Что такое хроматические аберрации и как с ними бороться? Хроматические аберрации в фотографии

, телескоп и т. д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.

Кроме этого, к хроматическим аберрациям можно отнести хроматические разности геометрических аберраций (см. ниже).

Хроматическая аберрация ведёт к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствуют.

Хроматизм положения

Оптическое стекло и другие оптические материалы обладают дисперсией , то есть показатель преломления отличается для лучей различного цвета.

Хроматизм положения вызывает значительную нерезкость изображения, поэтому при чёрно-белой съёмке моноклем и перископом , у которых он не устранён, после установки на резкость нужно ввести дополнительную поправку на положение объектива относительно светочувствительного элемента , определяемую по формуле:

где - сопряжённое фокусное расстояние ; - фокусное расстояние монокля или перископа.

Необходимость в поправке вызывается тем, что при визуальной наводке изображение из-за повышенной чувствительности глаза к жёлтым лучам устанавливается в их фокусе, а не в фокусе сине-фиолетовых лучей, к которым наиболее чувствителен чёрно-белый несенсибилизированный фотоматериал. Последние, будучи не в фокусе, образуют значительные кружки рассеяния, уменьшающие резкость изображения.

Хроматизм положения может быть исправлен путем комбинирования собирательной и рассеивающей линз из стёкол с различной дисперсией . При прохождении через первую линзу луч отклоняется к оптической оси и диспергирует ; войдя во вторую линзу, он незначительно отклоняется в обратную сторону и повторно диспергирует, но в обратном направлении. В результате хроматическая аберрация первой линзы компенсируется второй, отрицательной, линзой, и лучи различных цветов соберутся в одной точке. Такие линзы, исправляющие хроматизм положения, называются ахроматическими линзами (ахроматами).

Ахроматические линзы используются во многих современных объективах . Ахроматизировать отдельный элемент или комбинацию далеко не всегда необходимо; достаточно, чтобы все элементы в целом компенсировали дисперсию друг друга.

На этапе конструирования хроматические аберрации также могут быть уменьшены, если в конструкции оптического прибора применяются такие оптические элементы, как линзы из особых оптических стёкол (курцфлинт, лангкрон), зеркала или зонные пластинки.

Хроматизм увеличения

Называется также хроматической разностью увеличения .

Хроматическая аберрация, при которой изображения одного и того же предмета в лучах разного цвета имеют несколько различный размер. Не уменьшается от диафрагмирования, как и от увеличения .

Для цветного изображения в цифровой форме хроматизм увеличения может быть в какой-то степени исправлен программным путём. Для точного сведения трёх компонентов изображения (красный, зелёный и синий) необходимо для двух из них изменить масштаб, оставляя неподвижной ту точку, где проходила оптическая ось (обычно это центр кадра). Во многих преобразователях RAW -файлов такая функция имеется, но оптическая корректировка предпочтительнее, так как в сложных объективах присутствуют и другие аберрации, которые простыми преобразованиями не исправляются и индивидуальны для каждой модели объектива, в результате чего становится сложно выделить хроматизм увеличения программно. Хорошая коррекция хроматизма увеличения невозможна, когда объектив плохо работает в контровом свете . Исправление хроматизма увеличения на компьютере улучшает качество изображения, но всё же предпочтительнее снимать фотографии теми объективами, которые имеют минимальные аберрации. Так, объективы с фиксированным фокусным расстоянием обычно имеют существенно меньшие аберрации, чем трансфокаторы .

Хроматические разности геометрических аберраций

Хроматические разности в общем случае, каждая геометрическая аберрация в зависимости от цвета. Так, например, сферическая аберрация может быть различной для синих и для красных лучей, в этом случае её называют «сферохроматизм»), и хроматическую разность аберраций наклонных пучков. Всё это также можно считать хроматическими аберрациями, поскольку это даёт побочные эффекты, в целом аналогичные хроматизму положения и увеличения.

Хроматические аберрации в фотографии

Во всех современных камерах Никон хроматические аберрации исправляются автоматически для всех объективов. На Кэнон эту практику только начали внедрять и есть автоматическое исправления только на 5D Mark3 , и то, в камеру нужно загружать профили для каждого объектива.

См. также

Примечания

Литература

• Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
• Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии. М., «Легкая индустрия», 1976
• Краткий фотографический справочник. Под общей редакцией д.т. н. Пуськова В. В., изд. 2-е, М., Искусство, 1953.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Христово Воскресение
• Хромаффинные клетки

Смотреть что такое "Хроматическая аберрация" в других словарях:

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (этим. см. хроматизм и аберрация). Неясность изображения, происходящая от того, что белый свет, проходя сквозь стекла, разлагается на различные цвета, вследствие чего происходят различные цветные изображения предмета, одно возле другого. Словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет), одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА). X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различном расстоянии от нее; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматической аберрации нет в… … Большой Энциклопедический словарь

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет) одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света).X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

