Хроматическая аберрация это: Что такое хроматические аберрации и что влияет на их появление

Содержание

Что такое хроматические аберрации и что влияет на их появление

Хроматические аберрации человеческим языком – это цветовые искажения, которые добавляют в оригинальное изображения разного рода паразитические искажения.

Хроматические аберрации

Если Вы любитель, и где-то услышали, что какой-то объектив дает сильные ХА (хроматические аберрации, а именно так их чаще всего обзывают для сокращения), а потом долго смотрели на фотографию и так и ничего не увидели – не расстраивайтесь. В наше время борьба над ХА в самом разгаре. Сейчас, в качественной оптике очень хорошо удается бороться с ХА и потому заметить их действительно сложно.

Бывают осевые, сферические, поперечные и другие виды, но все они сводятся к искажению картинки.

Основная суть хроматической аберрации походит от дисперсии, проще говоря, когда белый луч раскладывается на свой спектр – это связано с тем, что лучи с разной длиной волны (разного цвета) преломляются под разными углами, проходя через линзы объектива. Достаточно вспомнить урок по физике с преломлением лучей в призме, а линза – это две призмы соединенные основами. Получается слоеная картинка. Часто ХА добавляют разные цветовые пятна и полосы, особенно ярко это выражается на переходе контрастных предметов, часто приводят пример с деревьями.

Хроматические аберрации

Ниже снимок, весь заполненный аберрациями.

Пример абберации. Красные ореолы паутинки.

 

Конечно, существует ряд объективов (а именно объективы дают ХА), которые все же сильно страдают этим недугом. Но как говорится: оптимисты изобретают самолет, пессимисты – парашют, потому с ХА нужно бороться, чтобы получать качественные снимки.

Хроматические аберрации. Фрижинг

Очень часто ХА ярко выраженные в зоне нерезкости. В народе аберрации, обычно в зоне нерезкости, именуют фрижингом (‘Purple fringing’). Переходы в области перед зоной резкости окрашиваются в фиолетовый (пурпурный) цвет, а за областью резкости в зеленый. Это хорошо видно на примере выше. Очень многие объективы имеют аберрации именно в зоне нерезкости.

Сферические аберрации

Сферические аберрации – это стирание границ между контрастными элементами в зоне резкости на фото. Пример выше, белая рубашка модели плавно перетекает в темный задний фон, стирая границу. Сферическими аберрациями сильно страдают монокли. Более детально в разделе монокль.

Паразитические блики

Иногда путают фиолетовые и красные ореолы на фото с ХА. Ореолы – это просто паразитические блики от яркого источника в кадре. Пример таких бликов показан выше.

Как же быть? Как лечить от этого объектив?
В современных объективах стараются использовать низкодисперсные элементы. Nikon их обозначает как ED (Extra-Low Dispersion – супер маленькая дисперсия). Эти элементы дают меньшее преломление для лучей с разной длинной волны (для лучей разного цвета).

Также сейчас начали использовать асферические линзы, которые позволяют получить конечную картинку с меньшим количеством ХА.
В современных продвинутых камерах есть автоматический контроль аберраций – не знаю как это делают современные камеры (скорее всего по специальным алгоритмам), но удаление аберраций у них получается на ура.

Также я рекомендую просто помнить, что аберрации появляются при сильно контрастных элементах в кадре (солнце и небо, деревья и небо, темные и светлые участки), когда фотографируете действительно сильно контрастный элемент, просто помните, что фото нужно будет доработать если появятся ХА.

Больше всего ХА появляется на открытой диафрагме при использовании на широкоугольных и светосильных объективах, потому ХА видны почти на всех дешевых и объективах среднего ценового диапазона при полностью открытой диафрагме (в определенных условиях).

У телеобъективов больше всего ХА на длинном конце (максимальном допустимом фокусном расстоянии).
Очень легко (но не совсем корректно) избавиться от ХА – это сделать фотографию черно белой.

Если же нужно полностью избавиться от ХА при  непосредственной фотосъемке, то в этом помогут зеркально-линзовые объективы, в которых они отсутствуют напрочь, примером такого объектива может служить МС МТО-11 1000mm F10.0.

Спасибо за внимание, Аркадий Шаповал

Хроматические аберрации. Что это такое. ⋆ Про Фото

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.

Хроматические аберрации в фотографии.

Поделиться статьёй:

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.

Содержание статьи:

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:

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.

Поделиться статьёй:

Хроматическая аберрация - это... Что такое Хроматическая аберрация?

Хроматизм положения (1) и его уменьшение с помощью ахроматической линзы (2)

пример аберрации

Хромати́ческая аберра́ция — паразитная дисперсия света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив, бинокль, микроскоп, 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

Схема исправления хроматизма положения: 1 — крон, 2 — флинт, 3 — зелёный луч, 4 — точка сведе́ния синего и красного лучей

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

Коэффициент преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому их фокус расположен ближе к задней главной точке линзы, чем фокус красных лучей . Отсюда следует, что для луча белого света единого фокусного расстояния у одной линзы не существует, а есть совокупность фокусных расстояний лучей всех цветов.

Разность называется хроматизмом положения (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией). Диафрагмирование несколько её уменьшает.

При этом изображения предмета в лучах разного цвета будут находиться на разных расстояниях от задней главной точки. Если наводить на резкость по красным лучам, изображение в синих лучах будет не в фокусе, и наоборот.

Хроматические аберрации у фотографических объективов тщательно устраняются. Система линз, в которой сближены фокусы двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов трёх лучей — апохроматической, четырёх — суперахроматической.

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[источник не указан 253 дня].

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.

Хроматические аберрации - что это и как избежать?

Хроматические аберрации (также известны как цветовая окантовка или дисперсия) - распространенная проблема линзы, которая возникает, когда цвета неправильно преломляются (изгибаются) в линзе, в результате чего возникает несоответствие в фокусе, где цвета не объединяются как должны.

Для того, чтобы лучше это понять, вспомним, что фокальная плоскость является плоскостью, на которой расположены точки в фокусе, где пучки света должны собраться вместе, чтобы правильно сфокусироваться на сенсоре.

Дело в том, что в зависимости от особенностей вашего объектива, выбранного фокусного расстояния и даже значения диафрагмы, которое вы используете, определенные длины волн (цвет) могут прийти в эти точки до или после установки фокальной плоскости.

 

Когда это происходит, вы в конечном итоге получаете фотографию с визуальной цветовой окантовкой по краям. Конечно вы можете удалить низкие уровни хроматической аберрации в Photoshop и Lightroom, но лучше потратить немного времени, для того чтобы понять, как избежать этого в дальнейшем.

Почему происходят хроматические аберрации?

Хроматическая аберрация происходит потому, что ваша линза работает как призма, преломляя лучи света в зависимости от различных свойств стекла. Помните, что свет на самом деле состоит из волн различной длины (цветов). Таким образом, чтобы сенсор камеры обнаружил сочетания цветов, ваш объектив должен сделать так чтобы все длины волн этого конкретного луча света попали в одну и ту же точку.

Это звучит просто, но вы должны принять во внимание тот факт, что различные длины волн (и, таким образом, различные цвета) попав в объектив все сразу, будут вести себя немного по-другому в зависимости от линзы, через которую они проходят.

Для корректного выравнивания световых лучей можно использовать профессиональные линзы, устраняющие асферические аберрации. При желании можно приобрести элементы объектива, которые предназначены для коррекции преломления света.

Элементы объектива

Секрет коррекционных элементов объектива кроется или в стекле, или в дизайне самого объектива - при определенных условиях это приводит к тому, что на ваших фотографиях больше не проявится хроматическая аберрация. Я не пытаюсь доказать, что вам необходимо приобрести профессиональный объектив, напротив, имейте в виду, что все объективы страдают от хроматической аберрации в той или иной форме. Важно то, имеет ли ваш объектив видимые хроматические аберрации, и можно ли в вашем случае это устранить.

Как избежать хроматической аберрации?

На самом деле хроматическая аберрация может быть эффективно удалена при пост-обработке, если вы снимаете в RAW. Однако, практика утверждает, что вы должны попытаться устранить проблемы в камере, вместо того чтобы создавать себе лишнюю работу в дальнейшем.

Есть хорошие новости для тех, кто любит работать с линзой. Ниже приведены несколько простых советов, которые помогут вам свести к минимуму или совсем избавиться от нежелательных цветовых эффектов на ваших фотографиях.

1. Избегайте сюжетов с высоким контрастом.

Хроматические аберрации, как правило, появляются в сюжетах с высокой контрастностью. Особенно способствуют появлению аберраций съемки напротив белых фонов, пейзажная съемка восхода, заката или съемка, при которой источник света находится позади объекта съемки.

Это означает, что иногда не надо делать ничего, кроме переосмысления своего кадра. Смените фон, чтобы улучшить основной цвет объекта съемки, или подождите более благоприятных условий освещения. Если вам абсолютно точно нужно отснять этот кадр, попробуйте отснять несколько кадров в RAW формате, при этом, возможно, потребуется пост-обработка фотографии.

2. Проверяйте фокусное расстояние.

Несомненно, приятно иметь доступ к широкому диапазону фокусных расстояний, но факт в том, что большинство зум-объективов проявляют различные аберрации на слишком коротких и длинных расстояниях. Для того, чтобы избежать аберраций, выберите другое фокусное расстояние. Кроме того, с помощью зум-объектива под определенным углом, можно познакомиться не только с хроматическими аберрациями, но другими дефектами в изображении. После того, как вы приобрести себе зум-объектив, научитесь с ним обращаться. Для начала будет неплохо попробовать снимать панораму при определенном фокусном расстоянии так, чтобы избежать хроматических аберраций, а затем заниматься пост-обработкой до безукоризненного результата.

3. Следите за диафрагмой.

Конкретные показания будут зависеть от типа используемого объектива, но уменьшение диафрагмы обычно помогает снизить заметные цветовые эффекты, в том числе хроматические аберрации. Возможно, потребуется отрегулировать выдержку или повысить ISO, чтобы компенсировать потерю света при работе.

4. Переместите ваш объект в центр кадра.

Хроматические аберрации, как правило, происходят чаще всего тогда, как вы находитесь дальше от центра кадра. Это происходит в результате преломления света внутри линзы. Поэтому, иногда достаточно подвинуться ближе к объекту для того, чтобы уменьшить или даже полностью устранить проблему с хроматической аберрацией и другие дефекты линз на фотографии.

Иногда все, что вам может понадобиться в пост-обработке - это обрезать часть проблемного изображения для достижения желаемого кадра. Если вы работаете с небольшими отпечатками или цифровой дистрибуцией, различия между исходником и обработанным фото будут не так заметны.

Таким образом, мы рассмотрели понятие хроматические аберрации, узнали как их избежать, и узнали что поможет вам улучшить качество конечного изображения. Если у вас есть другие советы, не рассматриваемые в статье или комментарии, пожалуйста, поделитесь ими ниже.

Аберрации и их влияние на изображение – Д-микро


Статья описывает базовые понятия аберраций, классификацию аберраций, а также возможные методики устранения аберраций применительно к микроскопным объективам. В статье описана методика выбора микроскопных объективов исходя из задач исследователя.
Аберрации в оптических системах – погрешность изображения, вызванная любым отклонением реальных лучей от геометрических направлений по которым они должны были бы идти в идеальной оптической системе. Аберрации можно классифицировать на монохроматические (то есть присущие монохроматическим лучам – лучам одной длины волны) и хроматические.

Монохроматические аберрации

Монохроматические аберрации – погрешности, присущие любой реальной оптической системе. Возникновение связано с тем, что поверхности, преломляющие лучи неспособны собрать в точку широкие пучки лучей, падающие на них под большими углами. Монохроматические аберрации приводят к искажению изображения точки в некоторую фигуру рассеяния, что снижает четкость изображения и нарушает подобие изображения и предмета.
Монохроматические аберрации классифицируют пятью аберрациями Зейделя:

S

I – сферическая аберрация Сферическая аберрация оптической системы. Лучи, параллельные оси оптической системы сходится не в точке, а в перетяжке.

Сферическая аберрация оптических систем из-за несовпадения фокусов для лучей света проходящих на разных расстояниях от оптической оси. Нарушает гомоцентричность пучка света, но не нарушает симметричность.
Существует несколько путей исправления сферической аберрации:
Во-первых, снижение кривизны линзы (использование стекла с большим показателем преломления в совокупности с увеличением радиусов поверхностей линзы, сохраняя, тем самым, ее оптическую силу).
Во-вторых, применением комбинации из положительных и отрицательных линз. Обычно параллельно с исправлением сферической аберрации исправляют также хроматические аберрации.
В-третьих, применяют диафрагмирование – отсечение краевых лучей широкого пучка. Способ позволяет снизить значение рассеяния, но непригоден для оптических систем требующих высокой светосилы.
Полностью избавиться от сферической аберрации невозможно, но способы снизить ее эффективно применяются в микроскопии.

S

II – кома Аберрация Кома. Лучи, приходящие под углом к оптической оси не собираются в одной точке

Аберрация Кома обусловлена тем, что лучи, приходящие под углом к оптической оси, собираются не в одной точке. Методика исправления Комы схожа с методикой исправления сферических аберраций и, в основном, строится на использовании комбинаций положительных и отрицательных линз.

S

III – астигматизм


Астигматизм оптической системы. Аберрация, при которой изображение точки, лежащей вне оси и сформированное узким пучком лучей представляет собой два перпендикулярных отрезка расположенных на разном расстоянии плоскости Гаусса (плоскости безаберрационного фокуса).
Астигматизм не может быть исправлен диафрагмированием, т.к. проявляется и на узких пучках. Для коррекции астигматизма применяют дуплеты положительных и отрицательных линз.

S

IV – кривизна поля изображения Кривизна поля оптической системы. Изображение плоского объекта перпендикулярного оси оптической системы в плоскостях F1 и F2

Аберрация, при которой изображение плоского объекта, перпендикулярного оси оптической системы лежит на выпуклой или вогнутой (обычно сферической в случае симметричной оптики) поверхности относительно объектива.
Погрешность вносимая аберрацией, очень сильно сказывается в микроскопии, так как получаемое изображение плоского объекта не находится полностью в фокальной плоскости и, таким образом, на нескорректированной системе мы не можем наблюдать полностью резкое изображение объекта по всему полю.
Кривизна поля корректируется при помощи расчета системы содержащей две и более отрицательных линз, а также использующей воздушное пространство между линзами.

S

V – дисторсия Изменение коэффициента линейного увеличения по полю зрения. Подушкообразная и бочкообразная дисторсия.

Дисторсия – изменение коэффициента линейного увеличения оптической системы по полю зрения. Дисторсия не приемлема в микроскопии, так как система, подверженная дисторсии, не обеспечивает геометрическое подобие наблюдаемого объекта и его изображения. Дисторсия исправляется подбором линз на этапе проектировки объектива. Также возможно исправление дисторсии на этапе компьютерной обработки изображения.

Хроматические аберрации (ХА)

Хроматические аберрации. Разница показателя преломления оптической системы для лучей с различной длиной волны.

Хроматические аберрации – погрешности вносимые в изображение разницей коэффициента преломления для пучков с различными длинами волн.
При прохождении света через оптические материалы наблюдается дисперсия – разложение белого света на спектр. Именно явление дисперсии запечатлено на самой знаменитой обложке музыкального альбома 20 века – Pink Floyd – The Dark Side of the Moon.
Паразитная дисперсия не позволяет лучам с различными длинами волн сфокусироваться в одной точке.
Таким образом, различают три вида хроматизма: хроматизм положения, хроматизм увеличения и хроматизм разности геометрических аберраций. В статье мы рассмотрим хроматизм положения, так как природа ХА абсолютно одинакова во всех случаях.
Для любой оптической линзы коэффициент преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому точка фокуса синих лучей Fblue расположена ближе к задней главной точке линзы, чем точка фокуса красных лучей Fred. Отсюда следует, что лучи, полученные разложением белого света, будут иметь различное фокусное расстояние. Единого фокусного расстояния у одной линзы не существует, а есть совокупность фокусных расстояний — по одному фокусу на луч каждого цвета.
Разность Fblue-Fred это и есть «хроматизм положения» (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией)
Диафрагмирование несколько уменьшает хроматизм положения. При этом изображения предмета в лучах разного цвета будут находиться на разных расстояниях от задней главной точки. Если наводить оптическую систему на резкость по красным лучам, изображение в синих лучах будет не в фокусе, и наоборот.
Конструкция микроскопных объективов рассчитана на устранение хроматических аберраций. Система линз, выполняющих сближение фокусов двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов трёх лучей —апохроматической системой.
Основное правило при исправлении ХА является исправление ХА суммарно для всей системы. Нет необходимости исправлять хроматизм каждого элемента. Важно, чтобы суммарная положительная и отрицательная дисперсия элементов системы была равна нулю.

Критерии при выборе микроскопных объективов

Рассмотрев основные типы различных оптических аберраций мы можем описать основные критерии при выборе объективов для лабораторного микроскопа, ведь именно характеристиками объектива определяются разрешающая способность микроскопа, дисторсия, возможность проведения точных измерений, возможность качественного получения большого поля изображения при сильном увеличении путем сшивки частичных полей.
В большинстве случаев при выборе объективов работает правило, что чем качественнее и дороже объектив – тем он лучше для решения любых задач. Но на самом деле, во-первых, это не всегда абсолютно достоверно, во-вторых – экономическую составляющую вопроса это правило не затрагивает. А ведь порой именно она играет решающую роль при выборе оборудования того или иного класса.
Объективы для микроскопов делятся на различные классы в зависимости от коррекции монохроматических и хроматических аберраций. Каждый производитель имеет свою классификацию и свои уникальные названия для каждого из классов, что крайне усложняет прозрачность выбора той или иной линейки.
Все производители различают три больших класса объективов: Ахроматы, Полу-апохроматы (или Флюотары) и Апохроматы. Критерием внесения объектива в тот или иной класс будет являться сходимость фокальных плоскостей для трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Компания Leica Microsystems предлагает следующую оценку критериев (она может незначительно отличаться от оценки других производителей – Zeiss, Olympus, Nikon и др). Эта оценка дает максимально прозрачное представление коррекции ХА в зависимости от класса объектива.

Класс объективов Коррекция хроматических аберраций Применение
Ахроматы (Achromats) Между Fred и Fblue < 2x DoF*.
т.е. красный и синий лучи сведены в одну область, длиной менее 2 глубин резкости. Расстояние до фокуса зеленого луча не определено.
Рутинная микроскопия в видимом световом диапазоне
Полу-Апохроматы (Semi-Apochromats) Fred, Fblue и Fgreen <2,5x DoF*.
т.е. фокус красного, синего и зеленого лучей сведены в одну область шириной 2,5 глубины резкости.
Для качественной визуализации в видимом световом диапазоне, а также достижения высококонтрастного изображения.
Апохроматы (Apochromats) Fred, Fblue и Fgreen <1x DoF*.
т.е. фокус красного, синего и зеленого лучей сведены в одну точку. (Коррекция ХА по трем цветам)
Для решения задач сверхточной микроскопии, измерительной микроскопии при большом увеличении, а также для работы в УФ и ИК диапазонах.

* DoF – Depth of field – глубина резко изображаемого пространства
Каждый класс объективов делится на несколько групп в зависимости от задач применения. В основном речь идет о коррекции монохроматических аберраций, к примеру, План Ахромат и просто Ахромат будут отличаться наличием коррекции сферы, кривизны поля и дисторсии у объектива План Ахромат.
Дополнительно некоторые объективы имеют конструктивные отличия, к примеру, LD (Long distance) объективы – объективы с увеличенным рабочим расстоянием для работы с чашками Петри в биологии, или контроля объектов со сложной топографией в материаловедении. PH – объективы для фазового контраста с установленным фазовым кольцом (могут использоваться и в светлом поле, но светопропускание таких объективов ниже). OIL-объективы с использованием иммерсионного масла и т.д.

Поделиться в

Share on facebook
Share on vk
Share on telegram

Читайте также

L | Tamron

Lateral Chromatic Aberration (Латеральные хроматические аберрации)

Это аберрация при которой увеличение изображения в периферийных областях меняется в зависимости от длинны волны. Хроматическая разница увеличения проявляется в виде цветовой окантовки (когда по границам краев виден цвет). 

Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.

Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны.

Это схематично показано на рисунке:

Нормальный оптическое стекло имеет относительно высокий показатель дисперсии цвета, так что это заметно на всей плоскости изображения.

Объективы Tamron со стеклами LD позволяют существенно снизить дисперсию, и она будет едва заметна на краях изображения.

 

 

LD (низкий коэффициент рассеивания)

Элементы из стекла с низким рассеянием ( LD) в объективе помогают уменьшить хроматическую аберрацию, проявляющуюся в изменении цветности света и в попадании света в другую точку плоскости изображения (это – основная причина цветовых искажений и снижения резкости снимка). Хроматическая аберрация ухудшает резкость изображения, но стекло с низким рассеянием отличается очень низким коэффициентом рассеяния и менее склонно к расщеплению (разделению) луча света на цвета радуги. Такие свойства позволяют разработчикам объективов эффективно компенсировать хроматическую аберрацию по центру поля кадра (по оси). При этом частично остаются проблемы на больших фокусных расстояниях (в конце телескопического диапазона регулируемых фокусных расстояний).

Объективы с LD линзами:

Объективы серии Di II 
SP AF10-24mm F/3.5-4.5 Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 VC XR Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 XR Di II LD Aspherical [ IF]
AF 18-200mm F/3,5-6,3 XR Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-250mm F/3,5-6,3 Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-270mm F/3,5 -6,3 Di II VC LD Aspherical [ IF] Macro
AF 55-200mm F/4-5,6 Di II LD MACRO

Объективы серии Di
SP AF 28-75mm F/2,8 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 VC XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
SP AF 70-200mm F/2,8 Di LD [ IF] MACRO 
AF 70-300mm F/4-5,6 Di LD MACRO 1:2
SP AF 200-500mm F/5-6,3 Di LD [ IF]

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием
SP AF 180mm F/3,5 Di MACRO 1:1

 

 

Lens hood (Бленда)

Бленда является существенно важным компонентом при оптической прорисовке, она необходима для подавления нежелательного рассеянного света и потери контраста. 

Форма бленды зависит от угла зрения (объектива) и диаметра фронтальной линзы. Объективу с узким углом зрения требуется более длинная бленда, чем объективу с широким углом. (См.пример).

Для объективов с системой внутренней фокусировки, фокусные расстояния которых начинаются в широкоугольном диапазоне, солнечная бленда имеет форму цветочной чашечки. Эта форма обеспечивает оптимальную защиту от паразитного света как в телескопической настройке объектива (за счет удлиненных частей бленды вверху и внизу), так и в широкоугольной настройке (за счет более коротких, обрезанных частей бленды), причем она исключает затемнения углов кадра.

 


    

 Бленда для объектива 10-24mm 

Бленда для объектива 60mm

 

 Бленда для объектива 70-200mm

 

Longitudinal Chromatic Aberration (Продольные хроматические аберрации)

 

Продольная хроматическая аберрация это аберрация при которой положение фокальной точки на оптической оси меняется в зависимости от длинны волны. Это приводит к размытости изображения и снижению контраста.

Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны. 

Различия в хроматической аберрации элементов из стандартного оптиче-
ского стекла и элементов из стекла LD (типичная диаграмма)

Хроматическая аберрация | Понимание хроматической аберрации

Осевая хроматическая аберрация - это изменение длины каждой длины волны света, а боковая хроматическая аберрация - это изменение увеличения разных цветов света; становится более заметным на периферии изображения. Осевая хроматическая аберрация приводит к нечетким цветам перед фокусом и за ним из-за различий в фокусе каждого цвета. Это может быть заметно по краям очень ярких участков изображения.Боковая хроматическая аберрация является причиной цветовой окантовки. Это видно только по краям изображения.

Боковая хроматическая аберрация в некоторой степени снижается за счет комбинирования разных линз с разными показателями преломления, но с оптической точки зрения полностью устранить ее невозможно. В дополнение к красному и дополнительному к нему голубому цвету, а также синему и дополнительному к нему желтому цвету некоторые линзы могут иметь сложную цветовую окантовку, сочетающую эти два основных типа. Он значительно снижается за счет использования стекла ED с низкой дисперсией.

Новые цифровые зеркальные фотокамеры Nikon имеют встроенную функцию автоматической коррекции боковой хроматической аберрации. Он автоматически применяется к изображениям и не может быть выбран пользователем.

Поскольку хроматическая аберрация чаще наблюдается на изображениях, снятых с широкой диафрагмой, использование меньших диафрагм на диафрагме - это один из способов защитить свои изображения от хроматической аберрации. Другой случай, когда видна хроматическая аберрация, - это когда астрофотография фотографируется с определенными объективами, такими как 58 мм, и фокусируется на объекте не в центре кадра.

Программное обеспечение Nikon Capture NX2 имеет функцию коррекции боковой хроматической аберрации, которую можно найти в меню коррекции камеры и объектива. Щелкните здесь, чтобы узнать подробнее об использовании инструмента.

Осевая хроматическая аберрация применяется к изображениям JPG, TIFF и NEF в Nikon View NX (начиная с версии 1.3.0) и с NEF в Capture NX2 (начиная с версии 2.2.0). Помимо автоматической коррекции есть ползунок ручной регулировки.

Программное обеспечение Nikon Capture NX-D позволяет корректировать боковую и осевую цветовые аберрации с помощью инструмента коррекции камеры и объектива.

Другие программы редактирования программного обеспечения, такие как Adobe Photoshop, также имеют опцию коррекции хроматической аберрации.

Хроматическая аберрация - что это такое и как ее избежать

Хроматическая аберрация по краю горы. Автор фотографии: Леонардо Папера.



Почему возникает хроматическая аберрация?

Как вы, возможно, поняли, прочитав определение, хроматическая аберрация - это проблема оптики, поэтому все зависит от объектива, который вы используете.В общем, качественные и дорогие линзы логически минимизируют хроматическую аберрацию лучше, чем обычные линзы. Однако невозможно найти линзу без хроматической аберрации, поскольку это физиологическая проблема всех линз при воздействии света.

Дисперсия также имеет какое-то отношение к хроматической аберрации: показатель преломления (число, показывающее, насколько быстро свет может проходить через определенный материал) линз различается для разных цветов. Например, световые волны синего цвета могут проходить через линзу быстрее, чем световые волны красного цвета.Эта разница в показателях преломления влияет на фокусировку ваших фотографий, и именно тогда вы получаете некоторые из этих раздражающих цветных ореолов по краям.

Проверьте наличие ярких ореолов по краям объектов на изображениях. Это может быть хроматическая аберрация. Автор фотографии: Леонардо Папера.



Типы хроматической аберрации

К сожалению, как будто одного было недостаточно, существует два различных типа хроматической аберрации; продольная (осевая) хроматическая аберрация и боковая (поперечная) хроматическая аберрация.Мы поговорим о них отдельно, чтобы понять, в чем на самом деле различия.

Продольная (осевая) хроматическая аберрация

Продольная аберрация (LCA), также называемая «окантовкой боке», возникает, когда объектив не может должным образом сфокусировать все цветные волны различной длины в определенной фокальной плоскости. Вы можете легко распознать этот вид хроматической аберрации, так как вы увидите нежелательную цветовую окантовку по всему кадру, даже в центре, особенно в расфокусированных частях изображения.

