Что такое хроматические аберрации в играх?
Задавая в поисковую систему, хроматические аберрации что это, пользователь наткнётся на лекции по физики, примеры из кинематографа и основ трёхмерного моделирования. Знаком данный термин и фотографам, и профессиональным операторам видео.
Нас же интересуют примеры в сфере видеоигр, поскольку данный FX повсеместно используется командами разработчиков. Причин несколько: создание интересного художественного образа, сглаживание неровностей моделей и устранение недостатков графического движка. Порой же эксплуатация происходит совершенно не к месту.
Хроматические аберрации – объяснение термина
Суть сводится к эффекту просмотра через очки под необычным углом, когда на границе объекта появляется спектральный свет (голубой, оранжевый, либо всей радужной гаммы сразу).
Яркий пример изображён на картинке к статье (скриншот взят из Tom Clancy’s The Division). Странность заключается в том, что игровой персонаж ходит без очков и не использует линзы. Следовательно, подобные опции выглядят крайне странно, но зачастую отключаются в опциях меню.
Ещё можно вспомнить зомби-выживалку Dying Light, где по умолчанию хроматические аберрации нельзя было выключить. В яркую солнечную погоду игроки испытывали повышенную нагрузку на зрение, быстрее утомлялись и уставали. Лишь под влиянием общественности авторы выпустили патч, добавляющий настройку.
Какие эффекты в играх вас раздражают? Блюр? Солнечные блики и засветы а-ля Майкл Бэй? Напишите об этом в комментариях.
Пользователи обсудили эффекты, которые они отключают в играх чаще всего
Пользователи Реддита подняли интересную для многих ПК-игроков тему эффектов, которые приходится отключать по тем или иным причинам в современных играх. И правда: разработчики настолько увлеклись воспроизведением некоторых особенностей человеческого зрения, что выдержать эту атаку на глаза способен не каждый игрок.
Пример использования эффекта кинопленки
Автор треда под ником Kazurda, например, всегда отключает глубину резкости (depth of field) и размытие изображение в движении (motion blur). Многие делают так же, аргументируя это тем, что человеческое зрение «снабжено» этими эффектами по умолчанию. В комментариях эти эффекты встречаются очень часто.
Среди других популярных эффектов, отключаемых многими сразу же после запуска: хроматическая аберрация (chromatic aberration), свечение (bloom), виньетирование (vignette), блики (lens flare) и эффект кинопленки (film grain). Также нашлись пользователи, которым не нравится эффект качающейся головы (view bobbing, яркий пример — серия Black Ops) и которые любят играть с большим углом обзора (FOV).
Пример использования хроматической аберрации
Мы же отметим некоторые технологии сглаживания, которые заметно «мылят картинку». Это и классическое FXAA, и более новое TAA, и даже разрекламированное компанией NVIDIA «умное» сглаживание DLSS.
203848-320760_ZGK7ndsdaF_metro.jpg
А вы отключаете какие-нибудь эффекты в играх?
Размытие и эффект зернистости.
Всегда отключаю размытие в движении. При управлении на геймпаде может быть и не так ужасно ощущается и, наверное, даже может скрыть низкую частоту кадров, но на клавомыши это капец. Глубину резкости иногда оставляю, если прикольно сделано и эффект этот не показывает себя за два метра от персонажа. С эффектом кинопленки тоже не все однозначно. Иногда нормально, иногда нет. Также всегда стараюсь отключать тряску камеры при движении, если есть возможность. У меня от нее после пятого MGS рвотные позывы всегда и голова аж трещит, а она там жесткой была, фу.
размытие изображение в движении и всю фигню что мылит игру
А вы отключаете какие-нибудь эффекты в играх?
Post Processing, Blur, Bloom. Так как меня бесит замыливание.
Хроматические аберрации в играх, что это такое и насколько требователен этот эффект?
Chromatic Aberrations – это эффект, вызванный преломлением света в линзе камеры. Объектив не может сфокусировать все цвета в одну точку из-за разной длины волны, вызывая незначительные искажения цвета по краям изображения. Особенно заметен этот сдвиг по краям объектов, которые могут размываться, двоиться и распадаться на синий, зеленый и красный каналы.
Хроматические аберрации в играх
В фотографии это естественный эффект, возникающий в зависимости от типа и качества используемого объектива. Но каким образом это работает в играх?
Конечно, никакой линзы в этом случае нет. Схожий эффект достигается с помощью программной обработки изображения, чтобы сделать картинку в игре фотореалистичной. Это применяется в некоторых играх для усиления кинематографического эффекта. Для той же цели иногда применяются такие эффекты, как film grain, motion blur и так далее.
Насколько требователен этот эффект?
По сути это просто фильтр, чем-то похожий на виньетирование. Он довольно легкий и не требует серьезных ресурсов. Если его выключить, то в лучшем случае экономится один дополнительный кадр.
Стоит ли использовать CA?
Все зависит от личных предпочтений. Если игроку хочется сделать картинку больше похожей на фильм, или ему просто нравится этот эффект – никаких проблем. Но в некоторых играх с графикой, далекой от фотореализма, CA оказывается не к месту. В других играх, таких как Alien Isolation, эффект может помочь погрузиться в атмосферу. Отключение CA пойдет картинке на пользу, если игрок предпочитает изображение повышенной четкости. Кроме того, искажение цветов по краям экрана может раздражать, а в некоторых случаях от него устают глаза. При подобных симптомах хроматические аберрации лучше отключать, как и некоторые другие эффекты пост-обработки.
Хроматическая аберрация – эффект, который вы наверняка отключаете в настройках игр. Зачем он вообще нужен?
Объясняем тренд.
Одна из самых часто встречающихся графических настроек в современных играх – хроматическая аберрация. По умолчанию эффект обычно включен, хотя многие геймеры отключают его при первой же возможности. Причина проста: без хроматической аберрации картинка выглядит «чище».
Так почему разработчики тратят силы, чтобы добавить в игры «лишнюю» постобработку, и кто ее придумал?
Хроматическая аберрация пришла в игры из кино
Происхождение у аберрации общее с другими неоднозначными эффектами постобработки: lens flare, motion blur, глубиной резкости, виньетированием и так далее. Изначально они появились в кинематографе.
Реальная хроматическая аберрация возникает при использовании фотоаппаратов и видеокамер. Из-за того, что лучи света разных цветов отличаются длиной волн, они преломляются в линзе камеры по-разному. Когда объективу не удается собрать все лучи в одну точку, цвета на полученных фото и видео искажаются. Сильнее всего это заметно по краям объектов: они размываются и расслаиваются на красный, зеленый и синий цветовые каналы.
Долгое время операторам и фотографам приходилось мириться с хроматической аберрацией – ее можно было только минимизировать, используя более дорогостоящие и качественные объективы. Со временем от нежелательного побочного эффекта научились избавляться на этапе постобработки: многие современные камеры компенсируют цветовые искажения с помощью встроенного процессора, также аберрацию можно убрать в графических редакторах при работе с RAW-форматами.
В то же время хроматическая аберрация стала настолько распространенным и привычным явлением, что ее начали относить к ретро-эстетике и оставлять (или даже добавлять) намеренно, добиваясь более «винтажного» вида фотографий или фильмов. Произошло то же, что и с lens flare, только в меньших масштабах: признак непрофессионализма превратился в осознанный стилистический прием.
(Здание на одном и том же кадре без хроматической аберрации и с ее сильным проявлением)
Аберрация в играх – попытка сделать их кинематографичнее
Хотя сами геймеры часто определяют крутость игровой графики, сравнивая ее с реальной жизнью, сами разработчики ориентируются в первую очередь на кинематограф. Логика простая: сделать картинку ближе кинематографичнее проще, чем приблизить ее к «чистой» реальности.
Эффекты вроде хроматической аберрации позволяют замаскировать технические недостатки игры и стилизовать ее простым приемом, который к тому же практически не сказывается на производительности. Нет смысла отключать аберрацию, чтобы игра работала лучше – из этого получится выжать примерно один дополнительный кадр в секунду, да и то не всегда.
(В Resident Evil 7 аберрация заметна, только если присмотреться, например, к раме)
Цель у хроматической аберрации в играх простая: «смягчить» контуры объектов, чтобы они подсознательно больше напоминали фильмы (и показанную в них реальность), а не компьютерную графику.
Понятное дело, в играх физической камеры нет, поэтому хроматическая аберрация симулируется: эффект просто добавляет сине-красные края объектам в кадре. Конкретная реализация, конечно, зависит от игры: где-то эффект бросается в глаза, в других случаях он едва заметен – примерно так же отличаются дешевые и дорогостоящие объективы.
Иногда эффект лучше оставлять включенным
Хроматическая аберрация набрала популярность в прошлом поколении консолей, когда игры повсеместно стали выглядеть (или пытаться выглядеть) «как кино». Аберрацию нельзя назвать объективным улучшением или ухудшением: ей нужно уметь пользоваться, а ее восприятие – исключительно субъективно. Часть игроков совершенно не терпит эффект, поскольку из-за него картинка становится менее четкой, другим дополнительная «киношность» по душе.
Правда, в зависимости от визуального стиля самой игры аберрация чаще может просто загрязнять кадр, чем дополнять его. Например, если игра в целом выглядит не очень хорошо или стилизована под мультяшный стиль – значит, на «киношный фотореализм» она претендовать не может. Тем не менее разработчики все равно добавляют постобработку – в таком случае эффект вызовет раздражение с большей вероятностью.
Куда уместнее использовать хроматическую аберрацию в проектах с реалистичным визуальным стилем: в The Last of Us: Part II, Red Dead Redemption 2 или, скажем, в «Сталкере 2». В них частичная нечеткость краев скорее сойдет за кинематографичность, чем за чужеродный визуальный эффект.
(Ползунок хроматической аберрации все чаще встречается в фоторежимах)
Другой вариант – применять хроматическую аберрацию там, где физическая (не игровая) камера используется по сюжету. Вот первая Life is Strange, например, выглядит слишком стилизованно, чтобы быть фильмом, но главная героиня увлекается фотографией, да и винтажные снимки играют ключевую роль в развитии сюжета. Поэтому здесь аберрация имеет хотя бы нарративный смысл.
Также, конечно, аберрацию стоит отключать в случаях, если из-за нее у вас сильнее устают глаза – такой побочный эффект тоже встречается.
У разработчиков нет объективных причин отказываться от хроматической аберрации в будущем: эффект очень просто реализовать, он не сказывается на оптимизации и зачастую делает игру визуально дороже (по крайней мере в глазах казуальных игроков, не вникающих в технологии). Главное, чтобы ее всегда можно было отключить в настройках – это логичное правило игровые студии обычно соблюдают.
Что такое хроматические аберрации и как они влияют на фотографию
Хроматические аберрации – что это такое?
Хроматические аберрации – это нарушения цветопередачи на готовом снимке, появляющиеся из-за неравномерного распределения цветовых волн после прохождения луча через линзу. Если рассматривать подробнее, то это один из случаев дисперсии, о которой нам что-то рассказывали в школе.
Сама специфика формы линзы создает идеальные условия для преломления луча света. Но при попадании на край стекла свет распадается на цветные волны в виде радуги. И каждый цвет имеет свою длину волны. Красный и фиолетовый являются противоположностями по характеру преломления, у первого он минимальный, у второго – максимальный.
Проявляется эффект обычно:
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:
Чтобы понять причину этих явлений и придумать пути снижения их интенсивности, следует вспомнить базовые знания физики.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
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:
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.
Что такое аберрации объектива. Виды аберраций
На данном фото присутствуют ярко выраженные сферические аберрации, проявляющиеся в виде ореолов вокруг контрастных объектов
Аберрации это своего рода отклонения, которые вносит оптическая система, проецируя изображение на светочувствительный элемент (матрицу фотоаппарата). Если за эталон принимается изображение, которое мы видим, то на фотографии оно может отличаться (становиться хуже, чем в реальности).
История вопроса
Впервые теория аберраций оптических систем была выдвинута в 1856 году немецким математиком и астрономом Филиппом Людвигом фон Зейделем.
Он выделил и описал 5 разных типов аберраций: сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну поля, дисторсию. Эти аберрации так и называют — аберрации Зейделя.
Они относятся к монохроматическому (черно-белому) изображению.
Позже, с появлением цветной фотографии были определены еще хроматические аберрации.
Ко всему этому списку можно еще добавить дифракционную аберрацию.
Ниже рассмотрим каждую из аберраций на практических примерах.
Сферическая аберрация
Сферическая аберрация возникает из-за сферической формы линзы в объективе.
Сферическая аберрация. Изображение взято из Википедии
Лучи от края линзы фокусируют свет ближе к сенсору (матрице фотоаппарата), чем лучи от центра линзы. Из-за того, что лучи попадают в разные области на сенсоре, вместо четкой точки мы получаем круг рассеяния. Чем сильнее сферические аберрации, тем соответственно круг рассеяния больше.
Пример сферической аберрации. Фото снято объективом Индустар-61 2.8/52 на открытой диафрагме
Детализация, и соответственно резкость изображения становится хуже. Вместе с резкостью падает и контраст изображения.
Кома (коматическая аберрация) возникает также как и сферическая, из-за того, что лучи фокусируются на разное расстояние, но в отличие от сферической аберрации, они проходят не через оптическую ось системы, а под углом.
Кома. Изображение взято из Википедии
Из за этого центры кругов рассеяния не совпадают и накладываются друг на друга. Такая форма рассеяния похожа на форму кометы, поэтому и эта аберрация и получила такое имя — кома.
На практике заметить кому не так просто. Современные объективы хорошо скорректированы от этого вида аберрации. Но иногда ее все же можно наблюдать в некоторых широкоугольных объективах, проявляющуюся на периферии кадра.
На фрагменте 100% увеличения кадра красной стрелочкой показана кома. кружки от света фонарей на фото имеют эллипсоидную форму, хотя в реальности они круглые. Также видно, что в данном примере кома проявилась в тандеме с хроматическими аберрациями. Фото сделано объективом Nikkor 28mm 1:2.8 Ai.
Реально, где кома может быть заметна и наносить значительный вред, так это в астрофотографии, где важна точная передача самых мельчайших точек на звездном небе. В других жанрах вряд ли она будет серьезным недостатком.
Кривизна поля изображения
Кривизна поля возникает также из-за формы линзы и приводит к криволинейной поверхности изображения. Изображение может быть резким на этой поверхности, но эта поверхность несовместима с плоской поверхностью сенсора, поэтому на нем резкость будет неравномерной.
Кривизна поля. Изображение взято из Википедии
Например, при наведении резкости в центе кадра, его края будут не в резкости. Или наоборот, если резкость наводить по краю кадра, центр будет нерезким.
Пример ярко выраженной кривизны поля. Фото снято неисправным объективом Триплет 2.8/78. В реальности объективы имеют не настолько ярко выраженную кривизну.
Кривизну поля имеют объективы с первыми оптическими схемами, такие как апланаты и объектив Петцваля. С появлением анастигматов эту аберрацию исправили.
Астигматизм
Астигматизм возникает вследствие того, что лучи находящиеся вне оптической оси объектива имеют различные точки сходимости.
Астигматизм. Изображение взято из Википедии
Астигматизм означает, что изображение может быть резче в одной области кадра, чем в другом при одинаковом расстоянии.
Классическим примером астигматизма является изображение колеса, на котором спицы и обод не являются резкими одновременно.
Пример астигматизма. Изображение взято из toothwalker.org
Астигматизм можно заметить на периферии кадра, снятого широкоугольным объективом на фотографии, где есть четкие линии.
Дисторсия
Дисторсия в отличие от вышеперечисленных аберраций не вносит искажения по резкости, но искажает прямые линии находящиеся в пространстве.
На фотографии они отображаются как изогнутые.
Пример дисторсии. Фото снято фишай объективом Canon EF 14mm F / 2.8L II USM, у фишай объективов дисторсия специально более ярко выражена
Хроматические аберрации
Хроматические аберрации обусловлены дисперсией из-за разной длинны волн (цветов).
Хроматические аберрации. Изображение взято из Википедии
Хроматические аберрации проявляются на фотографии в виде цветной окантовки вокруг объектов, имеющих контрастный цветовой переход. Также они влияют на снижение четкости изображения.
Пример хроматических аберраций. Фото снято объективом Tamron 28 mm f/ 2.5 на открытой диафрагме
Дифракция
Дифракционная аберрация возникает вследствие дифракции света, проходящего через диафрагму объектива. Дифракция возникает при сильном прикрытии диафрагмы, и ограничивает разрешающую способность объектива. Другими словами при наступлении дифракции резкость на фотографии падает по всему полю изображения.
Ниже приведен пример, снятый одним и тем же объективом на разных значениях диафрагмы.
Фрагмент предыдущей фотографии со 100% увеличением. Фото слева сделано на диафрагме f/ 5.6, а справа на f/ 16. Слева видна большая четкость и детализация (обратите внимание, что видна растровая сетка оффсетной печати), справа детали съела дифракция. Фото снято объективом Olympus Zuiko 50 mm f/ 1.4.
У светосильных объективов дифракция наступает раньше, чем у более темных, но это зависит от конкретной модели и оптической схемы объектива.
Выводы
Все перечисленные выше аберрации в той или иной мере проявляются в объективах. Полностью их устранить невозможно, их стараются минимизировать. Иногда уменьшение одних дается ценой увеличения других, поэтому при рассчете объективов учитывается цель, для каких задач он создается и исходя из этого принимается сбалансированное значение показателей.
Что такое хроматические аберрации и как с ними бороться? :
С хроматическими аберрациями сталкивался каждый фотограф, причем как любитель, так и профессионал. Эта проблема проявляет себя с самой зари развития фотодела. Хочется сразу отметить, что от “хроматики” избавиться вообще не удастся.
Стоит понять, что любая линза, даже самая дорогая и качественная, дает искажение действительного изображения. Поэтому даже объективы за десятки тысяч долларов будут обладать этой незаурядной проблемой.
Просто выходит так, что дешевые объективы будут показывать сильную “хроматику”, а более дорогие – слабую.
Проблема и её решение
Однако с таким видом искажений можно бороться. Давайте разложим всё по полочкам. Фотографу нужно знать, с чем ему предстоит иметь дело. То есть ему нужно знать, что такое хроматические аберрации. По этому поводу можно сказать следующее.
Аберрации оптических систем, или хроматика, как еще говорят в народе, это явление искажения света, который, проходя через линзовые системы, попадает на матрицу фотоаппарата.
То есть, если какая-либо сфотографированная точка будет искажена на фотографии (что проявляется в “замыленности” контуров либо в ряби, которая имеет градиентный или резкий переход от голубого к розовому), значит, она будет обладать явной аберрацией.
Это, естественно, портит картинку.Так как же убрать хроматические аберрации? Для начала нужно понять, что искажения носят не единичный характер, их бывает 2 вида:
Расписывать, что и как происходит, почему появляются аберрации, не стоит, так как на практике можно увидеть только лишь конечный результат. Стоит лишь сказать, что оба этих типа хроматики можно “гасить” во многих популярных графических редакторах. Многие сталкиваются с проблемой, когда встречаются ярко выраженные хроматические аберрации: как убрать их качественно?
Залог хорошего фото
Первым делом стоит помнить о том, что если фото было сделано в формате RAW, тоэто значительно упрощает работу. Удалить или свести к минимуму хроматические аберрации можно несколькими методами. Расскажем о двух самых эффективных из них. Первый – это использование специального объектива типа ED.
Такие объективы очень популярны у компании Nikon, а аббревиатура ED означает Extra low Dispersion, то есть минимальный уровень искажений. Второй – это грамотное использование компьютерных программ, в частности Adobe Photoshop, со встроенным плагином Adobe Camera RAW.
При открытии RAW-фала в окошке этой программынеобходимо выбрать подпункт Defrigne и там выставить значение All Edges. Далее простыми манипуляциями с ползунками Red/Cyan или Blue/Yellow можно заметно снизить искажение контуров.
При использовании JPG-снимка эффект будет не таким хорошим, но всё же от большей части хроматизма вы избавитесь. JPG-файл следует открыть в фотошопе и применить к нему действие Distort – Lens Correction.
Стоит заметить, что чем точнее человек знает свой собственный фотоаппарат, тем от меньшего количества “хромных” снимков он страдает, так как при верных настройках можно “замять” хроматические аберрации ещё на этапе фотосъемки.
Хроматические аберрации фотоснимков
Приветствую всех неравнодушных к фотографии!
Полагаю, на сегодняшний день трудно представить себе фотографа, не использующего графические редакторы. Только очень ленивые из них не занимаются пост-обработкой ) Все остальные делают это, что называется, «часто и с удовольствием». Уверен, что и вы, дорогие читатели, делаете это. Но используете ли вы весь потенциал программ-конвертеров?
Сегодня мы начнем серию небольших уроков по обработке. Тема этой статьи:
ОБРАБОТКА ФОТОГРАФИЙ RAW-ФОРМАТА И УСТРАНЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ ОПТИКИ, ИСПОЛЬЗУЯ ИНСТРУМЕНТ LENS CORRECTION
Плагин Lens Correction стал доступен пользователям с лета 2010 года, он входит в состав продуктов от Adobe: таких, например, как Adobe Camera Raw и Adobe Lightroom, то есть программ весьма популярных в среде фотографов. Среди стандартных нововведений типа поддержки новых камер и исправлений текущих ошибок был добавлен инструмент Lens Correction — если разобраться в нем, то оказывается, что это настоящий подарок для фотографов!
Само название инструмента в переводе с английского означает «Коррекция оптики», но это, на мой взгляд, не совсем верно.
Программа производит коррекцию изображений, полученных при помощи оптики, которой, в свою очередь, присущи определенные технические характеристики и особенности, влияющие на результат. В том числе, не всегда эти особенности — «во благо».
Но в целом, речь далее пойдет о множестве малоприятных дефектов фотографической оптики, которые возникают в процессе съемки — дисторсия, хроматические аберрации, виньетирование. Исправить эти неприятности, буквально в два-три клика, позволяет инструмент Lens Correction.
Базовая коррекция производится на основании профайлов объективов. И особенно важно, что в процессе такого редактирования традиционно не ухудшается качество исходника (при условии, что вы работаете с RAW).
Изначально в состав инструмента Lens Correction входит довольно много профайлов оптики. А если вдруг вы не нашли в предложенном списке свой объектив — не расстраивайтесь.
Здесь имеется также ручная корректировка, которая, кстати, не ограничивается лишь исправлением стандартных дисторсий (подушко- и бочко-образных), также можно корректировать горизонтальные и вертикальные искажения перспективы.
А еще доступно вращение, масштабирование и последующее кадрирование (очень удобное!) после всех корректирующих манипуляций.
Итак, Lens Correction помогает компенсировать те недостатки, которые присущи практически каждому объективу, не зависимо от его цены — многие фотолюбители ошибочно полагают, что оптика L-класса и им подобные дают идеальную картинку «на выходе». Ни один объектив не дает идеального результата, зато его можно достичь с помощью пост-обработки.
Обратите внимание! Программа предусматривает самостоятельное создание профилей для вашей оптики и последующее использование их наряду с уже существующими. Для этого существует бесплатная утилита Adobe Lens Creator, она доступна для скачивания на официальном сайте компании, к ней прилагается простая и понятная пошаговая инструкция по созданию уникальных профилей.
Как обычно выглядят недостатки оптики?
Это может быть затемнение по углам кадра, прямые линии (особенно по краям кадра) могут выглядеть изогнутыми, появляться цветные полосы по кромке объектов. Обратите внимание! При съемке на фотоаппарат с полноформатной матрицей такие эффекты, как виньетирование и дисторсия — более заметны, чем при съемке на кропнутую матрицу.
Ввиду конструктивной особенности объективов, от центра линзы к краям происходит поступательное падение резкости, контраста, просветленности, также увеличивается дисторсия. Из этого следует закономерность, что фотоаппараты с полноформатной матрицей не только стоят примерно вдвое дороже, но еще и более требовательны к качеству оптики.
И хотя эти дефекты чаще всего не бросаются в глаза в исходной фотографии, польза от их удаления есть почти всегда.
Тем не менее, плагином можно также и ухудшить исходник, все зависит от того — что изображено на фото и какая цель преследуется автором.
Видите ли, некоторые особенности оптики могут быть полезны (я говорю о дисторсии, которая возникает при съемке сверх-широкоугольными объективами) и вносить изменения в эти характеристики нужно с умом.
Далее мы рассмотрим подробнее особенности искажений и познакомимся поближе с функциями плагина Lens Correction. Из всех корректирующих функций плагина я бы назвал три наиболее популярных и эффективных: дисторсия, хроматические абберации, виньетирование.
Хроматическая аберрация (ХА) — паразитная дисперсия света, проходящего через оптическую схему объектива.
Белый свет при этом раскладывается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.
ХА ведёт к снижению резкости изображения, а также к появлению цветных контуров, полос, свечения вокруг объектов, которые у них на самом деле отсутствуют.
В отличие от других недостатков объектива, хроматические аберрации, как правило, становятся заметны только при просмотре изображения на экране в полном размере или при распечатке фото большого формата (от А4 и больше).
Появление ХА на фото может быть вызвано несколькими факторами или их сочетанием: съемка в контровом свете, использование максимально открытой диафрагмы, использование бюджетного объектива (в конструкции которого не используются дорогие низкодисперсные и асферические элементы), а также ввиду конструкционных особенностей объектива (зум-объектив сложнее дискретника, т.к. элементов в нем больше да и на разных фокусных расстояниях линзы ведут себя по-разному). Обратите внимание! Наличие низкодисперсных элементов в своих объективах производители отмечает специальной маркировкой. К примеру, у Canon — UD (Ultra-low dispersion), S-UD (Super Ultra-low dispersion) и конечно же L (Luxury). У Nikon это ED-серия. У Sigma — APO (Apochromatic) и EX.
Коррекция
Уменьшение хроматических аберраций положительно влияет на качество и четкость изображения — особенно по краям кадра.
На этом примере больше всех от ХА пострадало дерево в правом углу. Будем исправлять ошибки оптики!
Оценим масштабы бедствия. Достаточно увеличить изображение хотя бы до 100% — сразу в глаза бросаются ХА.
Как правило, достаточно воспользоваться автоматической коррекцией, используя профиль объектива. Иногда для более качественного подавления ХА нужно использовать слайдер. Как видите — получилось не так уж плохо, учитывая, что это увеличение 300% увеличение!
Но мы не останавливаемся на этом и идем дальше — с помощью корректирующей кисти и слайдера, отвечающего за насыщенность, лечим наиболее проблемные места.
Обратите внимание! Не желательно выкручивать насыщенность на минимум — ищите золотую середину.
В особо тяжелых случаях или ввиду отсутствия профиля для вашего объектива процесс коррекции ХА можно сделать вручную. Лучше всего начинать с краев кадра, просматривая изображение с увеличением от 100% до 400%, чтобы оценить эффективность коррекции.
В любом случае, устранение ХА для каждого конкретного объектива достигается экспериментальным путем.
Есть еще один способ избавиться от ХА — в фотошопе выбрать кисточку, настроить ее на функцию Color и перекрашивать проблемные участки.
В следующей части я познакомлю вас с виньетированием, их разновидностями и способами нейтрализации.
Хроматические аберрации и фотография
Категории: ФототехникаСтили в фотографииСвоими рукамиРедактированиеТеория
Хроматическая аберрация – это довольно распространенная оптическая проблема, которая возникает тогда, когда объектив не может передать все цветовые лучи на одну фокальную плоскость, либо разные цветовые лучи фокусируются на разных точках одной фокальной плоскости.
Причиной возникновения хроматических аберраций является то, что линза объектива обладает дисперсией, то есть, световые волны различного цвета проходят сквозь нее с разной скоростью. На практике это проявляется в том, что изображение получается размытым, а вокруг некоторых объектов образуется цветная «бахрома» – контур красного, зеленого, желтого или фиолетового цвета.
Последнее особенно заметно при съемке высококонтрастных сцен.
В идеале объектив должен фокусировать все световые волны в одной точке, там, где находится так называемая минимальная геометрическая область рассеяния.
В действительности же, коэффициент преломления является различным для волн разной длины, а значит, волны разного цвета пересекаются в разных точках одной плоскости или в разных плоскостях. Результатом этого и становится возникновение аберрации того или иного типа.
Различают два основных вида аберрации: продольная (хроматизм положения) и поперечная (хроматизм увеличения). Рассмотрим каждый из них более подробно.
Осевая аберрация
Продольная или осевая аберрация возникает тогда, когда волны разной длины, проходя сквозь объектив, фокусируются в разных плоскостях. Вследствие этого на фотографии и появляются цветные контуры вокруг объектов, посторонние цветные пятна и полосы.
Данную проблему можно попытаться решить путем затемнения линзы диафрагмой – для этого следует уменьшать значение апертуры в настройках аппарата.
Попробуйте поэкспериментировать с настройками – и вы увидите, что одна и та же фотография будет заметно меняться в зависимости от выбранных параметров. К счастью, большинство современных объективов предусматривает возможность автоматического исправления аберраций такого типа.
Для этого в их конструкции используются комбинированные линзы с разным значением дисперсии. Поэтому главным фактором при борьбе с продольными аберрациями является выбор «правильного» объектива.
Поперечная аберрация
Хроматизм увеличения или поперечная аберрация возникает тогда, когда волны различной длины фокусируются в разных точках одной фокальной плоскости. На практике это обычно выражается в появлении цветной бахромы по контуру объектов.
Нередко искажается цвет по углам изображении, однако, в отличие от осевых аберраций, поперечные никогда не проявляются в центре фотографии. В наибольшей степени искажения такого типа характерны для широкоугольных объективов и «рыбий глаз».
В отличие от продольных аберраций, поперечные нельзя устранить путем уменьшения диафрагмы. Зато с ними можно довольно успешно бороться при пост-обработке фотографий, например, в программе Adobe Photoshop или Lightroom.
Некоторые производители фототехники предлагают специальное программное обеспечение для редактирования фотоматериалов.
К сожалению, многие не слишком качественные объективы могут страдать от продольных и поперечных аберраций одновременно. Для борьбы с такими двойными искажениями следует применять комплексный подход: во время съемки стараться уменьшать значение диафрагмы до минимально возможного, а при обработке готовых изображений использовать соответствующее программное обеспечение.
Как предотвратить хроматические аберрации
Главное условие для предотвращения хроматических аберраций – качественный объектив. Наиболее эффективными, хотя и наиболее дорогими в этом плане на сегодняшний день являются объективы производства Nikon с низкодисперсными линзами.
Также стоит отметить, что чаще всего зум-объективы страдают от хроматических аберраций намного больше, чем фикс-фокальные (без возможности приближения).
Если же вы не являетесь счастливым обладателем дорогого объектива, попробуйте воспользоваться советами, приведенными выше, – уменьшайте значение диафрагмы при ярком освещении и используйте специальное программное обеспечение для обработки готовых фотографий. О сайте fotomtv.
Аберрация оптической системы – характеристика и основные виды
Аберрация оптической системы – это искажения изображений, которые возникают на выходе из оптической системы. Название происходит от лат. aberratio – уклонение, удаление. Искажения состоят в том, что оптические изображения не полностью соответствуют предмету.
Это проявляется в размытости изображения и называется монохроматической геометрической аберрацией либо окрашенности изображения – хроматической аберрацией оптической системы. Чаще всего оба вида аберрации проявляются вместе.
В приосевой (параксиальной) области оптическая система работает практически идеально, точка отображается точкой, а прямая – прямой и т.д. Однако, по мере отдаления точки от оптической оси, лучи от нее пересекаются в плоскости изображения не в одной точке. Таким образом, возникает круг рассеивания, т.е. возникают аберрации.
Величину аберрации можно определить путем расчёта по геометрическим и оптическим формулам через сравнение координат лучей, а также приближённо при помощи формул теории аберраций.
Существует описание явления аберрации как в лучевой теории (отступление от идентичности описывается через геометрические аберрации и фигуры рассеяния лучей), так и в представлениях волновой оптики (оценивается деформация сферической световой волны по пути через оптическую систему). Обычно, для характеристики объектива с большими аберрациями используются геометрические аберрации, в противном случае применяются представления волновой оптики.
Монохроматические геометрические аберрации
В 1856 году немецкий ученый Зайдель в результате анализа световых лучей установил пять аберраций объектива, появляющихся при прохождении через объектив монохромного света (т.е. света одной волны). Эти аберрации, описанные ниже, называются пятью аберрациями Зайделя.
Монохроматические геометрические аберрации оптических систем являются следствием их несовершенства и проявляются в монохроматичном свете.
В отличие от идеальной оптической системы, в которой все лучи от какой-либо точки предмета в меридиональной плоскости после прохождения через систему концентрируются в одной точке, в реальной оптической системе пересечение плоскости изображения этими лучами происходит в разных точках.
Координаты этих точек зависят от направления луча, координат точки пересечения с плоскостью входного зрачка и конструктивных элементов оптической системы (радиусы поверхностей, толщина оптических элементов, коэффициенты преломления линз и тд.).
Сферическая аберрация
Проявляется в несовпадении фокусов для лучей света, проходящих на разных расстояниях от оптической оси, вследствие чего нарушается гомоцентричность пучков лучей от точечного источника, хотя симметрия этих пучков сохраняется.
Это единственный вид геометрической аберрации, которая имеет место даже тогда, когда исходная точка расположена на главной оптической оси системы.
При сферической аберрации цилиндрический пучок лучей после преломления линзой приобретает вид не конуса, а воронкообразной фигуры. Изображение точки имеет дисковую форму с неоднородной освещённостью.
Причиной является тот факт, что преломляющие поверхности линз пересекаются с лучами широкого пучка под различными углами, из-за чего удалённые лучи преломляются сильнее и образуют свои точки схода на некотором отдалении от фокальной плоскости.
Кома
Аберрация Кома нарушает гомоцентричность широких световых пучков, которые входят в систему под углом к оптической оси. На оси центрированных оптических систем кома отсутствует. Каждый участок кольцевой зоны оптической системы, удалённый от оси на расстояние R даёт кольцо изображения точки, радиус которого увеличивается с увеличением R.
Из-за несовпадения центров колец происходит их наложение, что приводит к тому, что изображение точки, формируемое оптической системой, принимает форму несимметричного пятна рассеяния с максимальной освещённостью у вершины фигуры рассеяния, напоминающего комету. В сложных оптических системах кому корректируют вместе со сферической аберрацией путем подбора линз.
Системы без коматической и сферической аберрации называют апланатами.
Астигматизм
Если для объектива исправлены сферическая аберрация и кома, т.е. точка объекта, расположенная на оптической оси, правильно воспроизводится в виде точки изображения, но при этом точка объекта, не лежащая на оси, воспроизводится на изображении не в виде точки, а в виде эллипса или линии, то такой тип аберрации называется астигматизмом.
Причиной возникновения является различная кривизна оптической поверхности в различных плоскостях сечения, а углы преломления лучей пучка зависят от углов их падения. При прохождении через оптическую систему лучи пересекаются на разном расстоянии от преломляющей поверхности.
В результате в разных сечениях фокус светового пучка оказывается в разных точках.
Существует такое положение на поверхности изображения, когда все лучи пучка в меридиональной (или перпендикулярной ей сагиттальной) плоскости пересекутся на этой поверхности.
Астигматический пучок изображает точку в форме двух астигматических фокальных линий на фокальных поверхностях, имеющих форму поверхностей вращения, и касающихся друг друга в точке оси системы.
Если для некоторой точки поля положения этих поверхностей не совпадают, имеет место астигматизм или астигматическую разность меридионального и сагиттального фокусов. Астигматизм называют положительным, если меридиональные фокусы находятся ближе к поверхности преломления, чем сагиттальные, в противном случае – отрицательным.
Кривизна поля изображения
Проявляется в том, что изображение плоского (перпендикулярного к оптической оси) объекта находится на поверхности, вогнутой либо выпуклой по отношению к объективу, что делает резкость неравномерной по полю изображения. При резкой фокусировке центральной части изображения края будут лежать не в фокусе (не резкими) и наоборот.
Кривизна поля изображения, как правило, достигает больших значений у простых объективов (до 4 линз). Корректируется подбором кривизны поверхностей и толщины линз, а также расстояний между ними. Для качественного исправления, с учетом других видов аберраций, необходимо присутствие в составе не менее двух отрицательных линз.
При диафрагмировании отрицательное влияние кривизны поля на качество изображения уменьшается.
Дисторсия
Дисторсией (искривлением) является изменение линейного увеличения по полю зрения, что приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением. Этот вид аберрации не зависит от координат пересечения луча и плоскости входного зрачка, но зависит от расстояния от источника до оптической оси.
Оптическая система без дисторсии называется ортоскопической. В объективах с симметричной конструкцией проявляется незначительно. Для устранения дисторсии применяют подбор линз и других элементов при разработке оптической системы. В цифровой фотографии дисторсия может быть исправлена с помощью компьютерной обработки.
Хроматические аберрации
Излучение большинства источников света характеризуется сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматических аберраций, которые, в отличие от геометрических, могут возникать и в параксиальной области.
Дисперсия (рассеивание) света – зависимость показателя преломления оптического элемента от длины волны света, является причиной возникновения двух видов хроматических аберраций: хроматизма положения фокусов и хроматизма увеличения.
В первом случае, который еще называют продольным хроматизмом, возникает смещение плоскости изображения для разных длин волн, во втором – изменяется поперечное увеличение. Хроматические аберрации проявляются в окрашивании изображения, в появлении у него цветных контуров, отсутствующих у источника.
К хроматическим аберрациям относят также хроматические разности геометрических аберраций, в частности, хроматическую разность сферических аберраций (сферохроматизм) для лучей различных длин волн и хроматическую разность аберраций наклонных пучков.
Дифракционная аберрация
Причиной дифракционной аберрации является волновая природа света. Возникает, как результат дифракции света на диафрагме и оправе объектива. Препятствует увеличению разрешающей способности фотообъектива.
Из-за дифракционной аберрации ограничено минимальное угловое расстояние между точками, разрешаемое объективом. Высококачественные объективы подвержены ей в той же степени, что и простые.
Полностью принципиально не устранима, однако может быть уменьшена путем увеличения апертуры оптической системы.
Устранить аберрации полностью в оптических системах невозможно. Важно свести их к минимально допустимым значениям, которые обусловлены техническими требованиями и стоимостью изготовления системы.
Хроматические аберрации. Что это такое
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.
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».
Аберрации фотообъективов ч.2. | ДРУГ ФОТОАППАРАТ
Геометрические аберрации
Кривизна поля изображения
Рис.1. Схема кривизны поля изображения:
пунктиром показано положение светочувствительного элемента (сенсора), сплошной линией изображено искривление поверхности, на которой изображение сохраняет резкость.
Эта аберрация является следствием астигматизма. В результате кривизны поля изображения резкость по всему полю неодинакова. Если центральная часть находится в фокусе, то края изображаются нерезко и наоборот, если сфокусировать изображение по краям, центральная его часть окажется нерезкой.
У объективов-анастигматов кривизна поля изображения сводится к минимуму, она практически отсутствует.
Сферическая аберрация
Эту аберрацию еще называют отверстной ошибкой.
Причина этой аберрации заключается в том, что лучи света, близкие к оптической оси (их называют параксиальными лучами), проходя через центральную часть линзы пересекаются в одной точке за линзой, а лучи, проходящие через линзу по ее краям, пересекаются в другой точке.
Таким образом для параксиальных лучей имеется свой фокус, он расположен на оси дальше от линзы, а для краевых лучей — свой фокус, расположенный ближе к линзе. Чем дальше от центра лучи проходят через линзу, тем ближе к линзе находится их фокус. Лучи, находящиеся между краевыми и параксиальными образуют свои многочисленные фокусы.
Рис.2. Сферическая аберрация и ее коррекция при диафрагмировании.
В результате фокус размывается и расстояние между крайними точками называется фокусной размытостью. Данный эффект влияет на общую резкость изображения, получаемого с помощью линзы, ухудшая ее.
Если перед линзой поместить диафрагму, то она отсекает краевые лучи, тем самым значительно снижает влияние сферической аберрации на резкость изображения.
Стоит заметить, что в соответствии с физическими законами оптики лучи проходящие через линзу участвуют в построении всего изображения в целом, независимо от того в какой части линзы они проходят.
Таким образом, диафрагмирование не ограничивает поле изображения, а только уменьшает яркость (т. к. часть лучей все же не попадает на линзу).
Таким образом, на степень сферической аберрации влияет еще и диафрагма перед линзой, вот почему эту аберрацию и называют отверстной ошибкой.
Хроматическая аберрация
Причины хроматической аберрации заключаются в том, что свет, падающий на линзу состоит из лучей различных длин волн (разных цветов).
Рис.3. Схема возникновения хроматической аберрации.
Рис.4. Схема хроматической аберрации и ее корректировки.
Разность: Fк – Fc называют продольной хроматической аберрацией. Наличие хроматической аберрации приводит к значительной нерезкости изображения.
Вот пример изображения, получаемого линзой с хроматической аберрацией:
Исправление хроматической аберрации производится путем совмещения двух или нескольких линз с разным фокусным расстоянием.
Совмещение линз, которое позволяет сблизить фокусы синих и желтых лучей, называют ахроматической линзой (см. рис. ), а систему линз, у которой сближены фокусы синих, желтых и красных лучей – апохроматической.
Рис.4. Хроматическая аберрация – 1 и ее исправление путем соединения двух линз – собирающей и рассеивающей – 2.
Дифракционная аберрация
При этом кроме лучей, прошедших через отверстие прямолинейно появляются еще и лучи, отклонившиеся от этого направления. Они тоже вносят вклад в изображение.
В результате вокруг светлого кружка от лучей, прошедших отверстие прямолинейно, появляются цветные кольца (дифракционные кольца).
Диаметры этих колец зависят от диаметра отверстия, чем он меньше, тем больше будет диаметр первого дифракционного кольца. При увеличении диаметра отверстия диаметр дифракционного кольца уменьшается.
В изложенном материале рассмотрены основные виды аберраций. Аберрации оказывают существенное влияние на качество изображения, получаемого объективом, в частности они влияют на разрешающую силу.
Для их исправления объективы имеют несколько линз разной кривизны, как собирающих, так и рассеивающих. Расчет таких объективов является непростой задачей. Но сейчас хорошие объективы имеют достаточно скомпенсированные аберрации.
А вот Вам на закуску ролик, в котором показано, каким образом в фотошопе можно убрать хроматические аберрации:
