ی هر دو در واقعیت یکسان است. خودرو بخش زیادی از فریم را اشغال کرده است و همه چیز در پس‌زمینه نسبتا کوچک به نظر می‌رسد. اگر از لنز نرمال استفاده می‌کردیم و در یک نقطه می‌ایستادیم، تنها بخشی از خودرو فریم را پر می‌کرد. با این حال اگر با کراپ تصویر واید هر دو تصویر را در یک میدان دید یکسان کراپ کنیم،  اثر اعوجاج پرسپکتیو در هر دو یکسان خواهد بود.

یک مثال دیگر از اعوجاج پرسپکتیو:

در این تصویر از شهر سان‌فرانسیسکو، چهار ساختمان سمت چپ و سمت راست بزرگ‌تر از برج ۴۸ طبقه‌ای Transamerica Pyramid به نظر می‌رسند (ساختمان بلند در فاصله‌ی دورتر)؛ درحالی‌که اگر آن‌ها را کنار هم قرار دهیم، کوچک‌تر هستند. به دلیل استفاده از یک لنز واید، توانستیم ساختمان‌ها را بزرگ‌تر از آنچه در واقعیت هستند، نشان دهیم.

نمونه‌های بالا از اعوجاج پرسپکتیو به اعوجاج «واید» یا «انبساط» هم معروف هستند. یک نوع دیگر از اعوجاج پرسپکتیو وجود دارد که دقیقا در مقابل اعوجاج واید قرار می‌گیرد و به آن اعوجاج «تله‌فوتو» یا «فشرده‌سازی» هم گفته می‌شود.  اعوجاج فشرده تنها در لنزهای تله‌فوتو ظاهر می‌شود؛ زیرا عکاس باید در فاصله‌ی دوری نسبت به سوژه قرار بگیرد که باعث می‌شود اشیاء دورتر در مقایسه با پرسپکتیو «نرمال» بزرگ‌تر به نظر برسند.

یک نمونه از خطوط همگرا هم وجود دارد. وقتی سنسور دوربین کاملا موازی با سوژه‌ی عکاسی مثلا  یک ساختمان نباشد، تصویری تولید می‌کند که در ابتدا ممکن است به دلیل اثر «تکیه‌گاه» غیر طبیعی به نظر برسد:

با این حال این تصویر یک پرسپکتیو طبیعی بدون اعوجاج است؛ زیرا چشم‌های شما دقیقا همین‌طور می‌بیند. تولیدکنندگان، لنزهای «کنترل پرسپکتیو» یا «تیلت شیفت» را برای چنین مواقعی می‌دهند، اما نتیجه غیرطبیعی می‌شود زیرا مثل زندگی واقعی و دید انسان نیست. مثال‌های زیر، نمونه‌ی قبل (چپ) و بعد (راست) از تغییر کنترل پرسپکتیو را نشان می‌دهند:

تصویر سمت چپ، تصویری است که با چشم دیده می‌شود؛ درحالی‌که تصویر سمت راست نمونه‌ای از خروجی یک لنز کنترل پرسپکتیو / تیلت شیفت بعد از تراز آن با ساختمان است.

در اینجا یک نمونه از مثال‌های خطوط همگرا نمایش داده شده‌اند، که در آن یک بخش تصویر بزرگ‌تر از بخش دیگری است، زیرا نزدیک‌تر است:

هیچ‌کدام از این تصاویر، دارای اعوجاج نیستند؛ این یک پرسپکتیو طبیعی است!

و در نهایت یک مثال دیگر از اعوجاج پرسپکتیو با حضور سوژه‌های انسانی:

ظاهر بادکنک‌ها در مرکز فریم طبیعی است؛ درحالی‌که سر داماد و ساقدوش او حالت تخم‌مرغی پیدا کرده‌ است. این یکی از اثرات مستقیم استفاده از لنز اولتراواید در یک فاصله‌ی بسیار نزدیک و موقعیت اشتباه سوژه‌ها است. اگر هر دو پشت به پشت یکدیگر می‌نشستند و در بادکنک‌ها در جهت‌های مخالف فوت می‌کردند، سرهای آن‌ها در مرکز با ظاهری نرمال ظاهر می‌شد، درحالی‌که بادکنک‌های تخم‌مرغی شکل می‌شدند.