Продольная аберрация типична для длинных фокусных расстояний и широких объективов с постоянным фокусным расстоянием. Если вы заметили какую-то продольную аберрацию, вы можете легко минимизировать ее, закрыв диафрагму.



Боковая (поперечная) хроматическая аберрация

Боковая (или поперечная) хроматическая аберрация (TCA) возникает, когда световые волны различной длины проецируются в разных положениях вдоль фокальной плоскости.В отличие от продольной хроматической аберрации, TCA не появляется в центре кадра, но увеличивается по краям кадра.

TCA не будет уменьшена, если вы уменьшите диафрагму вашего объектива, поскольку она не зависит от нее. Вы можете распознать этот вид хроматической аберрации, поскольку она появляется вдоль высококонтрастных краев, где, возможно, есть резкий переход между яркими и темными областями. Это типично для коротких фокусных расстояний.



Как выглядит хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация известна также как «пурпурная кайма» или, в более общем смысле, «цветная кайма».Как следует из этих названий, это потому, что вы можете легко распознать его как тонкие красочные линии вдоль высококонтрастных краев кадра или в нечетких частях кадра.

Наиболее распространенными цветами хроматической аберрации являются пурпурный (отсюда пурпурная окантовка) или зеленый, но они также могут быть синим, красным, желтым и т. Д.



Как избежать хроматической аберрации

Мы говорили о том, что такое хроматическая аберрация, почему она существует и как она выглядит.На этом этапе вы можете быть очень разочарованы, думая, что только что обнаружили новую «проблему», с которой нужно иметь дело при съемке.

Что ж, позвольте немного подбодрить вас: можно научиться контролировать и, возможно, вообще избежать хроматической аберрации! Вы можете использовать несколько техник, которые по крайней мере минимизируют влияние хроматической аберрации на ваши изображения, поэтому давайте посмотрим, что они из себя представляют.

№1. Съемка в формате RAW

Начну с того, что вам следует снимать в формате RAW не только из-за хроматической аберрации, но и по миллиону других причин.Если вы передаете свои изображения через программное обеспечение для пост-обработки после того, как сфотографировали их, вам даже не следует думать о съемке в формате JPEG. Единственный способ получить пригодный для редактирования базовый снимок - это сделать снимок в формате RAW.

При съемке в формате RAW у вас будет больше записанных данных, с которыми вы можете поэкспериментировать, используя настройки программного обеспечения для постпроизводства, такого как Adobe Lightroom или Adobe Camera Raw. Немного попрактиковавшись, вы сможете почти полностью удалить хроматические аберрации на своих фотографиях.



№ 2. Избегайте высококонтрастных сцен

Высококонтрастные сцены являются наиболее чувствительными к хроматической аберрации областями, где она более заметна. Конечно, если снимок, который вы имеете в виду, требует от вас работы в высококонтрастных ситуациях, вы ничего не сможете с этим поделать, и вам все равно следует сделать снимок. Однако, если у вас есть возможность выбирать между съемкой с некоторыми высокими контрастами в кадре или без, я предпочитаю второй вариант, поскольку вам не придется в дальнейшем иметь дело с признаками хроматической аберрации.



№ 3. Фокусное расстояние

Обычно зум-объективы больше всего подвержены хроматической аберрации на минимальном и максимальном фокусных расстояниях. Допустим, у вас есть объектив 24–70 мм - и на 24 мм, и на 70 мм ваш объектив будет демонстрировать больше хроматических аберраций.

Чтобы справиться с этим, у вас есть два варианта: первый - использовать объектив с постоянным фокусным расстоянием, который намного лучше справляется с хроматической аберрацией, а второй - не использовать минимальное / максимальное фокусное расстояние вашего зум-объектива и просто используйте промежуточные.Вы можете немного кадрировать или сделать панораму, чтобы воспроизвести минимальное / максимальное фокусное расстояние объектива, если хотите.

№4. Диафрагма

Игра с вашей диафрагмой будет особенно полезна для минимизации эффекта продольной хроматической аберрации. Как? Что ж, легко: сделав остановку хотя бы на один или два шага (или больше) от самой широкой диафрагмы вашего объектива.

Использование маленькой диафрагмы также может означать, что вам нужно уменьшить выдержку или повысить ISO, но это поможет вам уменьшить хроматическую аберрацию в долгосрочной перспективе.



№ 5. Должность субъекта

Итак, мы поговорили о том, как минимизировать продольную хроматическую аберрацию, закрыв диафрагму объектива. А как насчет поперечной хроматической аберрации? Что ж, есть простой способ избежать этого! Если вы раньше обратили внимание, я писал, что TCA не будет отображаться в середине кадра, но будет виден только по краям изображения. Таким образом, если вы поместите объект в центр кадра, на него не повлияет хроматическая аберрация.

Как насчет того, чтобы разместить объект в нижней или верхней трети кадра или близко к краям? Что ж, вы можете поместить его в центр во время съемки, а затем обрезать изображение, чтобы получить желаемую композицию!



Как исправить хроматические аберрации в Lightroom

Мы говорили о том, как избежать хроматических аберраций при съемке на поле, но что делать, если вы не смогли их уменьшить по какой-то причине, и у вас все еще есть раздражающая цветная окантовка? Не волнуйтесь, Adobe Lightroom позаботится об этом!

Есть два варианта, которые помогут вам удалить хроматические аберрации в Lightroom: первый - заставить программу творить чудеса и выполнить автоматическую коррекцию, а второй - поработать над этим самостоятельно с ручной коррекцией.

Автоматическая коррекция

Автоматическая коррекция хроматической аберрации в Lightroom. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Начнем с самого простого. Чтобы найти автоматическую коррекцию CA в Lightroom, убедитесь, что вы находитесь в разделе «Разработка» программы.

Затем прокрутите до окна «Коррекция линзы», как показано на рисунке выше.

На этом этапе все, что вам нужно сделать, это поставить галочку в поле «Удалить хроматическую аберрацию» и позволить программе сделать все за вас.

Честно говоря, Lightroom отлично справляется с хроматическими аберрациями. Вы увидите, что в 99% случаев вам даже не нужно знать, как исправить их вручную.

Проверьте до и после: снимок выше здесь без галочки «Удалить CA». Как видите, на картинке отчетливо видна некоторая окантовка. Между тем, на фото ниже видимой хроматической аберрации нет вообще. Волшебный, правда?

Нет хроматической аберрации. Автор фотографии: Леонардо Папера.



Ручная коррекция

Итак, давайте повторим процесс, как на фото выше, но вместо того, чтобы воспользоваться магией Lightroom, мы попытаемся самостоятельно удалить хроматические аберрации. Почему? Ну, потому что иногда автоматическое исправление программного обеспечения не может полностью решить проблему, поэтому полезно знать, как справиться с этим самостоятельно, если вы застряли в CA.

Перейти в ручной режим. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Снова начните с раздела «Разработка» Lightroom.Затем откройте окно «Коррекция объектива», как вы это делали для автокоррекции, но вместо того, чтобы оставаться в поле «Профиль», переключитесь в меню «Вручную». У вас должны быть такие же настройки, как на фото выше.

Теперь у вас есть два варианта продвижения вперед: первый - использовать «Селектор цвета бахромы» - это глазок, который вы видите справа в верхнем левом углу окна «Бахрома». Вы можете выбрать затронутые области, и Lightroom попытается удалить CA из этих конкретных областей, изменив некоторые параметры.

Второй вариант - поиграться с этими параметрами самостоятельно, что я и сделал в этом случае, поскольку глазные капли работали некорректно.

Как вы можете видеть на фотографии ниже, я немного поиграл с ползунком Defringe Green и Green Hue, чтобы найти нужную точку, в которой все хроматические аберрации будут удалены.

Вам придется попрактиковаться, если вы хотите удалить хроматическую аберрацию вручную, но результаты могут быть просто потрясающими! Я всегда рекомендую вам сначала попробовать автокоррекцию, так как это может реально сэкономить время!

Удаление хроматической аберрации вручную.Автор фотографии: Леонардо Папера.



Как проверить линзы на хроматическую аберрацию

Чтобы проверить, насколько хорошо (или плохо) ваши линзы справляются с хроматической аберрацией, просто погуглите «Таблица испытаний хроматической аберрации» и загрузите одну из бесплатных моделей. Затем откройте его в полноэкранном режиме (и с максимальной яркостью) на своем ПК. Вы также можете распечатать его и сделать несколько снимков с помощью объектива, который хотите проверить.

Вы сможете легко увидеть, насколько на этот объектив влияет хроматическая аберрация, если откроете снимок, сделанный в Lightroom, и немного увеличите масштаб точек.

Да, это так просто!

Удаление хроматических аберраций может сделать фотографию более эстетичной. Автор фотографии: Леонардо Папера.

На этом этапе вы должны знать намного больше о хроматической аберрации, от того, что это такое, до того, как ее избежать, как в полевых условиях, так и на этапе пост-обработки. Хроматическая аберрация может быть неприятной проблемой, но если вы видите, что она влияет на некоторые из ваших изображений, не паникуйте! Их довольно легко контролировать в поле и еще проще удалить с помощью Lightroom.


