No Image

Что такое аберрация в фотографии

СОДЕРЖАНИЕ
1 просмотров
10 марта 2020

Аберрации в фотографии: хорошо это или плохо?

В предыдущей статье «Что такое аберрации», мы познакомились с основными видами аберраций, и теперь настала пора попробовать сделать некоторые практические итоги и ответить все-таки на животрепещущий вопрос: «Оптические аберрации это зло, или благо в фотографии»?

Здесь может быть достаточно много мнений, я попробую привести свое. Оно основывается на достаточно большом 15-летнем практическом опыте и в творческой художественной фотографии и в сугубо «ремесленной». За это время мне довелось, также, использовать порядка 200 различных объективов с разным рисунком и разной степенью выраженности аберраций, из них около 40 остались в коллекции и стали постоянно используемыми.

Итак, мы имеем разные мнения фотографов относительно фотографических аберраций, зачастую диаметрально противоположные. Налицо два лагеря, один побольше, другой чуть поменьше, но тоже многочисленный.

Представители первого лагеря, утверждают, что чем меньше выражены аберрации, тем объектив, вне всякого сомнения, лучше (идеальный объектив – вообще с полностью устраненными аберрациями). Представители второго лагеря вводят тезис о том, что без выраженных аберраций нет понятия «рисунок объектива», ибо характер и рисунок объектива и определяется степенью выраженности остаточных аберраций (а идеальный объектив без аберраций – «идеально скучный» объектив).

Забегая немного вперед, отмечу, что по моим наблюдениям среди членов первого лагеря больше «Ремесленников», среди вторых больше «Художников». Поэтому дальше в тексте я буду называть эти группы именно так.

Есть еще и третья довольно большая группа, так называемые «Технари». Их интересует, прежде всего, техника, а не фотография. Фотографии зачастую служат только для анализа достоинств и недостатков объективов и фотоаппаратов. Они постоянно снимают всякие миры и сюжеты с повышенной детализацией, или вообще не важно что, но чтобы было красивое боке и красивый рисунок. И тут все зависит от степени выраженности такого «технарства». Если в меру, то даже могут быть весьма полезны такие опыты и для себя и для других. Но если без меры, это уже, на мой взгляд, некая «тупиковая» ветвь в фотографии, не предусматривающая реального развития личности, как фотографа. Хотя, с другой стороны, можно ведь стать и оптическим конструктором.

Ну что ж, вернемся к попытке ответа на вопрос: «Когда аберрации уместны, а когда нет».

Факторы, влияющие на оценку

На мой взгляд, все зависит от нескольких ключевых факторов:

  1. Тип фотографии: художественная, научно-прикладная, аэросъемка и пр. Наиболее терпимо к аберрациям относится именно художественная, творческая фотография.
  2. Жанры фотографии. В каких-то жанрах приемлемы и даже приветствуются выраженные остаточные аберрации, в каких-то — напротив, строго не рекомендуются. Об этом, подробнее ниже.
  3. Собственные вкусы и личное восприятие снимка. В том числе насколько вам интересна та же пиктореальная фотография, полностью основанная на использовании мягкорисующей оптики с ярко выраженными аберрациями.
  4. Художественный кругозор. Эстетический вкус. Врожденный или приобретенный 🙂 Здесь и знание истории искусств, и знакомство с различными изобразительными стилями, течениями. Знание различных жанров и лучших их представителей. Посещение музеев, выставок и т.д. не только фотографии, но и других видов пластических искусств. Это дает человеку возможность художественного анализа и ответа на простой, и одновременно очень сложный вопрос: «То, что я вижу действительно красиво и гармонично или нет?»
  5. Опыт использования различной фотооптики. Дает больше возможностей для сравнения и анализа.

Давайте пройдемся по популярным жанрам фотографии и посмотрим, как там обстоят дела с аберрациями.

Пейзаж

В типовом и наиболее привычном нам «классическом» пейзаже, снятом на широкоугольную оптику, стараются по максимуму устранить все остаточные аберрации. Особенно кривизну поля (разрешение и резкость по краям) и дисторсию (исключение — художественная съемка Фишаем).

Илл. 2. Классический пейзаж. Чем меньше влияние остаточных аберраций, тем лучше.

В тоже время художественный пейзаж, вполне допускает применение объективов с остаточными аберрациями, в том числе с ярко выраженной сферической аберрацией (монокли), дисторсией (FishEye), кривизной поля (объектив Пецваля).

Илл. 3. Пиктореальный пейзаж, снятый моноклем. Аберрации создают настроение и атмосферу снимка.

Архитектура. Интерьер

Здесь, тоже, как правило, стараются снимать объективами с максимально устраненными аберрациями.

Илл. 4. Интерьер "Собора Покрова на Рву".

Исключения могут быть в художественной фотографии (главным образом для архитектуры) и совпадают с теми, что перечислены для жанра Пейзаж.

Портрет

У хорошего портретного объектива есть свои сформировавшиеся временем и здравым смыслом требования, а именно: достаточно большое фокусное расстояние для съемки без искажений, мягкие тональные переходы, невысокий контраст, выделение главного (глаза, ресницы, губы, волосы) и скрытие дефектов (морщины, складки, дефекты кожи).

И вот здесь-то супер-резкие и контрастные современные объективы с максимально исправленными аберрациями терпят фиаско. Их рисунок, зачастую, уже совсем не для этого жанра.

Для портретной фотографии считаются нормальными и вполне допустимыми (в разумных пределах):

  1. Сферическая аберрация. Вносит в снимок мягкость тональных переходов. Устраняет дефекты кожи.
  2. Астигматизм. Может формировать интересный рисунок в зонах нерезкости.
  3. Кривизна поля изображения. Акцентирует на главном объекте съемки, уводит малозначимые области в нерезкость.

Нежелательными аберрациями для портретной съемки являются:

Илл. 5. Мягкий портретный рисунок с выраженными аберрациями.

В лучшие портретные объективы, некоторые остаточные аберрации (прежде всего, сферическая) вносятся намеренно. А в других, например, Canon 135 SoftFocus, есть возможность управления софт-эффектом (т.е. по сути управление степенью выраженности аберрации).

Классический объектив Пецваля долгое время был эталоном объектива для портретной съемки, не смотря на выраженную сферическую аберрацию и кривизну поля. Многие фотографы и сейчас считают его схему идеальной для портрета.

Конечно, кроме остаточных аберраций, у хорошего портретного объектива много других требований. Подробнее можно с ними познакомиться в статье «Что такое портретный объектив?».

Предметная съемка. Натюрморт. Фрагменты.

Для коммерческой предметной съемки аберрации, как правило, не желательны. Действительно, в рекламной мелкопредметной съемке, съемке крупногабартиных предметов (например, мебель) и т.п. важными требованиями становятся:

  1. Передача фактур и текстур.
  2. Передача правильной геометрии.
  3. Высокое разрешение и резкость по всему полю кадра.

Соответственно, чем выше разрешение объектива, его микроконтраст и чем лучше у него устранены остаточные аберрации, тем больше приспособлен объектив для такого рода съемки. Для этих целей обычно хорошо приспособлены современные автофокусные объективы профессиональных серий с постоянным фокусным расстоянием.

Илл 6. Съемка мебели. Тут уже только максимально исправленные от аберраций объективы и диафрагмы 8-11

А вот что касаемо художественного натюрморта, тут уже совсем другая картина. Для такого жанра вполне применимы объективы с выраженными или вообще неисправленными аберрациями (например, монокли). Эти объективы могут создавать неповторимый художественный рисунок и особое настроение.

Илл 7. Натюрморт. Выраженные аберрации на диафрагме 1.2.

Жанровая съемка. Репортаж

В репортаже применяют в основном объективы с исправленными аберрациями, хотя для репортажного объектива решающими становятся другие факторы: автофокус и скорость его работы, диапазон фокусных расстояний для быстрого кадрирования, пыле-влагозащищенность и т.п.

Но поскольку в репортажном, да и жанровом снимке ключевой ценностью является сюжет и раскрытие сюжета, главное чтобы остаточные аберрации не мешали достижению этой цели.

Свадебная съемка

По сути, свадебная съемка — это гремучая смесь «репортажки» и «портретки». Поэтому для удачного и быстрого комбинирования этих двух жанров, желательно иметь для этой цели как минимум два объектива и желательно на двух камерах. Быстрый автофокусный зум для репортажных сюжетов и портретный светосильный фикс для портретных постановок.

Илл. 8. При известной сноровке можно снимать динамичные сюжеты и на мануальные, светосильные портретные объективы, но это очень непросто.

Специальные виды съемок

Читайте также:  Aux usb переходник в машину своими руками

В специальных видах съемок, для науки, медицины, картографии и т.п. применяются, как правило, объективы с максимально-возможным исправлением аберраций. Думаю «почему», объяснять уже не нужно.

Выводы

Ну что ж, настало время подвести некоторые итоги:

► С точки зрения влияния аберраций объективы надо выбирать под конкретный жанр и даже под конкретную задачу. Не бывает чудесных объективов идеально приспособленных для всего. Золотое правило — все хорошо вовремя и на своем месте.

Для ремесленников действительно чаще предпочтительнее объективы с исправленными аберрациями. Для художников – дело вкуса.

Правильно подобранный объектив, — это только инструмент, который может значительно улучшить снимок, но не сделает за вас главного. А главное, все-таки, — сюжет, идея, свет, изобразительное решение, композиция фотографического снимка.

Хороший способ найти «свои» объективы, как и «свои» жанры – постоянно пробовать, сравнивать, отбирать. При этом вовсе необязательно постоянно покупать новую оптику. Можно одалживать на день два у знакомых фотографов, или даже просто просматривать в больших количествах конкретные фотографии, сделанные конкретным объективом.

По большому счету, для творческого фотографа (не важно, ремесленника или художника) аберрации — это не зло, а только одна из возможностей для повышения выразительности своих снимков. Главное следовать правилу: «Все хорошо в меру!» 😉

2451313

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

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

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

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

Особняком стоит дифракция, которую хоть и можно отнести к аберрациям объектива, однако в силу её фундаментального характера и принципиальной неустранимости обычно рассматривают отдельно от прочих аберраций.

Монохроматические аберрации

В 1857 г. немецкий математик и астроном Филип Людвиг Зейдель выявил и математически описал пять т.н. монохроматических аберраций третьего порядка. Вот они:

  • Сферическая аберрация
  • Кома
  • Астигматизм
  • Кривизна поля изображения
  • Дисторсия

Настоящая статья написана для фотографов, а не для математиков, а потому нас, прежде всего, интересует не то, какие формулы описывают каждую из аберраций, а то, как аберрации проявляют себя в практической фотографии.

Рассмотрим их по порядку.

Сферическая аберрация

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

Ход световых лучей в идеальной линзе.

Ход лучей при сферической аберрации.

Диафрагмирование объектива заметно уменьшает сферическую аберрацию, поскольку при уменьшении отверстия диафрагмы отсекается часть лучей, проходящая через край линзы, а оставшиеся вблизи оптической оси лучи формируют более резкое изображение.

При конструировании объективов сферические аберрации устраняются комбинированием положительных и отрицательных линз, а также применением специальных асферических элементов, т.е. линз, преломляющая поверхность которых имеет асферическую форму, с тем расчётом, чтобы, вне зависимости от удалённости лучей света от оптической оси объектива, все они преломлялись по возможности одинаково, и таки сходились при фокусировке в одну точку. Чрезмерное исправление сферических аберраций, кстати, также ни к чему хорошему не приводит: пятно рассеяния становится ярче по краям, нежели в центре, что проявляется в виде кольцеобразного боке.

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

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

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

Астигматизм

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

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

При попытке достичь компромисса мы получаем универсально нерезкое изображение.

Исходное изображение без астигматизма.

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

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

Кривизна поля изображения

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

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

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

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

Читайте также:  Безлимитный трафик для мобильного интернета

Дисторсия

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

Выделяют два наиболее распространённых типа дисторсии: подушкообразная и бочкообразная.

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

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

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

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

Это не Земля закругляется, а обычная бочкообразная дисторсия.

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

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

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

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

Хроматические аберрации

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

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

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

Хроматизм положения

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

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

Исправление хроматизма положения.

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

Хроматизм увеличения

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

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

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

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

Этот фрагмент фотографии иллюстрирует хроматизм увеличения. Наведите курсор для сравнения с программно исправленым вариантом.

Первичные и вторичные хроматические аберрации

Хроматические аберрации подразделяются на первичные и вторичные.

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

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

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

Сферохроматизм

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

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

Читайте также:  Газ оранжевого цвета в квартире

О чём стоит беспокоиться?

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

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

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

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

Спасибо за внимание!

Post scriptum

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

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

Хромати́ческая аберра́ция — разновидность аберрации оптической системы, обусловленная зависимостью показателя преломления среды от длины волны проходящего через неё излучения (то есть, дисперсией света) [1] . Из-за паразитной дисперсии фокусные расстояния не совпадают для лучей света с разными длинами волн (лучей разных цветов).

  • хроматизм положения;
  • хроматизм увеличения;
  • хроматические разности геометрических аберраций.

Хроматические аберрации приводят к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен — артефактов.

Содержание

Хроматизм положения [ править | править код ]

При прохождении света через оптическое стекло или другие оптические материалы наблюдается дисперсия. Это явление заключается в том, что показатель преломления среды зависит от длины волны излучения (разных цветов).

Показатель преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому фокус (точка) синих лучей F b l u e <displaystyle F_> расположен ближе к задней главной точке линзы, чем фокус красных лучей F r e d <displaystyle F_> . 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 F b l u e − F r e d <displaystyle F_-F_> называется «хроматизмом положения» (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией [П 1] ) [2] . Диафрагма 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.

Конструкция фотографических объективов рассчитана на устранение хроматических аберраций. Система линз, выполняющих сближение фокусов двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической (ахроматизированной [2] ), 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 p <displaystyle p> , определяемую по формуле:

p = d 2 50 f , <displaystyle p=<frac <2>><50f>>,>

  • d <displaystyle d>— сопряжённое фокусное расстояние;
  • f <displaystyle f>— 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. Сине-фиолетовые лучи, будучи не в фокусе, образуют значительные «кружки рассеяния», уменьшающие резкость изображения.

Хроматизм положения может быть исправлен путём комбинирования собирательной и рассеивающей линз. Линзы должны состоять из оптических стёкол и обладать различной дисперсией [3] . При прохождении через первую линзу луч отклонится к оптической оси и диспергирует. Войдя во вторую линзу, луч незначительно отклонится 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 оптической системы или их комбинацию далеко не всегда необходимо; достаточно, чтобы все элементы в целом компенсировали дисперсию друг друга.

Для уменьшения хроматических аберраций в конструкциях оптических приборов (объективов, биноклей, микроскопов, телескопов и т. д.) могут применяться такие оптические элементы, как линзы из особых оптических стёкол (курцфлинт, лангкрон), зеркала или зонные пластинки.

Хроматизм увеличения [ править | править код ]

Хроматизм увеличения (также называется 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 [ править | править код ]

В общем случае, каждая геометрическая аберрация зависит от цвета. Так, например, сферическая аберрация может быть различной для синих и для красных лучей («сферохроматизм») и/или хроматическая разность аберраций наклонных пучков [4] . Перечисленное также можно считать хроматическими аберрациями, поскольку побочные эффекты от их влияния, в целом аналогичны побочным эффектам от хроматизмов положения и увеличения.

Хроматические аберрации в фотографии [ править | править код ]

Во многих современных фотокамерах хроматизм увеличения исправляется автоматически. Корректировка выполняется процессором камеры при записи файла (например, JPEG). При съёмке в RAW корректировку можно выполнить позднее — при обработке RAW файла. Программная корректировка хроматизма увеличения не снижает чёткость снимка.

В то же время, хроматизм положения не может быть исправлен программной обработкой. Многие сверхсветосильные объективы, включая профессиональные модели [5] , обладают выраженным хроматизмом положения на открытых диафрагмах. Как правило, хроматизм положения перестаёт быть заметным при закрытии диафрагмы до f/2.8-f/4.

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector