Аберрация что это такое: Аберрация – это что

Содержание

Хроматическая аберрация — что это такое и как это работает?

Хроматические аберрации доставляют много проблем начинающим фотографам. Это эффект, который может полностью испортить фотографию. Откуда берутся цветные полосы вокруг предметов? Что вызывает хроматическую аберрацию и как ее избежать? Отвечаем ниже.

Хроматические аберрации — один из частых недостатков объективов, в том числе установленных в фотоаппаратах. Эта аберрация является производной от преломления света в линзе на разных фокусных расстояниях для отдельных цветов спектра. Показатель преломления тем больше, чем короче длина волны света, причем красный свет имеет самую короткую длину волны, а синий свет — самую большую. Эффект хроматической аберрации виден на фото в виде цветных полос. Хроматические аберрации также влияют на общую резкость изображения.

Что означает хроматическая аберрация?

Аберрация — это ошибка, аномалия, дефект. Каждый фотограф, использующий оптический объектив, рано или поздно сталкивается с различными недостатками этих оптических систем.

Аберрации объектива, возникающие в фотообъективах:

  • сферическая аберрация ,
  • Хроматическая аберрация,
  • астигматизм,
  • искажение,
  • кривизна плоскости изображения,
  • кома.

Ни для кого не секрет, что объективов без недостатков не бывает – даже очень дорогие модели имеют некоторую аберрацию – зачастую не одну. Однако насколько велика и заметна хроматическая аберрация, зависит от качества стекла, из которого изготовлен объектив, и его дисперсии. Обычно дорогие профессиональные объективы дают меньше хроматических аберраций.

Хроматическая аберрация, также иногда называемая хроматизмом, возникает из-за разных расстояний фокусировки из-за разного значения показателя преломления для отдельных цветов, составляющих белый свет. В результате возникает явление преломления света, как в призме. Результатом является цветная граница, видимая в матричном представлении, особенно на границах контрастных областей. На фотографиях хроматическая аберрация проявляется в виде синих, зеленых и фиолетовых отливов вокруг различных объектов за пределами глубины резкости и разноцветного ореола в точке фокусировки, который формируется по краям сфотографированных объектов.

Интересно, что хроматическая аберрация является общим явлением для всех типов линз — она возникает и в хрусталике человеческого глаза. Его можно наблюдать, когда мы смотрим на темные предметы на очень ярком фоне — тогда можно увидеть цветные полосы (оранжевые и синие). В случае оптических систем (телескопы, фотообъективы и др.) хроматические аберрации воспринимаются как дефект, отрицательно влияющий на качество воспроизведения.

Как выглядит хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация в фотографии выглядит по-разному в зависимости от того, с какой аберрацией мы имеем дело. Мы можем разделить ее на продольную и поперечную хроматическую аберрацию.

Волны света разной длины (разного цвета) проходят через линзу с разной скоростью. В результате фокус отдельных цветов находится не в одной фокальной плоскости, а фокусы некоторых цветов находятся немного впереди матрицы или позади нее (продольная хроматическая аберрация). Кроме того, волны разной длины по-разному ведут себя в случае увеличения, что вызывает смещение точки фокуса вправо или влево по отношению к оптической оси (латеральная хроматическая аберрация).

Что это значит на практике? Продольная хроматическая аберрация приведет к тому, что изображение сфотографированных объектов будет несколько размытым, так как невозможно получить четкое изображение для всех цветов одновременно. На фото также виден эффект боковой хроматической аберрации, и он явно увеличивается в размерах по мере удаления от центра изображения. Он заключается в том, что изображение имеет разное увеличение с разными цветами. В результате мы получаем эффект, несколько похожий на красочные картинки в старых книгах, где печать разными красками не ложилась на одно и то же место.

Совокупное воздействие продольной и поперечной аберрации может вызвать цветовое искажение записываемых изображений, что проявляется в упомянутой ранее и, безусловно, нежелательной цветовой окантовке между светлыми и темными участками фотографии.

Что дает хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация в фотографии — это явление, от которого необходимо избавиться — сделать это можно несколькими способами, о которых мы поговорим ниже.  Однако хроматическая аберрация не всегда воспринимается как ошибка. Это явление намеренно используется, например, в компьютерных играх.

Включение эффекта хроматической аберрации в играх приводит к тому, что отображаемое на экране изображение проходит через дополнительный фильтр, имитирующий появление этого явления в реальном мире. В результате на краях трехмерных объектов и элементов интерфейса появляется характерная, слегка радужная окантовка. Этот эффект придает игре атмосферу и является просто модным, а в зависимости от интенсивности используемого фильтра придает легкое ощущение ретро, ​​или, когда хроматическая аберрация хорошо видна, создает впечатление альтернативной реальности.

Как устранить явление хроматической аберрации

Однако у разработчиков игр совершенно иные мотивы, чем у фотографов, поэтому последние стараются устранить явление хроматической аберрации на своих фотографиях. Чтобы свести к минимуму их возникновение, рекомендуется, в первую очередь, уменьшить светосилу объектива.

Вы можете эффективно исправлять хроматические аберрации, используя многолинзовые системы, в которых линзы изготовлены из разных типов очков. Тогда ошибка одного объектива может быть исправлена ​​другим. Такой объектив мы называем ахроматом. Различные типы низкодисперсионного стекла, такие как флюорит, также могут быть использованы для изготовления линз. Недостатком его, однако, является высокая хрупкость — линза легко повреждается.

Способ борьбы с хроматической аберрацией — это также правильный подбор кадров. Избегайте съемки белого фона или пейзажей, когда источник света находится позади объекта, так как хроматические аберрации имеют тенденцию усиливаться в высококонтрастных сценах. Хроматические аберрации можно эффективно удалить во время постобработки RAW в программах для редактирования фотографий. Однако это довольно трудоемкий метод.

Оптические аберрации | БИК Дом оптики

Аберрации оптических систем (от лат. — отклонение) — это искажения, погрешности изображения, вызванные несовершенством оптической системы. Аберрации были установлены в 1856 году немецким ученым Ф.Л. Зайделем в результате анализа световых лучей, появляющихся при прохождении через объектив монохромного света (т.е. света одной волны). Аберрациям, в разной степени, подвержены любые объективы, даже самые дорогостоящие. Считается, что чем больше диапазон фокусных расстояний объектива, тем выше уровень его аберраций.

Основные типы аберраций  в оптических системах:

 Сферическая аберрация.

Большое количество объективов сконструировано с использованием линз со сферическими поверхностями. Такие линзы просты в изготовлении, но сферическая форма линз не идеальна для получения резких снимков. Эффект сферической аберрации проявляется в смягчении контраста и размытии деталей на получаемом изображении.

Как это происходит? Особенность сферической линзы такова, что лучи света, проходящие через линзу вблизи её края, преломляются сильнее, чем лучи, проходящие через центр. Объясняется это тем, что исходно параллельные лучи света падают на сферическую поверхность линзы под разными углами. Чем дальше лежит путь луча от оптической оси объектива, тем больше угол его падения, и тем сильнее он преломляется. В конечном итоге это приводит к невозможности сфокусировать точку иначе как в виде размытого по краям пятна, и всё изображение оказывается нерезким.

Хроматическая аберрация.

Хроматические аберрации – это явление вызванное дисперсией света проходящего через объектив, т.е. разложением луча света на составляющие. Лучи с разной длиной волны (разного цвета) преломляются под разными углами, поэтому из белого пучка образуется радуга. Хроматические аберрации приводят к снижению чёткости изображения и появлению цветной «бахромы», особенно это заметно на контрастных объектах.

Встречаются как в дешевых, так и в дорогих длиннофокусных объективах. Для борьбы с хроматическими аберрациями применяются специальные апохроматические линзы из низкодисперсного стекла, не разлагающего световые лучи на волны.

Коматическая аберрация (кома).

Кома возникает, когда лучи света проходят через линзу под углом к оптической оси. В результате изображение точечных источников света приобретает по периферии кадра вид ассиметричных пятен кометообразной формы.

Форма кометы ориентирована радиально, причем ее хвост направлен либо к центру, либо от центра изображения. Вызываемая этим размытость по краям изображения называется коматической засветкой. Определенной степени улучшения можно добиться диафрагмированием объектива. Кома также может привести к засвечиванию размытых участков изображения, создавая неприятный эффект. В сложных оптических системах кому корректируют вместе со сферической аберрацией путем подбора линз.

Астигматизм.

При объективе, скорректированным на сферическую и коматическую аберрацию, точка объекта на оптической оси будет точно воспроизведена как точка в изображении, но точка объекта, расположенная вне оптической оси, появится не как точка в изображении, а скорее как затемнение или как линия. Такой тип аберрации называется астигматизмом.

При этом виде искажения предметы на фотографии выглядят искривленными, местами размытыми, прямые линии выглядят изогнутыми, возможны затемнения. Можно наблюдать это явление по краям изображения, если слегка сместить фокус объектива в положение, в котором точка объекта резко изображена как линия, ориентированная в радиальном направлении от центра изображения, и опять сместить фокус в другое положение, в котором точка объекта резко изображена в виде линии, ориентированной в направлении концентрического круга. (Расстояние между этими двумя положениями фокуса называется астигматической разницей.)

Астигматизм исправляется сложно, чтобы исправить астигматизм нужно включение в схему объектива дополнительных линз.

Кривизна поля изображения.

При этом виде аберраций плоскость изображения становится изогнутой, таким образом если центр изображения в фокусе, то края изображения не в фокусе и наоборот, если края в фокусе, то центр не в фокусе. Кривизна поля изображения, как правило, достигает больших значений у простых объективов (которые имеют в своем составе до 4 линз). Корректируется подбором кривизны поверхностей и толщины линз, а также расстояний между ними. Для качественного исправления, с учетом других видов аберраций, необходимо присутствие в составе не менее двух отрицательных линз. При диафрагмировании отрицательное влияние кривизны поля на качество изображения уменьшается.

Дисторсия (искажение).

Этот вид аберрации проявляется в искажении прямых линий. Если прямые линии вогнутые дисторсию называют подушкообразной, если выпуклыми — бочкообразной. Объективы с переменным фокусным расстоянием обычно создают бочкообразную дисторсию на «широком угле» (минимальное значение “зума”) и подушкообразную — на  максимальном значении “зума”. Ярко выраженный пример оптической дисторсии можно наблюдать у объективов Fish-Eye (Рыбий глаз). Для устранения дисторсии применяют подбор линз и других элементов при разработке оптической системы.

 

Аберрация — понятие и значение

Рассмотрим что означает понятие и значение слова аберрация (информация предоставлена intellect.icu).

Аберрация это — 1. Искажение изображений, получаемых в оптических системах (в физике).
2. Кажущееся смещение небесных светил, вызываемое движением Земли вокруг Солнца и вращением ее вокруг своей оси (в астрономии).
3. переносное значение Отклонение от нормы, заблуждение.

Аберрация это — Отклонение от чего -нибудь , а также искажение чего кто-нибудь А. световых лучей. А. оптических систем (искажение изображений). А. идей ( переносное значение ).

АБЕРРАЦИЯ

(лат. aberratio, от ab — от и errare — блуждать, уклоняться). 1) Отклонение лучей от фокуса собирательного стекла. 2) Астрономическое явление, при котором небесные светила кажутся нам не в той части неба, где они действительно находятся, а несколько ближе к той стороне, к которой мы движемся, вместе с землей. 3) Рассеяние света. 4) В переносном значении — заблуждение.

АБЕРРАЦИЯ

1) звёздная — кажущееся перемещение неподвижных звезд в течение года (годовая а.) или суток (суточная а.), зависящее от того, что мы видим звезды не в их настоящем месте вследствие взаимодействия движения света и движения земли; 2) сферическая, рассеяние лучей вследствие того, что, проходя через вогнутое или выпуклое стекло, они не сходятся в его фокусе; 3) хроматическая — вследствие разложения белого света в стекле, почему предмет является с радужной каймой; 4) глаза или оптическая — вследствие того, что глаз не собирает всех лучей в одну точку.

АБЕРРАЦИЯ

{лат. aberratio

(Источник: «Словарь иностранных слов». Комлев Н.Г., 2др.- еврейское и т. п. др.- еврейское и т. п. 6)

АБЕРРАЦИЯ

лат. aberratio, от ab, от к erratio, заблуждение, уклонение. а) Отклонение некоторых лучей от фокуса, когда их собирают выпуклым стеклом или вогнутым зеркалом. b) Отступление светила, то есть такое астрономическое явление, при котором мы видим звезды не на том месте, где они действительно находятся, но немного в ту сторону, в которую движемся вместе с землею. с) В переносном значении: заблуждение.

АБЕРРАЦИЯ

медицинская: отклонение от обычного правила, от нормы; астроном.: кажущееся перемещение неподвижных звезд, зависящее от взаимодействия движений световых лучей и земли; хроматическая: вследствие разложения белого света в стекле, почему предмет является с радужной каймой; оптическая: вследствие того, что глаз не может собрать всех лучей от к. кто-нибудь предмета в одну точку.

-и, женский род

1. Опт.

Искажение или недостаточная отчетливость изображений, даваемых оптическими приборами.

2. Астр.

Кажущееся смещение небесных светил, вызываемое движением Земли вокруг Солнца и вращением ее вокруг своей оси.

3. переносное значение Книжн.

Заблуждение, отклонение от истины.

По странной аберрации вкуса у нас до самого недавнего времени очень немногие знали, что Шевченко — поэт гениальный. К. Чуковский, Высокое искусство.

{От лат. aberratio — отклонение}


Часть речи

Имя существительное

Словоформы

аберрации, аберрацию, аберрацией, аберрациею, аберраций, аберрациям, аберрациями, аберрациях

Синонимы wiki

болезнь, деривация, флуктуация, пресечение, радиодевиация, агогика, аттракция, рубато, флюктуация, эвекция, монорхизм, отметание, несоответствие, неточность, отказ, расхождение, уклон, уклонение, центроотклонение, аномалия, ненормальность, неправильность, анормальность, девиация, амплитуда, дифракция, допуск, дрейф, заворот, отвод

Цифровое произношение

Аберрация имеет soundex-А162, metaphone-«абирациa», double-metaphone APRT.

См. также

6. Элементы специальной теории относительности, преобразования Галилея и Лоренца, Постулаты Эйнштейна

. .. в этом случае:. Как и в классической механике , тело стенку не догонит , и. его скорость не изменится Аберрация света Явление аберрации было открыто Дж Бредли в 1725 г : наблюдения показали … … меняется и угол наблюдения звезды ψ’, в то время как. угол ψ остается неизменным Это и есть явление аберрации Применим теперь полученные формулы к случаю наблюдения звездного неба с. гипотетического космического … (Физические основы механики)

7 Поведенческая(бихевиоральная) психотерапия. Когнитивная психотерапия А.Бека.

… психотерапия исходит из положения , что психологические нарушения , предшествующие этапу . нейрофизиологических расстройств , связаны с аберрацией мышления Под аберрацией мышления Бек понимал нарушения на когнитивной стадии переработки … (Основы психотерапии)

Внутренняя модуляция

. .. . обычной системы линз 1 – коллиматор ; 2 – рабочий объектив , если (условие отсутствия аберрации ). Формирование отверстия в глубину осуществляется за счет испарения материала Глубина резкости это отклонение … (Квантовая электроника)

Олигофренопедагогика, предмет, объект, методы, связь с другими науками, Причины нарушения интеллекта

… эндогенного происхождения Хромосомные Изменения хромосомной структуры или числа хромосом называют хромосомными аберрациями Хромосомные нарушения составляют около 1-1 ,8 % всех наследственных заболеваний и. наблюдаются у 5-8 … … хромосомных .заболеваний и редко бывает наследуемым Всего описано около 300 различных хромосомных аберраций , и этот список . постоянно пополняется На появление хромосомных нарушений влияютрадиоактивное излучение и другие … (Педагогика и дидактика)

13. ТВОРЧЕСТВО И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

. .. и даже тавтологично ), хотя возникает отнюдь не случайно .и порождается не только аберрацией «зрения » самого исследователя , стремлением аксиологически возвысить . все виды и формы труда … (Психология творчества и гениальности)

4.2.2. ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С НАЛОЖЕНИЕМ СПЕКТРОВ

… линзы от степени ее дефокусировки . Даже при использовании точно сфокусированной линзы , не имеющей аберраций , получается . некоторое смазывание изображения из-за дифракции на конечной апертуре Частотная характеристикабезаберрационной круглой … (Цифровая обработка изображений)


аберрационный


Аберрация (оптическая) — frwiki.wiki

Для одноименных статей см. Аберрация .

Не следует путать с Аберрацией Света .

Моделирование подушкообразной и цилиндрической дисторсии, создаваемой линзой .

Аберрация дефект в оптической системе , что приводит к искажению изображений. Аберрации определены относительно параксиальной оптики и материализуют тот факт, что некоторые лучи не сходятся к изображению, предсказанному геометрической оптикой. Таким образом, теория аберраций находится в рамках геометрической оптики и не принимает во внимание волновые или частичные аспекты света.

Аберрации можно разделить на две группы. С одной стороны, хроматические аберрации, зависящие от длины волны , являются причиной колориметрических ошибок изображений. С другой стороны, геометрические аберрации, зависящие от геометрических параметров (в частности, положения зрачка, числовой апертуры и угла поля зрения ), влияют на разрешающую способность системы.

Оптическая конструкция позволяет создавать некоторые аберрантные системы пути объединения оптических аберраций , которые компенсируют.

Резюме

  • 1 История
  • 2 Описание явления аберрации
    • 2. 1 Возможные причины аберраций
    • 2.2 Геометрический подход
    • 2.3 Волновой подход
      • 2.3.1 Связь между деформацией волнового фронта и пятном изображения
  • 3 Количественное исследование аберраций
    • 3.1 Сумма Зейделя
      • 3.1.1 Принцип
      • 3.1.2 Общий вид
      • 3.1.3 Преимущество
    • 3.2 Полиномы Цернике
      • 3.2.1 Принцип
      • 3.2.2 Общая форма
      • 3.2.3 Преимущество
  • 4 Критерии количественной оценки оптических аберраций
    • 4.1 Отчет Штреля
    • 4.2 Критерий Маршала
    • 4.3 FTM
  • 5 Геометрические аберрации
    • 5.1 Аберрации третьего порядка
      • 5.1.1 Развитие аберраций на полиномах Зейделя и Цернике
    • 5.2 Аберрации высшего порядка
    • 5.3 Хроматические аберрации
  • 6 Экспериментальное определение
    • 6.1 Метод светового пятна
    • 6.2 Анализ волнового фронта
  • 7 Примечания и ссылки
    • 7. 1 Примечания
    • 7.2 См. Также
    • 7.3 Внешние ссылки

Исторический

Хроматические аберрации, возникающие при наблюдении Луны

Понятие аберрации родилось с первыми оптическими приборами для обработки изображений: корректирующими линзами в 1285 году и особенно с астрономическим телескопом и микроскопом, разработанным Антони ван Левенгук с революционными для того времени производственными процессами оптических линз. Первые инструменты сразу показывают аберрации, особенно хроматические в случае астрономических очков.

Тем не менее , он не был до XIX — го  века , который появляется теория аберраций. Понятие стигмы является теоретизировалось Гаусс в 1840 году и Эрнст Аббе развивается во второй половине XIX — го  века понятия сферической и хроматической аберрации. Создание математического аппарата (полиномы Церник ) вокруг даты аберраций только с начала

XX — го  века.

Описание явления аберрации

Возможные причины аберраций

Дефекты, наблюдаемые на изображении при использовании оптических систем, могут иметь несколько причин. Следовательно, необходимо различать производственные дефекты, связанные с оптическими элементами (эти дефекты являются предметом особых требований к качеству оптики):

  • Пузыри и включения
  • Дефект плоскостности
  • Полосы
  • Прыщи

дефекты, которые связаны с оптической системой в ее конструкции.

Оптические аберрации в системе — это не просто производственные дефекты.

Геометрический подход

Область геометрической оптики имеет дело с оптическими системами через законы Снеллиуса-Декарта (преломление, отражение) и принцип Ферма, согласно которому лучи света проходят через среду по экстремальному оптическому пути. Эта геометрическая модель позволяет прогнозировать траекторию световых лучей через систему в рамках параксиального приближения .

В геометрической модели аберрации отражают отклонение пути между реальными и теоретическими радиусами. Теоретические радиусы, по большей части построенные на основе законов, вызывающих простые функции ( синус , косинус , тангенс ), можно линеаризовать отклонение реальных радиусов ограниченным расширением и записать аберрации системы в виде многочлен .

Волновой подход

В волновой оптике свет моделируется уже не геометрическим лучом, а электромагнитной волной .

Это приводит к нескольким важным последствиям. Во-первых, изображение точки, даже через совершенную систему, больше не точка, а пятно. Диаметр этого пятна Эйри определяется по формуле:

Φзнак равно1,22λМЫ{\ displaystyle \ Phi = 1,22 {\ frac {\ lambda} {\ text {ON}}}}

Здесь Φ — диаметр пятна Эйри, λ — длина волны света, а ON — числовая апертура системы.

Мы находим результаты геометрической оптики, когда λ стремится к нулю, т.е. когда длина волны становится незначительной по сравнению с размерами объектов, с которыми сталкивается свет. Кроме того, мы ожидаем увидеть проблемы с размером пятна при работе с полихроматическим светом: диаметр пятна Эйри зависит от длины волны, поэтому край пятна, исходящий от полихроматического света, имеет цветовой градиент.

Сравнение между ожидаемым пятном Эйри и реальным пятном изображения само по себе является первым критерием, позволяющим узнать, имеет ли исследуемая система аберрации.

С другой стороны, волновой подход позволяет описывать распространение света в терминах волнового фронта . Сравнение реального волнового фронта с теоретическим волновым фронтом позволяет вывести нормальное отклонение. Это нормальное отклонение затем выражается в полиномиальной форме. Форма полинома позволяет идентифицировать и количественно оценить аберрации, присутствующие в системе.

Связь между деформацией волнового фронта и пятном изображения

В Nijboer отношения позволяют соотнести размер изображения пятна вдали от от реального волнового фронта к идеальному волновому фронту. (dИкс,dy){\ displaystyle (dx, dy)}Δ{\ displaystyle \ Delta}

dyзнак равно1потому что⁡(α)∂Δ∂αпотому что⁡(ϕ)-1грех⁡(α)∂Δ∂ϕгрех⁡(ϕ){\ displaystyle dy = {\ frac {1} {\ cos (\ alpha)}} {\ frac {\ partial \ Delta} {\ partial \ alpha}} \ cos (\ phi) — {\ frac {1} { \ sin (\ alpha)}} {\ frac {\ partial \ Delta} {\ partial \ phi}} \ sin (\ phi)}

dИксзнак равно1потому что⁡(α)∂Δ∂αгрех⁡(ϕ)+1грех⁡(α)∂Δ∂ϕпотому что⁡(ϕ){\ displaystyle dx = {\ frac {1} {\ cos (\ alpha)}} {\ frac {\ partial \ Delta} {\ partial \ alpha}} \ sin (\ phi) + {\ frac {1} { \ sin (\ alpha)}} {\ frac {\ partial \ Delta} {\ partial \ phi}} \ cos (\ phi)}

Количественное исследование аберраций

Существует несколько методов цифровой обработки аберраций в оптической системе. Они основаны на волновом подходе аберраций и дают отклонение от идеального волнового фронта . Связь между этим промежутком и волновым фронтом устанавливается соотношениями Ниджбора.

Сумма Зайделя

В 1857 году Людвиг фон Зайдель разработал метод разделения и анализа оптических аберраций. Таким образом, обнаружены и названы пять первых типов аберраций третьего порядка, а именно:

  • Сферическая аберрация
  • Кома
  • Астигматизм
  • Кривизна поля Пецваля
  • Искажение.

До этого аберрации не вычислялись аналитически, и только долгая и трудоемкая трассировка лучей могла определить, насколько аберрантной была система.

Принцип

Существуют два метода определения точных членов аберраций Зейделя: путем вычисления закона Декарта для каждого элемента оптической комбинации вне приближения Гаусса (поэтому для развития, ограниченного порядком больше 1), или методом, разработанным Бухдалом. что позволяет узнать точные члены ряда Зейделя для аберраций порядка 3 и выше. {2p + m} \ cos (m \ phi)}

С . тызнак равночасчасмвИкс{\ displaystyle u = {\ frac {h} {h_ {max}}}}

Преимущество

Основная характеристика этого описания аберраций заключается в том, что оно учитывает характеристики оптической системы, ее симметрию вращения, конусность поверхностей и т. Д. Поэтому серии Зейделя имеют особое преимущество для оптической конструкции , поле оптики , заключающейся в разработке и совершенствовании оптических систем (прицелы, линзы, зеркало система, телескопы и т.д.) , потому что они четко связаны с аберрациями. Из 3 е  порядка.

Многочлены Цернике

Фотография Фредерика Зернике.

В 1936 году Зернике улучшил аналитическое описание аберраций, создав семейство многочленов, названное многочленами Цернике . Они ортогональны в единичном круге (но не на его части) и позволяют эффективно описывать аберрации более высокого порядка с учетом поршня или наклона . {п-2s}) \ соз (м \ фи)}

Преимущество

Если полиномы Цернике все больше и больше используются в программном обеспечении оптической оптимизации, их преобладание в области анализа волнового фронта и адаптивной оптики , несомненно, связано с более волнообразными характеристиками, чем серия Зейделя. Их ортогональность объясняет их частое использование в оптической конструкции программного обеспечения , которое требует разложений на аберрации основе .

Критерии количественной оценки оптической аберрации

Strehl отчет

Карл Штрел

Коэффициент Штреля, названный в честь физика Карла Штреля, представляет собой величину, использующую принцип идеального волнового фронта и аберрантного волнового фронта. Коэффициент Штреля определяется как отношение между функцией рассеяния точки (или PSF, для функции рассеяния точки) к наилучшей плоскости фокусировки для системы, ограниченной дифракцией, и реальной PSF, искаженной аберрацией. Тогда формула следующая: где σ — квадратичная разность между идеальным волновым фронтом и аберрантным волновым фронтом, причем единица измерения та же, что и для длины волны . {2}}}λ{\ displaystyle \ lambda}

Если отчет Штреля является в целом полезным и эффективным инструментом для оценки качества оптики, он остается ограниченным и применим только к системе, реальная PSF которой не слишком отличается от PSF с аберрацией. Слишком возмущенный волновой фронт может дать коэффициент 0,9, хотя и будет очень плохим.

Критерий маршала

В 1947 году Андре Марешаль разработал идею критерия, позволяющего оценивать качество оптической системы, и впервые в своей диссертации обсудил критерий оптического качества, позже названный критерием Марешаля. Затем он идет дальше критерия Рэлея, который до этого ограничивался критерием разрешения и гласил, что среднеквадратичная разница между идеальным волновым фронтом и реальным волновым фронтом должна быть меньше, чем то, что сводится к коэффициенту Штреля, подразумевает наличие приблизительного коэффициента Штреля примерно 0,82. λ/4{\ displaystyle \ lambda / 4}λ/14{\ displaystyle \ lambda / 14}

FTM

MTF (функция передачи модуляции) — это самая высокая пространственная частота , передаваемая оптической системой. Высокая пространственная частота соответствует внезапному изменению яркости, например, края объекта. В фотографии система, которая хорошо передает высокие пространственные частоты, будет резкой .

Числовая апертура для данной длины волны ограничивает пространственную частоту среза.

νПРОТИВзнак равно2грех⁡(αмвИкс)λ{\ displaystyle \ nu _ {C} = {\ frac {2 \ sin (\ alpha _ {max})} {\ lambda}}}

Физически функция передачи модуляции дает изменение контраста как функцию пространственной частоты. Математически это нормализованное значение передаточной функции для непостоянного освещения.

В идеальном случае (дифракционный предел) ФПМ соответствует автокорреляции зрачка диска, а именно:

FTMзнак равно2π(arccos(σνПРОТИВ)-σνПРОТИВ1-(σνПРОТИВ)2){\ displaystyle {\ text {FTM}} = {\ frac {2} {\ pi}} \ left ({\ text {arccos}} \ left ({\ frac {\ sigma} {\ nu _ {C}}) } \ right) — {\ frac {\ sigma} {\ nu _ {C}}} {\ sqrt {1- \ left ({\ frac {\ sigma} {\ nu _ {C}}} \ right) ^ {2}}} \ right)}

В случае ухудшения оптического качества из-за наличия сферической аберрации максимальная передаваемая пространственная частота падает (от a до d ) и полученное изображение становится менее резким ( c до f ). В случае сферической аберрации пятно изображения также расширяется (от b до e ). Иллюстрации c и f представляют собой тестовый образец для пространственных частот: самые высокие частоты находятся в центре образца.

Геометрические аберрации

Аберрации третьего порядка

Функция растягивания из-за сферической аберрации

В таблице ниже приведены различные монохроматические оптические аберрации, которые могут встречаться в реальной системе, а также обычные методы коррекции.

Аберрация Характеристики Исправление
Сферическая аберрация
Размытие по оси и вне оси
Несферическая оптика (например, параболическая)
Кома Внеосевое
размытие и пятно в форме цапли
Несферическая оптика
Астигматизм Вне оси
Две разные плоскости фокусировки
Полировка поверхностей или сложной оптики

Искривление поля «Петцвалин»
Внеосевая
кривая фокальная плоскость
Кривизна сложного изображения или оптической плоскости
Искажение Внеосевое
искажение Stain
Строительная симметрия, цифровая обработка . {4}}} + …}

Отсюда следует, что фокусировка для разных длин волн полихроматического источника не происходит в одной и той же плоскости, что можно наблюдать в виде иридесценции.

Хроматические аберрации можно разделить на две категории:

  • осевая хроматическая аберрация , которая приводит к различным планам выполнения точки для изображений каждой длины волны;
  • боковой хроматизм что приводит к изображениям разного размера для каждой длины волны.

Экспериментальное определение

Метод световой точки

Монохроматор, используемый для количественной оценки хроматических аберраций оптики.

Этот метод самый старый и самый дешевый в настройке. На практике метод основан на том факте , что наблюдение изображения пятна источника малой размерности приближается к его импульсную характеристику . Наблюдение за формой этого импульсного отклика и положением фокусировки позволяет только по оси узнать:

  • наличие сферической аберрации;
  • наличие астигматизма;
  • наличие хроматизма.

Монохроматор может сделать возможным количественно хроматизм путем измерения положения наилучшей фокусировки в зависимости от длины волны.

В полевых условиях (требуется устройство для вращения источника света вокруг исследуемой оптики) мы также можем знать:

  • наличие комы;
  • значение кривизны поля;
  • значение сагиттальной и тангенциальной кривизны.

Этот метод также позволяет в случае диафрагменной оптики определить, от какой апертуры оптика ограничена дифракцией.

Анализ волнового фронта

Описание интерферометра Шака-Гартмана.

Волновой фронт анализатор для измерения части дефектов пути сравнения оптического волнового фронта в результате оптического с плоским волновым фронтом. Это, например, случай с устройством Shack-Hartmann .

Существует два типа анализаторов волнового фронта: интерферометрические анализаторы (Физо, Зиго) и микролинзовые анализаторы. Эти анализаторы дают топологическую карту деформации (абсолютную величину дефекта волнового фронта).

Однако такие устройства не позволяют количественно оценить искажение или хроматизм, поскольку они работают в монохроматическом свете.

Примечания и ссылки

Заметки

  1. ↑ Роберт Гюнтер , Современная оптика , Кембридж, John Wiley & Sons Inc.,( ISBN  0-471-60538-7 ) , стр.  130.
  2. Оптический MPSI-PCSI-PTSI в Google Книгах
  3. ↑ Удо Визманн, Ин Су Чой и Ева-Мария Домбровски (2006). Основы биологической очистки сточных вод, Wiley-VCH Verlag GmnH: с.  8-9 . ( ISBN  3527312196 )
  4. Dioptrische Untersuchungen в Google Книгах
  5. ↑ В соответствии со стандартом MIL-PRF-13830, раздел 3.5 и MIL-O-1383 , 1954 г., с эталонной маской C7641866, редакция L , с 1980 г.
  6. ↑ Согласно Стандарту ISO 10110-3: 199 , 1996 и Стандарту ISO 10110-5: 2007 , 2007
  7. Расширенная теория дифракции Ниджбора-Цернике и ее приложения в Google Книгах
  8. ↑ (1856), 289–332; «Über den Einfluss der Theorie der Fehler, mit welchen die durch optische Instrumente gesehenen Bilderbeeftet sind, und über die Mathematischen Bedingungen ihrer Authebung», в Abhandlungen der naturwissenschaftlich-technischen Aksensérischen dersenserischen Commission dersenserischen dersenserischen
  9. Введение в гамильтонову оптику , HA Buchdahl, Dover Classics of Science & Mathematics, 17 августа 1997 г.
  10. Оптика волнового фронта для коррекции зрения в Google Книгах
  11. Оптика волнового фронта для коррекции зрения в Google Книгах
  12. ↑ «Исследование комбинированного влияния аберраций и дифракции на изображение точки», защищенная 13 июня 1947 г.
  13. От электромагнитной оптики к интерферометрии: концепции и иллюстрации в Google Книгах
  14. ↑ Бернард Балланд , Геометрическая оптика: изображения и инструменты , стр.  58
  15. ↑ http://paristech.institutoptique.fr/site.php?id=762&fileid=9696

Смотрите также

  • Геометрическая аберрация
  • Хроматическая аберрация
  • Оптический дизайн
  • Искажение (оптическое)
  • Аберрации в оптике заряженных частиц

Внешние ссылки

Оптическая линза

Геометрическая оптика Луч света  · Кридмур и преломление  · Отражение и зеркало  · Линза  · Число Аббе  · Верджентность  · стигма  · апланатизм  · Оптическая ось  · Оптический центр  · Фокусное расстояние  · Основная точка  · Связь конъюгации  · Развитие  · Фокус  · Реальное изображение
Оптический дизайн Оптика и оптический инструмент  · Оптическая линза  · Дуплет  · Дуплет ахроматические  · Триплет  · Триплет Апохроматическая  · Конструкция объектива  · Фиксированный фокус линзы  · Увеличение  · Система афокальная  · Eye
Фотографический объектив Катадиоптрическая система  · Макрообъектив  · Широкий угол  · Фокус с длинной линзой  · Рыбий глаз  · Фокусное расстояние, эквивалентное 35 мм  · Переключить сдвиг объектива  · Гипергонар  · Линза Барлоу  · Множитель  фокусного расстояния · Боннетт
Выступления Угол  · Открытие  · Увеличение  · Оптическое увеличение и увеличение покупателя  · Оптическая сила  · Коэффициент Штреля  · Функция рассеяния точки  · Функция передачи модуляции  · Разрешение по мощности
Дефекты в объективе Виньетирование  · Искажение  · аберрация  · Хроматическая аберрация  · геометрическая аберрация  · Астигматизм  · Кривизна поля  · дифракция  · Каустик  · Кома  · Асферический
Крепление объектива Minolta AF  · Крепление C  · Sony E  · Canon EF , EF-M , EF-S , FD  · Nikon F  · Leica M39  · Zeiss M42  · Pentax K  · Arri PL
Замечательные модели Историческая камера  · Объектив с мениском Волластона  · Объектив  Петцвала · Апланат  · Зеркало Манжена  · Анастигмат  · Триплет Кука  · Двойной Гаусс  · Планар  · Унар  · Тессар  · Соннар  · Биогон

<img src=»//fr. wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Что за аберрация и зачем ее исправлять?

Монохроматор PGM с коррекцией аберраций

Оптическая аберрация — это отклонение характеристик оптической системы от предсказаний параксиальной оптики. При наличии оптической аберрации свет из одной точки объекта не сходится (или не расходится) в одну точку после прохождения через систему. Оптические аберрации делятся на два класса: монохроматические и хроматические.

Хроматическая аберрация — это тип искажения, при котором линза не может сфокусировать все цвета в одной и той же точке схождения из-за дисперсии линзы (разный показатель преломления линзы для разных длин волн света).

Монохроматические аберрации обусловлены геометрией линзы и возникают как при отражении, так и при преломлении света. Монохроматические аберрации включают сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну поля и искажение изображения.

Сферическая аберрация

Сферическая аберрация

Эта проблема свойственна сферическим линзам и зеркалам. Параллельные световые лучи, проходящие через центральную область, фокусируются дальше, чем те, которые проходят через края. В результате получается много фокусных точек, что создает размытое изображение.

Коматозная аберрация

Коматозная аберрация

Некоторая аберрация влияет на изображения из-за внеосевых лучей. Изображение пятна выглядит как несколько цилиндров не по центру, как изображение «кометы», откуда и происходит его название.

Аберрация астигматизма

Аберрация астигматизма

Оптическая система с астигматизмом — это система, в которой лучи, распространяющиеся в двух перпендикулярных плоскостях, имеют разные фокусные точки.

Кривизна поля

Кривизна поля

Кривизна поля — это аберрация, из-за которой плоский объект выглядит искривленным на изображении.

Искажение

Искажение Аберрация

Искажение — это наиболее легко распознаваемая аберрация, поскольку она искажает изображение в целом. Оно возникает из-за неравного увеличения периферийной части линзы (или зеркала) по сравнению с увеличением его центральной части. При «бочкообразной дисторсии» увеличение изображения уменьшается по мере удаления от оптической оси. При «подушкообразном искажении» увеличение изображения увеличивается с расстоянием от оптической оси.

Аберрация приводит к размытию изображения, создаваемого оптической системой формирования изображения. Производителям оптических инструментов необходимо корректировать оптические системы, чтобы компенсировать аберрацию.

Как исправить аберрацию в ВУФ? Сколько существует типов решеток с коррекцией аберраций?

Чтобы ограничить количество отражений на оптику, вогнутые решетки часто используются в качестве отдельного элемента в ВУФ-спектрометрах.

А. Роуленд показал, что рассеянный спектр освещенной точки, лежащей на окружности, фокусируется на этой окружности, если соблюдается следующая установка (см. рисунок). Эта конструкция используется во многих монохроматорах ВУФ.

К сожалению, решетки страдают от аберраций вогнутых зеркал и других из-за их дифракционных возможностей. Работа в условиях Роуленда окончательно ограничивает качество изображения инструментов. Главная аберрация здесь — астигматизм. Эта аберрация может быть допустима с монохроматором, поскольку для разделения длин волн спектра требуется только горизонтальная фокусировка.

При нормальном падении (нулевой порядок, λ 3 ) аберрация минимальна и изображение прямое. Но ближе изображения от решетки, более вытянуты и искривлены их изображения. Это растяжение может быть значительным, в зависимости от положения изображения на круге Роуленда и, следовательно, от наблюдаемой длины волны. Это приводит как к потере сигнала, так и к потере разрешения, особенно в режиме спектрографа, когда используются ПЗС-детекторы.

Решетка на круге Роуленда

S: Точечный источник (или щель прибора)
λ 3 : Положение нулевого порядка
i: угол падения
r: угол отражения

Сравнение астигматизма тороидального зеркала и сферического зеркала

Спектроскопические изображения можно улучшить, используя тороидальные решетки. Тороидальная решетка представляет собой форму эллиптического параболоида с различными вертикальными и горизонтальными фокусными расстояниями. Уменьшает растяжение и искривление астигматизма.

Другие улучшения:

Еще одним важным достижением является разработка решеток с переменным расстоянием между линиями (VLS).

VLS-решетка — это решетка, бороздки которой при проецировании на касательную плоскость образуют набор прямых параллельных линий, расстояние между которыми варьируется от канавки к канавке. Изменение расстояния между канавками на поверхности решетки перемещает тангенциальную фокальную кривую, в то время как сохранение прямых и параллельных канавок сохраняет фиксированной сагиттальную фокальную кривую. Он корректирует сферическую аберрацию, связанную с обычными сферическими решетками. Техника VLS также может быть применена к тороидальным решеткам для оптимальной коррекции.

Какие оптические схемы наиболее популярны при проектировании систем ВУФ и в чем их отличия?

Макетный прибор HORIBA PGM/PGS

В ВУФ используются два основных типа спектрографов и монохроматоров: приборы нормального падения, улучшенная конструкция для 100–400 нм, и приборы скользящего падения для 2–100 нм.

Оптимизация коррекции изображения решеток может быть рассчитана для лучшего качества изображения на оптической оси прибора (схема монохроматора) или в фокальной плоскости (схема спектрографа). В последнем случае оптимизация увеличивает фокальную плоскость, решетка спектрографа работает в фиксированном положении, а выбор диапазона длин волн осуществляется скольжением детектора в фокальной плоскости прибора. Коррекция отличная в обоих случаях.

Реализация настоящей ВУФ-монографии должна осуществляться без тороидальной решетки. Конфигурация спектрографа с плоской решеткой (PGS) является одним из лучших вариантов. Схема PGS работает с тороидальным зеркалом и плоской решеткой, работающей под скользящим углом. Это также имеет то преимущество, что это более доступные решетки, поскольку они имеют плоскую конструкцию.

HORIBA Scientific предлагает серию ВУФ-спектрометров и монохроматоров:

  • Монография серии VHR в конфигурации CZ для FUV – ИК-диапазона в вакууме
  • Монохроматор или монографы серии UVL: сферическая или тороидальная решетка с одинарной коррекцией аберраций со средним углом падения, подходящая для анализа в спектральном диапазоне 50–600 нм.
  • Монохроматоры серии TGM: одна тороидальная решетка со скользящим падением, соединенная с одноканальным детектором, подходит для анализа в спектральном диапазоне 10–300 нм.
  • Спектрографы серии TGS: одна фиксированная тороидальная решетка со скользящим падением, соединенная с матричным детектором, выходное плоское поле > 40 мм.
  • Монография PGM-PGS: вращающаяся плоская решетка со скользящим падением и неподвижным тороидальным зеркалом, работающая вплоть до мягкого рентгеновского излучения.

Зачем нужны покрытия на решетках и окнах и какие покрытия используются чаще всего?

Конструкция приборов ВУФ имеет недостатки, связанные с оптическими материалами ВУФ. Пропускание через сыпучие материалы ограничено λ < 105 нм, коротковолновое пропускание ограничено LiF или λ < 115 нм для MgF 2 . Отражающая конфигурация используется в оптической схеме ВУФ. Однако коэффициент отражения от металлических поверхностей также уменьшается на коротких длинах волн. Для увеличения отражательной способности вводятся несколько материалов покрытия, таких как Al, Os, Pt, Au, Rh и Ir. Выше 120 нм основным широкополосным отражателем для длин волн ВУФ является Al с MgF 2 покрытие, имеющее нормальную отражательную способность до 90% при определенных условиях. Os, Pt, Au и Ir имеют отражательную способность около 60% в диапазоне 5–200 нм в скользящей конфигурации.

В чем разница между мастер-решеткой и репликой?

Разница между эталоном и репликой решетки

Мастер-решетка представляет собой исходный блок, записанный как уникальный элемент. Эталонная решетка может использоваться в качестве «матери» множества копий, называемых репликами.

В большинстве случаев предпочтение отдается ВУФ-монохроматорам, оснащенным эталонными решетками. Но, к сожалению, такие решетки чрезвычайно дороги и имеют долгий срок поставки.

Что такое аберрации объектива? (И как это влияет на ваши фотографии)

Если вы хотите купить новый объектив камеры, вы можете много читать об аберрациях. Устранение аберрации объектива — большая проблема для дизайнеров объективов.

Но что означает весь этот маркетинговый жаргон, и важно ли это при покупке объектива?

В этой статье мы рассмотрим различные типы аберраций объективов и то, как производители объективов пытаются их исправить.

Глядя через передний элемент объектива aa с добавленным бликом.

Что такое аберрация объектива?

Аберрация объектива камеры — это несовершенство способа, которым объектив фокусирует свет. Свет проходит через линзу в виде волн. В идеале все волны сходятся в одной точке. Аберрации возникают, когда световые волны сходятся в разных точках. Это влияет на резкость и цвет и может даже изменить форму света на вашем изображении.

Могут быть очень заметные визуальные искажения. Или ваш глаз может приспособиться к этим недостаткам. Возможно, вы видели проблемы на своих фотографиях и задавались вопросом, что вы делаете неправильно. Вы можете увидеть цветной ореол, который вы не помните, когда делали снимок. Или объект может выглядеть вытянутым. Искажения объектива можно использовать художественно. Но если вы пытаетесь достоверно передать сцену, искажения могут отвлекать.

Несовершенства вызваны физикой света и тем, как свет взаимодействует с линзой. С момента изобретения фотографии дизайнеры линз работали над созданием линз, контролирующих аберрации. Вот почему исправление искажений является такой центральной частью маркетинговой информации. Для них это большое дело!

Глядя через передний элемент объектива.

Линза — это больше, чем стеклышко на конце тубуса. Многие элементы внутри объектива предназначены для исправления искажений объектива. Эти дополнительные детали и конструкция объектива меняют то, как свет направляется на датчик.

Вы можете задаться вопросом, почему производители объективов не устраняют недостатки раз и навсегда и не покончат с этим. Все не так просто. Исправление одного искажения может привести к другой проблеме. Даже если бы они могли сделать линзу, которая идеально контролирует свет, это могло бы сделать линзу большой, тяжелой и медленной. Производители линз пытаются сбалансировать оптическую четкость с практическими соображениями.

Компании, производящие объективы, могут разрабатывать аналогичные объективы с различными уровнями коррекции. Объективы с большей коррекцией, как правило, дороже — может быть, намного дороже. Давайте посмотрим на различные аберрации объектива, которые могут возникнуть в вашей фотографии. Но сначала вам нужно немного информации о том, как свет проходит через ваш объектив.

Свет и оптическая ось

Стеклянные элементы в ваших линзах выпуклые или изогнутые, как внешняя сторона шара или сферы. Свет попадает в объектив, переворачивается и проецируется на плоский сенсор. Все камеры инвертируют изображение. Но вы можете не заметить. В современных камерах используется программное обеспечение, которое снова переворачивает изображение, чтобы вы могли видеть его вертикально. Фотографы прошлого создавали свои изображения в перевернутом виде.

Оптическая ось — это воображаемая прямая линия, проходящая через центр объектива к датчику. Свет входит в изогнутую линзу и сходится в фокусе вдоль оптической оси. По крайней мере, это то, что мы хотим, чтобы произошло в оптической системе. Когда свет не фокусируется в одной точке оптической оси, возникают искажения.

Цель состоит в том, чтобы совместить свет, попадающий в объектив, в одной точке фокусировки (вверху). Монохроматические аберрации возникают, когда свет из разных частей объектива не совпадает (внизу).

Типы аберраций объектива

Два наиболее распространенных типа аберраций объектива — это хроматическая и монохроматическая. Хроматические аберрации связаны с тем, как объектив фокусирует световые волны разных цветов. Монохроматические аберрации — оптические искажения. К ним относятся сферические, коматические (кома), искривления, аберрации кривизны поля и блики.

Хроматическая аберрация

Sony говорит о своем объективе 12–24 мм f/4:

«Один элемент из стекла Super ED (со сверхнизкой дисперсией) и три элемента из стекла ED стратегически расположены для минимизации хроматической аберрации. Эффективное уменьшение хроматической аберрации способствует повышению резкости и четкости по всей области изображения».

Хроматическая аберрация — это то, как линза улавливает световые волны разного цвета. Белый свет состоит из цветов радуги. Призма разделяет цвета, чтобы вы могли их видеть. Световые волны движутся с разной скоростью через стекло объектива. Если оставить их в покое, световые волны попадают на оптическую ось в разных точках. Это рассеивает свет и создает цветовую окантовку.

Когда свет проходит через такую ​​среду, как стекло или воду, цветные волны могут разделяться, потому что они движутся с разной скоростью.

Хроматические аберрации часто называют цветовой окантовкой, потому что по краям появляется пурпурная или зеленая дымка. Это особенно заметно по краям темных объектов на более светлом фоне.

При смене стекла в линзе цветные волны сходятся в одной точке. Это фокусирует свет, улучшая резкость и ясность.

По краям фотографий ночного неба часто можно увидеть хроматические аберрации. Больше всего от этого страдают светосильные широкоугольные объективы, которые предпочитают астрофотографы. Но вы также можете увидеть цветную окантовку вдоль краев зданий или даже лиц, если сфотографироваться на светлом фоне.

Вдоль темных краев на светлом фоне видна окантовка фиолетового или зеленого цвета.

Хроматическая аберрация бывает двух видов: продольная и поперечная. Продольное происходит по всему изображению. Боковая бывает по краям рамы.

Монохроматические аберрации

Монохроматические аберрации — это оптические искажения. Они создаются белым светом, проходящим через линзу с разной скоростью и под разными углами. Существуют различные типы монохроматических аберраций. Их часто называют формой создаваемого искажения.

Сферическая аберрация

Sony говорит о своем объективе 12–24 мм f/2,8:

«Три элемента XA (чрезвычайно асферические) и один стандартный асферический элемент включены в оптическую конструкцию, которая обеспечивает превосходную точность поверхности для эффективного контроля. над астигматизмом, кривизной поля, комой, дисторсией и другими сферическими аберрациями для высокой степени резкости и точной визуализации».

Стеклянные элементы объектива не плоские, а изогнутые. Свет, попадающий по краям линзы, преломляется больше, чем свет, попадающий в середину. Свет, входящий с краев, попадает на оптическую ось в другой точке, чем свет, входящий в центр. Это создает эффект мягкого фокуса, называемый сферической аберрацией.

Компания Sony добавила в свой объектив элементы особой формы для уменьшения сферической аберрации. Эти асферические элементы помогают сфокусировать свет, попадающий с краев, в одну точку. Это делает изображение более четким. Асферические элементы могут уменьшить общее количество внутренних деталей, необходимых для коррекции аберрации. Это делает объектив светлее. Но из-за того, что асферические элементы труднее изготовить, линзы, как правило, стоят дороже.

Коматическая аберрация

Кома или кома аберрации похожи на сферические аберрации. Отличие заключается в форме искажения. Искажение не круглое, а вытянутое, как форма кометы. Это происходит, когда свет, попадающий на край линзы, падает под углом. Кома более заметна по краям кадра. Внешняя кома — это когда хвосты формы кометы направлены в сторону от центра изображения. Когда хвосты направлены внутрь, это внутренняя кома.

Форма аберрации изменяется в зависимости от того, куда падает свет относительно точки фокусировки.
Искажения кривизны

Искажения кривизны возникают, когда свет, проходящий через изогнутую линзу, проецируется на плоский сенсор. Различают два основных типа искривлений: бочкообразные и подушкообразные. Они названы по форме искажения. При бочкообразной дисторсии центр изображения выпирает в центре и выглядит меньше по краям. Изображение как бы обвивается вокруг бочки.

Объектив типа «рыбий глаз» увеличивает бочкообразную дисторсию для создания художественного эффекта. При подушкообразном искажении центр сморщивается внутрь. Картинка кажется крупнее по краям. Объективы могут иметь оба основных типа искажений кривизны. Это приводит к сложному искажению в форме волны, называемому искажением усов.

Объектив «рыбий глаз» создает бочкообразную дисторсию для художественного эффекта. Изображение с Pixabay.
Кривизна поля

Искажения кривизны изгибают линии, которые должны быть прямыми, но не влияют на резкость или фокусировку. Кривизна поля касается качества фокусировки по всему кадру. Изображение может быть резким в середине и терять фокус к краям. Некоторые дизайнеры объективов добавляют кривизну поля для создания художественного эффекта боке.

Искажения кривизны поля могут создавать художественное боке по краям кадра.

Lens Flare

Sony говорит о своем объективе 12–24 мм f/4:

«Оригинальное покрытие Nano AR от Sony подавляет паразитные отражения, которые могут вызвать блики и ореолы при контровом свете и других сложных условиях освещения, обеспечивая стабильно высокую контрастность и четкость. Отсутствие бликов в широком диапазоне углов падающего света обеспечивает большую гибкость кадрирования и композиции».

Блики на линзах вызваны отражением света от стеклянных элементов внутри линзы. Производители линз уменьшают отражение с помощью тонких покрытий на отражающих поверхностях. Обычно желательно уменьшить блики и другие световые эффекты. Но некоторые фотографы артистично включают блики в свои снимки.

Блики появляются, когда свет отражается от линз. Изображение с Pixabay.

Виньетирование по краям кадра

При виньетировании края кадра темнее центра. Виньетирование вызвано тем, что сама оправа объектива и элементы внутри объектива блокируют часть света, исходящего от краев.

Многие фотографы добавляют виньетирование для художественного эффекта. Но лучше всего, если вы будете контролировать форму виньетки и насколько темными должны быть края, а не объектив.

Виньетирование объектива — это затемнение краев кадра, вызванное тем, что элементы объектива блокируют часть света.

Уменьшение аберраций объектива

Многие аберрации видны на светосильных объективах при самой широкой диафрагме. В некоторых случаях сужение диафрагмы уменьшит аберрацию.

При использовании зум-объектива попробуйте разные фокусные расстояния. При масштабировании элементы объектива перемещаются и меняют свое соотношение. Вы можете найти искажения на одном фокусном расстоянии, а не на другом. Например, вы можете увидеть бочкообразную дисторсию на самом широком фокусном расстоянии. Или вы можете увидеть подушкообразную дисторсию, когда объектив находится на максимальном фокусном расстоянии.

Усовершенствованные программы редактирования фотографий также исправляют многие искажения. Adobe Lightroom включает панель «Коррекция линз» в модуле «Разработка». Adobe программирует уникальный профиль каждого объектива в Lightroom. Известные искажения по возможности корректируются в программном обеспечении.

Скриншоты Lightroom, показывающие коррекцию объектива, примененную на панели «Коррекция объектива». Lightroom автоматически определит ваш объектив и применит профиль (слева), или вы можете настроить изображение вручную (справа).

Настройте пресет импорта в Lightroom для автоматической коррекции искажений объектива. К тому времени, когда вы смотрите на изображения, исправления уже внесены. Лучший способ уменьшить искажения — купить качественный объектив, в котором устранено большинство аберраций.

Заключение

Конструкция объектива и технология программного обеспечения были улучшены для уменьшения или устранения многих оптических искажений объектива. Вы можете не заметить искажения, если только не снимаете линии или точки света. Светосильные широкоугольные объективы особенно подвержены аберрациям. Закрытие объектива с более узким значением диафрагмы может уменьшить многие искажения.

Дизайнеры линз продвигают качество своих линз. Но рецензенты объективов проводят тесты, чтобы проверить маркетинговую рекламу. Если вы хотите купить объектив, посмотрите подробный обзор, чтобы узнать, как работает объектив.

У вас есть выбор в отношении искажения объектива. Покупайте дорогие линзы, которые максимально устраняют оптические искажения. Используйте программное обеспечение для редактирования фотографий, которое устраняет многие оптические искажения. Или вы можете игнорировать или принять недостатки вашего объектива. Используйте искажения для создания художественных изображений, включающих недостатки.

Если вы хотите узнать больше об основах фотографии, ознакомьтесь с нашей электронной книгой «Фотография для начинающих».

Аберрация – Гиперучебник по физике

[закрыть]

введение

«Нет ничего идеального» — это бессодержательное утверждение. Это оправдание, используемое снова и снова, чтобы объяснить, почему что-то идет не так, как задумано. Это объяснение, которое ничего не объясняет. В науке нет места для подобных паллиативных заявлений. Наука – это не стремление к совершенству. Совершенство — глупая концепция с самого начала.

В оптике отклонение от совершенства называется аберрацией. Точнее, аберрация — это отклонение луча от поведения, предсказываемого упрощенными правилами геометрической оптики. Основное правило, о котором здесь идет речь, гласит, что лучи света, параллельные главной оси линзы или криволинейного зеркала, встречаются в точке, называемой фокусом. Если ваши единственные варианты утверждения — либо оно истинно, либо ложно, то это утверждение определенно ложно — как и многие физические законы. Если вы можете думать за пределами закона исключенного третьего (который сам по себе не является законом, это логическая ошибка), тогда вы сможете оценить реальный ответ с большим количеством нюансов.

Для идеальной оптической системы формирования изображения есть два основных требования.

  1. Существует однозначное соответствие между точками в пространстве объектов и точками в пространстве изображений, то есть точки отображаются в точки, а не в круги, эллипсы или капли. Аберрации такого рода приводят к изображениям, которые описываются как размытые, нечеткие или мягкие, а детали по краям сопровождаются свечением или ореолом.
  2. Прямые линии в пространстве объектов соответствуют прямым линиям в пространстве изображений. Аберрации такого рода приводят к тому, что изображения выглядят искаженными.

Аберрации возникают по одной из двух основных причин.

  1. Хроматические аберрации вызваны дисперсией (изменение показателя преломления среды в зависимости от частоты). Для изображений с заметной хроматической аберрацией характерны краевые детали с заметными цветными ореолами.
  2. Геометрические аберрации вызваны геометрией (формой линзы или зеркала). Их иногда называют монохроматическими аберрациями , потому что они возникают даже для изображений, сформированных светом одной частоты. Изображения с заметной геометрической аберрацией характеризуются плохой фокусировкой (изображение выглядит нечетким) или искажением (изображение превращает прямые линии в кривые).

хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация — это разновидность дефекта, обычно встречающегося в простых системах линз, вызванного изменением показателя преломления в зависимости от длины волны. Различные частоты (или длины волн, или цвета), исходящие из одной и той же точки объекта, следуют по разным путям после прохождения через линзу. В результате получается расфокусированное изображение, которое нельзя исправить простым изменением положения объектива (фокусировкой).

Хроматическая аберрация бывает двух типов: осевая (или продольная) и латеральная (или поперечная).

Осевая хроматическая аберрация (или продольная хроматическая аберрация ) возникает, когда линза не может сфокусировать свет с разными длинами волн в одной и той же фокальной плоскости. Фокусы разных цветов лежат в разных точках вдоль главной оси в продольном направлении. Результатом является размытие цветов не в фокусе, которое почти одинаково раздражает по всему изображению. Для одиночной собирающей линзы, сделанной из типичного прозрачного материала, фокусное расстояние короче для более коротких длин волн и больше для длинных длин волн. Отойдя от объектива: синие фокусируются вперед, зеленые фокусируются посередине, а красные фокусируются назад. В человеческом глазу разброс фокусных расстояний составляет около 0,7 мм или более чем в два раза превышает толщину сетчатки.

Увеличить

Кажущееся трехмерное изображение обложки альбома, воспроизведенное ниже, свидетельствует об оптической иллюзии, вызванной осевой хроматической аберрацией человеческого глаза. Крайнее сопоставление ярко-розового фона с неоново-зеленой окантовкой названия группы заставляет зрительную систему принять решение. Если мозг решает, что глазные мышцы должны сфокусироваться на розовом фоне, то зеленый вырез не в фокусе. Если мозг решает, что глазные мышцы должны сфокусироваться на зеленом вырезе, розовый фон оказывается не в фокусе. Это придает произведению очевидный трехмерный вид. Для некоторых людей это заставляет зеленый цвет выделяться, для других — розовый цвет. Если ваш мозг не может решить, на каком из двух цветов сосредоточиться, глаза будут переключать фокус между ними, и изображение будет мерцать с частотой порядка десяти раз в секунду (~ 10 Гц). Частота мерцания дает вам представление о том, сколько времени требуется мозгу, чтобы принять решение — обратное значение десяти раз в секунду, одной десятой секунды (~0,1 с = ~100 мс).

Боковая хроматическая аберрация (или поперечная хроматическая аберрация ) возникает, когда точки изображения, образованные внеосевыми лучами, расходятся от центра плоскости изображения (в боковом или поперечном направлении).

Боковая хроматическая аберрация не возникает в человеческом глазу или, точнее, если и возникает, то мы ее не замечаем.

Чтобы уменьшить хроматическую аберрацию, оптическое устройство более высокого качества будет использовать специальную комбинированную линзу, называемую 9.0254 ахроматическая линза или ахроматическая для краткости. Простейшая такая система состоит из двух линз, сделанных из двух разных стекол: собирающей линзы из краун-стекла (типа, обычно используемого для стаканов для питья и банок с едой) и рассеивающей линзы из бесцветного стекла (немного более причудливого вида стекла, используемого в люстры и хрустальные графины). Апохроматическая линза корректирует как хроматическую, так и сферическую аберрацию.

 

  • Изменение фокусного расстояния с 39От 0 нм до 760 нм составляет почти 0,7 мм, или более чем в два раза превышает толщину сетчатки. Монохроматическое освещение дает более высокую остроту зрения, чем белый свет. Наилучшие результаты дает желтый цвет (см. BluBlocker).
  • Корректирующие линзы оптимизированы для желтого света, но ночью глаза оптимизированы для синего света. Это приводит к ошибке рефракции около 1 дптр, а это означает, что ночью нужно носить очки с дополнительной коррекцией -1,0 дптр.
  • Красно-зеленый дуохромный тест основан на монокулярной конечной точке, при которой каждый глаз тестируется отдельно. Это субъективный тест, который требует ответов от пациента и используется для уточнения сферической конечной точки. Хроматическая аберрация, основа теста, возникает из-за того, что разные длины волн света преломляются в разной степени. Более длинная длина волны (красный) преломляется меньше, чем более короткая (зеленый). Если буквы на красной стороне выделяются больше, добавьте минус мощности; если буквы на зеленой стороне больше выделяются, добавьте плюс мощности. Нейтральность достигается, когда буквы на обоих фонах кажутся одинаково различимыми.
  • Rabbetts (1998) подсчитал, что желтый свет с длиной волны 570 нм предпочтительнее для глаз. Если эта длина волны используется в качестве точки отсчета, как это часто бывает для вольфрамового света, зеленый свет с длиной волны 535 нм фокусируется на 0,25 дптр перед сетчаткой, а красный свет с длиной волны 620 нм фокусируется на 0,25 дптр позади нее. Таким образом, используя соответствующие фильтры, можно разработать тест, который путем сравнения четкости целей, представленных на красном и зеленом фоне, позволяет практикующему врачу точно сфокусировать желтую опорную длину волны на сетчатке и достичь максимальной остроты зрения. Такой тест известен как дуохромный тест (рис. 10.3). Точные фильтры, используемые в дуохромном тесте, указаны в BS 3668:19. 63. Субъективная рефракция: принципы и методы коррекции сферической аметропии, Эндрю Франклин
  • .
  • Дуохромный тест также подходит для людей с цветовой слепотой.

сферическая аберрация

сферический

история или его история

Английский ученый, математик и теолог XVII века Исаак Ньютон интересовался историей оптических иллюзий. Действительно ли то, что мы видим там, существует? С этой целью он экспериментировал над собой таким образом, который никогда не должен повторяться. Когда ему было 24 года, он вставил иглу (тупую иглу, используемую для продевания ленты через кружево) глубоко в глазницу между носом и глазным яблоком.

Запись 58 из лабораторной тетради Ньютона описывает один из этих экспериментов. Правила орфографии, написания заглавных букв и пунктуации не были хорошо установлены в 17 веке, поэтому некоторые из них могут показаться современным читателям немного странными. Перо, чернила и бумагу было трудно достать (у Ньютона был свой собственный рецепт чернил), поэтому аббревиатуры также были обычным явлением. Буква «y» часто заменялась на «th», так что «the» писалось y e , «это» писалось y t , а «их» писалось y м .

58 Я взял бинт gh и положил его между моим глазом и y e костью как можно ближе к y e задней стороне глаза, насколько я мог: & прижал глаз y e его концом сделать y e искривление a,bcdef в моем глазу) появилось несколько белых темных и цветных кругов r,s,t, &c. Какие круги были самыми простыми, когда я продолжал тереть глаза y e точкой y e бодика, но если бы я удерживал глаза & y e бинт по-прежнему, хотя я продолжал прижимать его к глазу, тем не менее y e круги становились бледными и часто исчезали, пока я не удалял y m движением глаза или y e бинта.

При нажатии края иглы на глазное яблоко в его поле зрения в точке, противоположной игле, появились цветные круги. Эти круги, которые могут быть сплошными или иметь анимированные геометрические узоры, являются примером визуального явления, известного как 9.0254 фосфен — ощущение света, когда света нет — в данном случае механический фосфен. В нормальных условиях, когда глаз используется по прямому назначению, свет падает на фоторецепторные клетки сетчатки, вызывая их возбуждение (формально) или воспламенение (в просторечии). В эксперименте Ньютона с бодкином фоторецепторные клетки срабатывали, потому что их сдавливали сзади. (Согласно его словам, Ньютон действительно глубоко вонзил эту штуку себе в глазницу.)

Чтобы подтвердить, что видения, которые он видел, не были вызваны светом, Ньютон повторил эксперимент в затемненной комнате.

59 Если бы y e эксперимент проводился в светлой комнате, то y t хотя мои глаза были бы закрыты, через их веки проникал бы свет. Появился большой широкий мутный темный круг (как ts), & w th в этом другом световом пятне srs цвет был очень похож на y t в y e остальные y e глаз как у k. Внутри пятна w ch появлялось еще одно пятно, особенно если я сильно нажимал на глаз & w th маленький остроконечный булыжник. И на краю света появилась грань света.

Затем он сделал что-то действительно глупое (как будто воткнуть иголку в глазницу было недостаточно глупо). Он смотрел на Солнце — может быть. Надеюсь, он был более разумным и уставился на яркое пятно солнечного света, спроецированное на стену. При взгляде на яркий источник света происходит чрезмерная стимуляция фоторецепторных клеток сетчатки. Это снижает их чувствительность, что позволяет нашей зрительной системе адаптироваться к окружающей среде с разной яркостью. Когда яркий источник удаляется, чрезмерно стимулированные фоторецепторы становятся менее чувствительными (слово, которое я только что придумал). Зрительная система человека сложна, поэтому в ней есть нечто большее. Скажем так, взгляд на яркий свет на некоторое время ухудшает зрение.

63 Глядя на очень светлый объект, как y e Солнце или его отражение; какое-то время после этого в моем глазу оставалось цветовое впечатление: а именно: белые предметы выглядели красными, и так выглядели все предметы на свету, но если я входил в темную комнату, y e Phantasma взорвался.

Мы бы назвали то, что Ньютон увидел остаточное изображение , , но в то время этого слова не существовало, и Ньютон не был тем, кто его изобрел. Вместо этого он использовал слово phantasma (φαντασμα по-гречески), что является вариацией слова phantasm или phantom — другими словами, призрак или, по крайней мере, что-то похожее на призрак. Это гениально и образно, но также немного потустороннее.

Причина, по которой Ньютон проводил эти эксперименты на себе, заключалась не в том, что он был каким-то тупоголовым мальчиком из братства. Скорее, он был очарован разницей между объективной реальностью и иллюзией (или даже заблуждением). Один из способов, которым мы можем быть обмануты, заключается в восприятии цвета. Ньютон показал с помощью серии знаменитых экспериментов с использованием стеклянных призм, что белый свет, который до того момента считался самой чистой формой света, на самом деле представляет собой смешанную форму света с разными цветами.

7 Взять призму (угол которой fbd был около 60 g ) в темную комнату в w ch y e солнце светило только в одно маленькое круглое отверстие k и положить его рядом с y e отверстием k таким образом y t y e лучи, одинаково преломляясь в (n и h) их входе и выходе из него, отбрасывают цвета rstv на y e противоположную стену. Цвета должны были быть в круглом круге, если бы все лучи y e преломлялись одинаково, но их форма была продолговатой, заканчивающейся по бокам r & s w прямой; их ширина rs составляет 2⅓ дюймов , их длина составляет около 7 или восьми дюймов, & y e центры y e красные и ветры, (q & p) удалены примерно на 2¾ или 3 дюйма. Расстояние y e trsv стены от y e Prisme составляет 260 дюймов .

То, что Ньютон видел в проекции на стене своей затемненной лаборатории, выглядело примерно так.

Ближе к концу Записи 6 в своей записной книжке Ньютон назвал ее «призраком».

Глядя на него через призму, он казался разбитым на две части по цветам, причем дутая часть была ближе к призме, чем красная часть. Таким образом, дуновенные лучи преломляются сильнее, чем красные. Я называю эти дуновения или красные лучи и т. д., которые делают Фантома таких цветов.

Шесть лет спустя, когда он описал эксперимент с призмой в публичном письме в Королевское общество, Ньютон начал переход от греческого заимствования «фантазм» к латинскому заимствованному слову «спектр». Это первый письменный пример слова «спектр» в его нынешнем значении.

Сравнивая длину этого цветного Spectrum с его шириной, я обнаружил, что он примерно в пять раз больше; диспропорция настолько экстравагантная, что она возбудила во мне более чем обычное любопытство исследовать, откуда она могла произойти….

Однако он не полностью отказался от первоначального слова «фантазм».

Но чтобы более точно определить, что такое Свет, каким образом он преломляется и какими способами или действиями он производит в наших умах Фантазмы Цветов, это не так просто. И я не буду смешивать предположения с уверенностью.

Оба слова в XVII веке имели сходное значение — что-то призрачное или не от мира сего. Подобно орфографии и пунктуации, научная терминология не была систематизирована в 17 веке. Вполне возможно, что смешение написания, расстановки знаков препинания и выбора слов считалось признаком мастерства. (Это было примерно в то время, когда в конце концов был изобретен тезаурус.) Однако в 21 веке научная терминология достаточно хорошо организована и последовательна, и по не связанным с этим причинам спектр слов потерял все свои сверхъестественные коннотации.

Спектр , который Ньютон впервые увидел, а затем назвал, представляет собой цветную полосу света, возникающую, когда источник смешанного света был разложен или разбит на компоненты и отсортирован в характеристическую последовательность — отсортированную по частоте, как это было позже определено. Это реальная вещь, а не оптическая иллюзия или умственное заблуждение.

Поскольку Ньютон был немного мистиком, а семь — число с мистическим подтекстом, он разделил спектр на семь именованных сегментов, дав ученикам начальных классов во всем мире что-то для запоминания. Он определил их как «основные цвета», но более поздние эксперименты показали, что это представление ошибочно. (Извините, дети младшего школьного возраста.) Теперь предпочтительный термин — 9.0254 спектральных цвета или призматических цвета для вещей, которые называл Ньютон. (Основные цвета — красный, зеленый и синий — обсуждаются в других местах этой книги.) В видимом спектре также существует гораздо больше, чем семь различимых цветов света — пункт, который Ньютон поясняет ближе к концу этой цитаты.

красный оранжевый желтый зеленый взорвал индико фиолетово-фиолетовый

Таким образом, существует два вида цветов. Одно оригинальное и простое, другое составлено из них. Исходными или основными цветами являются красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетово-фиолетовый, а также оранжевый, индико и неопределенное множество промежуточных градаций.

Ньютон создал свой спектр за счет преломления (изменение направления волны в среде, связанное с изменением скорости волны) или, точнее, дисперсии (изменение скорости волны в среде с частотой). Все прозрачные среды в той или иной степени обладают дисперсией. Следовательно, любая оптическая система, использующая преломление для выполнения необходимых задач, также будет испытывать дисперсию. Если целью вашей оптической системы является создание спектра, то дисперсия — это прекрасно. Если целью вашей оптической системы является создание надежного изображения, чтобы «видеть» что-то таким, какое оно есть на самом деле, тогда проблема с дисперсией.

Возможно, дисперсию можно обратить. Ньютон попробовал вторую призму в рамках эксперимента по «исправлению ошибок». Рассеивайте свет с помощью одной призмы, а затем рассредоточьте его с помощью второй, чтобы увидеть, нет ли искажений, вызванных примесями или неровностями в стекле.

Тогда я заподозрил, то ли из-за какой-нибудь неровности в стекле, то ли из-за другой случайной неравномерности эти цвета могут быть таким образом расширены. И чтобы испытать это, я взял другую призму, подобную первой, и поместил ее так, чтобы свет, проходя через них обе, мог преломляться в противоположных направлениях и, таким образом, с помощью последней возвращался в то русло, от которого его отклонил первый. . Я думал, что таким образом обычных эффектов первой призмы будут уничтожены второй призмой, но неправильные более увеличенные, по множественности преломлений. Дело в том, что свет, рассеянный первой призмой в 90 401 продолговатую 90 402 форму, второй превратился в 90 401 круглую 90 402 форму с такой же регулярностью, как если бы он вообще не проходил через них. Так что, что бы ни было причиной такой длины, это не какая-то случайная неравномерность.

Дисперсия — улица с односторонним движением. Это осознание заставило Ньютона переосмыслить свою работу в области оптики. Никакое оптическое устройство никогда не смогло бы создать «истинное» (из-за отсутствия лучшего слова) изображение, если бы оно опиралось на преломление. Он будет страдать от того, что мы сейчас называем хроматической аберрацией — изначально коллинеарные лучи света следуют по разным путям в зависимости от их цвета. Невозможно, чтобы все цветные лучи изображения оказались в фокусе вместе. В то время Ньютон интересовался астрономическими телескопами.

Когда я понял это, я прекратил вышеупомянутый стекольный завод; ибо я видел, что совершенство Телескопов до сих пор было ограничено не столько из-за отсутствия очков, точно сконструированных в соответствии с предписаниями Авторов Оптики (что до сих пор воображали все люди), сколько из-за того, что сам Свет представляет собой Гетерогенную смесь. различно преломляемых лучей . Таким образом, если бы стекло имело такую ​​точную форму, что оно могло бы собирать в одну точку лучи любого рода, оно не могло бы также собирать в ту же точку и те лучи, которые при одинаковом падении на одну и ту же среду склонны претерпевать различное преломление.

Обойти это можно, убрав по крайней мере одну из линз телескопа (большую линзу, ту, что обращена к звездам, линза объектива) и заменив ее зеркалом.

[иллюстрация телескопов]

Все лучи света одинаково подчиняются закону отражения, независимо от их цвета. Задача решена. Ньютон даже понял, что зеркало нужно отшлифовать, а затем отполировать с параболической кривизной, чтобы устранить сферическую аберрацию — неспособность сферической поверхности правильно сфокусировать лучи, удаленные от ее оси. Однако он, безусловно, этого не делал, поскольку метод измельчения параболы намного сложнее, чем способ измельчения сферы. (Оптические устройства с криволинейными поверхностями обычно шлифуют до нужной формы, а не отливают или формуют. )

Это заставило меня принять во внимание Отражения и найти их правильными, так что Угол Отражения всех видов Лучей был равен их Углу Падения; Я понял, что при их посредничестве инструменты Optick могут быть доведены до любой мыслимой степени совершенства, при условии, что Можно было бы найти отражающее вещество, которое бы полировалось так же тонко, как стекло, и отражало бы столько же света, сколько стекло пропускает , и искусство сообщать ему фигуру Parabolick .

Это был 30-летний Ньютон, размышляющий о мыслях, которые у него были, когда ему было 24. Именно столько времени потребовалось телескопу-рефлектору, чтобы пройти путь от концепции до рабочего прототипа. (Бубонная чума не сильно помогла делу.)

Среди этих мыслей я был вынужден Кембридж из-за эпидемии чумы, и прошло более двух лет, прежде чем я продвинулся дальше. Но затем, подумав о нежном способе полировки, подходящем для металла, при котором, как я предполагал, и фигура будет исправлена ​​до последнего; Я начал пробовать, что можно сделать таким образом, и постепенно довел до совершенства Инструмент (в основных его частях, подобных тому, который я послал в Лондон ), с помощью которого я мог различать Юпитеров, 4 сопутствующих спутника, и показывал их. несколько раз двум другим моим знакомым. Я также мог различить луноподобную фазу 9 числа.0401 Венера , но не очень отчетливо и не лишено некоторого изящества в расположении Инструмента.

Телескоп-рефлектор удался. Ньютон не только продемонстрировал большую теоретическую проницательность, когда дело дошло до оптики, но также продемонстрировал, что может применять свои теоретические знания в практических приложениях. В том же году он был принят в члены Королевского общества. Присланный им прототип телескопа до сих пор хранится в их архивах. Именно телескоп больше, чем что-либо другое, вывел Исаака Ньютона на публичную арену науки 17-го века — больше, чем его работа о гравитации, законах движения или изобретение исчисления.

геометрические аберрации

кома

искажение

астигматизм

кривизна поля

Что такое хроматическая аберрация? В чем причина этого?

Это руководство описывает хроматическую аберрацию, причины ее возникновения и способы ее устранения.

Сказав это, давайте приступим!

Содержание

1

Что такое хроматическая аберрация в фотографии?

Хроматическая аберрация также известна как сферохроматизм или хроматическое искажение. По сути, это когда объектив камеры не может сфокусировать все цвета в одной точке, что приводит к появлению линии нежелательных цветов по краям объекта на фотографии.

Случалось ли вам когда-нибудь делать снимок, ожидая, что он получится хорошим, а в итоге получались разноцветные световые искажения вокруг вашего объекта? Или даже — световой ореол?

Вы можете подумать: «Что это за линии и как я их запечатлел?» Эти световые линии и есть то, что мы называем хроматической аберрацией.

Несмотря на то, что эти искажения выглядят интересно, они могут быть разрушительными, поскольку из-за них изображения выглядят размытыми и имеют низкий уровень достоверности.

К сожалению, хроматические аберрации довольно часто встречаются в фотографии.

Большинство фотографов сталкивались с тем, что их снимки были испорчены хроматической аберрацией, но еще меньше из них действительно понимают, что такое хроматическая аберрация, почему она возникает и как ее избежать.

В фотографии хроматическую аберрацию также часто называют «цветной окантовкой» или «фиолетовой окантовкой», поскольку пурпурный цвет часто появляется при хроматической аберрации.

Пример хроматической аберрации

Однако не всякую пурпурную окантовку можно отнести к хроматической аберрации.

Существует два типа хроматической аберрации: осевая (продольная) и поперечная (поперечная) .

1. Осевая аберрация

Осевая аберрация — это смещение фокуса, при котором световые волны различной длины фокусируются на разном расстоянии от объектива.

В фокальной плоскости продольная (осевая) хроматическая аберрация может появляться вокруг объектов по всему изображению от центра к фокальной плоскости из-за увеличения или искажения углов объектива.

Обычно отображается в виде линий красного, зеленого, синего или комбинации всех этих цветов.

Его можно уменьшить, заглушив линзы. Эта хроматическая аберрация больше проявляется в светосильных объективах, чем в светосильных.

Если вы хотите узнать больше, мы также рекомендуем это видео от Edmund Optics:

Осевая и латеральная хроматическая аберрация


Посмотреть это видео на YouTube

2. Поперечная аберрация

Поперечная аберрация возникает, когда разные длины волн фокусируются в разных положениях.

Поперечные хроматические аберрации обычно проявляются только в углах изображения и в высококонтрастных областях. В отличие от продольной (осевой) хроматической аберрации, поперечная хроматическая аберрация никогда не проявляется в центре изображения.

Больше проявляется в некачественных объективах, объективах типа «рыбий глаз» и широкоугольных объективах. Его нельзя уменьшить, закрывая линзы. Вам нужно исправить это в процессе постпродакшна.

Два типа хроматических аберраций могут возникать одновременно, даже если они имеют разные характеристики.

Это связано с тем, что большинство объективов могут иметь проблемы как с продольной, так и с поперечной хроматической аберрацией.

Если у вас есть обе хроматические аберрации, вам нужно будет приложить дополнительные усилия, чтобы уменьшить их. Вы можете сначала закрыть линзы, чтобы уменьшить продольную хроматическую аберрацию, а затем избавиться от боковой хроматической аберрации позже в процессе постобработки.

Хроматическая аберрация часто проявляется в виде тонких цветных линий по краям объектов, где проявляется высокая контрастность темных и светлых цветов.

Пурпурный или пурпурный — это цвета, наиболее часто встречающиеся при хроматической аберрации. Но иногда встречаются и другие цвета, такие как зеленый, желтый, синий и красный.

Другой формой хроматической аберрации является ореол вокруг объекта. Это может быть красочный ореол или просто светлый ореол без яркого цвета.

Почему возникают хроматические аберрации?

Хроматическая аберрация возникает, когда свет с разной длиной волны преломляется через линзу под разными углами.

Это приводит к тому, что цвета попадают на объектив в разных фокальных плоскостях объектива камеры, что приводит к появлению цветных полос.

Вернемся к фундаментальной физике: белый свет — это сочетание всех цветов цветового спектра. Каждый из этих цветов имеет разную длину волны и, следовательно, фокусируется на немного разном расстоянии.

визуальное представление

Эти разные длины волн могут вызвать некоторые сложности для вашего объектива, поскольку разные цвета достигают камеры в разное время.

Например, синий свет может проходить через линзы быстрее, чем красный свет.

Это связано с показателем преломления линз, которые влияют на фокусировку камеры; является основным фактором возникновения хроматической аберрации.

Объектив камеры действует как призма, преломляющая все эти цвета. Большинство объективов могут фокусировать все цвета одновременно, но иногда могут быть резкие переходы от яркого к темному по краям объекта.

Когда это происходит, объективу камеры может быть сложно сфокусироваться на всех цветах, что приводит к хроматической аберрации.

Хотя эта проблема достаточно распространена, объективы более высокого качества менее подвержены хроматическим аберрациям, чем объективы более низкого качества.

В этом конкретном случае покупка более дорогого объектива может в некоторой степени сократить проблемы фотографа с хроматической аберрацией.

Но все же — в реальности каждый цвет достигает объектива с разной скоростью и немного разным временем, что делает любые объективы не совсем безопасными от хроматических аберраций.

Другими словами, невозможно найти линзу, полностью невосприимчивую к хроматической аберрации, потому что это физиологическая проблема всех линз при воздействии света.

В мире фотографии есть так называемый «круг наименьшего замешательства». Идеальное условие для объектива — сфокусировать все длины волн в одной точке, чтобы свести к минимуму появление хроматических аберраций.

Если вам удастся выполнить условия «круга наименьшего беспорядка», вы сможете сделать снимок без красочных световых искажений.

Чтобы глубже изучить тему хроматической аберрации, посмотрите подробное видео от Pixel Prophecy:

Что такое хроматическая аберрация? (И почему?)


Посмотреть это видео на YouTube

Хроматическая аберрация — это нормально?

Да, хроматические аберрации — это нормальное явление в фотографии. Как мы уже упоминали, нет объектива, достаточно дорогого, чтобы быть невосприимчивым к этой проблеме.

Хроматическая аберрация настолько распространена, что даже профессионалам с многолетним опытом в карманах приходится сталкиваться с проблемой.

Хорошие новости? Что ж, поскольку это так распространено, вам не нужно так сильно беспокоиться, если вам случится сделать снимок с хроматической аберрацией.

Бывает (много). Это просто вопрос физики и природы объектива камеры.

В идеале, конечно, нам нужна идеальная картинка без хроматических аберраций и бликов.

Мы не можем контролировать природу света, так что это все же может случиться. Но есть способы минимизировать его.

Хроматическая аберрация — это плохо?

Насколько плоха хроматическая аберрация, зависит от личных предпочтений.

Некоторые люди считают это раздражающей проблемой, в то время как другие считают это частью искусства фотографии.

С другой стороны, хроматические аберрации не всегда портят изображение. Наоборот, иногда это добавляло картине различные нюансы.

Наличие радужного цветового спектра на объекте вашего изображения может выглядеть несколько сюрреалистично, психоделически и даже добавить сказочный эффект. В целом, это может быть благоприятным.

В качестве доказательства того, что хроматическая аберрация не должна быть проблемой, мы просто должны отметить, что некоторые фотографы даже намеренно добавляют этот эффект к своим фотографиям впоследствии.

В последние годы хроматические аберрации приобрели популярность и часто появляются на фотографиях, в движущихся изображениях и в видеоиграх.

пример хроматической аберрации

Как и все в искусстве, некоторые люди ненавидят тенденцию хроматической аберрации, а некоторым она нравится настолько, что они экспериментируют с ней. В конце концов, это делает изображение несколько более «сырым» и уникальным.

Если вы один из фотографов, которым нравится этот эффект, вы можете поэкспериментировать и добавить к своим снимкам фильтр хроматических аберраций.

Вы также можете добавить цветную окантовку, разделив красный, зеленый и синий каналы в программном обеспечении для редактирования.

Но, конечно, это работает не на всех фотографиях. Если вы ищете четкое и резкое изображение — скажем, для музейного каталога, где каждая деталь объекта должна быть высокой точности — тогда хроматические аберрации, безусловно, проблема.

Не беспокойтесь, потому что в последующих разделах вы узнаете, как от него избавиться.

Как исправить хроматическую аберрацию?

Как упоминалось ранее, хроматические аберрации могут возникать на всех объективах, даже на высококачественных.

Некоторые производители объективов прилагают все усилия, чтобы свести к минимуму хроматические аберрации и другие формы искажений, используя различные комбинации элементов, таких как коротковолновое преломляющее стекло.

Однако на фотографиях все равно могут появляться хроматические аберрации. К счастью, его можно изменить в процессе постпродакшна.

Вы можете удалить его с помощью различных программ для редактирования фотографий, таких как Adobe Photoshop или Lightroom.

1. Панель коррекции объектива

Независимо от того, используете ли вы Adobe Photoshop или Lightroom, вы можете удалить хроматическую аберрацию на панелях коррекции объектива.

Он автоматически удалит цветные полосы, которые появляются на ваших фотографиях. Вы также можете использовать ползунок удаления бахромы для дальнейшего уточнения цветных бахромы.

2. Маски и режимы наложения

При наличии стойкой хроматической аберрации необходимо приложить больше усилий для ее устранения. Вы можете использовать маски и режимы наложения, чтобы удалить тупые полосы.

Первый способ сделать это — использовать эффект размытия, чтобы немного скрыть полосы. Используйте режим наложения, чтобы вернуть изображение в нормальное состояние. Хроматическая аберрация исчезнет или станет менее насыщенной.

Этот метод сделает изображение менее насыщенным. Вы можете исправить это, используя маскирующий слой и выборочно удалив цветную окантовку.

3. Кисть

Наконец, вы можете использовать кисть и нарисовать мягкую белую кисть, чтобы открыть слой с режимом наложения цветов под ним.

Если вы сделаете эти шаги аккуратно, то сможете избавиться от хроматической аберрации. Но имейте в виду, что иногда полосы могут казаться слишком резкими и по-прежнему могут слегка проявляться на изображении.

Чтобы глубже изучить тему удаления хроматических аберраций при постобработке, посмотрите подробное видео Джимми Макинтайра:

Больше никаких хроматических аберраций — 5 способов удалить все хроматические аберрации в Photoshop


Посмотреть это видео на YouTube

Как избежать хроматических аберраций?

Несмотря на то, что мы не можем полностью избежать хроматической аберрации, мы можем кое-что исправить. Вот несколько способов исправить хроматическую аберрацию:

1. Избегайте съемки высококонтрастных сцен.

На самом деле это не проблема, потому что хроматические аберрации часто появляются в высококонтрастных сценах.

Вы можете подождать, пока солнце не сядет ниже, если вы снимаете при дневном свете, поэтому свет не такой яркий.

Таким образом, свет может казаться мягче, а сцена менее контрастной.

2. Центрируйте объект в центре кадра.

Это можно сделать, чтобы избежать поперечной хроматической аберрации. Вы можете исправить композицию позже, обрезав изображение.

Если вы хотите сделать это, сделайте снимок в высоком разрешении, чтобы качество изображения оставалось хорошим, даже если вы кадрируете его.

3. Избегайте использования самого короткого и самого длинного фокусного расстояния

При использовании зум-объективов избегайте использования их с самым длинным или самым коротким фокусным расстоянием.

Самые длинные и самые короткие фокусные расстояния больше подвержены хроматической аберрации.

4. Измените цветное изображение на черно-белое

Черно-белое изображение не лишено хроматических аберраций.

Но если сделать снимок черно-белым, насыщенность хроматических аберраций будет замаскирована.

5. Используйте линзы из стекла с низкой дисперсией

Это более техническое задание, и вам нужно разбираться в линзах, чтобы выбрать линзу из стекла с низкой дисперсией.

Те, которые содержат флюорит, могут значительно уменьшить хроматическую аберрацию.

6. Закройте диафрагму

Вы можете избежать продольной хроматической аберрации, закрыв диафрагму.

Это уменьшит количество света, попадающего на ваш объектив, и вам придется компенсировать это уменьшением скорости затвора и настройкой ISO, чтобы получить нужную экспозицию.

7. Используйте ахроматические линзы

Фотографы часто используют ахроматические линзы, чтобы избежать хроматических аберраций.

Эти линзы работают, используя две длины волны (обычно красный и синий), чтобы помочь этим двум цветам сфокусироваться на одной плоскости.

Ахроматические линзы часто состоят из двух отдельных линз с двумя разными коэффициентами рассеивания. Одна из этих двух линз обычно изготавливается из стекла со сверхнизкой дисперсией.

8. Использование встроенных решений

В некоторых камерах предусмотрена встроенная настройка, позволяющая уменьшить поперечную аберрацию.

Эта функция предназначена специально для уменьшения пурпурной окантовки.

9. Исправьте это в процессе постобработки

Наконец, когда вы уже выполнили все эти шаги, но по-прежнему испытываете хроматическую аберрацию, вы можете исправить это в процессе постобработки, описанном в предыдущей части выше.

Чтобы глубже изучить тему предотвращения хроматических аберраций без использования какого-либо программного обеспечения, посмотрите подробное видео Брюса Лавлейса:

Избегайте хроматических аберраций. 5 простых способов исправить хроматические аберрации без использования программного обеспечения фото и очень внимательно посмотрите.

На высококачественных снимках, сделанных с использованием высококачественных объективов, иногда полосы становятся еще слабее, и их могут увидеть только люди с очень острым зрением.

Мы можем предотвратить хроматическую аберрацию, используя высококачественные объективы, избегая широкоугольных объективов и снимая с узкой апертурой.

Если вы столкнулись с хроматической аберрацией, лучше всего уменьшить ее в процессе съемки. Либо регулируя настройки камеры, меняя объективы и выполняя другую техническую работу.

Вам не нужно прилагать столько усилий позже в процессе постобработки, уменьшая ее во время производства, особенно при резком процессе хроматической аберрации, которую не всегда удается полностью удалить из изображения.

Если вы считаете хроматическую аберрацию формой уникального искусства в фотографии, вы можете оставить ее как есть и даже усилить хроматическую аберрацию.

Но если ваша цель — чистое и резкое изображение, то исправление хроматической аберрации — это способ улучшить качество изображения вашей фотографии.

aberration — Англо-русский словарь на WordReference.com

    • См. также:
      • Абердэр
      • Абердин
      • Абердин-Ангус
      • Абердинский испытательный полигон
      • Абердинский терьер
      • Абердиншир
      • Абердонский
      • Аберфан
      • Абернати
      • аномальный
      • аберрация
      • Аберистуит
      • абессив
      • рядом с
      • абеталипопротеинемия
      • пособник
      • отсрочка
      • в ожидании
      • абфарад
      • Абгата
      • АБХ
    • Последние поиски:
    • Посмотреть все

Слушайте:

Великобритания: * Великобритания и, возможно, другие варианты произношения Великобритания и, возможно, другие произношения/ˌæbəˈreɪʃ ə n/US:USA произношение: IPA и respellingUSA произношение: IPA/ˌæbəˈreɪʃən/ ,USA произношение: respelling(ab′ə rā shən)

ⓘ Одно или несколько слов, которые вы ищете, являются точным совпадением тем форума

на испанском | на французском | на итальянском | английские синонимы | Английский Использование | Конъюгатор | в контексте | картинки Приложения WR: Android и iPhone Слово дня


WordReference Random House Learner’s Dictionary of American English © 2022

ab•er•ra•tion   н. [исчисляемое]

  1. способ поведения или действия, который отклоняется от обычного или нормального образа жизни:Потепление – это аберрация зимой.

ошибочный /əˈbɛrənt, ˈæbər-/США произношение   прил.
аб•ер•рациональный•аль, прил.

WordReference Random House Unabridged Dictionary of American English © 2022

ab•er•ra•tion (ab′ə rā shən), произношение США n.

  1. акт отклонения от правильного, нормального или обычного курса.
  2. акт отклонения от обычного, обычного или нормального типа.
  3. отклонение от истины или нравственной прямоты.
  4. Психиатрическое отклонение или расстройство, особенно незначительного или временного характера;
    выпадение из здорового психического состояния.
  5. АстрономияВидимое смещение небесного тела вследствие движения Земли по своей орбите.
  6. Оптикалюбое возмущение лучей пучка света, при котором они больше не могут быть четко сфокусированы или образуют четкое изображение.
  7. ФотографияДефект объектива камеры или системы объектива из-за дефектов конструкции, материала или конструкции, который может искажать изображение.
  • Латинское aberrātiōn- (основа aberrātiō ), эквивалент. до Aberrāt ( US ), прошлое причастие Aberrāre (см. Aberrant) + -Iōn- -ION
  • 1585–95

55–95

AB’ER. , прил.

    • 1. См. соответствующую запись в Полном блуждании; отклонение, расхождение.
    • 4. См. соответствующую запись в Полном тексте аномалии, эксцентричности, иллюзий, бреда, галлюцинаций.

Коллинз Краткий английский словарь © Harpercollins Publishers ::

Аберрация / ˌæbəˈreɪʃən / n

  1. Отклонение от того, что является нормальным, или USAUL
  2. 95. LAPERESE
  3. 595. LAPERESE
  4. 595. LAPERESE
  5. 595. LAPERE
  6. 959595. контроль над своими умственными способностями
  7. дефект в линзе или зеркале, вызывающий образование либо искаженного изображения, либо изображения с цветными полосами
  8. кажущееся смещение небесного тела из-за конечной скорости света и движения наблюдателя с землей

аберрация ‘ также встречается в этих статьях (примечание: многие из них не являются синонимами или переводами):

Брэдли — Гауссово изображение — телескоп Максутова — телескоп Шмидта — нарушение — ахромат — ахроматический — ахроматическая линза — ахроматизм — апланатический — апохромат — апохроматический — астигматизм — мозговой штурм — синдром кошачьего крика — Хроматическая аберрация — хроматизм — хромосомная аберрация — круг путаницы — круг наименьшего замешательства — кома — кривизна поля — удаление — искаженный — искажение — дублирование — эксцентриситет — ненормальный — безумие — галлюцинация — иллюзия — безумие — инверсия — безумие — монстера — сферическая аберрация


Найдите слово «аберрация» в Merriam-Webster
Найдите слово «аберрация» в словаре. com

На других языках: Испанский | французский | итальянский | португальский | румынский | немецкий | голландский | Шведский | Русский | польский | чешский | Греческий | турецкий | китайский | японский | Корейский | Арабский

Ссылки: ⚙️Настройки | Сокращения | Прон. Символы | Поддержка WR | Политика конфиденциальности | Условия обслуживания | Форумы | Предложения

Объявления
Объявления
Сообщить о неприемлемом объявлении.
Станьте сторонником WordReference, чтобы просматривать сайт без рекламы.

Хроматическая аберрация — что это такое и как ее исправить

Поделиться: 

Хроматическая аберрация также называется цветовой окантовкой и представляет собой эффект окантовки, вызванный преломлением света с различной длиной волны под углами, несколько отличающимися от нормы, что приводит к в невозможности сфокусировать все цвета в одной точке, в нашем случае фокусной. Это цветной размытый эффект, видимый по краям вашего объекта, который создается, когда камера не фокусирует или не может сфокусировать все цвета на одной и той же точке. Это часто встречается в более дешевых объективах, но также присутствует в некоторых дорогих объективах.

Если вы обнаружите хроматическую аберрацию на своих изображениях, не паникуйте, так как довольно легко уменьшить или исправить аберрацию. В этой статье мы научим вас, как это исправить.

Что такое хроматическая аберрация?

Как уже говорилось выше, хроматическая аберрация — это цветовая окантовка, возникающая, когда свет попадает в камеру, рассеивается и не сходится в точку. Рассеянный свет имеет разные длины волн, и когда они не сфокусированы в определенной точке после выхода из объектива и достижения датчика0, результирующее изображение может выглядеть размытым, а не резким, с краями, имеющими такие цвета, как пурпурный, зеленый и т. д. Это наиболее заметно вокруг объектов с высокой контрастностью, т. е. темных краев рядом с очень яркими областями.

Как выглядит хроматическая аберрация?

Поперечная хроматическая аберрация выглядит как цветной ореол или цветовая окантовка вокруг объекта, а при продольной аберрации цвета появляются во многих частях кадра по краям объекта — через минуту мы увидим, почему.

На этом изображении хорошо видны зеленая, фиолетовая и синяя окантовка. Это аберрация китового объектива 18-55 мм, снятого на f/9. Изображение от Dahlia. Вот кадр с большим увеличением, чтобы четко показать эффект аберрации. Изображение Далии

Почему возникают хроматические аберрации?

Мы знаем, что белый свет представляет собой комбинацию различных длин волн (цветов) света, и мы также знаем, что, когда свет проходит через призму, он рассеивается на составляющие его цвета, как показано на изображении ниже.

При дефектах изготовления линзы длины волн преломляются под немного другим углом, чем обычно должны, и в результате некоторые линзы не могут свести все длины волн в одну точку, и это происходит из-за кривизна линзы.

В результате вышеизложенного возникает цветная окантовка (например, пурпурная окантовка), и полученная фотография выглядит размытой с заметными цветными полосами по краям объекта. Ни одна линза не идеальна на сто процентов, и этот эффект отличается в разных линзах, поскольку стекло и конструкция различаются.

Некоторые причины возникновения аберрации:

  • Использование более дешевых объективов с некачественным стеклом, старых объективов и/или дешевых конвертеров.
  • Съемка сцен с высокой контрастностью, например, против света или на очень ярком фоне.
  • Стрельба с широкими открытыми апертурами

Существуют два типа хроматической аберрации:

  1. продольная или осевая аберрация
  2. Поперечная или боковая аберрация

Longitudinal Oraial Aberration: 9015

Longitudinal Oraial Aberration: 9015

Longitudinal oreail Aberration: 9015

.

другое и это явление возникает, когда разные длины волн света не сходятся в фокусе линзы после преломления при прохождении через стекло, а сходятся в разных точках вдоль одной и той же оси (оптической оси), что также называется « смещение фокуса ” ( разные плоскости, но точки ложатся на одну ось в разных точках, см. иллюстрацию ниже ). Это связано с тем, что объектив не может сфокусировать разные цвета на фокусной точке, которая в нашем случае является датчиком. Он фокусируется на одном или нескольких цветах спереди или сзади фокусной точки.

Это может привести к появлению цветной окантовки не только по краям объекта, но и на самом объекте из-за того, что цвета сфокусированы спереди и/или сзади точки фокусировки — в результате этого одна часть изображение может иметь зеленую окантовку, другая часть — красный цвет и т. д., а другие области — нейтральные. Эти аберрации наиболее заметны в объективах с очень широкой апертурой, а использование узких значений диафрагмы может свести к минимуму эффект продольной хроматической аберрации. Более того, они наиболее заметны вдоль контрастных краев, где существует огромная разница в интенсивности света.

Приведенная ниже иллюстрация не является точной, но представляет собой представление того, как и почему возникает продольная хроматическая аберрация. Вы можете видеть, что свет с различными длинами волн, выходящий из линзы, не весь попадает в фокальную плоскость, вместо этого некоторые длины волн сходятся до или после плоскости. В результате возникает окантовка вокруг и на предмете.

Продольная хроматическая аберрация – Иллюстрация Ясеньки для Light Stalking

Поперечная или латеральная аберрация:

Возникает, когда свет с разной длиной волны фокусируется в разных точках одной и той же фокальной плоскости (одна фокальная плоскость, разные точки, см. иллюстрацию ниже). В результате этот тип хроматической аберрации виден только по краям объектов, особенно в областях с высокой контрастностью света. Этот тип окантовки характерен для очень широкоугольных объективов и дешевых объективов и виден только по краям кадра, а не посередине.

Кроме того, в отличие от продольной хроматической аберрации, поперечная аберрация видна только по краям объекта, а не на самом объекте, и более заметна вдоль высококонтрастных краев, где существует огромная разница в интенсивности света. В большинстве случаев эти цветные полосы появляются как дополнительные цвета на противоположных краях — зеленый с одной стороны и красный с другой и т. д.

На этих двух изображениях вы можете видеть, что цветовая окантовка с обеих сторон имеет разный цвет — пурпурный. и зеленый по обе стороны от элементов на фотографии. Эти фотографии были сделаны с использованием объектива Sigma 24-70mm f/2.8 с фокусным расстоянием 24mm f/2.8. Изображение Далии для Light Stalking

Поперечная хроматическая аберрация может быть уменьшена только при редактировании, так как закрытие диафрагмы не помогает при этом типе аберрации.

Приведенная ниже иллюстрация не является точной, а просто показывает, как и почему возникает поперечная аберрация. Вы можете видеть, что лучи различных длин волн, выходящие из линзы, не попадают в фокальную плоскость в одной и той же точке, вместо этого некоторые длины волн сходятся выше или ниже фокальной точки. В результате появляется окантовка почти к краям кадра.

Поперечная хроматическая аберрация – Иллюстрация Ясеньки для Light Stalking

Примечание: Дело не в том, что объектив может иметь только продольную или поперечную аберрацию, но в дешевых объективах можно найти обе аберрации. Поперечные хроматические аберрации легче исправить при постобработке, чем продольные хроматические аберрации. Когда в объективе обнаруживаются обе аберрации, это довольно сложно, и поэтому вам нужно тщательно выбирать хорошие очки для вашей камеры.

Что делают хроматические аберрации?

Хроматическая аберрация вызывает появление окантовки по краям темных объектов на ярком фоне, в результате чего края кажутся размытыми и нерезкими. Это может привести к тому, что изображение будет выглядеть не в фокусе, и если вы планируете печатать свои изображения в большом размере, это будет ужасно отображаться как изображение плохого качества на печати.

Устранение или минимизация проблемы:

Хроматические аберрации можно свести к минимуму или избежать их в камере или устранить при постобработке с помощью Lightroom или Photoshop. Если вы узнаете о факторах, вызывающих хроматическую аберрацию, вы можете быть осторожны при покупке объектива или при съемке, если вы уже приобрели его.

В следующих разделах мы рассмотрим различные способы минимизации или устранения хроматических аберраций.

Как минимизировать проблему во время съемки?

Несмотря на то, что производители камер прилагают все усилия и прилагают огромные усилия для сведения к минимуму хроматических аберраций в объективах, небольшие хроматические аберрации иногда становятся неизбежными.

Какой тип линз выбрать, чтобы свести к минимуму хроматическую аберрацию?

  • При выборе широкоугольных объективов фикс-объективы работают лучше, чем зум-объективы.
  • Слишком широкое или слишком длинное фокусное расстояние дает больше хроматических аберраций по сравнению с объективами среднего диапазона фокусных расстояний. Так что объективы в среднем диапазоне фокусных расстояний были бы лучше, а это наиболее применимо для портретных объективов.
Изображение Nielsen Ramon

Некоторые приемы устранения эффекта хроматической аберрации при съемке:

  1. Хотя съемка с широко открытой диафрагмой может дать мечтательно красивое боке, если у вас возникли проблемы с хроматической аберрацией, вам необходимо закройте диафрагму объектива, чтобы избежать этой проблемы.
  2. По возможности старайтесь избегать высококонтрастных сцен. Ищите свет и скомпонуйте снимок так, чтобы не было сильного контраста между вашим объектом и другими областями. Если вы снимаете в помещении, старайтесь избегать ярких фонов, таких как белый. В неизбежных ситуациях снимайте в необработанном виде, чтобы можно было удалить хроматические аберрации при постобработке.
  3. По возможности избегайте подсветки.
  4. Отражающие поверхности могут усиливать хроматические аберрации по краям ярких отражающих областей. Так что старайтесь избегать таких поверхностей в кадре.
  5. Сфокусируйтесь очень точно, чтобы хроматическая аберрация не была слишком заметной.
  6. Поскольку поперечная хроматическая аберрация более заметна по краям из-за кривизны объектива, постарайтесь скомпоновать снимок, расположив объект в центре, а не по краям, чтобы вокруг основного объекта не было хроматической аберрации. Вы можете обрезать и изменить композицию кадра во время постобработки.
  7. Избегайте пересветов, так как это может усилить эффект хроматической аберрации.
  8. Если вы используете зум-объектив, старайтесь не снимать с самым коротким или самым длинным фокусным расстоянием, так как эти фокусные расстояния, как правило, не слишком резкие и могут усилить эффект хроматической аберрации.
Photo by William Thomas on Unsplash

Как исправить хроматическую аберрацию?

  • В камере: Лучший способ уменьшить хроматическую аберрацию — закрыть диафрагму, если объектив имеет продольную хроматическую аберрацию, что означает использование узкой диафрагмы и не снимать с широко открытой диафрагмой. Поперечная хроматическая аберрация не может быть уменьшена закрытием апертуры, поэтому ее необходимо удалить при постобработке.
  • В Lightroom: Убрать хроматическую аберрацию в Lightroom довольно просто и просто, и это можно сделать за несколько кликов. Убедитесь, что вы снимаете только в необработанном виде, так как это дает большую гибкость и больший контроль над вашими изображениями, поэтому эти эффекты окантовки можно легко и эффективно исправить.
  • В Photoshop: Хроматическая аберрация может быть удалена с изображений с помощью Photoshop несколькими способами – с использованием необработанного изображения, с помощью коррекции объектива, с помощью метода смешивания и т. д.

Примечание: Если вы снимаете в формате JPEG, камера применит некоторые внутренние исправления к хроматическим аберрациям, но тогда, если вам нужно внести дополнительные изменения в любую цветовую окантовку, все еще очевидную на ваших изображениях, это будет чрезвычайно сложно. удалить их при редактировании без потери качества изображения.

Подобно Lightroom и Photoshop, если вы используете другое приложение для редактирования, вам нужно будет найти панели коррекции объектива в своем приложении, где вы можете применять аналогичные настройки для удаления хроматических аберраций с ваших изображений. Теперь мы рассмотрим, как удалить хроматических аберраций в Lightroom и Photoshop.

Вот шаги, необходимые для устранения хроматической аберрации с помощью Lightroom:

  • В Lightroom вы будете выполнять большую часть постобработки в «Модуле разработки». В этом модуле найдите панель «Коррекция объектива». В последней версии Lightroom есть две вкладки — Профиль и Руководство
Вкладки «Профиль» и «Вручную» на панели «Коррекция объектива» в Lightroom
  • «Убрать хроматическую аберрацию». «Включить коррекцию профиля» удалит искажения с помощью предварительно загруженных профилей в Lightroom для различных производителей объективов, а «Удалить хроматические аберрации» сведет к минимуму или устранит хроматические аберрации на вашем изображении.
Нажмите «Удалить хроматическую аберрацию» и «Включить коррекцию профиля». Вы также можете увидеть, что Lightroom автоматически выбрал «Профиль объектива» для используемого объектива. Хроматическая аберрация видна на изображении. Изображение от Dahlia Всего одним щелчком мыши, то есть установкой флажка «Удалить хроматическую аберрацию», хроматическая аберрация была удалена. Изображение от Dahlia Вот изображение до и после, рядом для сравнения. Изображение Далии

Примечание: Lightroom поставляется с предварительно загруженными профилями для большинства объективов камер, и на их основе он сможет автоматически распознавать ваш объектив и применять некоторые исправления к искажениям и хроматическим аберрациям. Если по какой-то причине Lightroom не смог сделать эту коррекцию автоматически, вы можете вручную просмотреть список и выбрать марку и модель вашего объектива. Если вы все еще не нашли объектив в списке, вы можете вручную с помощью ползунков исправить дисторсию, хроматические аберрации и любое виньетирование.

Вы можете увидеть список «Производитель» и «Модель» в разделе «Профиль объектива».
  • Для некоторых объективов может потребоваться дополнительная ручная коррекция для исправления эффектов дисторсии, виньетирования и окантовки. В этом случае перейдите на вкладку «Вручную» и используйте ползунки «Искажение» и «Удаление краев», чтобы точно настроить и исправить хроматическую аберрацию, пока она не исчезнет.
  • Если вы хотите быть очень точным при выборе цвета окантовки, используйте инструмент «Выбор цвета бахромы» или инструмент «Пипетка» и сделайте выборку вдоль различных областей вдоль краев, которые демонстрируют хроматическую аберрацию. Выберите цвет бахромы и зафиксируйте его.
  • Если автоматический метод или инструмент «Выбор цвета бахромы» не помогли, вы также можете выполнить более точную настройку, используя все ползунки в разделе «Устранение бахромы», чтобы уменьшить или устранить хроматические аберрации.
Это изображение было снято с использованием объектива Sigma 24-70mm f/2. 8 с фокусным расстоянием 24 мм, f/2.8. Хроматическая аберрация наблюдалась ближе к краю кадра. Простое нажатие на «Удалить хроматические аберрации» и «Включить коррекцию профиля» не помогло. Поэтому хроматические аберрации пришлось удалять вручную на вкладке «Вручную». Изображение Далии

Это очень простой и понятный способ исправить хроматическую аберрацию, и на большинстве изображений автоматический выбор полей на вкладке «Профиль» сделает эту работу. Очень редко вам нужно будет перейти на вкладку «Вручную», чтобы внести там какие-либо коррективы.

Вот еще два примера, где нужно было внести небольшие коррективы на вкладке «Вручную», чтобы удалить хроматические аберрации.

Хроматическая аберрация удалена с помощью вкладки «Вручную». Изображение от DahliaХроматическая аберрация удалена с помощью вкладки «Вручную». Изображение Далии

Удаление аберрации в Photoshop:

Использование Adobe Camera Raw:

В Photoshop при открытии необработанного файла он открывается в Adobe camera raw и аналогично Lightroom, хроматическую аберрацию можно легко исправить в Photoshop. У вас есть те же настройки, что и в Lightroom. Вот шаги по удалению хроматической аберрации в Adobe Camera Raw.

  • Откройте необработанный файл в Camera Raw и перейдите на вкладку «Коррекция объектива», где у вас есть вкладки «Профиль» и «Вручную».
Вкладки «Профиль» и «Вручную» на панели «Коррекция объектива» в Adobe Camera Raw
  • На вкладке «Профиль» выберите «Включить коррекцию профиля» и «Удалить хроматические аберрации». профили / предустановки в необработанном виде для различных производителей объективов и минимизируют или устраняют хроматические аберрации на вашем изображении.
Исправлена ​​хроматическая аберрация на вкладке «Профиль» в Camera Raw. Изображение от Dahlia
  • Если вы не видите объектив, выбранный автоматически, выберите его из раскрывающегося списка. Выберите «Сделать», а затем «Модель», и это очень похоже на то, что вы видите выше для Lightroom.
  • Если автоматическая коррекция не работает, перейдите на вкладку «Вручную» и выполните точную настройку коррекций с помощью панели «Удаление каймы». Увеличьте изображение, чтобы найти мелкие детали по краям объекта.

Вот еще два метода, которые вы можете попробовать в Photoshop:

1. Использование коррекции объектива:
  • Перейдите в меню «Фильтр» в Photoshop -> Коррекция объектива
  • На вкладке «Автокоррекция» вы можете выберите «Геометрическое искажение» и «Хроматическая аберрация»
  • Если вам нужно выполнить дополнительные настройки вручную, перейдите на вкладку «Пользовательские» и в разделе «Хроматическая аберрация» внесите изменения в соответствующие ползунки на основе цветовой окантовки на вашем изображении, чтобы удалить их.
2. Используя маску слоя:
  • Продублируйте фоновый слой, нажав Ctrl + J или Cmd + J
  • Перейдите в меню Фильтр -> Размытие -> Размытие по Гауссу
  • Установите радиус около 20 пикселей. Если вы работаете с изображениями меньшего размера или если эффект хроматической аберрации очень мал, выберите более низкие значения радиуса, например 5 или 10.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.