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

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

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

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

Хроматизм положения

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

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

,

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

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

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

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

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

Хроматизм увеличения

Называется также хроматической разностью увеличения .

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

Для цветного изображения в цифровой форме хроматизм увеличения может быть в какой-то степени исправлен программным путём. Для точного сведения трёх компонентов изображения (красный, зелёный и синий) необходимо для двух из них изменить масштаб, оставляя неподвижной ту точку, где проходила оптическая ось (обычно это центр кадра).

Во многих преобразователях RAW -файлов такая функция имеется, но оптическая корректировка предпочтительнее, так как в сложных объективах присутствуют и другие аберрации, которые простыми преобразованиями не исправляются и индивидуальны для каждой модели объектива, в результате чего становится сложно выделить хроматизм увеличения программно. Хорошая коррекция хроматизма увеличения невозможна, когда объектив плохо работает в контровом свете . Исправление хроматизма увеличения на компьютере улучшает качество изображения, но всё же предпочтительнее снимать фотографии теми объективами, которые имеют минимальные аберрации. Так, объективы с фиксированным фокусным расстоянием обычно имеют существенно меньшие аберрации, чем трансфокаторы .

Хроматические разности геометрических аберраций

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

Хроматические аберрации в фотографии

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

См. также

Примечания

Литература

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

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Христово Воскресение
• Хромаффинные клетки

Смотреть что такое «Хроматическая аберрация» в других словарях:

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

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

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

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

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

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

Хроматическая аберрация — одна из основных аберраций оптических систем (См. Аберрации оптических систем), обусловленная зависимостью преломления показателя (См. Преломления показатель) (ПП) прозрачных сред от длины волны света (см.

Дисперсия света). Х. а. может… … Большая советская энциклопедия

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

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

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

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

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

Как выглядит хроматическая аберрация в фотографии

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

За счет линзы может изменяться прохождение света, линза влияет на частоту, когда свет проходит через объектив, различные длины волн (цвета) двигаются с разной скоростью и фиксируются в разных местах на датчике. Иногда, неуместность использования линзы не предназначенной для определенной съемки (например, макро), может вызвать хроматические аберрации.

В результате красный, зеленый и синий не сходятся в нужной точке и создают отображение каналов, которые не совпадают.

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

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

Ликвидация ХА продвинутым способом

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

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

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

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

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

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

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

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

Ремонт размытия от сдвига каналов

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

Создайте вновь копию основного слоя.

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

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

Уберите неровности края, возникшие при преобразовании каналов.

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

Перевод С. Заводова

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

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

Проявляется эффект обычно:

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

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

Виды аберрации в фотографии

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

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

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

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

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

Хроматизм положения

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

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

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

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

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

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

Хроматизм увеличения

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

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

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

Как избавиться от хроматических аберраций?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как исправить аберрации посредством программ?

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

• Photoshop;
• LightRoom.

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

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

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

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

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

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

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

Подведем итоги

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

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

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

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

© 2013 сайт

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

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

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

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

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

Коматическая аберрация.

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

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

Астигматизм

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

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

Меридиональный фокус.	Сагиттальный фокус.
При попытке достичь компромисса мы получаем универсально нерезкое изображение.	Исходное изображение без астигматизма.

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

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

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

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

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

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

Дисторсия

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

Выделяют два наиболее распространённых типа дисторсии: подушкообразная и бочкообразная.

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

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

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

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

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

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

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

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

Хроматические аберрации

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

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

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

Хроматизм положения

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

Хроматизм положения.

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

Исправление хроматизма положения.

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

Хроматизм увеличения

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

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

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

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

Первичные и вторичные хроматические аберрации

Хроматические аберрации подразделяются на первичные и вторичные.

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

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

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

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

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

О чём стоит беспокоиться?

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

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

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

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

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Эти стекляшки подбирают таким образом, чтобы минимизировать суммарную хроматическую аберрацию.

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

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

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

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

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

Спасибо за внимание.

Хроматическая аберрация

Фотографический пример, показывающий высококачественный объектив (вверху) по сравнению с моделью более низкого качества, демонстрирующей поперечную хроматическую аберрацию (видимую как размытие и радужный край в областях контраста).

В оптика, Хроматическая аберрация (CA), также называемый хроматическое искажение и сферохроматизм, это отказ линза к фокус все цвета в ту же точку.^[1] Это вызвано разброс: the показатель преломления элементов объектива зависит от длина волны из свет. Показатель преломления большинства прозрачных материалов уменьшается с увеличением длины волны.^[2] Поскольку фокусное расстояние линзы зависит от показателя преломления, это изменение показателя преломления влияет на фокусировку.^[3] Хроматический аберрация проявляется как «полосы» цвета вдоль границ, разделяющих темные и яркие части изображения.

Содержание

• 1 Типы
• 2 Минимизация
  • 2.1 Математика минимизации хроматической аберрации
• 3 Обработка изображений для уменьшения появления боковой хроматической аберрации
• 4 Фотография
  • 4.1 Черно-белая фотография
• 5 Электронная микроскопия
• 6 Смотрите также
• 7 Рекомендации
• 8 внешняя ссылка

Типы

Сравнение идеального изображения кольца (1) и изображений только с осевой (2) и только поперечной (3) хроматической аберрацией

Есть два типа хроматической аберрации: осевой (продольный), и поперечный (боковой). Осевая аберрация возникает, когда свет разных длин волн фокусируется на разном расстоянии от линзы (фокус сдвиг). Продольная аберрация типична при больших фокусных расстояниях. Поперечная аберрация возникает, когда волны различной длины фокусируются в разных положениях фокальная плоскость, поскольку увеличение и / или искажение линзы также зависит от длины волны. Поперечная аберрация характерна для коротких фокусных расстояний. Неоднозначный акроним LCA иногда используется для обозначения продольный или же боковой Хроматическая аберрация.^[2]

Два типа хроматической аберрации имеют разные характеристики и могут возникать вместе. Осевая КА возникает на всем изображении и определяется инженерами-оптиками, оптометристами и специалистами по зрению. диоптрии.^[4] Его можно уменьшить за счет остановка, что увеличивает глубина резкости так что, хотя разные длины волн фокусируются на разных расстояниях, они все еще находятся в приемлемом фокусе. Поперечная СА не возникает в центре изображения и увеличивается к краю. На него не влияет остановка.

В цифровых датчиках аксиальный СА приводит к расфокусировке красной и синей плоскостей (при условии, что зеленая плоскость находится в фокусе), что относительно сложно исправить при постобработке, в то время как поперечный СА приводит к красной, зеленой и синей плоскостям. при разном увеличении (увеличение меняется по радиусам, как в геометрическое искажение ), и это можно исправить, соответствующим образом масштабируя плоскости в радиальном направлении, чтобы они выровнялись.

