Оптические искажения объективов
Оптические искажения объективов
Я думаю, многие читатели не раз замечали, что изображение на фотографии отличается от того, что мы видим своими глазами. Отчасти это связано с особенностями передачи перспективы при разном фокусном расстоянии. Об этом подробнее можно почитать в статье про выбор объектива. Помимо этого, на изображении могут появляться дефекты в виде цветовых ореолов на контрастных участках, затемнения кадра по краям и изменения геометрии объектов. Эти недостатки можно смело отнести к оптическим искажениям объективов, вот о них и поговорим в сегодняшней статье.
Дисторсия
Дисторсия – это геометрическое искажение прямых линий, когда они выглядят искривленными. Не стоит путать дисторсию и искажение перспективы, в последнем случае прямые параллельные линии становятся сходящимися, но не искривляются. Существует два типа дисторсии по виду воздействия на картинку: подушкообразная – когда линии вогнутые и бочкообразная – когда они выпуклые.
Подушкообразная дисторсия, нормальное изображение и бочкообразная дисторсия
Конечно на практике изображение редко принимает такие уродливые формы, как на схеме. Более реальным примером эффекта может служить фотография в начале статьи с небольшой бочкообразной дисторсией.
В первую очередь дисторсия видна на зум-объективах, причем чем больше кратность зума, тем сильнее она заметна. Обычно в широкоугольном положении можно наблюдать “бочку”, а в теле – “подушку”. Между крайними положениями объектива недостатки оптики становятся не такими заметными. Кроме этого уровень искажений может изменятся и от дистанции до объекта, в некоторых случаях близкий объект может быть им подвержен, а отдаленный получится на фотографии нормально.
Хроматически аберрации
Второй вид оптических искажений, которые мы рассмотрим – это хроматические аберрации, довольно часто можно встретить сокращенное “ХА”. Хроматические аберрации вызваны разложением белого света на цветовые составляющие, из-за чего объект на снимке имеет немного разные размеры в разных цветах и как следствие по его краю появляются цветные контуры. Часто невидимые в центре кадра, они становятся заметны у объектов расположенных ближе к краям изображения. ХА не зависят ни от значения фокусного расстояния, ни от диафрагмы, но чаще и сильнее проявляются опять же в зум-объективах. Это обусловлено необходимостью внесения в оптическую схему дополнительных элементов для устранения эффекта, что для объективов с переменным фокусным расстоянием заметно сложнее, чем для фиксов.
На снимке слева ХА особенно заметны на волосах (фиолетовый контур) и на решетке окон (бирюзовый).
Нельзя сказать, что хроматические аберрации сильно портят снимок, но на конрастных объектах, особенно в контровой подсветке они становятся весьма заметны и довольно сильно бросаются в глаза.
Виньетирование
Последний пункт – виньетирование, иными словами затемнение областей по краям кадра. Обычно его можно заметить на широкоугольных объективах при максимально открытой диафрагме. Этот эффект встречается довольно редко.
Не стоит путать виньетирование вызванное недостатками оптики и появившееся из-за дополнительных аксессуаров. На картинке выше края получились черными из-за нескольких достаточно толстых светофильтров накрученных на объектив. Аналогичный эффект может получится и при навинчивании длинной бленды.
Изначально все оптические искажения напрямую зависят от класса и типа оптики, которую вы используете. Дорогие серии объективов имеют сложные схемы расположения линз и множество дополнительных элементов, что сводит к минимуму подобные нежелательные эффекты. Более дешевые объективы, особенно зумы, вследствие упрощения конструкции, намного сильнее подвержены подобным проблемам.
Спешу разочаровать читателей, объективов полностью лишенных вышеперечисленных проблем просто нет. В той или иной степени даже дорогие модели оптики с постоянным фокусным расстоянием все равно искажают картинку, правда заметно это в основном по краям кадра. Хорошая новость в том, что в большинстве своем эти эффекты не очень сильно портят картинку и довольно легко могут быть устранены программно (об этом поговорим в следующей статье). Кроме этого на камерах с неполноформатной матрицей, а это все любительские зеркалки, края изображения в любом случае обрезаются и при использовании хорошей оптики видимые искажении минимальны.
Геометрические и хроматические аберрации объективов
Для начала нужно понять и принять тот факт, что идеальных оптические систем (т.е. в нашем случае – объективов) не существует. Каждой оптической системе присущи искажения, которые она вносит в проекцию реальности на изображение (фотографию). Искажения оптических систем по-научому принято называть аберрациями, т.е. отклонениями от нормы или от идеала.
Аберрации различных оптических систем могут принимать разную форму и быть более заметными или практически не различимыми. Обычно чем дороже объектив, тем качественнее его оптическая система, а значит, тем меньше аберраций ей присуще.
Виды аберраций
Чаще всего само слово «аберрация» в фотографии применяется в сочетании «хроматические аберрации». Как вы уже могли догадаться, хроматические аберрации – это один из видов искажений, вызванных особенностями оптической системы объектива, который выражается в виде цветовых отклонений. Типичный пример хроматических аберраций – это нестественные цветные контуры на границах объектов съемки. Ярче всего хроматические аберрации проявляются на контурах в высококонтрастных участках изображения. Например, на границе веток деревьев, снятых на фоне яркого неба, или по контуру волос при съемке портрета в контровом закатном свете.
Причиной хроматических аберраций является такое оптическое явление как дисперсия стекла, из которого изготовлены линзы. Дисперсия стекла заключается в том, что световые волны разной длины (разного цветового спектра) при прохождении через линзу преломляются под разными углами. Белый свет (который содержит в себе целый спектр световых волн разной длины, т.е. разного цвета), проходя через линзу объектива, сначала распадается на цветовой спектр, который затем снова собирается в пучок для проекции изображения на матрицу фотоаппарата. В результате из-за разницы углов преломления цветных лучей возникают отклонения при формировании изображения. Это выражается в погрешностях при распределении цвета на снимке. Именно поэтому на фотографии могут появиться цветные контуры, цветные пятна или полосы, которых не было на объекте съемки.
Хроматические аберрации в той или иной степени присущи практически всем объективам. Дешевая оптика «хроматит» гораздо сильнее, чем объективы элитной серии. На этапе проектирования оптической системы производители могут минимизировать хроматические аберрации при помощи использования ахроматических линз. Секрет ахроматической линзы в том, что ее конструкция состоит из двух сортов стекла: одно с низким, а другое с высоким коэффициентом преломления света. Подбор пропорции сочетания материалов с разными коэффициентами преломления света позволяет снизить отклонения световых волн в момент расщепления белого света.
Не стоит сильно расстраиваться, если ваш объектив не содержит ахроматических линз – хроматические аберрации возникают в основном при съемке в сложных условиях освещения, и сильно бросаются в глаза только при просмотре фотографии в 80-100% увеличении. К тому же, никто не отменял обработку в графических редакторах, которые позволяют свести на нет такие погрешности оптики. О том, как это сделать, читайте в следующей статье «Исправление погрешностей объектива» (публикация скоро).
К другому виду аберраций объектива относятся геометрические искажения, которые принято называть дисторсией объектива. Дисторсия объектива проявляется в искажении пропорций объектов, расположенных ближе к краям кадра. Говоря научным языком, при дисторсии линейное увеличение объектов, находящихся в поле зрения, происходит неравномерно. В результате предметы по краям кадра выглядят неестественно сплюснутыми или вытянутыми.
По характеру искажений выделяют два вида дисторсии: положительная (вогнутая или подушкообразная) и отрицательная (выпуклая или бочкообразная). Если в кадре геометрических искажений не наблюдается, то говорят, что дисторсии нет. В этом случае изображение выглядит ровным и плоским, обратите внимание на идеально ровную линию горизонта на снимке ниже. Обычно именно по линии горизонта можно легко заметить геометрические искажения в пейзажной съемке.
Сильнее всего дисторсия проявляется при использовании широкоугольных объективов. Причем, чем больше угол обзора объектива (чем меньше фокусное расстояние), тем сильнее проявляются геометрические аберрации. Наверняка, вы замечали, что вертикальные и горизонтальные линии при съемке на ширик искривляются по мере приближения к краям кадра. Самый яркий пример дисторсии объектива – это фотографии, снятые на сверхширокоугольный объектив «фишай» (рыбий глаз). Но в случае с фишаем дисторсия не является погрешностью или недостатком оптики. Скорее, это его особенность, которая позволяет расширить угол обзора объектива до 180 градусов (и даже больше).
При использовании широкоугольных объективов (ФР 200 мм) может появляться подушкообразная (выпуклая) дисторсия. Объективам со средними значениями фокусных расстояний обычно не свойственны геометрические искажения по полю кадра.
Именно поэтому говорят, что широкоугольный объектив искажает пропорции, а объективы с фокусным расстояние 70-200 мм сглаживают какие-либо искажения. И именно поэтому, портреты принято снимать на объективы 70-200 мм, которые не искажают пропорции лица и фигуры. А вот портреты, снятые на ширик, выглядят комично и используются только для создания специального карикатурного эффекта. При этом чем меньше расстояние между точкой съемки и объектом съемки, тем сильнее проявляются искажения пропорций. Например, как на известном портрете Билла Клинтона (фотография ниже) — голова выглядит непропорционально маленькой по сравнению с большими руками и коленями. Но в данном случае это как раз творческая задумка, авторский стиль фотографа. При помощи использования широкоугольного объектива он смог создать яркий зрительный образ — ассоциацию с персоной бывшего президента США.
Так же, как и хроматические аберрации, дисторсия поддается исправлению при конструировании объектива. Для этого в оптическую систему встраивается асферическая линза, а объективы с исправленной дисторсией называют асферическими. Вы могли видеть такие названия (ASP) в описании технических характеристик к объективу. Такие объективы обычно стоят дороже сферических аналогов, но при съемке передают пропорции объектов в кадре без искажений. Однако есть относительно не дорогой объектив Sigma 10-20 mm F4-5.6 EX DC HSM, который дает ровную картинку даже при максимальном угле обзора 102 градуса.
Если ваш объектив на широком угле дает геометрические аберрации, то есть два способа это исправить:
Оптические искажения объективов
Я думаю, многие читатели не раз замечали, что изображение на фотографии отличается от того, что мы видим своими глазами. Отчасти это связано с особенностями передачи перспективы при разном фокусном расстоянии. Об этом подробнее можно почитать в статье про выбор объектива. Помимо этого, на изображении могут появляться дефекты в виде цветовых ореолов на контрастных участках, затемнения кадра по краям и изменения геометрии объектов. Эти недостатки можно смело отнести к оптическим искажениям объективов, вот о них и поговорим в сегодняшней статье.
Дисторсия
Дисторсия — это геометрическое искажение прямых линий, когда они выглядят искривленными. Не стоит путать дисторсию и искажение перспективы, в последнем случае прямые параллельные линии становятся сходящимися, но не искривляются. Существует два типа дисторсии по виду воздействия на картинку: подушкообразная — когда линии вогнутые и бочкообразная — когда они выпуклые.
Подушкообразная дисторсия, нормальное изображение и бочкообразная дисторсия
Конечно на практике изображение редко принимает такие уродливые формы, как на схеме. Более реальным примером эффекта может служить фотография в начале статьи с небольшой бочкообразной дисторсией.
В первую очередь дисторсия видна на зум-объективах, причем чем больше кратность зума, тем сильнее она заметна. Обычно в широкоугольном положении можно наблюдать «бочку», а в теле — «подушку». Между крайними положениями объектива недостатки оптики становятся не такими заметными. Кроме этого уровень искажений может изменятся и от дистанции до объекта, в некоторых случаях близкий объект может быть им подвержен, а отдаленный получится на фотографии нормально.
Хроматически аберрации
Второй вид оптических искажений, которые мы рассмотрим — это хроматические аберрации, довольно часто можно встретить сокращенное «ХА». Хроматические аберрации вызваны разложением белого света на цветовые составляющие, из-за чего объект на снимке имеет немного разные размеры в разных цветах и как следствие по его краю появляются цветные контуры. Часто невидимые в центре кадра, они становятся заметны у объектов расположенных ближе к краям изображения. ХА не зависят ни от значения фокусного расстояния, ни от диафрагмы, но чаще и сильнее проявляются опять же в зум-объективах. Это обусловлено необходимостью внесения в оптическую схему дополнительных элементов для устранения эффекта, что для объективов с переменным фокусным расстоянием заметно сложнее, чем для фиксов.
На снимке слева ХА особенно заметны на волосах (фиолетовый контур) и на решетке окон (бирюзовый).
Нельзя сказать, что хроматические аберрации сильно портят снимок, но на конрастных объектах, особенно в контровой подсветке они становятся весьма заметны и довольно сильно бросаются в глаза.
Виньетирование
Последний пункт — виньетирование, иными словами затемнение областей по краям кадра. Обычно его можно заметить на широкоугольных объективах при максимально открытой диафрагме. Этот эффект встречается довольно редко.
Не стоит путать виньетирование вызванное недостатками оптики и появившееся из-за дополнительных аксессуаров. На картинке выше края получились черными из-за нескольких достаточно толстых светофильтров накрученных на объектив. Аналогичный эффект может получится и при навинчивании длинной бленды.
Изначально все оптические искажения напрямую зависят от класса и типа оптики, которую вы используете. Дорогие серии объективов имеют сложные схемы расположения линз и множество дополнительных элементов, что сводит к минимуму подобные нежелательные эффекты. Более дешевые объективы, особенно зумы, вследствие упрощения конструкции, намного сильнее подвержены подобным проблемам.
Спешу разочаровать читателей, объективов полностью лишенных вышеперечисленных проблем просто нет. В той или иной степени даже дорогие модели оптики с постоянным фокусным расстоянием все равно искажают картинку, правда заметно это в основном по краям кадра. Хорошая новость в том, что в большинстве своем эти эффекты не очень сильно портят картинку и довольно легко могут быть устранены программно (об этом поговорим в следующей статье). Кроме этого на камерах с неполноформатной матрицей, а это все любительские зеркалки, края изображения в любом случае обрезаются и при использовании хорошей оптики видимые искажении минимальны.
Искажения в объективе: все, что должен знать каждый фотограф
В этой статье мы расскажем обо всем, что нужно знать фотографам, чтобы получить наилучшие результаты от своих объективов. Начнем с ответов на наиболее часто задаваемые вопросы об искажениях объектива. Затем посмотрим на несколько примеров этих деформаций и, наконец, попытаемся прорваться через дебри технической терминологии и разберем некоторые из этих понятий в доступной для непрофессионалов форме.
Общие вопросы об искажении объектива
Вы считаете, что мой дорогой объектив не идеален?
Все объективы имеют оптические дефекты, поэтому они создают образы, которые не являются совершенными копиями фотографируемых предметов. Но производители упорно пытаются создать безупречную оптику, не смотря на то, что пока не существует способа изготовления объектива, который не страдал бы в какой-то степени от искажений и хроматических аберраций.
Если я куплю более дорогой объектив, то буду получать менее искаженную картину?
Стоимость не обязательно является показателем качества. Количество искажений в объективе в значительной степени зависит от типа объектива и его конструкции. Цена играет роль, но не менее важны такие факторы, как фокусное расстояние.
Например, чем шире угол объектива, тем труднее прямой линии не оказаться изогнутой. Уменьшение фокусного расстояния также способствует искажению, потому что невозможно корректировать аберрации при каждом фокусном расстоянии.
Никто не утверждает, что премьер-объектив безупречен, но чем больше диапазон зума, тем более заметны становятся эти искажения.
Я никогда не замечал никаких проблем со своим объективом.
И это вполне может быть правдой для многих потребителей. Дело в том, что строение объективов за последние годы значительно улучшилось. Стремительная эволюция новейших цифровых датчиков с высокой точностью ускорила и прогресс в конструкции объектива. Сочетание мощного сенсора с качественным объективом сводит искажения к минимуму, но они все же остаются.
Неужели раньше не было такого качества?
Это бесспорно. Но есть проблемы, которые не утратили своей актуальности. Например, потемнение в углу изображения по-прежнему остается неразрешимой задачей в современной фотографии, так же, как это было во времена зарождения фотоискусства. Этот эффект, называемый виньетированием, не настолько настойчиво проявляется в наши дни, но все же имеет место. Мы действительно вынуждены констатировать, что фотографии немного темнее по краям, но не значительно. Так что даже не все это замечают, а некоторые преднамеренно делают темные углы, используя Photoshop для усиления эффекта.
Сфотографируйте равномерно освещенную белую поверхность и внимательно посмотрите на нее на мониторе вашего компьютера. Вы сможете разглядеть едва заметную яркость в центре и затенение в углах. Этот эффект потемнения может быть устранен с помощью пользовательских настроек, которые предусмотрены в некоторых камерах, либо с помощью стандартного программного обеспечения для редактирования изображений.
Сколько есть различных типов оптических искажений?
Существуют десятки этих дефектов, в том числе астигматизм, но есть два-три, на которые стоит обратить особенное внимание.
Начнем с самых простых для понимания
Начнем с криволинейных искажений. Они бывают нескольких различных типов, но самое распространенное, это бочкообразное искажение. Легко возникает при использовании ультра-широкоугольного объектива, и вызывает выпуклость прямых линий. Этот эффект еще более очевиден при съемке объективом «рыбий глаз», где такие деформации остаются неисправленными, так как дизайнеры стремятся к ним преднамеренно. Они используют этот прием, чтобы получить как можно более широкое поле зрения.
Какие еще существуют криволинейные искажения?
Подушкообразное искажение часто возникает при использовании длинных телеобъективов. Линии при этом становятся вогнутыми. Эффект, как правило, едва заметен, если вы фронтально фотографируете прямоугольный предмет. Некоторое масштабирование способно спровоцировать признаки искажений, где изображение может показаться подушкообразным или бочкообразным.
Чего еще я должен остерегаться?
Самая большая проблема в фотографии с современной зеркальной фотокамерой это хроматические аберрации. Поскольку мы изменяем масштаб во время съемки, то на изображениях возникает цвет окантовки, особенно в тех местах кадра, где имеется большой цветовой контраст. Для пленочного фотоаппарата такое искажение не настолько характерно и могло проявиться лишь при сильном увеличении снимка.
Где я, скорее всего, увижу хроматические аберрации?
Это свойственно объективам всех фокусных расстояниях, но более выраженным будет на максимальном фокусном расстоянии, причем с недорогой моделью. Также стоит взглянуть на тесты этого явления, проведенные с разными объективами, потому что хроматические аберрации для некоторых моделей характерны в большей степени, чем для других. Вы обнаружите их по краям предметов, а также вдоль края изображения. Проще всего увидеть их там, где у вас есть белая линия, пересекающая темную область, например, оконная рама.
Что я могу с этим сделать?
Да, вы можете исправить это во время редактирования. Даже, ваша камера может поставляться с программой, которая поможет вам решить такую проблему. Photoshop CS имеет несколько хороших инструментов для минимизации влияния аберраций на ваши фотографии. Пользователям Elements 8 меньше повезло, но отдельные коррекции искажения все же доступны. Неплохо подходит PTLens и стоит всего $ 25.
Виды искажений объектива
Ниже приведены примеры самых распространенных видов искажений объектива иллюстрирующие, как они влияют на ваши композиции.
Бочкообразное искажение
Бочкообразное искажение создает образ, в котором линии отклоняются наружу к краям (выпуклость). Что делает прямоугольники бочкообразными.
Подушкообразное искажение
Подушкообразное искажение создает вогнутость линии к центру. Прямоугольники выглядят, как контуры подушки.
Хроматическая аберрация
Хроматическая аберрация (или ахроматизм) обычно наблюдается в виде цветной окантовки. Она создает на линии и по краям в изображении не характерный для оригинала цвет.
Виньетирование
Все типы объективов создают образ, который темнее по краям, чем в центре. Такое явление известно как виньетирование, и может быть намеренно использовано как стилистический прием.
Без искажений
Нет искажений объектива. Все линии прямые, как в реальности. Здесь нет затемнения по краям, и все цвета сосредоточены в одной точке.
Почему возникают хроматические аберрации?
Цель объектива — преломлять свет, направлять прямой путь лучей в сторону датчика.
К сожалению, световые волны различной длины, поэтому преломляются не в одной точке, а это означает, что путь красного цвета поворачивается на угол, отличный от синего цвета, который также не совпадает с преломлением зеленого цвета.
Затем различные цвета сосредотачиваются в различных точках, так что это создает цветную окантовку.
Производители объективов на многое идут, чтобы свести к минимуму влияние этого неизбежного закона физики. Некоторые элементы объектива используются в комбинации для устранения, возникающих аберраций.
Есть два типа хроматической аберрации. Траверс (боковая) хроматическая аберрация, которая создает цветную окантовку. Она вызвана тем, что увеличение изображения изменяется в зависимости от длины волны.
Продольная (осевая) хроматическая аберрация вызывается волнами различной длины, сосредоточенными на различных расстояниях.
Это создает мягкость по всему изображению, которая может быть минимизирована, если избегать широких отверстий, чтобы уменьшить глубину резкости.
Учим язык – терминология
Бочкообразное искажение
Объектив, в особенности ультра-широкоугольный, деформирует линии, делая их выпуклыми.
Хроматическая аберрация
Ошибка объектива, при которой световые волны преломляются на разную величину, или сосредоточены на разных расстояниях.
Подушкообразное искажение
Это искажение характерно для длинных телеобъективов, которые вызывают искажения на изображении в виде вогнутых линий.
APO
Apochromat. Тип объективов, созданных Sigma и другими производителями для коррекции хроматических аберраций.
ED
Сверхнизкая дисперсия. Объективы Nikon, предназначенные для коррекции хроматических аберраций.
UD
Ультранизкая дисперсия. Элемент, который можно обнаружить в некоторых объективах Canon L-серии, предназначенных для устранения хроматической аберрации.
Искажения объектива — аберрации и виньетирование
Часто бывает так, что изображение на фотографии отличается от того, какое мы видим собственными глазами. Эти отличия выражаются в изменении геометрии объектов и перспективы, затемнении кадра по краям или появлении цветовых ореолов. Такие недостатки связаны с оптическими искажениями объективов, ведь любые стекла или зеркала немного искажают картинку. Поэтому, как это ни странно, но оптические искажения объектива практически невозможно полностью устранить, можно лишь уменьшить их проявление на готовой фотографии.
Зачастую в небольших искажениях объектива никакой особой проблемы нет, они совершенно незаметны на снимке. Но в некоторых случаях оптические искажения серьезно меняют характер снимка, и тут уже приходится задумываться над тем, как же бороться с искажениями снимков, сформированных системой оптики.
Тип и характер оптических искажений напрямую зависят от используемого объектива. Как известно, все объективы имеют такие важные характеристики, как фокусное расстояние, резкость, угол обзора и глубина резкости. Резкость оптики – это способность объектива различить и передать самую маленькую деталь в сцене. При отсутствии резкости говорят, что объектив «мылит». Сам по себе объектив представляет собой сложную оптическую систему, которая требует высокой точности и качества изготовления. Вследствие этого даже объективы из одного модельного ряда и с одинаковыми характеристиками могут отличаться друг от друга по качеству.
Большинство объективов характеризуются присутствием всевозможных аберраций, то есть оптическими искажениями на снимке, которые напрямую связаны с системой оптики. Эти аберрации по своему происхождению могут быть хроматическими или геометрическими. Многие фотографы-любители, впрочем, и не замечают этих искажений, просто потому что не знают, на что нужно смотреть, чтобы заметить аберрации.
Хроматические аберрации
Хроматические аберрации – это довольно распространенный вид оптических искажений объектива, который характеризуется появлением ненужных цветных ореолов и контуров на границах цветов. Хроматические аберрации вызваны не идеальностью оптики фотокамер, когда белый свет в линзах вначале расщепляется на цветовые составляющие, а затем соединяется назад в пучок. Но некоторая неточность этого соединения приводит к неприятным искажениям на снимке.
Хроматические (цветовые) аберрации на границе контрастных сред
Яркие разноцветные контуры, обрамляющие контрастные объекты — это и есть хроматическая аберрация. Такие искажения редко видны в центре кадра, зато они становятся заметны у объектов, расположенных ближе к краям изображения. Чаще всего этот вид оптических искажений можно наблюдать при использовании зум-объективов. Но на самом деле в той или иной степени хроматические аберрации присущи любому объективу.
В принципе, хроматические аберрации не так сильно портят снимок, ведь они проявляются, главным образом, по краям изображения. К тому же, зачастую они просто не слишком заметны. Но иногда, особенно при съемке контрастных объектов, подобные оптические искажения на готовой фотографии начинают резко бросаться в глаза.
Для того, чтобы снизить возможность возникновения неприятных хроматических аберраций, сегодня используются особые ахроматические линзы, состоящие из двух различных сортов стекла – крона и флинта. Если крон характеризуется низким коэффициентом преломления, то флинт, наоборот, высоким. Соответственно, грамотное сочетание этих двух материалов в оптической системе позволяет снизить вероятность появления хроматических аберраций практически до нуля.
Геометрические аберрации
Если хроматические аберрации связаны с искажениями цвета, то геометрические характеризуют свойство объектива искажать геометрию снимаемых объектов. Начинающие фотографы наверняка сталкивались с таким явлением, когда на фотографиях прямые линии вдруг выгибаются наружу, а стены неожиданно становятся кривыми. Все это геометрические искажения или дисторсия, бороться с которой можно при помощи регулировки диафрагмы. Уменьшая диаметр диафрагмы, фотограф, тем самым, уменьшает количество световых лучей, попадающих на края объектива.
Однако если слишком сильно прикрыть диафрагменное отверстие, то возникает другой оптический эффект, называемый дифракцией. Дифракция ограничивает детальность снимка вне зависимости от установленного разрешения изображения. То есть чрезмерное уменьшение диаметра диафрагмы приводит к тому, что достигнутая резкость перекрывается сглаживающим действием дифракции, вследствие чего уже возникают проблемы с детализацией изображения.
Геометрические аберрации делятся на два отдельных вида — бочкообразные и подушкообразные. Бочкообразные искажения характерны для широкоугольных объективов, когда центр кадра расположен ближе, чем края, вследствие чего центральная часть приобретает более выпуклую форму, а прямые линии выгибаются наружу.
Бочкообразность
Обратное «бочке» явление – это подушкообразные искажения, когда прямые линии, наоборот, выгибаются внутрь, вследствие чего кадр становится «вогнутым». Подушкообразные искажения характерны, в частности, для телевиков. Появлению бочкообразной дисторсии на фотографии способствует применение фотографом минимального значения зума, а подушкообразной – максимального зума. Чем больше кратность зум-объектива, тем более заметной на снимке выглядит дисторсия. Также на заметность геометрических аберраций влияет и дистанция до снимаемого объекта. В частности, близкий объект съемки может быть более подвержен геометрическим искажениям в кадре.
Различные проявления дисторсии объективов, то есть искривления прямых линий на снимке, можно убирать или корректировать с помощью средств современных графических редакторов. Профессиональные фотографы для этой цели обычно используют специальные программы для коррекции искажений, в числе которых можно назвать AdobeCamera RAW, Lightroom, Aperture и PTLens. Кроме того, в том же Photoshop существует инструмент LensCorrection с помощью которого можно корректировать оптические искажения.
Правда, к коррекции аберраций в графических редакторах необходимо подходить внимательно и осторожно, ведь при неаккуратной коррекции одни искажения будут просто меняться на другие, что может привести только к ухудшению снимка. Кроме того, не стоит забывать о том, что небольшие оптические искажения объектива и связанное с этим несовершенство снимка, в конечном счете, может пойти фотографии даже на пользу.
Иногда в практике фотографов встречаются и такие оптические искажения, как кривизна поля изображения. Этот эффект характеризуется, например, появлением размытых углов и нечетких краев. То есть в фокусе может находиться только либо центр изображения, либо его края. Нередко на фотографиях можно наблюдать и искажения перспективы, которые проявляются в сходимости на снимке двух исходно параллельных прямых. Такие искажения возникают, главным образом, из-за положения камеры, то есть линия зрения фотоаппарата не перпендикулярна параллельным прямым.
Виньетирование
Наконец, довольно редко можно встретить эффект, называемый виньетированием. Это искажения, которые характеризуются падением яркости изображения от центра к краям, то есть затемнением картинки по краям кадра. Подобный эффект встречается при использовании широкоугольного объектива и максимально открытой диафрагме.
Итак, оптических искажений, вызванных особенностями оптической системы, большое количество. Тут важно понимать, что не существует ни одного объектива без каких-либо аберраций. Даже самые дорогие объективы от известных производителей могут демонстрировать некоторые искажения изображения. Это, в свою очередь, означает, что при выборе оптики не стоит ориентироваться исключительно на высокую цену объектива, полагая, что чем дороже, тем качественнее. Не стоит гнаться и за новыми, разрекламированными моделями объективов, если Вы уже являетесь обладателем оптики, которая Вас полностью устраивает.
Конечно, в дорогостоящих объективах, как правило, реализована более сложная конструкция с уникальной схемой расположения линз и множества дополнительных элементов, что должно свести к минимуму возникновение всевозможных оптических искажений. Однако, как мы уже отметили, ни один из объективов не может похвастаться тем, что он полностью лишен вышеупомянутых недостатков. Поэтому нужно выбирать оптику, которая нравится только Вам и соответствует Вашему ощущению фотографического качества. Стоит верить не техническим характеристикам объектива, заявленным компанией-производителем, а только хорошим, качественным фотографиям.
Но даже если Вы стали обладателем объектива, который иногда демонстрирует некоторые искажения изображений – это не беда. Ведь если досконально изучить особенности «поведения» конкретного объектива, то все его недостатки можно умело компенсировать своим фотографическим мастерством. В любом случае большинство оптических искажений объектива не так сильно портит картинку и их можно легко устранить программными средствами при обработке отснятых фотоизображений.
Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)
Оптические искажения объективов
Вы уже познакомились в статье про фокусные расстояния с изменением перспективы на различных расстояниях от объекта. Теперь мы рассмотрим другие искажения, которые возникают вследствие многочисленных преломлений света в объективе, а именно аберраций — отклонений свойств реальных объективов от теоретических идеальных оптических схем. Аберрации условно делят на хроматические и геометрические. Я не стану вас утомлять законами геометрической оптики, а приведу лишь один важный вывод: аберрации уменьшаются 1 — при закрытии диафрагмы объектива, 2 — при стремлении цвета изображения к монохроматическому и при нахождении точки, излучающей (отражающей) свет, ближе к главной оптической оси.
Хроматические аберрации (далее ХА) — артефакты оптического свойства, выражающиеся в виде цветной каймы на контрастных границах. Проиллюстрируем это на фотографии.
Мы видим кайму на контрасте. Вообще ХА, проявляются, как правило, на контрастных переходах.
Разберем в общих чертах природу этого явления. Белый свет, проходя через оптическую систему разлагается на составляющие цветные лучи и в результате изображение предмета в пространстве изображения искажается. На схеме показана физика этого явления.
Данная проблема исправляется ахроматическими линзами.
Уровень хроматических аберраций пропорционально зависит от величины фокусного расстояния и диафрагмы. Т.е. чем больше отверстие и ФР объектива, тем больше ХА.
Дисторсия — это изменение линейного увеличения по полю зрения. Более понятней это определение становится при использовании двух терминов — «Подушка» и «Бочка». Взгляните на рисунок из трех кадров. На первом показан кадр с нормальной (нулевой) дисторсией, на втором показана «Подушка», а на третьем «бочка».
Современные программы позволяют бороться с этим видом искажений, используя информацию в файле об используемом объективе. Например, в Adobe Lightroom я всегда импортирую снимки с включением этой коррекции. Данное искажение также зависит от изменения фокусного расстояния и диафрагмы.
Виньетирование — это ослабление освещенности от центра к углам кадра. Характерно для широкоугольных объективов, телеобъективов, а также для оптических систем с большой светосилой. Изображение ниже иллюстрирует причину возникновения виньетирования.
На камерах Canon можно включить автоматическую коррекцию виньетирования через меню «Коррекция периферийной освещенности». Также можно коррекцию выполнить на этапе постобработки, например, в Adobe Lightroom. Сравните два кадра, слева имеется виньетирование. Справа тот же кадр, но с корректировкой виньетирования. Если внимательно присмотритесь к углам, увидите на левом кадре легкое затемнение.
Зачастую можно встретить различные способы добавления виньетирования на этапе постобработки для придания художественности фотографии. Поэтому является ли виньетирование дефектом или наоборот художественным приемом — вопрос относительный и должен решаться в каждом конкретном случае персонально. При уменьшении диафрагмы эффект виньетирования падает.
Падение разрешения от центра к краю кадра присутствует практически во всех объективах, где-то больше, где-то меньше. Смазанные и нечёткие края кадра — признак низкого оптического разрешения объектива по краю. К сожалению, с этим искажением бороться практически невозможно. На этапе покупки объектива нужно внимательно изучить его характеристики путем чтения его MTF-диаграммы, причем как на сайте официального производителя, так и у сторонних независимых тестировщиков. Линии этой диаграммы дадут четкий ответ о падении разрешения. О диаграммах MTF будет рассказано в продвинутом курсе.
В любом случае падение разрешения должно быть симметричным, и если при покупке объектива вы видите (нужно обязательно выполнять тестовые снимки перед покупкой прямо в магазине), что одна сторона, например, более мыльная, чем другая — это признак брака, либо объектив уже разбирали и пытались чинить.
Дополнительные материалы:
Домашнее задание
Отключите, если включено, в меню камеры коррекцию периферийной освещенности объектива. Постарайтесь найти и заснять объект с контрастными очертаниями, используйте фон для создания контраста. Посмотрите внимательно на границы объекта, постарайтесь понять при каких условиях возникают хроматические аберрации.
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Дисторсия — что это?
Дисторсия — это аберрация, вызывающая искажение изображения прямых линий, в результате чего нарушается подобие между объектом и его изображением.
Виды дисторсии
Дисторсия является одним из видов оптической аберрации, или говоря проще искажением изображения. Дисторсия — это геометрическая аберрация, т.е. она меняет правильную геометрию снимка. Также бывают хроматические аберрации, которые связаны с цветом изображения.
Дисторсия бывает двух видов – бочкообразная (выпуклая дисторсия) и подушкообразная (вогнутая дисторсия):
Если вы посмотрите на фотографии выше, то заметите что все линии не ровные, это яркий пример оптической дисторсии. Теперь наведите на фотографию мышкой и увидите, как должно быть. Итак, дисторсия это оптическое искажение, которое характерно для вашего объектива.
Бочкообразная дисторсия
Подушкообразная дисторсия
Дисторсия характерна для широкого угла. Вы не заметите дисторсию на телевиках или на портретниках.
Причем в случае зум-объектива она может быть подушкообразной на одном конце и бочкообразной на другом.
Чаще всего дисторсию приходится корректировать когда вы фотографируете на широкоугольную линзу. Особенно дисторсия ощутима если на фотографии много прямых линий через весь кадр, например, когда вы фотографируете архитектуру сверхширокоугольной линзой вам обязательно придется исправлять дисторсию.
Дисторсия как художественный приём
И все-таки дисторсия это не всегда плохо. Дисторсию можно использовать как художественный приём или для того, чтобы разместить в кадре то, что на обычном объективе не помещалось бы.
снято на Canon EF 24/1.4 II USM
снято на Bower 14/2.8
Примеры снимков с дисторсией
Далее несколько примеров, где можно наводить и убирать курсор, наблюдая как выглядит кадр с дисторсией и без.
Canon EF 24/1.4 II USM
Carl Zeiss Distagon 25/2 ZE
Bower 14/2.8
Как убрать дисторсию
Исправляется дисторсия в большей степени “асферическим” элементом, т.е. линзой, у которой более сложная поверхность, не сферическая, как у большинства других линз в объективе.
Автоматически
Остаточную дисторсию можно подправить в графическом редакторе. Для многих объективов существуют профили исправления дисторсии, которые можно подгрузить в Adobe Camera Raw с помощью Adobe Lens Profile Downloader
Дальше вы заходите в программу Adobe Camera Raw, открываете свой снимок и во вкладке Lens Corrections активизируете профиль объектива.
Вручную
Бывают случаи, когда для объектива нет профиля. Ведь профиль основан на связке камеры и объектива и потому велика вероятность, что именно для вашей камеры правильного профиля нет. Или у вас редкий объектив для которого профиля нет.
Легко убрать дисторсию вручную. Для этого вам понадобится или программа Adobe Camera Raw или Adobe Photoshop.
Adobe Camera Raw
Открываете ваш снимок в программе Adobe Camera Raw и заходите в раздел Lens Corrections. Там выбираете вкладку Manual. И ползунком в подпункте Distortion добиваетесь устранения дисторсии.
Adobe Photoshop
Открываете ваш снимок в Adobe Photoshop и идёте в меню в раздел Filters. Там вы в меню найдете пункт Lens Correction.
В правой части открывшегося окошка выбираете режим исправления Custom. И двигаете ползунком Remove Distortion до полного её исправления.
Подписаться на RSS ленту
Рекомендовать
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?
- — тесты обьективов и фотокамер
- — статьи по истории фототехники
- — секретные приемы фотосьемки
- — проф. методы обработки в фотошопе
Читайте также:
Похожих статей не найдено
Добавить комментарий Отменить ответ
5 thoughts on “ Дисторсия — что это? ”
А не подскажите, что за здание на второй фотографии под заголовком «Carl Zeiss Distagon 25/2 ZE»?
Очень бы подошла как локация для фильма
Это в Москве, недалеко от Ленинградского вокзала. Идти направо от выхода с вокзала и там проспект какой-то. На нем и здание метрах в 500-700. Это по-памяти. Для точности можно панорамы гугл мэпс посмотреть
Лично я использую PTLens и доволен) Нет смысла ставить DxOptics Pro ради этого
Во-первых, это целый навороченный RAW-конвертер, а не программка ))
Во-вторых, он стоит денег ))
Я бы сказал не «навороченный», а «замороченный» 🙂
но исправляет фото неплохо.
Всё хорошее стоит денег. К этому приходится привыкать. И потом в России известны и другие способы, не будем лукавить.
