Pinhole camera

• Image plane can be moved anywhere, no lens
• Big Pinhole: many directions are averaged, blurring the image
• Small Pinhole: diffraction effects blur the image. less light energy
  • when light passes through a small aperture it does not travel in a straight line
  • it is scattered in many directions
  • process is called diffraction and is a quantum effect
• Location Formula

Len camera

• Diverging rays from a scene point are converged back to an image point

Vignetting

• Two-lens system: brightness drops at image periphery

Geometric Aberration（几何像差）

这是指光学系统成像时，几何形状被扭曲，导致图像里直线或形状不再保持真实比例。主要原因是镜头的透镜组结构在边缘对光线折射不同于中心。

• Radial Distortion

  • 桶形畸变 (Barrel Distortion)

    直线在图像边缘向外鼓起，看起来像“桶”。常见于手机广角镜头、GoPro 等。

  • 枕形畸变 (Pincushion Distortion)

    直线在图像边缘向内收缩，看起来像“枕头”。常见于长焦镜头。

• 复合畸变 (Mustache/Complex Distortion)

  结合了桶形和枕形的特点，中间鼓出、边缘又收缩。

**影响：**几何像差不会让图像模糊，但会让直线/形状变形，在拍建筑、文档时影响精度。

Chromatic Aberration（色差）

这是由于不同波长的光（红、绿、蓝）在透镜中折射率不同，所以不能在同一个点准确聚焦，导致边缘出现彩色虚影。

• 分类：

  • 轴向色差 (Longitudinal Chromatic Aberration)

    不同颜色的焦点在光轴方向不重合 → 前后虚焦。

    在图像中心亮暗边界处可能看到彩边。

  • 横向色差 (Lateral Chromatic Aberration)

    不同颜色在图像边缘的位置不对齐 → 红蓝/紫绿边出现在物体边缘。

    在高对比边缘最明显，比如黑字对白纸。

• 表现：

  在放大后的照片边缘，你会看到紫色、绿色或红蓝边缘，这就是色差。

• 原因：

  玻璃折射率随波长变化（色散），镜头设计没法完全让所有颜色都落在同一点。