Минимизация

Хроматическая коррекция видимого и ближнего инфракрасного диапазонов. Горизонтальная ось показывает степень аберрации, 0 — отсутствие аберрации. Линзы: 1: простые, 2: ахроматические дублетные, 3: апохроматические и 4: суперахроматические.

На ранних этапах использования линз хроматическая аберрация уменьшалась за счет увеличения фокусного расстояния линзы, где это было возможно. Например, это может привести к очень долгому телескопы например, очень длинный воздушные телескопы 17 века. Исаак Ньютон теории о белый свет состоит из спектр цветов привели его к выводу, что неравномерное преломление света вызывает хроматическую аберрацию (что привело его к созданию первого отражающий телескоп, его Ньютоновский телескоп, в 1668 г.^[5])

Существует точка, называемая круг наименьшего замешательства, где хроматическая аберрация может быть минимизирована.^[6] Его можно дополнительно минимизировать, используя ахроматическая линза или же ахромат, в котором материалы с разной дисперсией собраны вместе, чтобы сформировать составную линзу. Самый распространенный тип — ахроматический дублет, с элементами из Корона и бесцветное стекло. Это уменьшает количество хроматических аберраций в определенном диапазоне длин волн, хотя и не дает идеальной коррекции. Комбинируя более двух линз разного состава, степень коррекции может быть дополнительно увеличена, как показано на апохроматическая линза или же апохромат. Обратите внимание, что «ахромат» и «апохромат» относятся к тип коррекции (2 или 3 правильно сфокусированные волны), а не степень (насколько расфокусированы другие длины волн), а ахромат, сделанный из стекла с достаточно низкой дисперсией, может дать значительно лучшую коррекцию, чем ахромат, сделанный из более обычного стекла. Точно так же преимущество апохроматов заключается не только в том, что они четко фокусируют три длины волны, но и в том, что их ошибка на других длинах волн также довольно мала.^[7]

Многие виды стекло были разработаны для уменьшения хроматической аберрации. Это стекло с низкой дисперсией, особенно стаканы, содержащие флюорит. Эти гибридизированные стекла имеют очень низкий уровень оптической дисперсии; только две составные линзы из этих веществ могут дать высокий уровень коррекции.^[8]

Использование ахроматов было важным шагом в развитии оптические микроскопы и телескопы.

Альтернативой ахроматическим дублетам является использование дифракционных оптических элементов. Дифракционные оптические элементы могут генерировать произвольные сложные волновые фронты из образца оптического материала, который по существу является плоским.^[9] Дифракционные оптические элементы имеют отрицательные дисперсионные характеристики, дополняющие положительные числа Аббе оптических стекол и пластмасс. В частности, в видимой части спектра дифракторы имеют отрицательную Число Аббе −3,5. Дифракционные оптические элементы могут быть изготовлены из алмазная токарная обработка техники.^[10]

Математика минимизации хроматической аберрации

Для дублета, состоящего из двух соприкасающихся тонких линз, Число Аббе материалов линз используется для расчета правильного фокусного расстояния линз для обеспечения коррекции хроматической аберрации.^[11] Если фокусные расстояния двух линз для света на желтом Фраунгофер D-линия (589,2 нм) ж₁ и ж₂, тогда наилучшим образом исправляется условие:

ж1⋅V1+ж2⋅V2=0{ Displaystyle f_ {1} cdot V_ {1} + f_ {2} cdot V_ {2} = 0}

куда V₁ и V₂ — числа Аббе материалов первой и второй линз соответственно. Поскольку числа Аббе положительны, для выполнения условия одно из фокусных расстояний должно быть отрицательным, т. Е. Расходящаяся линза.

Общее фокусное расстояние дублета ж дается по стандартной формуле для тонких контактных линз:

1ж=1ж1+1ж2{ displaystyle { frac {1} {f}} = { frac {1} {f_ {1}}} + { frac {1} {f_ {2}}}}

и вышеуказанное условие гарантирует, что это будет фокусное расстояние дублета для света на синей и красной линиях Фраунгофера F и C (486,1 нм и 656,3 нм соответственно). Фокусное расстояние для света с другими видимыми длинами волн будет таким же, но не в точности равным этому.

Хроматическая аберрация используется во время дуохромный глазной тест чтобы убедиться, что выбрана правильная сила линзы. Пациент сталкивается с красными и зелеными изображениями и спрашивает, какое из них резче. Если рецепт правильный, то роговица, линза и предписанная линза будут фокусировать красные и зеленые волны только спереди и сзади сетчатки, что будет иметь одинаковую резкость. Если хрусталик слишком мощный или слабый, тогда один будет фокусироваться на сетчатке, а другой будет гораздо более размытым по сравнению с ним.^[12]

Обработка изображений для уменьшения появления боковой хроматической аберрации

В некоторых случаях можно исправить некоторые эффекты хроматической аберрации при цифровой постобработке. Однако в реальных условиях хроматическая аберрация приводит к безвозвратной потере некоторых деталей изображения. Детальное знание оптической системы, используемой для создания изображения, может позволить внести некоторые полезные исправления. ^[13] В идеальной ситуации постобработка для удаления или коррекции боковой хроматической аберрации будет включать в себя масштабирование цветовых каналов с окантовкой или вычитание некоторых масштабированных версий окантованных каналов, чтобы все каналы пространственно правильно перекрывали друг друга в конечном изображении.^[14]

Поскольку хроматическая аберрация сложна (из-за ее связи с фокусным расстоянием и т. Д.), Некоторые производители камер используют методы минимизации появления хроматических аберраций для конкретных объективов. Почти каждый крупный производитель камер допускает ту или иную форму коррекции хроматической аберрации как в самой камере, так и с помощью собственного программного обеспечения. Программные инструменты сторонних производителей, такие как PTLens, также способны выполнять комплексную минимизацию появления хроматических аберраций с помощью своей большой базы данных камер и объективов.

В действительности, даже теоретически совершенные системы уменьшения-удаления-коррекции хроматических аберраций на основе постобработки не увеличивают детализацию изображения, как линзы, которые оптически хорошо корректируют хроматические аберрации, по следующим причинам:

• Изменение масштаба применимо только к поперечной хроматической аберрации, но есть также продольная хроматическая аберрация.
• Изменение масштаба отдельных цветовых каналов приводит к потере разрешения исходного изображения
• Большинство датчиков камеры улавливают только несколько дискретных (например, RGB) цветовых каналов, но хроматическая аберрация не дискретна и возникает во всем спектре света.
• Красители, используемые в датчиках цифровой камеры для улавливания цвета, не очень эффективны, поэтому перекрестное загрязнение цвета неизбежно и вызывает, например, хроматическую аберрацию в красном канале, которая также смешивается с зеленым каналом вместе с любой зеленой хроматической аберрацией. .

Вышеупомянутое тесно связано с конкретной сценой, которая снимается, поэтому никакое количество программирования и знаний об оборудовании для съемки (например, данных камеры и объектива) не может преодолеть эти ограничения.