Информация об авторе: Леонардо Папера - пейзажный фотограф из Италии. Вы можете найти больше его работ на его веб-сайте или подписавшись на него в Instagram.


Есть ли у вас какие-нибудь советы или рекомендации по предотвращению или устранению хроматической аберрации? Вы проверяли свои линзы на хроматическую аберрацию? Как все вышло? Оставьте комментарий ниже!

Хроматическая аберрация | Nikon's MicroscopyU

Хроматическая аберрация

Хроматические аберрации - это артефакты, зависящие от длины волны, которые возникают из-за того, что показатель преломления каждого состава оптического стекла зависит от длины волны.Когда белый свет проходит через простую или сложную систему линз, составляющие длины волн преломляются в соответствии с их частотой. В большинстве очков показатель преломления больше для более коротких (синих) длин волн и изменяется с большей скоростью при уменьшении длины волны.

Синий свет преломляется в наибольшей степени, за ним следуют зеленый и красный свет, явление, обычно называемое дисперсией. Неспособность объектива объединить все цвета в общий фокус приводит к немного разному размеру изображения и фокусу для каждой преобладающей группы длин волн.Это приводит к появлению цветных полос вокруг изображения. Когда фокус установлен на середину диапазона длин волн, изображение приобретает зеленый оттенок с пурпурным ореолом (состоящим из смеси красного и синего) вокруг него.

Учебное пособие инициализируется изображением образца (видимого в микроскоп), которое появляется в окне в левой части апплета. Под окном изображения находится раскрывающееся меню с надписью Выберите образец , которое можно использовать для выбора нового образца.Положение изображения Ползунок используется для управления обучающей программой путем смещения фокальной плоскости вдоль оптической оси системы виртуальных линз, показанной в виде рисунка трассировки лучей в правой части апплета. Исходное положение ползунка - центр диапазона фокусировки. Когда ползунок перемещается влево, фокальная плоскость смещается в сторону более длинных (красных) волн, а изображение микроскопа и функции рассеяния точки одновременно изменяются, чтобы проиллюстрировать эффект хроматической аберрации.Перемещение ползунка вправо смещает фокальную плоскость в сторону более коротких (синих) длин волн и вызывает соответствующие изменения в изображении микроскопа и функциях рассеяния точки. Набор переключателей, расположенных под рисунком трассировки лучей, позволяет посетителю переключаться между нескорректированным виртуальным оптическим путем и тем, который был скорректирован для имитации ахроматических, флюоритовых или апохроматических оптических элементов. Обратите внимание, что нажатие и активация переключателя, отличного от помеченного Не исправлено , деактивирует ползунок Положение изображения .

Рисунок 1 - Осевая хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация очень характерна для одиночных тонких линз, изготовленных по классической формуле производителя линз , которая связывает расстояние между образцом и изображением для параксиальных лучей. Для одиночной тонкой линзы, изготовленной из материала с показателем преломления n и радиусами кривизны r (1) и r (2) , мы можем записать следующее уравнение :

1
$$ \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s '} = (n-1) \ left (\ frac {1} {r (1)} - \ frac {1} {r (2 )} \ right) $$

, где s и s ' определяются как расстояние до объекта и изображения соответственно.В случае сферической линзы фокусное расстояние ( f ) определяется как расстояние до изображения для параллельных падающих лучей :

2
$$ \ frac {1} {f} = \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s '} $$

Фокусное расстояние f изменяется в зависимости от длины волны света, как показано в обучающем окне и на Рисунке 1 (a), который демонстрирует эффекты хроматической аберрации на пучке белого света, проходящем через простую линзу. Цвета компонентов (длины волн) фокусируются на разных расстояниях от линзы (рисунок 2), чтобы получить изображение с произвольным радиусом размытия приблизительно 0.Диаметр 3 миллиметра. Относительно просто продемонстрировать хроматическую аберрацию, используя толстую простую собирающуюся (двояковыпуклую, положительный мениск или плосковыпуклую) линзу, освещенную полихроматическим точечным источником, например фонариком или свечой. При наблюдении изображения, создаваемого простой линзой, периферия изображения будет казаться размытой и окрашенной оранжево-красным ореолом, когда линза находится близко к глазу. На больших расстояниях ореол станет сине-фиолетовым.

Попытки коррекции линз были впервые предприняты во второй половине 18 века, когда Джон Доллонд, Джозеф Листер и Джованни Амичи разработали способы уменьшения продольной хроматической аберрации.Эти пионеры представили ахроматические линзы для микроскопии, значительно уменьшив осевую (продольную) хроматическую аберрацию, и впервые сделали бактерии видимыми в оптическом микроскопе. Объединив коронное стекло и бесцветное стекло (каждый тип имеет разную дисперсию показателя преломления), им удалось привести синие и красные лучи к общему фокусу, близкому, но не идентичному зеленому. Дисперсия бесцветного стекла примерно вдвое больше, чем у кроны, поэтому при соединении положительного элемента короны с отрицательным кремневым элементом, комбинированные дисперсии будут примерно равными и противоположными, что устранит осевое разбросание цвета (рис. 2).Обратите внимание, что увеличительная сила стекла короны в два раза больше, чем у кремня в этой комбинации, что дает чистую силу примерно вдвое меньшей, чем у одного элемента короны. Еще одним преимуществом этого сочетания линз является коррекция сферической аберрации, которая часто возникает, когда положительный и отрицательный элементы используются вместе в группе линз.

Рисунок 2 - Простая линза и ахроматические диапазоны фокусных расстояний

Комбинация корона / кремень называется дублетом линз, каждая линза имеет свой показатель преломления и дисперсионные свойства.Дублеты линз также известны как ахроматические линзы или ахромат для краткости, производные от греческих терминов a , означающих без, и цветность , означающих цвет. Эта простая форма коррекции позволяет точкам изображения на 486 нанометрах в синей области и 656 нанометрах в красной области теперь совпадать (рис. 1 (b)). Расфокусировка между центральной длиной волны (550 нанометров) и общим фокусом (синим и красным) является остаточной аберрацией, которая называется вторичным осевым цветом .Несмотря на то, что размытость уменьшается в 30 раз с помощью бихроматической коррекции с использованием кремневых и коронных очков (рис. 1 (b)), аберрацию нельзя полностью устранить с помощью обычных стеклянных составов, что ограничивает качество изображения ахроматических объективов. Ахроматы - это наиболее широко используемые линзы объектива, которые обычно используются как в учебных, так и в исследовательских лабораторных микроскопах. Объективы, на которых нет специальной надписи, указывающей на иное, скорее всего, являются ахроматами. Ахроматы являются удовлетворительными объектами для повседневного лабораторного использования, но поскольку они корректируются не для всех цветов, бесцветная деталь образца, вероятно, будет иметь бледно-зеленый цвет в белом свете в лучшем фокусе (вторичный осевой цвет).

Правильное сочетание толщины линзы, кривизны, показателя преломления и дисперсии позволяет дублету уменьшить хроматическую аберрацию за счет совмещения двух групп длин волн в общей фокальной плоскости (рис. 2). Если плавиковый шпат вводится в состав стекла, используемого для изготовления линзы, то три цвета - красный, зеленый и синий - могут быть объединены в одну точку фокусировки, что приведет к незначительной хроматической аберрации. Такие линзы известны как апохроматические линзы и используются для создания высококачественных объективов микроскопов без хроматических аберраций.

Современные микроскопы используют эту концепцию, и сегодня часто можно встретить тройку оптических линз, состоящую из трех линз, склеенных вместе, особенно в высококачественных объективах. Для коррекции хроматической аберрации обычный объектив 10-кратного ахроматического микроскопа состоит из двух дуплетов линз. Многие флюоритовые объективы, которые занимают промежуточное положение по коррекции между ахроматами и апохроматами, построены с использованием плавикового шпата (или аналогичного состава) в сочетании с соответствующим стеклянным элементом, чтобы сформировать дублет, который ахроматизируется на трех длинах волн.Апохроматические объективы обычно содержат два дублета линз и тройку линз для расширенной коррекции как хроматических (до четырех длин волн), так и сферических аберраций.

Рисунок 3 - Продольная хроматическая аберрация

Сравнение продольной хроматической коррекции ахромата и апохроматного объектива представлено на рисунке 3. Для изготовления ахроматных объективов используются стекла с нормальной дисперсией, которые имеют почти линейное уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны.Только две длины волны могут иметь один и тот же фокус (см. Рисунок 3), а оставшийся вторичный спектр дает зеленоватые или фиолетовые полосы на изображениях с резкими краями. В более качественных апохроматных объективах используются стекла с частичной дисперсией, где показатель преломления изменяется с длиной волны быстрее в синей или красной области. В результате апохроматы обладают высокой степенью хроматической коррекции, при которой до четырех длин волн могут иметь одно и то же местоположение изображения.

С апохроматным и флюоритовым объективами дифракционное размытие распределения интенсивности также может быть практически устранено, как показано на рисунке 4.Ахромат все еще имеет значительную интенсивность в первой полосе, в то время как апохромат приближается к теоретическому пределу разрешения, когда продольная хроматическая аберрация больше, чем оптическая глубина резкости.

Поскольку для апохроматических объективов требуются элементы с аномальной дисперсией, их характеристики могут быть не идеальными для некоторых конкретных приложений, таких как возбуждение флуоресценции в ближнем ультрафиолете, дифференциальный интерференционный контраст и другие формы микроскопии, использующие поляризованный свет.По этой причине часто более подходящим является флюоритовый объектив, и Рисунок 4 показывает, насколько близки эти цели к характеристикам апохроматов.

В дополнение к коррекции продольной (или осевой) хроматической аберрации объективы микроскопов обнаруживают еще один хроматический дефект. Даже когда все три основных цвета переносятся в идентичные фокальные плоскости в осевом направлении (как во флюоритовом и апохроматном объективах), точечные изображения деталей вблизи периферии поля зрения не одинакового размера.Это происходит из-за того, что внеосевые потоки лучей рассеиваются, в результате чего составляющие длины волн формируют изображения на разной высоте в плоскости изображения. Например, синее изображение детали немного больше, чем зеленое изображение или красное изображение в белом свете, что приводит к цветовому искажению деталей образца во внешних областях поля зрения. Таким образом, зависимость осевого фокусного расстояния от длины волны дает зависимость поперечного увеличения также от длины волны. Этот дефект известен как боковая хроматическая аберрация или хроматическая разница увеличения .При освещении белым светом линза с боковой хроматической аберрацией будет создавать серию перекрывающихся изображений, различающихся как по размеру, так и по цвету. В некорректируемой системе синий компонент на 436 нм может отображаться на 1,4 процента больше, чем красный компонент на 630 нм. Боковая хроматическая аберрация больше для объективов с коротким фокусным расстоянием и может составлять от 1,1 до 1,9 процента радиального расстояния от оптической оси.

Рисунок 4 - Распределение объективной интенсивности

В микроскопах с конечной длиной тубуса для коррекции боковой хроматической аберрации используется компенсирующий окуляр с хроматической разностью увеличения, противоположной разнице увеличения объектива.Поскольку этот дефект также встречается в ахроматах с большим увеличением, компенсирующие окуляры также часто используются для таких объективов. Действительно, многие производители конструируют свои ахроматы со стандартной боковой хроматической ошибкой и используют компенсирующие окуляры для всех своих целей. На таких окулярах часто бывает надпись K или C или Compens . В результате компенсирующие окуляры имеют встроенную боковую хроматическую ошибку и сами по себе не корректируются идеально.В 1976 году компания Nikon представила оптику CF, которая исправляет боковую хроматическую аберрацию без помощи окуляра. Новые микроскопы с бесконечной коррекцией либо полностью исправляют хроматическую аберрацию в объективе, либо используют преимущества системного объектива и тубуса для визуализации полностью скорректированного промежуточного изображения.

Наконец, интересно отметить, что человеческий глаз имеет значительную хроматическую аберрацию. К счастью, мы можем компенсировать этот артефакт, когда мозг обрабатывает изображения, но можно продемонстрировать аберрацию, используя маленькую фиолетовую точку на листе бумаги.Если поднести к глазу, фиолетовая точка в центре станет синей, окруженной красным ореолом. По мере того как бумага перемещается дальше, точка становится красной в окружении синего ореола.

Назад к Введение в стереомикроскопию

Хроматическая аберрация

Другой подход к уменьшению хроматической аберрации заключается в использовании двух положительных линз, разделенных половиной суммы их длин волн.Две одинаковые положительные линзы используются в окулярах, таких как окуляр Рамсдена, для коррекции.

В этом подходе к минимизации хроматической аберрации используются две линзы из стекла одного и того же типа, так что имеется только один показатель преломления n, а выражение для объединенной силы комбинации линз зависит от этого показателя преломления. Если вы возьмете производную выражения мощности по n и установите ее равной нулю, вы сможете найти необходимое разделение линз, которое сделает эту производную равной нулю.Изменение показателя преломления в зависимости от длины волны или цвета света называется дисперсией, а нулевая производная означает, что дисперсия равна нулю. Если мощность не зависит от показателя преломления n, вы устранили хроматическую аберрацию. Предостережение заключается в том, что эти выражения предполагают тонкие линзы и параксиальные лучи (близко к оптической оси), поэтому это не идеальное решение.

Сила пары тонких линз определяется выражением

, где сила индивидуальной линзы для тонкой линзы может быть выражена как

из формулы производителей линз.Здесь K будет использоваться для представления зависимости от радиусов поверхностей линз. Тогда мощность пары линз равна

Производная степени по n равна

Это условие отсутствия изменения оптической силы линзы по отношению к индексу n, т. Е. Нулевой хроматической аберрации. Умножение на (n-1) позволяет нам выразить это через оптическую силу линз и выход

А используя P = 1 / f, это можно выразить через фокусные расстояния.

Обратите внимание, что если f 1 = f 2 , разделение просто равно фокусному расстоянию каждой из линз, и это условие используется для окуляра Рамсдена, как упомянуто выше.

Индекс

Концепции линз

Ссылка
Meyer-Arendt, Ch 5,4th Ed.

Хроматическая аберрация - Image Engineering

Коррекция хроматической аберрации

Несмотря на то, что хроматическую аберрацию трудно исправить и часто невозможно полностью устранить, многие решения для линз могут привести к более качественной коррекции.

Ахроматическая линза

Ахроматическая коррекция применяется к длинам волн на обоих концах видимого спектра (красный и синий).Ахроматическая линза содержит, например, элемент из выпуклого коронного стекла (более низкий показатель преломления) и элемент из вогнутого бесцветного стекла (более высокий показатель преломления). Эта комбинация создает так называемый «ахроматический дублет», который может уменьшить эффекты хроматической аберрации. В сложных оптических системах эти элементы часто сочетаются со стеклом со сверхнизкой дисперсией (стекло ED).

Апохроматическая линза

Апохроматическая коррекция предназначена для фокусировки трех длин волн (обычно красной, зеленой и синей) в одной плоскости.Три типа стеклянных элементов, такие как кремень, корона, кварц и т. Д., Объединяются в «апохроматический триплет». К сожалению, объединение трех элементов может быть очень дорогостоящим и привести к другим проблемам с линзами во время производства. Как и в случае с ахроматами, комбинация из стекла ED может также использоваться для более сложной системы.

Хроматическая аберрация первичного и вторичного спектра

Объектив без какой-либо коррекции известен как хроматический объектив и демонстрирует хроматическую аберрацию первичного спектра.Другими словами, дальние края спектра, то есть красная и синяя длины волн, будут фокусироваться по-разному.

При использовании ахроматической линзы красный и синий спектр будут фокусироваться в одной и той же точке на горизонтальной оси, но зеленая длина волны будет продолжать фокусироваться в другой точке. Эта проблема известна как хроматическая аберрация вторичного спектра, и на изображении будут отображаться пурпурные и зеленые артефакты вместо красных и синих артефактов.

Изображение 5: Иллюстрации продольной хроматической аберрации вторичного спектра (слева) и поперечной хроматической аберрации вторичного спектра (справа).

Как продольные, так и поперечные образуют хроматическую аберрацию вторичного спектра. Фотографы чаще всего сталкиваются с боковой вторичной хроматической аберрацией на своих изображениях. В результате пурпурный и зеленый цвета появятся по краям высококонтрастных деталей, особенно в углу изображения.

Изображение 6: Угловые волны с фокусировкой в ​​разных положениях в одной и той же фокальной плоскости.

Хроматическая аберрация - вот как это исправить и что вызывает

Боретесь с хроматической аберрацией?

Кто не любит четкие и живые фотографии? Каждый хочет запечатлеть моменты своей жизни на идеальной фотографии.Но если картина не передает момент точно так же, это весьма досадно. Вы отправляетесь в тропический отпуск, и цвета вашей фотографии иногда делают ее похожей на то, что вы побывали в пустыне. Кому это нужно?

На самом деле, создание отличного фото - это процесс, который включает в себя множество факторов, таких как фокусное расстояние, освещение, выбор правильных настроек и ваше местоположение. Не говоря уже о ваших предметах! Все эти факторы взаимодействуют вместе, чтобы дать вам идеальную картину. Одна из наиболее распространенных ошибок, которые могут возникнуть на фотографии, - хроматическая аберрация.

Хотите знать, что это? Собственно, вы могли видеть это на многих своих фотографиях. Просто этот термин может быть вам внове. Иногда, когда фон травяной зеленый, вы можете заметить на изображении линии розового и желтого цветов. Вы когда-нибудь замечали цветные полосы на одной стороне изображения или на заднем плане?

Эти изменения вызваны хроматической аберрацией, которую можно исправить с помощью Photoshop или Lightroom, но время всегда имеет значение. Зачем тратить их на исправление таких дефектов, если вы можете потратить это время на то, что любите? Если вы сможете узнать, что это за ошибка и как ее избежать, вы сможете сэкономить много времени и энергии.

Что вы подразумеваете под хроматической аберрацией?

Давайте сначала разберемся в проблеме, прежде чем вы научитесь ее решать. Важно знать, как происходит это явление, прежде чем вы сможете узнать, как его избежать. Свет при прохождении через линзу преломляется по-разному и не совпадает с фокусным расстоянием. Таким образом, он отстает от фокусного расстояния объектива или опережает его, и вот как возникают такие ошибки. Это когда возникает хроматическая аберрация.

Фокусное расстояние - это точка, в которой все длины волн света, проходящие через линзу, должны встречаться, но иногда «встречи» не происходит.Все это зависит от выбранной вами диафрагмы, конструкции линзы, а также интенсивности света. Свет состоит из 7 различных длин волн, поэтому после преломления через линзу, если они не встречаются в одной точке, цветовая аберрация неизбежна.

Почему возникает хроматическая аберрация?

Пора напомнить стандартный урок 9 th о свойствах стекла. Да, вам нужно пройти по переулку памяти и сесть в класс физики, где вы узнали о призматическом поведении стекла.Объектив вашей камеры ведет себя точно так же. Хроматическая аберрация возникает, когда линза демонстрирует дисперсионные свойства, и проходящий через нее свет рассеивается на 7 цветов, но при выходе из линзы все цвета не сходятся в одной и той же точке. Все цветовые волны распространяются с разной скоростью и поэтому не сходятся.

Создает цветную окантовку, и конечная фотография становится размытой, или есть заметные цветные края вокруг объектов красного, синего пурпурного и т. Д.Это хроматическое искажение возникает из-за того, что разные линзы имеют разные показатели преломления для отдельных длин волн света.

Типы хроматической аберрации

В зависимости от дисперсии длин волн в разных плоскостях хроматическая аберрация бывает 2-х типов; а именно продольные или осевые и боковые или поперечные.

Продольная аберрация (или LoCA)

LoCA возникает, когда разные длины волн фокусируются на разных расстояниях около фокусного расстояния.Обычно все они должны сходиться и встречаться в одной точке, которая является фокусом линзы. Но многие линзы демонстрируют эту аберрацию из-за дисперсии длин волн разных цветов, из-за чего 7 компонентов света по-разному преломляются и достигают разных расстояний.

Итак, давайте разберемся, как это изображено на финальной картинке. В случае LoCA по всему изображению обычно есть красная, зеленая и синяя окантовка. Они находятся именно вокруг объектов.

Одна часть изображения может иметь зеленую окантовку, а затем, после постепенного перехода в нейтральный цвет, другой конец изображения может казаться синим.Этот тип ошибки обычно наблюдается при использовании объектива с фиксированным фокусным расстоянием с большой светосилой и редко - при использовании объектива с фиксированным фокусным расстоянием.

Существуют методы исправления таких аберраций с помощью программного обеспечения, такого как Lightroom, но предотвращение таких ошибок должно быть основной целью при фотографировании.

Боковая хроматическая аберрация.

Боковая хроматическая аберрация возникает, когда световые волны разных цветов фокусируются в фокальной плоскости, но в разных точках одной и той же вертикальной плоскости.Они достигают одного и того же расстояния, которое является фокусным расстоянием длины, но изогнуты под разными углами и, таким образом, не встречаются в одной и той же точке в вертикальной плоскости.

Боковая аберрация отличается от LoCA своим представлением. Этот тип ошибки никогда не наблюдается в центре, но всегда возникает в углах объекта. Чаще всего встречается бахрома синего или фиолетового цвета. Хотя продольную аберрацию можно устранить, остановив линзу, этот тип аберрации обычно корректируется при постобработке.

Боковая аберрация обычно возникает при использовании широкоугольных объективов низкого качества. Проблема возникает, когда в некоторых объективах встречаются оба типа аберрации. Так что будьте особенно осторожны при выборе снаряжения.

Как избежать хроматической аберрации

Ниже мы поговорим о некоторых способах устранения или минимизации таких ошибок. Знание этих факторов поможет вам с самого начала избежать аберраций!

Вы не можете пойти и купить новый объектив камеры, если вы уже много потратили на нынешний, поэтому давайте разберемся, как с ним работать, если он дает вам какие-либо проблемы с хроматической аберрацией или цветовой окантовкой.

Фактически, линзы сделаны из множества очков, размещенных определенным образом для достижения необходимого качества линз. Хроматическая аберрация возникает, когда есть какие-то проблемы при изготовлении или установке этого стекла, или даже если какое-либо стекло низкого качества.

Теперь вы не можете разрезать линзу, чтобы попытаться диагностировать проблему. Некоторые типы цветной окантовки встречаются на всех линзах. Просто это не очень заметно.

Есть способы избежать этого, так почему бы не попробовать их вместо того, чтобы отдать свой нынешний объектив, бежать за покупкой нового дорогого или тратить время на постобработку.

Как уменьшить хроматическую аберрацию при съемке?

Избегайте высококонтрастных фотографий.

Цветная окантовка увеличивается до высокого уровня, когда вы пытаетесь снимать высококонтрастные сцены. Старайтесь избегать фотографирования на белом фоне или фотографий, на которых вы можете видеть яркое солнце на заднем плане. Если вы попытаетесь сделать пейзажные снимки при дневном свете, шансы обнаружить хроматическую аберрацию станут экспоненциально высокими.

Если вы сталкиваетесь с такими ошибками в объективе, попробуйте переосмыслить кадр. Во время съемки в помещении вы можете попробовать изменить фон на более тонкий и близкий по цвету к вашему объекту. Когда вы находитесь на улице, дождитесь благоприятных условий освещения, прежде чем делать снимок.

Если вам нужно сделать снимок с солнечным светом сзади или снимок, на котором вы можете догадаться, что ваша фотография определенно будет иметь хроматическую аберрацию, тогда убедитесь, что вы снимаете в режиме RAW, сделайте снимок и будьте готовы потратить немного времени. корректировка времени при постобработке.

Управляйте своим фокусным расстоянием.

Это простое исправление, и небольшие знания о фокусном расстоянии ваших линз сэкономят много времени, которое вы бы потратили на устранение хроматической аберрации. Хотя доступны линзы с широким спектром фокусных расстояний, линзы среднего диапазона были бы самым безопасным вариантом, чтобы показать минимальную хроматическую аберрацию или ее отсутствие.

Избегайте использования зум-объектива в широкоугольном положении, так как это, скорее всего, приведет к появлению хроматических аберраций в вашем изображении.Вы можете выбрать основной широкоугольный объектив, и он сделает свою работу с меньшим риском аберрации. Выберите правильное фокусное расстояние, чтобы избежать этой ошибки.

Остановите диафрагму.

Приятно использовать широко открытую диафрагму. Но если вы обнаруживаете на своих изображениях цветные полосы, вам нужно уменьшить диафрагму, чтобы избежать их. На самом деле это зависит от типа объектива, который вы используете, но этот метод может иметь большое значение для уменьшения хроматической аберрации. Помните, что закрытие диафрагмы уменьшает количество света, попадающего на датчик.Вам придется компенсировать это, уменьшив выдержку и отрегулировав ISO, чтобы добиться правильной экспозиции.

Вы также можете попробовать использовать вспышку и соответствующим образом отрегулировать другие настройки для получения правильной экспозиции. Секрет в том, чтобы продолжать попытки с разными условиями освещения и настройками во время тренировок, прежде чем вы действительно выйдете на финальный снимок.

Поместите вашу тему в центр.

Цветная окантовка или «пурпурная окантовка» чаще всего видна, когда объект находится далеко от центра кадра.Сведите к минимуму фиолетовую окантовку, поместив объект в центр. Поскольку аберрация возникает из-за кривизны линзы и по мере того, как вы приближаетесь к углам линзы, преломляющая способность изменяется, и, таким образом, длины волн света, которые проходят через эту область, начинают искажаться и рассеиваться на разных уровнях, что приводит к появлению цветных полос. Если вы не можете исправить крайнюю хроматическую аберрацию с помощью этих предыдущих методов, возможно, вам придется кадрировать объект ближе к центру и кадрировать фотографию до желаемой композиции при постобработке.Понимая научные основы хроматической аберрации, вы можете попытаться избежать ее, проявив немного творчества.

Не используйте суперзум-объективы.

Заманчиво купить линзы с суперзумом, но имейте в виду, что они могут страдать от ужасной окантовки при большом фокусном расстоянии. Если вы снимаете с зум-объективом, попробуйте сделать физическое резервное копирование и снимайте с большим фокусным расстоянием. Если у вас в сумке есть объектив фиксированной или фиксированной длины, используйте его. Объективы с постоянным фокусным расстоянием обычно лучше, когда дело доходит до предотвращения хроматической аберрации.

Несмотря на то, что существует множество процедур постобработки, которые действительно могут избавить от ошибок окантовки, вы сэкономите время, исправляя вещи в камере с самого начала. Постпродакшн требует времени и усилий. И сначала вам нужно понять тип аберрации; будь то продольное или поперечное, а затем с помощью специального инструмента в программном обеспечении, чтобы избавиться от этой ошибки. Думаешь, это легко? Это не так, и на это уходит очень много времени.

Как исправить хроматическую аберрацию с помощью Lightroom

Использование описанных выше методов и внесение этих небольших корректировок может помочь вам достичь высококачественных результатов.Не тратьте часы на постобработку изображений, если в этом нет необходимости!

Теперь, когда вы знаете, как этого избежать, небольшие знания о том, как это исправить, будут только вишенкой на вершине. Вот несколько простых шагов, если вы хотите исправить аберрацию в Lightroom.

  1. В модуле Develop попал в панель Lens Corrections
  2. В разделе «Профиль» установите флажок «Включить исправления профиля». Эти предварительно загруженные коррекции для основных производителей объективов исправят большую часть искажений объектива.Если Lightroom не определяет модель вашего объектива автоматически, выберите ее из раскрывающегося списка.
  3. В разделе «Профиль» также установите флажок «Удалить хроматическую аберрацию». Это должно уменьшить количество окантовки или хроматической аберрации.

Если хроматическая аберрация не устранена простым установлением флажка, указанного выше, вы захотите перейти к разделу «Вручную» на панели «Коррекция объектива». Здесь вам удастся воспользоваться пипеткой.Выберите область окантовки, и вы увидите, что Lightroom примет это значение и произведет правильную настройку.

Есть ли в фотографии другие виды аберраций?

Да, на ваши изображения влияют и другие виды аберраций. К ним относятся сферическая аберрация, поперечная хроматическая аберрация, кому, астигматизм и кривизна поля. Наиболее распространенными из них являются искривление поля и кома.

Эти другие аберрации не проявляются как окантовка, как хроматическая аберрация.Но тем не менее они влияют на ваши изображения. Важно знать, что они отличаются от хроматической аберрации. Использование методов устранения хроматической аберрации не решит других проблем с аберрацией.

Кривизна поля
Из-за кривизны поля плоские объекты выглядят изогнутыми. Это более заметно при макросъемке или съемке крупным планом. Обозреватели объективов говорят об этой аберрации и обычно используют термины «подушкообразная деформация» или «бочкообразное искажение». Телеобъективы могут давать игольчатое искажение.Подушкообразное искажение приводит к тому, что линии выглядят так, как будто они изгибаются наружу. Широкоугольные объективы обычно демонстрируют более бочкообразное искажение. Бочкообразное искажение выглядит так, как будто линии изгибаются к центру.

Кома

Кома (обозначается как запятая как знак препинания, а не как состояние здоровья) влияет на световые точки. Это вызвано тем, что световые лучи проходят через линзу под углом. Таким образом, световые точки на вашем изображении выглядят как комета с размытым хвостом, что и дало ей свое название.Звезды выглядят так, как будто они растянуты, а не маленькие светящиеся точки. Кома более заметна при ночной фотографии. Кома усиливается в углах изображений. Это может появиться в сочетании с хроматической аберрацией, и ее можно предотвратить, используя многие из тех же методов: съемку с большим фокусным расстоянием или уменьшение диафрагмы.

Хорошие новости

Производители линз прошли долгий путь в разработке линз, позволяющих избежать многих из этих проблем.Цифровое программное обеспечение также может помочь. Фактически, многие объективы имеют эти врожденные проблемы, но программное обеспечение камеры устраняет их еще до того, как вы когда-либо увидите предварительный просмотр на ЖК-экране или компьютере. Программное обеспечение для постпроизводства, как мы видели выше, также может помочь. Попробуйте использовать встроенные профили для каждого из ваших объективов в Adobe Lightroom, Photoshop и Camera RAW. Одним щелчком мыши вы можете сразу же устранить многие распространенные искажения. Другие, например хроматическая аберрация, требуют дополнительных действий.

Плохие новости

Не существует идеального объектива без каких-либо аберраций.Иногда исправление одного вида аберрации на самом деле создает другой. Даже самые лучшие линзы при определенных условиях страдают от аберрации. Хорошие фотографы знают ограничения и сильные стороны своего оборудования. Они будут использовать разные техники, чтобы максимально эффективно использовать свои линзы и избежать проблем с окружающими. Не полагайтесь только на цифровое программное обеспечение, чтобы исправить свои ошибки. Знайте свое снаряжение и узнайте, как преодолевать проблемы. Это то, что отличает любителей от профессионалов.

Заключение

Чтобы стать экспертом в каком-либо искусстве, вы должны понимать его ограничения и понимать, как их обходить. Фотография - это страсть для некоторых и профессия для многих. Поэтому с линзами вы будете регулярно сталкиваться с ошибками. Вы не можете идти и покупать альтернативный набор линз каждый раз, когда возникает проблема. Вот почему для начала лучше знать, как их избежать.

аберраций | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите оптическую аберрацию.

Реальные линзы ведут себя несколько иначе, чем моделируются с помощью уравнений тонкой линзы, создавая аберраций . Аберрация - это искажение изображения. Существует множество аберраций, связанных с размером линзы, материалом, толщиной и положением объекта. Одним из распространенных типов аберраций является хроматическая аберрация, связанная с цветом. Поскольку показатель преломления линз зависит от цвета или длины волны, изображения создаются в разных местах и ​​с разным увеличением для разных цветов.(Закон отражения не зависит от длины волны, поэтому у зеркал нет этой проблемы. Это еще одно преимущество зеркал в оптических системах, таких как телескопы.)

На рис. 1а показана хроматическая аберрация для одиночной выпуклой линзы и ее частичная коррекция с помощью двухлинзовой системы. Фиолетовые лучи изгибаются больше, чем красные, поскольку они имеют более высокий показатель преломления и поэтому фокусируются ближе к линзе. Рассеивающая линза частично исправляет это, хотя обычно это невозможно сделать полностью.Могут использоваться линзы из разных материалов и с разной дисперсией. Например, ахроматический дуплет, состоящий из собирающей линзы из стекла короны и расходящейся линзы из бесцветного стекла в контакте, может значительно уменьшить хроматическую аберрацию (см. Рисунок 1b).

Рис. 1. (a) Хроматическая аберрация вызвана зависимостью показателя преломления линзы от цвета (длины волны). Линза более сильна для фиолетового (V), чем для красного (R), создавая изображения с разным расположением и увеличением.(b) Системы с несколькими линзами могут частично корректировать хроматические аберрации, но для них могут потребоваться линзы из других материалов и увеличивать стоимость оптических систем, таких как камеры.

Довольно часто в системе визуализации объект находится не по центру. Следовательно, разные части линзы или зеркала не преломляют и не отражают изображение в одной и той же точке. Этот тип аберрации называется комой и показан на рисунке 2. Изображение в этом случае часто выглядит грушевидным. Другой распространенной аберрацией является сферическая аберрация, когда лучи, сходящиеся от внешних краев линзы, сходятся в фокусе ближе к линзе, а лучи ближе к фокусу оси дальше (см. Рисунок 3).Аберрации, вызванные астигматизмом в линзах глаз, обсуждаются в разделе «Коррекция зрения», а диаграмма, используемая для обнаружения астигматизма, показана на рисунке 4. Такие аберрации также могут быть проблемой для изготовленных линз.

Рис. 2. Кома - это аберрация, вызванная смещением объекта по центру, что часто приводит к получению изображения грушевидной формы. Лучи исходят из точек, которые не находятся на оптической оси, и они не сходятся в одной общей точке фокусировки.

Рис. 3. Сферическая аберрация вызвана фокусировкой лучей на разном расстоянии от линзы.

Рисунок 4. На этой диаграмме можно обнаружить астигматизм, неравномерность в фокусе глаза. Проверьте каждый глаз отдельно, посмотрев на центральный крест (без очков, если вы их носите). Если линии на одних осях кажутся темнее или четче, чем на других, у вас астигматизм.

Изображение, создаваемое оптической системой, должно быть достаточно ярким, чтобы его можно было различить. Часто бывает сложно получить достаточно яркое изображение. Яркость определяется количеством света, проходящего через оптическую систему.Оптическими компонентами, определяющими яркость, являются диаметр линзы и диаметр зрачков, диафрагм или диафрагм, расположенных перед линзами. В оптических системах часто есть входные и выходные зрачки, специально предназначенные для уменьшения аберраций, но они также неизбежно снижают яркость. Следовательно, оптические системы должны обеспечивать баланс между различными используемыми компонентами. Радужная оболочка глаза расширяется и сужается, действуя как входной зрачок. Вы можете более четко видеть предметы, если посмотрите через маленькое отверстие, проделанное рукой в ​​форме кулака.Прищурившись или используя небольшое отверстие в листе бумаги, вы также сделаете объект более резким.

Так как же исправить аберрации? Линзы также могут иметь поверхность особой формы в отличие от простой сферической формы, которую относительно легко изготовить. Дорогие объективы для фотоаппаратов имеют большой диаметр, поэтому они могут собирать больше света и требуют нескольких элементов для коррекции различных аберраций. Кроме того, достижения в области материаловедения привели к созданию линз с диапазоном показателей преломления, которые технически называются линзами с градиентным показателем преломления (GRIN).Очки часто обладают способностью обеспечивать диапазон фокусировки с использованием аналогичных приемов. Линзы GRIN особенно важны на конце оптических волокон в эндоскопах. Усовершенствованные вычислительные методы позволяют вносить ряд исправлений в изображения после того, как изображение было собрано и известны определенные характеристики оптической системы. Некоторые из этих методов представляют собой сложные версии того, что доступно в коммерческих пакетах, таких как Adobe Photoshop.

Сводка раздела

  • Аберрации или искажения изображения могут возникать из-за конечной толщины оптических инструментов, несовершенства оптических компонентов и ограничений на способы использования компонентов.
  • Средства для исправления аберраций варьируются от лучших компонентов до вычислительных методов.

Концептуальные вопросы

  1. Перечислите различные типы аберраций. Что их вызывает и как их можно уменьшить?

Задачи и упражнения

Интегрированные концепции.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *