影像形成與基礎
視野
視野(field of view)是相機透過鏡頭看到世界的角度有多寬——也就是影像所擷取的那個錐體的角度大小。寬視野(廣角或魚眼鏡頭)納入全景式的一大片,但把每個物體呈現得很小;窄視野(望遠鏡頭)只看到薄薄一片,卻把它放大。它是焦距的角度對應物:兩者從兩個方向描述同一件事。
精確地說,視野同時取決於焦距與感光元件尺寸,透過 FOV = 2 arctan(d / (2 f)),其中 d 是相關的感光元件尺寸(寬、高或對角線——所以相機有水平、垂直與對角視野),f 是同一單位下的焦距。以像素表示則等價於:水平 FOV = 2 arctan(影像寬度像素 / (2 fx))。反正切使這個關係呈非線性:在長焦距時,f 的小變化會使角度大幅擺動;而在極短焦距時,角度會朝 180 度飽和。
視野是決定「畫面裝得下什麼」以及「畸變如何表現」的實用旋鈕。寬視野會拉伸並彎曲邊緣、放大透視(近物顯得巨大),這正是魚眼與 360 度相機需要超越簡單針孔的特殊投影模型的原因。在電腦視覺中,知道視野等同於知道以像素表示的焦距,因此它是同一份內參資訊(被 SLAM、立體視覺與三維重建使用)的一個方便、人類可讀的把手。
一支 50 mm 鏡頭裝在寬 36 mm 的全片幅感光元件上,水平視野 = 2 arctan(36 / (2 x 50)) ~ 39.6 度(一支標準鏡頭)。24 mm 鏡頭把它拓寬到約 73.7 度;200 mm 鏡頭把它收窄到約 10.3 度。
又稱