Фотография

Период, термин «фиолетовая окантовка «обычно используется в фотография, хотя не вся пурпурная окантовка может быть отнесена к хроматической аберрации. Подобная цветная окантовка вокруг светлых участков также может быть вызвана отблеск от линз. Цветная окантовка вокруг светлых или темных участков может быть связана с тем, что рецепторы разных цветов имеют разные динамический диапазон или же чувствительность — таким образом, сохраняя детализацию в одном или двух цветовых каналах, в то время как в другом канале или каналах они «размываются» или не регистрируются. На цифровых фотоаппаратах особенно демозаика алгоритм может повлиять на очевидную степень этой проблемы. Еще одна причина такой окантовки — хроматическая аберрация в очень мелких микролинзы используется для сбора большего количества света для каждого пикселя ПЗС; поскольку эти линзы настроены для правильной фокусировки зеленого света, неправильная фокусировка красного и синего цветов приводит к появлению фиолетовой окантовки вокруг светлых участков. Это одинаковая проблема по всему кадру, и она больше является проблемой для ПЗС-матриц с очень маленьким шаг пикселя например, те, что используются в компактных камерах. Некоторые камеры, например Panasonic Lumix серии и новее Nikon и Sony Зеркалки, содержат этап обработки, специально предназначенный для его удаления.

На фотографиях, сделанных с помощью цифровой камеры, очень маленькие блики могут часто выглядеть с хроматической аберрацией, тогда как на самом деле эффект возникает из-за того, что яркое изображение слишком маленькое, чтобы стимулировать все три цветных пикселя, и поэтому записывается с неправильным цветом. Это может происходить не со всеми типами сенсоров цифровых камер. Опять же, алгоритм устранения мозаики может повлиять на очевидную степень проблемы.

Черно-белая фотография

Хроматическая аберрация также влияет на черно-белую фотографию. Хотя на фотографии нет цветов, хроматическая аберрация сделает изображение размытым. Его можно уменьшить с помощью узкополосного цветного фильтра или путем преобразования одного цветового канала в черно-белый. Однако это потребует более длительной выдержки (и изменит получившееся изображение). Misell, D. L .; Крик, Р. А. (1971). «Оценка эффекта хроматической аберрации в электронной микроскопии». Журнал физики D: Прикладная физика. 4 (11): 1668–1674. Bibcode:1971JPhD …. 4.1668M. Дои:10.1088/0022-3727/4/11/308.

внешняя ссылка

• Методы исправления хроматических аберраций в конструкции линз
• Объяснение хроматической аберрации Пол ван Вальри
• Статья PanoTools Wiki о хроматической аберрации

Измерение хроматизма оптических систем

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒ Цель ра­бо­ты 1. Изу­че­ние ме­то­ди­ки из­ме­ре­ния хро­ма­тиз­ма по­ло­же­ния и уве­ли­че­ния оп­ти­че­ской сис­те­мы. 2. Из­ме­ре­ние хро­ма­тиз­ма по­ло­же­ния и уве­ли­че­ния оп­ти­че­ской сис­те­мы, оцен­ка ее ка­че­ст­ва. Об­щие све­де­ния Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция – это од­на из ос­нов­ных абер­ра­ций оп­ти­че­ских сис­тем, обу­слов­лен­ная за­ви­си­мо­стью по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния про­зрач­ных сред от дли­ны вол­ны све­та. Стек­ло мар­ки “К8”, на­при­мер, для све­та с дли­ной вол­ны 656,3 нм (ли­ния С) име­ет по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния nc=1,51390. Для жел­то­го из­лу­че­ния на­трия с дли­на­ми волн 589,6 и 589,0 (ли­ния D) nD=1,51630. Для го­лу­бой ли­нии во­до­ро­да с дли­ной вол­ны 486,1 нм (ли­ния F) nF= 1,52196 и т. п. Хро­ма­тизм мо­жет про­явить­ся лишь в сис­те­мах, вклю­чаю­щих эле­мен­ты из пре­лом­ляю­щих ма­те­риа­лов, на­при­мер лин­зы. Зер­ка­лам хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция не свой­ст­вен­на, иначе говоря, зер­ка­ла ах­ро­ма­тич­ны. При про­хо­ж­де­нии че­рез оп­ти­че­скую сис­те­му све­то­во­го пуч­ка, со­стоя­ще­го из лу­чей раз­лич­ных длин волн, да­же в иде­аль­ной сис­те­ме мо­гут при­сут­ст­во­вать две эле­мен­тар­ные хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции, по­сколь­ку по­ло­же­ние изо­бра­же­ния оп­ре­де­ля­ет­ся дву­мя ко­ор­ди­на­та­ми – рас­стоя­ни­ем изо­бра­же­ния S′ от оп­ти­че­ской сис­те­мы и рас­стоя­ни­ем l’ точ­ки изо­бра­же­ния от оп­ти­че­ской оси. Су­ще­ст­ву­ют два ти­па хро­ма­ти­че­ских абер­ра­ций, не за­ви­ся­щих один от дру­го­го: хро­ма­тизм по­ло­же­ния изо­бра­же­ния и хро­ма­тизм уве­ли­че­ния. Хро­ма­тизм по­ло­же­ния изо­бра­же­ниясо­сто­ит в том, что изо­бра­же­ния точ­ки, об­ра­зуе­мые лу­ча­ми раз­ной дли­ны вол­ны, ле­жат на раз­лич­ных рас­стоя­ни­ях от сис­те­мы (по­ло­же­ния глав­ных фо­ку­сов на оп­ти­че­ской оси не сов­па­да­ют для лу­чей раз­но­го цве­та (рис. 3.1) от­ре­зок O1O2). При этом ти­пе хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции на эк­ра­не, по­став­лен­ном там, где фор­ми­ру­ет­ся изо­бра­же­ние, пер­пен­ди­ку­ляр­но оп­ти­че­ской оси вме­сто од­ной свет­лой точ­ки на­блю­да­ет­ся со­во­куп­ность цвет­ных круж­ков.     Рис. 3.1. Изо­бра­же­ния точ­ки, об­ра­зуе­мые лу­ча­ми раз­ной дли­ны вол­ны   Фо­кус­ные рас­стоя­ния од­ной и той же лин­зы для раз­лич­ных длин волн раз­лич­ны. Го­лу­бые лу­чи фо­ку­си­ру­ют­ся бли­же к лин­зе, а крас­ные — даль­ше. Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция по­ло­же­ния оп­ре­де­ля­ет­ся как раз­ность рас­стоя­ний от по­след­ней по­верх­но­сти оп­ти­че­ской сис­те­мы па­ра­кси­аль­ных изо­бра­же­ний, об­ра­зуе­мых лу­ча­ми раз­лич­ных цве­тов.   Рис. 3.2. Ход лу­чей в оп­ти­че­ской сис­те­ме при на­ли­чии хро­ма­тиз­ма по­ло­же­ния. Хро­ма­тизм по­ло­же­нияоп­ре­де­ля­ет­ся рас­стоя­ни­ем δS’хр=S’λ2 – S’λ1 (рис. 3.2) ме­ж­ду дву­мя плос­ко­стя­ми изо­бра­же­ний од­ной и той же плос­ко­сти пред­ме­тов лу­ча­ми двух длин волн λ1 и λ2. Из­ме­ря­ет­ся эта абер­ра­ция раз­но­стью рас­стоя­ний от сис­те­мы до со­от­вет­ст­вую­щих то­чек изо­бра­же­ния. Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция по­ло­же­ния – это абер­ра­ция на­клон­но­го пуч­ка, вы­ра­жаю­щая­ся в из­ме­не­нии фо­кус­но­го рас­стоя­ния сис­те­мы для раз­лич­ных длин волн. Хро­ма­тизм уве­ли­че­нияоп­ре­де­ля­ет­ся тем, что по­пе­реч­ные уве­личе­ния оп­ти­че­ских изо­бра­же­ний объ­ек­та, фор­ми­руе­мых лу­ча­ми раз­ной дли­ны вол­ны, мо­гут ока­зать­ся не­оди­на­ко­вы­ми. Это вы­зва­но раз­ли­чи­ем по­ло­же­ний глав­ных плос­ко­стей сис­те­мы для лу­чей с не­рав­ны­ми дли­на­ми волн, да­же ес­ли их фо­ку­сы сов­па­да­ют, но от­ли­ча­ют­ся фо­кус­ные рас­стоя­ния. Из-за хро­ма­тиз­ма уве­ли­че­ния пред­ме­ты ко­неч­ных раз­ме­ров да­ют изо­бра­же­ния с цвет­ной кай­мой. Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция уве­ли­че­ния L’хр оп­ре­де­ля­ет­ся как раз­ность ор­ди­нат то­чек пе­ре­се­че­ния плос­ко­сти изо­бра­же­ния глав­ны­ми лу­ча­ми раз­лич­ных длин волн. Для ко­ли­че­ст­вен­ной оцен­ки хро­ма­ти­че­ских абер­ра­ций обыч­но бе­рут две дли­ны вол­ны λ1 и λ2, ле­жа­щие по обе сто­ро­ны от­но­си­тель­но сред­ней дли­ны вол­ны λ0, для ко­то­рой кор­ри­ги­ро­ва­ны мо­но­хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции. Хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции оп­ре­де­ля­ют­ся раз­но­стью абс­цисс и ор­ди­нат, вы­шед­ших из сис­те­мы лу­чей, со­от­вет­ст­вую­щих дли­нам волн λ1, λ2: Вы­бор этих лу­чей оп­ре­де­ля­ет­ся на­зна­че­ни­ем объ­ек­ти­ва (фо­то­гра­фи­ро­ва­ние в оп­ре­де­лен­ной об­лас­ти спек­тра, ви­зу­аль­ные на­блю­де­ния, про­ек­ция и т.д.). На­при­мер, объ­ек­ти­вы фо­то­ап­па­ра­тов ши­ро­ко­го при­ме­не­ния, пред­на­зна­чен­ные для ра­бо­ты как с чер­но-бе­лы­ми, так и с цвет­ны­ми ма­те­риа­ла­ми, ах­ро­ма­ти­зи­ру­ют­ся для длин волн λ′С = 434,1 нм и λС = 656,3 нм. Аэ­ро­фо­то­объ­ек­ти­вы для аэ­ро­съём­ки, как пра­ви­ло, при­ме­ня­ют­ся с жел­тым, оран­же­вым или крас­ным све­то­фильт­ра­ми в со­че­та­нии с пан­хро­ма­ти­че­ски­ми ма­те­риа­ла­ми. Это тре­бу­ет ах­ро­ма­ти­за­ции объ­ек­ти­вов в об­лас­ти спек­тра от ~590 — 620, до ~660 — 680 нм.     Рис. 3.3. Ход лу­чей в оп­ти­че­ской сис­те­ме при на­ли­чии хро­ма­тиз­ма уве­ли­че­ния   В оп­ти­че­скую сис­те­му из точ­ки В (рис. 3.3) па­да­ет по­ли­хро­ма­ти­че­ский глав­ный луч. По­сле пре­лом­ле­ния в оп­ти­че­ской сис­те­ме этот луч раз­ло­жит­ся на со­став­ные час­ти в пре­де­лах рас­смат­ри­вае­мо­го диа­па­зо­на спек­тра и об­ра­зу­ет се­рию изо­бра­же­ний от L′C до L′F. Раз­ность ве­ли­чин цвет­ных изо­бра­же­ний, вы­чис­лен­ных по глав­но­му лу­чу, на­зы­ва­ет­ся хро­ма­тиз­мом уве­ли­че­нияи име­ет вид dL′=L′C – L′F, или в об­щем слу­чае dL′=L′λ1 — L′λ2 . Хро­ма­тизм уве­ли­че­ния вы­зы­ва­ет по­яв­ле­ние цвет­ных кон­ту­ров изо­бра­же­ния, ко­то­рые соз­да­ют нерез­кость изо­бра­же­ния. Опи­са­ние ла­бо­ра­тор­ной ус­та­нов­ки Схе­ма ус­та­нов­ки пред­став­ле­на на рис. 3.4:   Рис. 3.4. Схе­ма ус­та­нов­ки для кон­тро­ля хро­ма­ти­че­ских абер­ра­ций: 1 – лам­па под­свет­ки 12 В; 2 – кон­ден­сор; 3 – ин­тер­фе­рен­ци­он­ные све­то­фильт­ры; 4 – щель; 5 – объ­ек­тив кол­ли­ма­то­ра; 6 – про­ве­ряе­мая оп­ти­че­ская сис­те­ма; 7 – по­пе­реч­ная ли­ней­ка; 8 – про­доль­ная ли­ней­ка; 9 – мик­ро­скоп с оку­ляр­-мик­ро­мет­ром   Щель 4 че­рез кон­ден­сор 2 под­све­чи­ва­ет­ся лам­пой на­ка­ли­ва­ния 1. Кол­ли­ма­тор 5 ус­та­нов­лен на по­во­рот­ном ры­ча­ге, ко­то­рый по­зво­ля­ет осу­ще­ст­в­лять уг­ло­вую под­виж­ку кол­ли­ма­то­ра во­круг вер­ти­каль­ной оси с по­мо­щью ма­хо­ви­ка. Мик­ро­скоп име­ет под­виж­ку вдоль оп­ти­че­ской оси, из­ме­ре­ние его пе­ре­ме­ще­ния вдоль оп­ти­че­ской оси про­из­во­дит­ся по ин­ди­ка­то­ру, из­ме­ре­ние его пе­ре­ме­ще­ния пер­пен­ди­ку­ляр­но оп­ти­че­ской оси про­из­во­дит­ся по оку­ляр-мик­ро­мет­ру. Уг­ло­вое пе­ре­ме­ще­ние кол­ли­ма­то­ра от­счи­ты­ва­ет­ся по лим­бу в диа­па­зо­не 15º. Тех­ни­че­ские ха­рак­те­ри­сти­ки Це­на де­ле­ния мик­ро­ско­па с оку­ляр­-мик­ро­мет­ром 0,96 мкм, це­на де­ле­ния ин­ди­ка­то­ра пе­ре­ме­ще­ния мик­ро­ско­па вдоль оп­ти­че­ской оси   0,002 мм, дли­ны волнин­тер­фе­рен­ци­он­ных све­то­фильт­ров λ=665 нм, λ=522 нм, λ=416 нм, по­лу­ши­ри­на волнин­тер­фе­рен­ци­он­ных све­то­фильт­ров Δλ~10 нм, фо­кус­ное рас­стоя­ние объ­ек­ти­ва кол­ли­ма­то­ра 270 мм, це­на де­ле­ния лим­ба уг­ло­во­го пе­ре­ме­ще­ния кол­ли­ма­то­ра 1º, све­то­вой диа­метр кол­ли­ма­то­ра дол­жен пре­вы­шать диа­метр вход­но­го зрач­ка ис­пы­туе­мой сис­те­мы, не ме­нее   10-15%, уве­ли­че­ние из­ме­ри­тель­но­го мик­ро­ско­па, не ме­нее 100-150×. По­ря­док ра­бо­ты Подготовка к измерениям 1. Оз­на­комиться с ла­бо­ра­тор­ной ус­та­нов­кой. 2. По­лу­чи­ть у пре­по­да­ва­те­ля ис­сле­дуе­мую оп­ти­че­скую сис­те­му. 3. Ус­та­но­ви­ть ис­пы­туе­мую сис­те­му в оп­ра­ву, за­кре­п­лен­ную на ос­но­ва­нии ус­та­нов­ки так, что­бы центр вход­но­го зрач­ка на­хо­дил­ся вбли­зи оси вра­ще­ния по­во­рот­но­го уст­рой­ст­ва кол­ли­ма­то­ра. Из­ме­ре­ние хро­ма­тиз­ма уве­ли­че­ния 4. Ус­та­но­ви­ть в кол­ли­ма­тор ин­тер­фе­рен­ци­он­ный све­то­фильтр λ0=522 нм. 5. Умень­шать ши­ри­ну ще­ли кол­ли­ма­то­ра до тех пор, по­ка не бу­дет умень­шать­ся ши­ри­на изо­бра­же­ния ще­ли в фо­каль­ной плос­ко­сти ис­пы­туе­мо­го объ­ек­ти­ва. 6. Сфо­ку­си­ровать из­ме­ри­тель­ный мик­ро­скоп на плос­кость наи­луч­ше­го ви­де­ния по цен­тру по­ля объ­ек­ти­ва. 7. Ус­та­но­ви­ть по­во­рот­ный ры­чаг с кол­ли­ма­то­ром на угол 5º. 8. Сме­сти­ть из­ме­ри­тель­ный мик­ро­скоп по по­пе­реч­ной ли­ней­ке в плос­ко­сти изо­бра­же­ния до со­вме­ще­ния ще­ли с цен­тром по­ля зре­ния мик­ро­ско­па. 9. Снять по шка­ле оку­ляр­-мик­ро­мет­ра не ме­нее трех от­счё­тов aiλj,со­от­вет­ст­вую­щих по­ло­же­нию изо­бра­же­ния ще­ли для ка­ж­дой по­сле­до­ва­тель­но вы­де­лен­ной дли­ны вол­ны све­та из за­дан­ной об­лас­ти спек­тра λ0=522 нм, λ1=665 нм, λ2=416 нм, ус­та­но­вив со­от­вет­ст­вую­щие ин­тер­фе­рен­ци­он­ные фильт­ры. 10. Ус­та­но­ви­ть по­во­рот­ный ры­чаг с кол­ли­ма­то­ром на угол минус 5º. 11. Снять от­сче­ты biλj по пунктам 8, 9. 12. По­вто­ри­ть из­ме­ре­ния по пунктам 8, 9 не ме­нее трех раз. 13. Все по­лу­чен­ные дан­ные све­сти в таб­ли­цу для расчета хроматизма увеличения согласно указанному образцу.   λ, нм   ω (yi) От­счеты aiλj в де­лени­ях оку­ляр-­мик­ро­мет­ра Сред­нее aiλj aiλj-aiλ0   От­сче­ты biλj в де­ле­ни­ях оку­ляр­-мик­ро­мет­ра Сред­нее biλj biλj—biλ0   y′iλj — y′iλ0       a1 a2 a3 b1 b2 b3                                                                                             14. Хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию уве­ли­че­ния для λ1 и λ2 от­но­си­тель­но λ0 оп­ре­де­ли­ть по фор­му­ле: , где aiλj –сред­не­ариф­ме­ти­че­ское зна­че­ние от­сче­та по шка­ле оку­ляр-мик­ро­мет­ра в точ­ке по­ля зре­ния оп­ти­че­ской сис­те­мы ωi(yi) для дли­ны вол­ны λj; aiλ0 – то же для дли­ны вол­ны λ0; biλj – то же для дли­ны вол­ны λj в точ­ке по­ля зре­ния оп­ти­че­ской сис­те­мы ωi(-yi); biλ0 – то же для вол­ны λ0; n – це­на де­ле­ния шка­лы оку­ляр-­мик­ро­мет­ра с уче­том уве­ли­че­ния мик­ро­объ­ек­ти­ва в миллиметрах. 15. Вы­чис­ли­ть по­греш­но­сти из­ме­ре­ний σ’, S’, Δi. 16. Оце­ни­ть ве­ли­чи­ну хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции уве­ли­че­ния. 17. По­строить гра­фик абер­ра­ций δyλj=f(λ), где δyλj=yiλj-yiλ0 Из­ме­ре­ние хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции по­ло­же­ния 18. Ус­та­но­ви­ть в кол­ли­ма­тор ин­тер­фе­рен­ци­он­ный фильтр с λ0=522 мм. 19. Ус­та­но­ви­ть кол­ли­ма­тор на угол ω=0. 20. Сфо­ку­си­ровать из­ме­ри­тель­ный мик­ро­скоп на плос­кость наи­луч­ше­го ви­де­ния по цен­тру по­ля объ­ек­ти­ва. Снять не ме­нее трех от­сче­тов С0 по ин­ди­ка­то­ру. 21. Ус­та­но­ви­ть в кол­ли­ма­тор по­сле­до­ва­тель­но ин­тер­фе­рен­ци­он­ные фильт­ры с λ1=665 нм, λ2=416 нм. 22. Сфо­ку­си­ровать мик­ро­скоп по­сле­до­ва­тель­но на щель при λ0, λ1, λ2. Снять от­счё­ты С1…С3. 23. По­лу­чен­ные дан­ные за­не­сти в таб­ли­цу для определения хроматизма положения согласно указанному образцу. λ, нм ωi От­сче­ты Сiλj в де­ле­ни­ях мик­ро­ско­па Сред­нее Сiλj ΔSi′ С1 С2 С3                               24. Хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию по­ло­же­ния для длин волн оп­ре­де­лить по фор­му­ле: ΔSi′=Ciλj — Cjλ0 25. Вы­чис­ли­ть по­греш­но­сти из­ме­ре­ний σ, S, Δi 26. Оце­ни­ть ве­личи­ну хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции по­ло­же­ния. 27. По­строить гра­фик абер­ра­ции δSλ′=f(λ). 28. По всем по­лу­чен­ным дан­ным со­ставить от­чет. Кон­троль­ные во­про­сы 1. Что та­кое хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция уве­ли­че­ния, по­ло­же­ния? 2. Ка­ким об­ра­зом на­ли­чие абер­ра­ций хро­ма­тиз­ма уве­ли­че­ния и по­ло­же­ния влия­ет на ка­че­ст­во изо­бра­же­ния сис­те­мы? 3. Объ­яс­ни­те прин­цип из­ме­ре­ния хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции по­ло­же­ния, уве­ли­че­ния. 4. От че­го за­ви­сит точ­ность из­ме­ре­ния абер­ра­ций? 5. По­че­му на­блю­де­ние изо­бра­же­ния ще­ли про­из­во­дит­ся с по­мо­щью мик­ро­ско­па? 6. Как влия­ет уве­ли­че­ние мик­ро­ско­па на точ­ность из­ме­ре­ния абер­ра­ции? 7. Для че­го в дан­ной ус­та­нов­ке при­ме­не­ны ин­тер­фе­рен­ци­он­ные фильт­ры?     Лабораторная работа № 4 ⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒ Читайте также:  Где возникла философия и почему? Относительная высота сжатой зоны бетона Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии Тарифы на перевозку пассажиров 

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 374; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.016 с.)

Что такое хроматическая аберрация и как ее избежать

Помимо фокуса и композиции, есть еще несколько вещей, которые определяют качество ваших фотографий. Такие вещи, как пятна пыли, дрожание камеры, неправильный баланс белого и другие проблемы, могут испортить внешний вид ваших фотографий.

Хроматическая аберрация — одна из таких проблем, которая может добавить к изображению странные цветовые полосы и артефакты. Хотя ваш объектив виноват в хроматической аберрации, есть способы минимизировать ее.

Что такое хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация возникает, когда ваш объектив не фокусирует все цвета цветового спектра в одной точке. Это происходит из-за дисперсии — явления, при котором белый свет распространяется на разные цвета из-за преломления.

Чтобы лучше это проиллюстрировать, давайте возьмем пример с радугой. Когда солнечный свет падает на капли дождя, они окрашиваются в разные цвета, образуя радугу. Это именно то, что происходит в вашем объективе.

Видимый свет или белый свет — это не что иное, как сочетание всех цветов. Длина волны каждого цвета разная. Поэтому, когда белый свет проходит через оптический элемент, такой как ваша линза, он рассеивается на разные цвета (с разными длинами волн), и ваша линза фокусирует каждую длину волны в разных точках.

Результат? Ваши изображения становятся размытыми с цветной окантовкой, где по краям видны дополнительные цветные полосы.

Типы хроматических аберраций

Вы должны знать два типа хроматических аберраций, чтобы эффективно с ними бороться.

Продольная или осевая хроматическая аберрация возникает, когда ваш объектив фокусируется на разных цветах на разных расстояниях. Это вызывает размытие и цветовую окантовку по всему изображению. Вы можете исправить это, изменив некоторые настройки камеры.

Боковая или поперечная хроматическая аберрация возникает из-за того, что объектив фокусирует разные цвета в разных точках одной и той же фокальной плоскости. Этот тип аберрации виден только по краям высококонтрастных сцен. К сожалению, вам придется полагаться на постобработку, чтобы исправить этот тип аберрации.

Многие объективы сочетают в себе и то, и другое, и часто вам приходится корректировать настройки камеры и вносить некоторые изменения в постобработку.

Как минимизировать хроматические аберрации?

Хроматическая аберрация — нормальное явление, которое бывает даже в дорогих объективах. Вы не можете полностью избежать этого, но есть некоторые приемы, чтобы уменьшить его.

Инвестируйте в линзы с низкой дисперсией

Производители камер выпускают специализированные линзы с низкой дисперсией, которые могут значительно уменьшить хроматическую аберрацию. Например, Canon использует UD (сверхнизкая дисперсия), а Nikon использует ED (сверхнизкая дисперсия) для маркировки своих объективов с низкой дисперсией.

Хроматическая дисперсия часто более выражена в дешевых объективах. С другой стороны, линзы с низкой дисперсией дороги, так как содержат флюоритовые элементы, которые могут значительно уменьшить хроматическую аберрацию.

Используйте большую глубину резкости

Все мы знаем, как малая глубина резкости создает красивое боке. Но малая глубина поля может стать вашим врагом, когда дело доходит до хроматических аберраций.

Объективы, как правило, демонстрируют продольную хроматическую аберрацию при самой широкой диафрагме. Итак, закройте объектив на одну-две ступени, чтобы получить более четкое изображение. Например, используйте f/6,3 или f/8 вместо f/2,8. Кроме того, вы должны соответствующим образом настроить выдержку и ISO, чтобы впустить больше света.

Убедитесь, что вы не выходите за пределы f/13, так как после этого общее качество изображения снижается. Чтобы проверить «золотую середину» вашего объектива, сделайте пробные снимки с разными значениями диафрагмы и проверьте в полном разрешении.

Попробуйте среднее фокусное расстояние

При съемке с зум-объективом хроматическая аберрация может проявляться при полном увеличении. То же самое касается и полного уменьшения масштаба. Поэтому, когда вы фокусируетесь, сделайте несколько шагов вперед или назад и оставьте объектив на разумном фокусном расстоянии. Таким образом, вы не доводите объектив до предела и избегаете хроматических аберраций.

Вы также можете выбрать хороший объектив с фиксированным фокусным расстоянием, который быстрее и обеспечивает лучшее качество изображения.

Настройте свою композицию

Хроматическая аберрация может быть не так заметна в низкоконтрастной сцене, как в высококонтрастной. Иногда все, что вам нужно сделать, это просто уменьшить контраст вашей сцены.

Допустим, вы фотографируете яркую птицу на фоне неба. Если вы сделаете снимок как есть, вы можете получить хроматическую аберрацию вокруг тела птицы. Вместо этого попробуйте ракурс, при котором позади вашего объекта есть немного зелени, и вы решите проблему.