хроматическая аберрация - Дефект фокусировки, при котором электроны, исходящие из одной точки с различными скоростями, фокусируются в различных точках оси пучка. [ГОСТ 17791 82] Тематики электровакуумные приборы … Справочник технического переводчика

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - одна из аберраций (см. (2)) оптических систем, которая обусловлена дисперсией белого света (зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины световой волны). Проявляется в том, что световые лучи различных цветов собираются после… … Большая политехническая энциклопедия

Хроматическая аберрация - одна из основных аберраций оптических систем (См. Аберрации оптических систем), обусловленная зависимостью преломления показателя (См. Преломления показатель) (ПП) прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света). Х. а. может… … Большая советская энциклопедия

хроматическая аберрация - оптических систем, искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различные расстоянии от неё; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматических… … Энциклопедический словарь

хроматическая аберрация - spalvinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chromatic aberration vok. chromatische Aberration, f rus. хроматическая аберрация, f pranc. aberration chromatique, f … Fizikos terminų žodynas

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - См. аберрация, хроматическая … Толковый словарь по психологии

Возможно, вы не один раз слышали от фотографов, что у вас на фотографиях есть критическая «хроматическая аберрация» ? И слова звучат так, как будто это заболевание. Давайте рассмотрим, что этот термин означает, и как удалить аберрации из фотографий, если есть такая необходимость, с помощью передовой технологии.

И хотя современные линзы и камеры разработаны с помощью технологий, направленных на то, чтобы уменьшать подобные глюки, но факт остается фактом — они до сих пор всплывают на наших снимках. О том, как можно исправить хроматически аберрации с Photoshop, читаем ниже.

Как выглядит хроматическая аберрация в фотографии

Вот изображение, которое может служить хорошим примером хроматической аберрации. Часть изображения находится немного не в фокусе, за счет этого происходит некоторая потеря в деталях. Обратите внимание на голубой ореол на левой стороне изображения и подобные же цветные пятна разбросаны по всей площади в разных областях.

За счет линзы может изменяться прохождение света, линза влияет на частоту, когда свет проходит через объектив, различные длины волн (цвета) двигаются с разной скоростью и фиксируются в разных местах на датчике. Иногда, неуместность использования линзы не предназначенной для определенной съемки (например, макро), может вызвать хроматические аберрации. В результате красный, зеленый и синий не сходятся в нужной точке и создают отображение каналов, которые не совпадают.

Есть, конечно, более техническое описание того, что такое хроматические аберрации, но для наших целей вполне достаточно такого простого объяснения, чтобы понять как ХА влияют на изображение и как с ними бороться.

В этой анимации отчетливо видно, как происходит сдвиг изображения. Каждый канал может быть достаточно резким, но при объединении качество изображения ухудшается. Вполне возможно, что удастся исправить изображения с помощью программ постобработки. Например, Photoshop.

Ликвидация ХА продвинутым способом

Откройте изображение с ХА. Данный способ базируется на том, чтобы исправить аберрации, настроив и выровняв каналы, чтобы они соответствовали друг другу. Это может быть проблемой, так как свет имеет тенденцию к ускорению в различных точках в линзе, создавая более искажение некоторых областей, но мы попытаемся с этим справиться.

Начните свою работу, сделав копию изображения. Будем делать большинство наших корректировок на этой слое, но нам также необходимо будет исходное фоновое изображение, когда мы закончим.

Давайте начнем с настройки зеленого канала, чтобы он соответствовал красному каналу. Частота света ускоряет, когда свет движется от красного к зеленому и синему, поэтому мы отрегулируем зеленый и синий каналы, чтобы они сочетались с более медленной частотой красного. Итак. Выбираем зеленый канал. Следует убедиться, что синий канал выключен, для того чтобы можно было видеть, как зеленый и красный каналы перекрываются.

Когда зеленый канал выбран, нажмите Ctrl+A, чтобы выделить все, а затем нажмите Ctrl+T, чтобы сделать свободную трансформацию.

Необходимо тщательно трансформировать канал, чтобы он соответствовал внешним краям. Когда закончите, нажмите клавишу ВВОД, а затем Ctrl+D, чтобы избавиться от выделения. Не беспокойтесь, если на части изображения остаются некоторые аберрации. Мы исправим это позже.

То же самое касается регулировки синего. Выключите зеленый канал, затем выберите и включите синий, как показано на рисунке.

Проведите аналогичную корректировку синего канала: выделить все с Ctrl+A, а затем трансформировать канал с Ctrl+T. Когда вы закончите, и ваша картинка четко будет обтравливать внешние края, нажмите клавишу ВВОД, чтобы совершить трансформацию.

Когда вы вернетесь к комбинированным каналам RGB, будет видно, что ликвидированы значительные аберрации в фотографии. Подобный «ремонт» не совершенен, часть изображения окажется несколько размытой в следствие ваших действий, поэтому необходимо продолжить работу и ликвидировать оставшиеся недостатки.

Ремонт размытия от сдвига каналов

Вы можете разными способами ликвидировать размытие, получившееся в результате борьбы с аберрациями, но мы предлагаем самый оптимальный на наш взгляд способ, который поможет устранить нерезкость.

Создайте вновь копию основного слоя.

Выберите зеленый канал, выделите все точки изображения в нем с помощью Ctrl+A, прежде чем вы сдвинете все изображение в зону резкости. Повторите то же самое с синим каналом, следя только за смысловым центром изображения.

Создайте маску изображения. Используйте кисть, чтобы смешать вместе маску и изображение. Когда вы закончите, у вас будет слой, состоящий из двух подслоев, создайте для группы новую маску. С ее помощью вы сможете вернуть любую из интересующих вас областей, чтобы вернуться к исходному изображению.

Уберите неровности края, возникшие при преобразовании каналов.

Повторите эту процедуру столько раз, сколько вы чувствуете, что нужно, чтобы исправить аберрации до уровня, который вам визуально кажется оптимальным. Может потребоваться даже несколько изменений каналов, чтобы получить удовлетворяющее вас изображение. Есть лучший и более простой и удобный способ борьбы с хроматическими аберрациями? Расскажите нам об этом!

Перевод С.Заводова

Хроматические аберрации – это нарушения цветопередачи на готовом снимке, появляющиеся из-за неравномерного распределения цветовых волн после прохождения луча через линзу. Если рассматривать подробнее, то это один из случаев дисперсии, о которой нам что-то рассказывали в школе.

Сама специфика формы линзы создает идеальные условия для преломления луча света. Но при попадании на край стекла свет распадается на цветные волны в виде радуги. И каждый цвет имеет свою длину волны. Красный и фиолетовый являются противоположностями по характеру преломления, у первого он минимальный, у второго - максимальный.

Проявляется эффект обычно:

• Цветовыми искажениями по краям снимаемого объекта;
• Бликами разных цветов;
• Радужными или цветными кольцами;
• Стиранием границ между светлыми и темными объектами;
• Общим снижением четкости и резкости отдельных элементов на изображении;
• Градиентными переходами от голубого к розовому на границе снимаемого объекта и другие.

• Аберрации – это базовые свойства любой линзы, убрать их полностью невозможно! Можно только снизить их интенсивность до порога восприимчивости глаз.

Виды аберрации в фотографии

Делят аберрации на два типа – геометрические и хроматические. Первые (сферохроматизм и хроматизм наклонных пучков) появляются в результате эффекта дисторсии и легко выправляются в графическом редакторе или убираются изначально при настройке камеры. Чаще всего они проявляются в искажениях формы, размеров, пропорций или положения объекта относительно остальной картинки.

С хроматическими немного сложнее, убрать их полностью не получится, так как дисперсия – одно из базовых свойств световых лучей. Какие же бывают аберрации оптической системы:

1. Хроматизм положения, или продольная аберрация,
2. Хроматизм увеличения.

Чтобы понять причину этих явлений и придумать пути снижения их интенсивности, следует вспомнить базовые знания физики.

• Важная мысль! Дисперсия и дисторсия имеют одинаковую причину, но разные проявления. Оба эффекта получаются из-за формы линзы. Но дисперсия это разложение света на цветовые волны, а дисторсия – изменение направлений линий.

Хроматизм положения

При попадании лучей света на линзу, они преломляются и распадаются на цвета, у каждого из них своя длина волны, следовательно и траектория у них будет отличаться. Так появляется понятие – коэффициент преломления, у каждого цвета он будет разным. У синего цвета он больше, следовательно эти лучи отклоняются от первоначальной траектории больше и точка фокусировки, то есть место, где они сойдутся снова, находится ближе к линзе. Красный же цвет имеет самый низкий коэффициент преломлении, что означает большее фокусное расстояние. Точка фокусировки будет максимально удалена от линзы.

Эта информация дает представление о фокусном расстоянии в общем – оно является совокупностью таких показателей для всех цветов спектра. Это усредненное значение, снижение аберрации – это процесс сведения этой разницы к минимуму. Тогда все лучи заново будут собираться в одной точке, или максимально близко к этому положению.

А хроматизм положения, или продольная аберрация является разницей между коэффициентами преломления красного и синего цветов. Если в таком случае начать фокусировку по синему, то все красные участки будут не в фокусе и наоборот.

• Важная мысль! Хроматизм положения сложно убрать полностью. Его можно только убавить до момента, когда глаз перестанет воспринимать искажения.

Избежать такого эффекта полностью не получится, а вот снизить его интенсивность можно путем использования системы линз.

Обычно применяют пару – обычная сферическая (крон) плюс обратно вогнутая (флинт), тогда разница коэффициента преломления направляется «против» аберрации. А цвета «собираются» обратно в точке фокуса. Происходит это таким образом. Первая линза диспергирует свет и рассеивает его, отклоняя лучи от первоначальной оси. Проходя сквозь нее, цвета получают отдельно, каждый под своим углом. Вторая отрицательная, или собирающая, повторно диспергирует лучи, собирая их обратно, компенсируя действие рассеивающей линзы. На итоговом изображении будет виден нужный цвет без искажений. Эти «дуэты», позволяющие снизить эффект хроматики, называются ахроматическими линзами.

Хроматизм увеличения

Этот эффект имеет ту же природу, но проявляется по другому. Лучи попадают на линзу, преломляются (каждый цвет под своим углом) и выдают разные размеры снимаемого изображения на итоговом снимке. Хроматизм увеличения не поддается корректировке при изменениях диафрагмы, только постобработкой. Принцип корректировки основан на изменении масштаба одного из 3 компонентов цветов при неизменном третьем. Тут главное не сместить оптическую ось, чтобы изображение «не поплыло». Исправить его на стадии съемок невозможно. Чаще всего хроматизм увеличения является свойством системы линз.

Съемка в RAW формате может снизить интенсивность искажения. Но лучше всего выбирать линзы с минимальными показателями аберрации, чтобы не пришлось их править при постобработке изображения.

Если выбирать, какой эффект убрать, а какой оставить, смело оставляйте хроматизм увеличений, он легко поддается редактированию в отличии от продольного. А съемка в raw или jpeg форматах позволит убрать его на этапе конвертирования.

Как избавиться от хроматических аберраций?

Можно править возникшие неприятные искажения на стадии обработки полученного изображения, с помощью конвертеров или редакторов. Но эффективнее бороться с проблемой на уровне настроек и подготовки к съемке. Какие же основные советы можно дать начинающим фотографам, чтобы они избежали хроматической аберрации в процессе работы:

• Закройте диафрагму. Максимально возможное значение диафрагмы позволить вам значительно снизить шанс и интенсивность появления видимого искажения на снимке. Недостаток света можно компенсировать увеличением ISO и показателя выдержки. Значения диафрагмы f/2.8 – f/4 сводят к минимуму шанс проявления аберрации.

• Важное располагаем в центре кадра. Линза устроена таким образом, что все негативные эффекты усиливаются к периферии. Если другими способами убрать аберрацию не получается, постарайтесь расположить снимаемый объект максимально близко к центру кадра, там интенсивность искажений значительно ниже. При желании при обработке снимка можно сделать кадрирование или композиционную компоновку изображения.

• Если не получается совсем убрать искажения на этапе подготовки, есть графические редакторы, способные сделать эффекты минимальными. Но нужно знать особенности работы программ.

• Фокусное расстояние (ФР) zoom-объектива. Широкий диапазон фокусных расстояний – не всегда хорошая опция. Объектив с такими свойствами будет иметь значительные погрешности в крайних точках фокуса, снижающиеся к центру. На коротких и длинных концах фокуса можно получить искажения даже при соблюдении всех остальных параметров, тут проявляется не только хроматическая аберрация, но и множество других неприятных моментов.

Поэтому старайтесь снимать со среднего фокусного расстояния, так дефекты будут минимально заметные. Если это не помогает и цветовые искажения все равно присутствуют, попробуйте снять одно и то же изображения с разного фокусного расстояния, а потом совместить их в редакторе.

• Важная мысль! Проблему можно решить, используя объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Но это значительно снижает возможности камеры в других моментах – съемки панорам, пейзажей будут не такие интересные.

• Высокая контрастность. На фоне яркого солнца или возле другого источника света максимально контрастные предметы будут сильно искажаться на фотографии.

Избежать этого можно, изменив угол падения освещения, сменив фон на более темный, или передвинув объект съемки. Но, к примеру, на природе при съемке пейзажа на фоне заходящего солнца сложно скомпоновать кадр. Тогда поможет только редактирование кадра при постобработке, да этого снимайте в формате RAW, что позволить вам снизить аберрации на готовом снимке уже на компьютере.

• Высококачественные объективы. Самый дорогой, но самый действенный способ – приобретение мощной профессиональной оптики. Качественный материал, точность сборки, идеальная выверенность всех элементов, подгонка и тщательная проверка. Такой подход позволит снизить все виды искажений, известные в фотографии. Но оптика такого качества просто не может стоит дешево.

Как исправить аберрации посредством программ?

Для такого исправления хроматических аберраций применяют чаще всего 2 программы от компании Adobe:

• Photoshop;
• LightRoom.

Adobe Photoshop – самый популярный графический редактор растровых изображений для всех основных ОС. С его помощью можно редактировать изображения, создавать анимацию, обрабатывать медиафайлы, подготавливать изображения к печати, в том числе и в полиграфии. На базовую программу можно устанавливать дополнительные плагины и расширения, дающие практически неограниченные возможности работы с графикой. Используется Photoshop в рекламе, полиграфии, веб-дизайне, даже в создании компьютерных игр и роликов.

• Установленный плагин Adobe Camera RAW позволяет конвертировать снимки с камеры и сводить на нет все искажения уже на первом этапе работы.

Программа Adobe Lightroom была задумана больше как проводник или софт для управления каталогами снимков. В нем удобно перемещать, компоновать, сохранять и переименовывать снимки, создавая удобную базу с понятной навигацией. Программа позволяет делать коллажи, ретушировать снимки и готовить их к печати. Но одним из дополнительных свойств стало редактирование сохраняемых снимков, снижение шумов, изменения яркости и цветности. Возможности программы к версии 3.0 развились до вполне приличного уровня.

Таким образом, Lightroom может справится с искажениями и хроматическими аберрациями своими силами. Последняя версия программы работает удивительно быстро, работает со всеми популярными форматами изображения, создает закладки и мета-теги для более комфортной навигации.

• Важная информация! Для обработки фото на ПК существует множество различных программ, каждый фотограф выбирает самый удобный для себя вариант. Но мировое лидерство уже более 10 лет уверенно держит Photoshop и его облегченный «младший брат» LightRoom.

Революционным изобретением стало внедрение в функционал программы возможности передачи снимка с камеры на ПК или проектор в реальном времени. Называется это привязанная съемка и она позволяет демонстрировать снимки клиентам сразу же.

Благодаря программам пакета Adobe, у начинающих и опытных фотографов есть возможность не заморачиваться во время съемки насчет аберрации. А полностью погрузиться в процесс работы с клиентами или предметами, а обработкой заняться уже дома в спокойной обстановке.

Подведем итоги

Для фотографа хроматические аберрации – неизбежный попутчик. 20 лет назад они сильно отравляли жизнь и работу, так как качество линз оставляло желать лучшего, а программное обеспечение не было на таком высоком уровне, как в наше время.

Сегодня же все 3 вида аберраций (геометрические искажения, продольный хроматизм и хроматизм увеличения) можно убрать на любом этапе съемок. Качественный результат держится на трёх китах:

• На этапе подготовки к работе выбирайте правильный объектив.
• В процессе съемки выбирайте формат raw, держите фокус, прикрывайте диафрагму и помещайте объект съемок в центр кадра.
• А на ПК используйте графические редакторы – Photoshop и Lightroom и их неограниченные возможности по ретуши и коррекции снимков.

Запомните, что убрать аберрации полностью невозможно – от являются естественным и обязательным условием при наличии линзы, но снизить их интенсивность легко. Тренируйтесь как можно больше, делайте снимки сериями на первых порах работы, «играйте» настройками камеры и находите оптимальные показатели, при которых неприятные эффекты незаметны глазу.

© 2013 сайт

Аберрации фотографического объектива – это последнее, о чём стоит думать начинающему фотографу. Они абсолютно не влияют на художественную ценность ваших фотографий, да и на техническое качество снимков их влияние ничтожно. Тем не менее, если вы не знаете, чем занять своё время, прочтение данной статьи поможет вам разобраться в многообразии оптических аберраций и в методах борьбы с ними, что, конечно же, бесценно для настоящего фотоэрудита.

Аберрации оптической системы (в нашем случае – фотографического объектива) – это несовершенство изображения, которое вызывается отклонением лучей света от пути, по которому они должны были бы следовать в идеальной (абсолютной) оптической системе.

Свет от всякого точечного источника, пройдя через идеальный объектив, должен был бы формировать бесконечно малую точку на плоскости матрицы или плёнки. На деле этого, естественно, не происходит, и точка превращается в т.н. пятно рассеяния, но инженеры-оптики, разрабатывающие объективы, стараются приблизиться к идеалу насколько это возможно.

Различают монохроматические аберрации, в одинаковой степени присущие лучам света с любой длиной волны, и хроматические, зависящие от длины волны, т.е. от цвета.

Коматическая аберрация или кома возникает, когда лучи света проходят через линзу под углом к оптической оси. В результате изображение точечных источников света приобретает по краям кадра вид ассиметричных пятен каплеобразной (или, в тяжёлых случаях, кометообразной) формы.

Коматическая аберрация.

Кома бывает заметна по краям кадра при съёмке с широко открытой диафрагмой. Поскольку диафрагмирование уменьшает количество лучей, проходящих через край линзы, оно, как правило, устраняет и коматические аберрации.

Конструкционно с комой борются примерно так же, как и со сферическими аберрациями.

Астигматизм

Астигматизм проявляется в том, что для наклонного (не параллельного оптической оси объектива) пучка света лучи, лежащие в меридиональной плоскости, т.е. плоскости, которой принадлежит оптическая ось, фокусируются отличным образом от лучей, лежащих в сагиттальной плоскости, которая перпендикулярна плоскости меридиональной. Это, в конечном итоге приводит к ассиметричному растягиванию пятна нерезкости. Астигматизм заметен по краям изображения, но не в его центре.

Астигматизм труден для понимания, поэтому я попробую проиллюстрировать его на простом примере. Если представить, что изображение буквы А находится в верхней части кадра, то при астигматизме объектива оно бы выглядело так:

Для исправления астигматической разности меридионального и сагиттального фокусов требуется не менее трёх элементов (обычно два выпуклых и один вогнутый).

Очевидный астигматизм в современном объективе указывает обычно на непараллельность одного или нескольких элементов, что является однозначным дефектом.

Под кривизной поля изображения подразумевают характерное для весьма многих объективов явление, при котором резкое изображение плоского объекта фокусируется объективом не на плоскость, а на некую искривлённую поверхность. Например, у многих широкоугольных объективов наблюдается выраженная кривизна поля изображения, в результате которой края кадра оказываются сфокусированы как бы ближе к наблюдателю, чем центр. У телеобъективов кривизна поля изображения обычно выражена слабо, а у макрообъективов исправляется практически полностью – плоскость идеального фокуса становится действительно плоской.

Кривизну поля принято считать аберрацией, поскольку при фотографировании плоского объекта (тестовой таблицы или кирпичной стены) с фокусировкой по центру кадра, его края неизбежно окажутся не в фокусе, что может быть ошибочно принято за нерезкость объектива. Но в реальной фотографической жизни мы редко сталкиваемся с плоскими объектами – мир вокруг нас трёхмерен, – а потому свойственную широкоугольным объективам кривизну поля я склонен рассматривать скорее как их достоинство, нежели недостаток. Кривизна поля изображения – это то, что позволяет получить одинаково резкими и передний, и задний план одновременно. Посудите сами: центр большинства широкоугольных композиций находится вдалеке, в то время как ближе к углам кадра, а также внизу, располагаются объекты переднего плана. Кривизна поля делает и то, и другое резким, избавляя нас от необходимости закрывать диафрагму сверх меры.

Кривизна поля позволила при фокусировке на дальние деревья получить резкими ещё и глыбы мрамора внизу слева.
Некоторая нерезкость в области неба и на дальних кустах справа меня в этой сцене мало беспокоила.

Следует, однако, помнить, что для объективов с выраженной кривизной поля изображения непригоден способ автоматической фокусировки, при котором вы сперва фокусируетесь на ближнем к вам объекте, используя центральный фокусировочный датчик, а затем перекомпоновываете кадр (см. «Как пользоваться автофокусом »). Поскольку объект при этом переместится из центра кадра на периферию, вы рискуете получить фронт-фокус вследствие кривизны поля. Для идеального фокуса придётся сделать соответствующую поправку.

Дисторсия

Дисторсия – это аберрация при которой объектив отказывается изображать прямые линии прямыми. Геометрически это означает нарушение подобия между объектом и его изображением вследствие изменения линейного увеличения по полю зрения объектива.

Выделяют два наиболее распространённых типа дисторсии: подушкообразная и бочкообразная.

При бочкообразной дисторсии линейное увеличение уменьшается по мере удаления от оптической оси объектива, в результате чего прямые линии по краям кадра изгибаются наружу, и изображение выглядит выпуклым.

При подушкообразной дисторсии линейное увеличение, напротив, возрастает с удалением от оптической оси. Прямые линии изгибаются внутрь, и изображение кажется вогнутым.

Кроме того, встречается комплексная дисторсия, когда линейное увеличение сперва уменьшается по мере удаления от оптической оси, но ближе к углам кадра снова начинает возрастать. В таком случае прямые линии приобретают форму усов.

Дисторсия наиболее выражена в зум-объективах, особенно с большой кратностью, но заметна и в объективах с фиксированным фокусным расстоянием. Для широкоугольных объективов характерна преимущественно бочкообразная дисторсия (экстремальный пример такой дисторсии – объективы типа fisheye или «рыбий глаз»), в то время как телеобъективам чаще свойственна подушкообразная дисторсия. Нормальные объективы, как правило, наименее подвержены дисторсии, но полностью исправляется она только в хороших макрообъективах.

У зум-объективов часто можно наблюдать бочкообразную дисторсию в широкоугольном положении и подушкообразную дисторсию в телеположении при практически свободной от дисторсии середине диапазона фокусных расстояний.

Степень выраженности дисторсии может также изменяться в зависимости от дистанции фокусировки: у многих объективов дисторсия очевидна, когда они сфокусированы на близлежащем объекте, но делается почти незаметной при фокусировке на бесконечность.

В XXI в. дисторсия не является большой проблемой. Практически все RAW-конвертеры и многие графические редакторы позволяют исправлять дисторсию при обработке фотоснимков, а многие современные камеры и вовсе делают это самостоятельно в момент съёмки. Программное исправление дисторсии при наличии надлежащего профиля даёт прекрасные результаты и почти не влияет на резкость изображения.

Хочу также заметить, что на практике исправление дисторсии требуется не так уж часто, ведь дисторсия бывает заметна невооружённым глазом только тогда, когда по краям кадра присутствуют заведомо прямые линии (горизонт, стены зданий, колонны). В сценах же, не имеющих на периферии строго прямолинейных элементов, дисторсия, как правило, совершенно не режет глаз.

Хроматические аберрации

Хроматические или цветовые аберрации обусловлены дисперсией света. Не секрет, что показатель преломления оптической среды зависит от длины световой волны. У коротких волн степень преломления выше, чем у длинных, т.е. лучи синего цвета преломляются линзами объектива сильнее, чем красного. Как следствие, изображения предмета, формируемые лучами различного цвета, могут не совпадать между собой, что приводит к появлению цветных артефактов, которые и называются хроматическими аберрациями.

В чёрно-белой фотографии хроматические аберрации не так заметны, как в цветной, но, тем не менее, они существенно ухудшают резкость даже чёрно-белого изображения.

Различают два основных типа хроматических аберраций: хроматизм положения (продольная хроматическая аберрация) и хроматизм увеличения (хроматическая разность увеличения). В свою очередь, каждая из хроматических аберраций может быть первичной или вторичной. Также к хроматическим аберрациям относят хроматические разности геометрических аберраций, т.е. различную выраженность монохроматических аберраций для волн разной длины.

Хроматизм положения

Хроматизм положения или продольная хроматическая аберрация возникает, когда лучи света с разной длиной волны фокусируются в разных плоскостях. Иными словами, лучи синего цвета фокусируются ближе к задней главной плоскости объектива, а лучи красного цвета – дальше, чем лучи зелёного цвета, т.е. для синего цвета наблюдается фронт-фокус, а для красного – бэк-фокус.

Хроматизм положения.

К счастью для нас, хроматизм положения научились исправлять ещё в XVIII в. путём комбинирования собирательной и рассеивающей линз, изготовленных из стёкол с разными показателями преломления. В результате продольная хроматическая аберрация флинтовой (собирательной) линзы компенсируется за счёт аберрации кроновой (рассеивающей) линзы, и лучи света с различной длиной волны могут быть сфокусированы в одной точке.

Исправление хроматизма положения.

Объективы, в которых исправлен хроматизм положения, называются ахроматическими. Практически все современные объективы являются ахроматами, так что о хроматизме положения на сегодняшний день можно спокойно забыть.

Хроматизм увеличения

Хроматизм увеличения возникает за счёт того, что линейное увеличение объектива различается для разных цветов. В результате изображения, формируемые лучами с различной длиной волны, имеют немного разные размеры. Поскольку изображения разного цвета отцентрированы по оптической оси объектива, хроматизм увеличения отсутствует в центре кадра, но возрастает к его краям.

Хроматизм увеличения проявляется на периферии снимка в виде цветной каймы вокруг объектов с резкими контрастными краями, такими как, например, тёмные ветви деревьев на фоне светлого неба. В областях, где подобные объекты отсутствуют, цветная кайма может быть незаметной, но общая чёткость всё равно падает.

При конструировании объектива хроматизм увеличения исправить значительно труднее, чем хроматизм положения, поэтому эту аберрацию можно в той или иной степени наблюдать у весьма многих объективов. Этому подвержены в первую очередь зум-объективы с большой кратностью, особенно в широкоугольном положении.

Тем не менее, хроматизм увеличения не является сегодня поводом для беспокойства, поскольку он достаточно легко исправляется программными средствами. Все хорошие RAW-конвертеры в состоянии устранять хроматические аберрации в автоматическом режиме. Кроме того, всё больше цифровых фотоаппаратов снабжаются функцией исправления аберраций при съёмке в формате JPEG. Это означает, что многие объективы, считавшиеся в прошлом посредственными, сегодня с помощью цифровых костылей могут обеспечить вполне приличное качество изображения.

Первичные и вторичные хроматические аберрации

Хроматические аберрации подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные хроматические аберрации – это хроматизмы в своём исходном неисправленном виде, обусловленные различной степенью преломления лучей разного цвета. Артефакты первичных аберраций окрашены в крайние цвета спектра – сине-фиолетовый и красный.

При исправлении хроматических аберраций хроматическая разность по краям спектра устраняется, т.е. синие и красные лучи начинают фокусироваться в одной точке, которая, к сожалению, может не совпадать с точкой фокусировки зелёных лучей. При этом возникает вторичный спектр, поскольку хроматическая разность для середины первичного спектра (зелёных лучей) и для его сведённых вместе краёв (синих и красных лучей) остаётся не устранённой. Это и есть вторичные аберрации, артефакты которых окрашены в зелёный и пурпурный цвета.

Когда говорят о хроматических аберрациях современных ахроматических объективов, в подавляющем большинстве случаев имеют в виду именно вторичный хроматизм увеличения и только его. Апохроматы, т.е. объективы, в которых полностью устранены как первичные, так и вторичные хроматические аберрации, чрезвычайно сложны в производстве и вряд ли когда-нибудь станут массовыми.

Сферохроматизм – это единственный заслуживающий упоминания пример хроматической разности геометрических аберраций и проявляется как едва заметное окрашивание зон вне фокуса в крайние цвета вторичного спектра.

Сферохроматизм возникает из-за того, что сферическая аберрация, о которой говорилось выше , редко бывает в равной степени скорректирована для лучей разного цвета. В результате пятна нерезкости на переднем плане могут иметь лёгкую пурпурную кайму, а на заднем плане – зелёную. Сферохроматизм в наибольшей степени свойственен светосильным длиннофокусным объективам, при съёмке с широко открытой диафрагмой.

О чём стоит беспокоиться?

Беспокоиться не стоит. Обо всём, о чём следовало побеспокоиться, разработчики вашего объектива, скорее всего, уже побеспокоились.

Идеальных объективов не бывает, поскольку исправление одних аберраций ведёт к усилению других, и конструктор объектива, как правило, старается найти разумный компромисс между его характеристиками. Современные зумы и так содержат по двадцать элементов, и не стоит усложнять их сверх меры.

Все криминальные аберрации исправляются разработчиками весьма успешно, а с теми, что остались легко поладить. Если у вашего объектива есть какие-то слабые стороны (а таких объективов – большинство), научитесь обходить их в своей работе. Сферическая аберрация, кома, астигматизм и их хроматические разности уменьшаются при диафрагмировании объектива (см. «Выбор оптимальной диафрагмы »). Дисторсия и хроматизм увеличения устраняются при обработке фотографий. Кривизна поля изображения требует дополнительного внимания при фокусировке, но тоже не смертельна.

Иными словами, вместо того чтобы обвинять оборудование в несовершенстве, фотолюбителю следует скорее начать совершенствоваться самому , досконально изучив свои инструменты и используя их в соответствии с их достоинствами и недостатками.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Хроматические аберрации в фотографии – последнее, о чём вам стоит беспокоиться. Хроматическая аберрация – это свойство линзы, поэтому вы на неё никак не повлияете. А чтобы каждый раз не терзать себя сомнениями, лучше всего как следует разобраться, что это такое.

Аберрации, или искажения, бывают геометрическими и хроматическими (цветовыми). С геометрическими всё очень просто, с ними можно и нужно бороться, если это не художественная задумка. В современных объективах геометрическая аберрация, которую ещё называют дисторсией , в большей степени исправляется “асферическим” элементом. То есть, линзой, у которой не сферический профиль, а более сложный:

Остаточную дисторсию вы с успехом можете подправить в редакторе. А вот с хроматической аберрацией всё немного сложнее. Природа хроматической аберрации в дисперсии стекла. Дисперсия – это разные коэффициенты преломления для разных длин волн:

Из рисунка хорошо видно, что лучи разных цветов фокусируются в разных плоскостях на оптической оси. Это первый вид хроматической аберрации, её ещё называют “осевой аберрацией”. Осевая аберрация проявляется сильней на открытой диафрагме , приводя к нерезкости изображения. Об этом уже была речь в статье про то, как сделать резкую фотографию . Уменьшая диафрагму вы избавляетесь от осевой аберрации, это одна из причин почему не рекомендуется фотографировать на максимальной диафрагме. Осевую аберрацию нельзя исправить в редакторе, поэтому производители снабжают объектив целой системой “низкодисперсных элементов”, которые в сумме компенсируют аберрации от других линз. Вы наверняка встречали картинку вроде этой и удивлялись, зачем столько элементов:

Жёлтые элементы – низкодисперсные, борющиеся с хроматической аберрацией. Синие – асферические, помогающие против дисторсии.

Низкодисперсные элементы располагаются как по отдельности, так и в составе ахроматической линзы:

Смысл в том, что ахроматическая линза склеена из двух сортов стекла: крона и флинта. Крон с низкой дисперсией, но и низким коэффициентом преломления. Флинт наоборот – коэффициент преломления и дисперсия больше.

Помимо осевой аберрации есть “поперечная аберрация”. Это фокусировка разных цветов лучей в разных точках сенсора. Поперечная аберрация не зависит от диафрагмы, бороться настройками с ней бесполезно, но её можно исправить в редакторе. Другое дело, нужно ли оно вам. Современные объективы настолько хороши, что я с трудом нашёл пример фотографии, где хроматическая аберрация заметна.

Если приглядеться к деревьям на заглавной фотографии, то можно увидеть цветную кайму вокруг контрастных контуров веток. Это и есть хроматическая аберрация:

В камерах последнего поколения хроматические аберрации автоматически исправляются процессором на этапе конвертации в JPEG, мне пришлось фотографию попросить у Кости, так как его старенький D40 про аберрации ничего не знает. Поэтому я в RAW никогда не снимаю, моя камера Nikon D700 всё делает за меня и экономит мне массу драгоценного времени, её только надо правильно настроить.

В любом случае, вам лучше думать о том, что вы фотографируете, а не о том, насколько ваша линза подвержена аберрациям. Объектив без заметных аберраций содержит большое количество дорогих низкодисперсных и асферических элементов, поэтому стоит заметно дороже собратьев с аберрациями. Кроме того, конструкция с переменным фокусным расстоянием (зумом) намного сложнее фиксированного, так как аберрации проявляются по-разному на различных фокусных расстояниях. Вот почему “фиксы” качественней и дешевле, чем “зумы”.

Наличие низкодисперсных элементов в объективах Nikon отмечает буквами ED. Если в маркировке объектива вы видите ED, то о хроматических аберрациях можете забыть.

Спасибо за внимание.