Большинство хроматических аберраций, особенно бокового типа, имеют тенденцию проявляться по краям изображения. Поэтому, если вы поместите свой объект в центр кадра, хроматическая аберрация может вообще не повлиять на ваш объект. Вам просто нужно аккуратно обрезать края позже в постобработке.

Снимайте в формате RAW

Если вы серьезно относитесь к фотографии, вы уже должны снимать в формате RAW. Файлы RAW содержат необработанные данные прямо с сенсора вашей камеры, поэтому при редактировании у вас будет полная гибкость. Особенно это касается хроматических аберраций. Откройте изображение в процессоре RAW, таком как Adobe Lightroom, проверьте Снимите коробку с хроматической аберрацией , и все готово.

Иногда может потребоваться редактирование вручную с помощью параметра инструмента Defringe в разделе «Коррекция объектива», чтобы удалить хроматическую аберрацию.

Подумайте об обновлении камеры

Многие новейшие цифровые зеркальные камеры оснащены встроенной технологией уменьшения хроматических аберраций на изображениях. Поскольку не существует надежного способа его устранения, хорошей идеей будет полагаться на технологии, которые помогут уменьшить его.

В большинстве случаев вы можете избавиться от аберрации с помощью программного обеспечения для постобработки, но если вы тратите на это значительное время, возможно, вам стоит изучить новейшие камеры.

Измените изображения на черно-белые

Вы испробовали все наши другие варианты и все еще не можете избавиться от надоедливой бахромы? Иногда решение не такое уж черное и белое. Или, может быть, это!

Подумайте о том, чтобы сделать ваши фотографии черно-белыми в крайнем случае, чтобы спасти их.

Полосы могут быть видны как оттенки серого при полном разрешении, но они не будут такими очевидными, как на цветном изображении. Помните, что вы должны использовать высококачественное программное обеспечение для редактирования, чтобы преобразовать ваши изображения в черно-белые, чтобы уменьшить полосы.

Хроматическая аберрация — неприятность, но ее можно исправить

Это может раздражать, когда мы так усердно работаем, чтобы получить идеальное изображение только для того, чтобы оно было разрушено хроматической аберрацией. К счастью для нас, у нас есть новейшие гаджеты и программное обеспечение для редактирования, чтобы решить эту проблему.

Теперь, когда вы знаете все о хроматических аберрациях, вы хорошо подготовлены к тому, чтобы справляться с ними, когда они время от времени проявляются на ваших изображениях. Но, в конце концов, инвестируйте в качественные объективы и камеры, если хотите, чтобы ваши снимки были первоклассными.

Что такое хроматическая аберрация — описание типов и примеров

Что такое хроматическая аберрация в камерах?

Во-первых, давайте определим хроматическую аберрацию

Есть два разных типа хроматической аберрации и простые способы избежать обоих. Но прежде чем мы углубимся в это, давайте разберемся с определением хроматической аберрации.

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Что такое хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация , часто называемая «цветной окантовкой», представляет собой распространенное оптическое искажение цвета, которое приводит к паразитному цвету вдоль контуров объектов на фотографии. Этот эффект аберрации возникает из-за неспособности объектива сфокусировать белый свет с различной длиной волны в одной фокальной плоскости. Поскольку разные длины волн света распространяются с разной скоростью, разные цвета могут отклоняться от одной фокальной плоскости, что приводит к эффекту хроматической аберрации. Различные цвета отображаются в зависимости от типа возникающей аберрации.

Способы избежать хроматической аберрации:

• Используйте высококачественный объектив
• Избегайте широкоугольных объективов
• Снимайте с более узкой диафрагмой

Почему это происходит?

Что вызывает хроматическую аберрацию?

Чтобы понять, как избежать этого эффекта, сначала важно понять, как и почему он возникает. Чем вызвана хроматическая аберрация? Во-первых, нам нужно рассмотреть свойства света и то, как он распространяется.

Белый свет содержит все длины волн цвета. Однако разные длины волн (и разные цвета) распространяются с разной скоростью.

Разница в скорости этих разных длин волн влияет на то, как каждая из них проходит через элементы линзы. Показатель преломления стекла внутри линзы может привести к тому, что эти длины волн попадут в разные фокусные точки по мере их прохождения.

Вот объяснение, любезно предоставленное Pixel Prophecy.

Хроматическая аберрация Объяснение

На это явление влияют различные факторы, такие как качество объектива, диафрагма, качество света и т. д. В результате на краях объектов на фотографии появляется цветная кайма.

Что такое хроматическая аберрация в камерах?

Типы хроматических аберраций

Что хроматические аберрации делают с фотографиями? Это зависит от того, какой тип аберрации имеет место. Есть два конкретных способа, которыми свет может привести к хроматической аберрации в фотографии и кинематографии.

Боковая аберрация

Боковая аберрация возникает при изменении степени увеличения света с различной длиной волны. Этот тип аберрации, также называемый поперечной аберрацией, приводит к сине-желтой или красно-зеленой окантовке.

Осевая аберрация

Осевая аберрация возникает при изменении скорости и длины световой волны, что приводит к тому, что эти длины волн не попадают в одну и ту же фокальную плоскость.

Типы хроматических аберраций в фотографии

Хроматические аберрации распространены и иногда используются как стилистический выбор. Однако, если вы хотите, чтобы изображения были как можно более реалистичными и реалистичными, важно сделать все возможное, чтобы этого избежать.

Решения

Устранение хроматической аберрации

Хотя аберрацию можно устранить и свести к минимуму на этапе постобработки, полное ее устранение во время съемки позволит получить максимально реалистичные фотографии. Вот несколько советов, как избежать этого эффекта.

Используйте высококачественный объектив

Использование высококачественного объектива уменьшит вероятность возникновения аберрации из-за более качественных стеклянных элементов внутри объектива. Эти линзы должным образом преломляют свет и минимизируют аберрацию при прохождении света.

Снимайте с более узкой апертурой

Наконец, по возможности снимайте с более узкой апертурой. Почему? При съемке с широко открытой диафрагмой, скажем, при f/1.8, количество света, попадающего в объектив, увеличивается, что повышает вероятность появления аберраций на ваших изображениях. Новое в концепции апертуры камеры? Посмотрите наше полное видео с разбивкой диафрагмы ниже.

Полное руководство по диафрагме камеры  •  Подпишитесь на YouTube

Если вам не хватает света, используйте более высокое значение ISO, вспышку или меньшую выдержку, чтобы закрыть диафрагму.

Не используйте широкоугольные объективы.

Широкоугольные объективы — отличный инструмент для съемки пейзажей, уникальных портретов и многого другого. Однако, поскольку эти широкие фокусные расстояния являются краями стекла внутри линзы, они открывают дверь для возникновения хроматиновой аберрации. Взгляните на это визуально в примере аберрации ниже.

Пример хроматической аберрации

Если вы действительно хотите избежать этого типа аберрации в своей фотографии, избегайте использования широкоугольных объективов или, по крайней мере, инвестируйте в высококачественный широкоугольный объектив.

Далее

Описание объективов для фотоаппаратов

Все еще хотите узнать, как работают объективы для фотоаппаратов и из чего они состоят? Ознакомьтесь с нашей следующей статьей, в которой мы углубимся в компоненты объектива и их использование.

Уровень выше: Описание объективов фотоаппаратов →

Хроматическая аберрация — Фотоурок

Вы когда-нибудь задумывались, что это за цветные полосы по краям ваших фотографий?

Это хроматическая аберрация, обычная неприятность в оптике, в том числе в фотографии, когда свет проходит через серию линз, прежде чем попасть на матрицу для создания изображения.

В этой статье я объясню, что такое хроматическая аберрация, что можно сделать, чтобы ее избежать, и как исправить ее при постобработке.

Что такое хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация (ХА) — это нежелательный оптический эффект, возникающий, когда линза не преломляет световые волны всех длин волн в одну и ту же точку.

Различные длины волн (=цвета) распространяются с разной скоростью через стекло линзы, что приводит к рассеиванию света. Этот эффект становится наиболее заметным при высококонтрастных настройках, где он значительно размывает изображения и вызывает цветные края.

Теоретически идеальная линза могла бы сфокусировать все цвета в одной фокусной точке, как показано на изображении ниже:

Схема линзы, которая не производит хроматических аберраций. Все цвета равномерно распределяются по стеклу и попадают на датчик в одной и той же точке.

Пока это невозможно, поэтому приходится иметь дело с двумя типами ХА – продольной (осевой) хроматической аберрацией и поперечной (латеральной) хроматической аберрацией.

Продольная (осевая) хроматическая аберрация

Продольная хроматическая аберрация (LoCA), также называемая окантовка боке , возникает, когда различные длины волн, проходящие через объектив, фокусируются на разных расстояниях от объектива (смещение фокуса), как показано ниже:

Схема объектива, вызывающая продольную хроматическую аберрацию. Различные длины волн преломляются на стекле под разными углами и, следовательно, неравномерно попадают на датчик, создавая цветовую окантовку.

Продольная хроматическая аберрация приводит к появлению цветовых окантовок вокруг объектов по всему изображению, как в центре, так и по краям.

В то время как длиннофокусные и светосильные объективы с фиксированным фокусным расстоянием с большей вероятностью будут давать LoCA, уменьшение диафрагмы помогает уменьшить LoCA, так как увеличивает глубину резкости, так что все длины волн остаются в приемлемом фокусе.

Боковая (поперечная) хроматическая аберрация

Боковая хроматическая аберрация, также известная как поперечная хроматическая аберрация (TCA) ,  возникает, когда разные длины волн проецируются в разные точки фокальной плоскости.

Схема линзы, создающей боковую хроматическую аберрацию. Свет преломляется по-разному в зависимости от того, где он проходит через линзу, создавая сдвинутое изображение.

TCA характерна для коротких фокусных расстояний, и, в отличие от LoCA, диафрагмирование объектива не поможет. Кроме того, TCA не будет отображаться в центре кадра, но станет значительно более заметным по краям кадра, особенно в высококонтрастных областях.

TCA можно довольно легко удалить или уменьшить с помощью программного обеспечения для постобработки, такого как Lightroom.

Как избежать хроматической аберрации

Я объяснил, что такое хроматическая аберрация, чем она вызвана и как она выглядит. В этот момент вы можете подумать: «Отлично! Еще одна проблема, о которой нужно беспокоиться», но позвольте мне успокоить вас.

Я покажу вам, как минимизировать CA до такой степени, что это не будет проблемой.

1. Снимайте в формате RAW

Съемка в формате RAW имеет множество преимуществ, и если вы серьезно увлекаетесь фотографией, вы уже должны этим заниматься. Изображения RAW имеют решающее значение, если вы собираетесь обрабатывать их в программном обеспечении, таком как Adobe Lightroom или Luminar 4; неслучайно именно так вы собираетесь удалить CA.

Самый простой способ избавиться от CA — это импортировать изображение в Lightroom, перейти к модулю Develop , открыть панель Camera Correction и проверить Remove Chromatic Aberration . Lightroom автоматически проанализирует ваше изображение и удалит CA.

2. Обратите внимание на фокусное расстояние

Чаще всего зум-объективы больше подвержены хроматической аберрации, чем фикс-объективы, особенно при минимальном и максимальном фокусном расстоянии.

Например, если у вас есть объектив 18-200 мм, избегайте как 18 мм, так и 200 мм, чтобы гарантировать наилучшие результаты. Если вам важно качество изображения, вы можете рассмотреть возможность использования объективов с фиксированным фокусным расстоянием вместо зум-объективов; и пока вы на этом, рассчитывайте потратить немало денег, чтобы получить высококачественный объектив, который будет создавать изображения с наименьшим количеством CA.

3. Избегайте высококонтрастных сцен

Не воспринимайте этот совет слишком буквально; Совершенно нормально фотографировать контрастные пейзажи, но помните о трудностях, которые это приносит. Во-первых, ХА наиболее заметна в высококонтрастных ситуациях; во-вторых, съемка в низкоконтрастное время суток, например в золотой час, обычно дает лучшие и приятные для глаз результаты.

4. Закройте объектив

Вы можете поэкспериментировать со своим объективом, чтобы выяснить, какое значение диафрагмы обеспечивает наилучшее качество изображения, но, как правило, вы должны закрывать диафрагму как минимум на одну или две ступени от самой широкой диафрагмы объектива. ваш объектив, чтобы избежать хроматических аберраций.

Когда вы закроете объектив, вы потеряете малую глубину резкости; Кроме того, вам также придется использовать более медленную скорость затвора и более высокое значение ISO, чтобы компенсировать потерю света и избежать нерезких изображений.

5.

Отодвиньте основной объект от краев

Как я упоминал ранее, вы можете избежать LoCA, закрыв объектив, но как избежать TCA?

ТСА наиболее заметен к краям и практически исчезает в середине кадра. Чтобы в полной мере воспользоваться этим знанием, вы должны расположить основной объект ближе к центру кадра, где хроматическая аберрация минимальна.

Как исправить хроматическую аберрацию в Lightroom

Вы не всегда сможете избежать хроматических аберраций на своих фотографиях; чаще всего вам придется удалить его с помощью программного обеспечения для постобработки. Хотя есть несколько хороших программ, я рекомендую Lightroom для удаления хроматических аберраций. Его инструмент настолько прост, насколько это возможно — вам просто нужно нажать на флажок.

Импортируйте свою фотографию в Lightroom, перейдите к модулю Develop , откройте панель Lens Corrections и отметьте Remove Chromatic Aberration флажок. Это все.

Заметные красные и зеленые ХА по краям крыши

В некоторых редких случаях Lightroom не справится с удалением ХА с фотографии, и вам придется использовать ручной инструмент для удаления.