Хроматические аберрации. Что это такое. ⋆ top-mob.com
Хроматические аберрации в фотографии – последнее, о чём вам стоит беспокоиться. Хроматическая аберрация – это свойство линзы, поэтому вы на неё никак не повлияете. А чтобы каждый раз не терзать себя сомнениями, лучше всего как следует разобраться, что это такое.
Аберрации, или искажения, бывают геометрическими и хроматическими (цветовыми). С геометрическими всё очень просто, с ними можно и нужно бороться, если это не художественная задумка. В современных объективах геометрическая аберрация, которую ещё называют дисторсией, в большей степени исправляется “асферическим” элементом. То есть, линзой, у которой не сферический профиль, а более сложный:
Остаточную дисторсию вы с успехом можете подправить в редакторе. А вот с хроматической аберрацией всё немного сложнее. Природа хроматической аберрации в дисперсии стекла. Дисперсия – это разные коэффициенты преломления для разных длин волн:
Из рисунка хорошо видно, что лучи разных цветов фокусируются в разных плоскостях на оптической оси. Это первый вид хроматической аберрации, её ещё называют “осевой аберрацией”. Осевая аберрация проявляется сильней на открытой диафрагме, приводя к нерезкости изображения. Об этом уже была речь в статье про то, как сделать резкую фотографию. Уменьшая диафрагму вы избавляетесь от осевой аберрации, это одна из причин почему не рекомендуется фотографировать на максимальной диафрагме. Осевую аберрацию нельзя исправить в редакторе, поэтому производители снабжают объектив целой системой “низкодисперсных элементов”, которые в сумме компенсируют аберрации от других линз. Вы наверняка встречали картинку вроде этой и удивлялись, зачем столько элементов:
Жёлтые элементы – низкодисперсные, борющиеся с хроматической аберрацией. Синие – асферические, помогающие против дисторсии.
Низкодисперсные элементы располагаются как по отдельности, так и в составе ахроматической линзы:
Смысл в том, что ахроматическая линза склеена из двух сортов стекла: крона и флинта. Крон с низкой дисперсией, но и низким коэффициентом преломления. Флинт наоборот – коэффициент преломления и дисперсия больше. Эти стекляшки подбирают таким образом, чтобы минимизировать суммарную хроматическую аберрацию.
Помимо осевой аберрации есть “поперечная аберрация”. Это фокусировка разных цветов лучей в разных точках сенсора. Поперечная аберрация не зависит от диафрагмы, бороться настройками с ней бесполезно, но её можно исправить в редакторе. Другое дело, нужно ли оно вам. Современные объективы настолько хороши, что я с трудом нашёл пример фотографии, где хроматическая аберрация заметна.
Если приглядеться к деревьям на заглавной фотографии, то можно увидеть цветную кайму вокруг контрастных контуров веток. Это и есть хроматическая аберрация:
В камерах последнего поколения хроматические аберрации автоматически исправляются процессором на этапе конвертации в JPEG, мне пришлось фотографию попросить у Кости, так как его старенький D40 про аберрации ничего не знает. Поэтому я в RAW никогда не снимаю, моя камера Nikon D700 всё делает за меня и экономит мне массу драгоценного времени, её только надо правильно настроить.
В любом случае, вам лучше думать о том, что вы фотографируете, а не о том, насколько ваша линза подвержена аберрациям. Объектив без заметных аберраций содержит большое количество дорогих низкодисперсных и асферических элементов, поэтому стоит заметно дороже собратьев с аберрациями. Кроме того, конструкция с переменным фокусным расстоянием (зумом) намного сложнее фиксированного, так как аберрации проявляются по-разному на различных фокусных расстояниях. Вот почему “фиксы” качественней и дешевле, чем “зумы”.
Наличие низкодисперсных элементов в объективах Nikon отмечает буквами ED. Если в маркировке объектива вы видите ED, то о хроматических аберрациях можете забыть.
Спасибо за внимание.
Хроматическая аберрация – эффект, который вы наверняка отключаете в настройках игр. Зачем он вообще нужен? — Заметки Погорского — Блоги
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.
В ремастер Mass Effect добавили омерзительный графический эффект. Он пришел в игры из кино
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.
Самая простая истина о хроматической аберрации в играх – по совместительству самая неочевидная. Этот эффект гораздо лучше выглядит в движении, чем в статике. Поэтому не стоит относиться к аберрации предвзято, насмотревшись скриншотов со сравнением картинки с эффектом и без него, лучше судить по собственному опыту в каждой конкретной игре.
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.
Телеграм-канал / твиттер Стаса Погорского
Хайпите «секретный Silent Hill» Кодзимы? Сейчас перестанете – это провальная идея, от которой пострадают все
«Злые расы» в играх – расистское клише, от которого давно пора избавиться
Хроматические аберрации в играх что это такое?
Автор Hatchery Просмотров 2.3к. Опубликовано
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.
Хроматические аберрации — это… Что такое Хроматические аберрации?
Хроматизм положения (1) и его уменьшение с помощью ахроматической линзы (2)
пример аберрацииХромати́ческие аберра́ции заключаются в паразитной дисперсии света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив, бинокль, микроскоп, телескоп и т.д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.
Кроме этого, к хроматическим аберрациям можно отнести хроматические разности геометрических аберраций (см. ниже).
Хроматические аберрации ведут к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствуют.
Хроматизм положения
Схема исправления хроматизма положения: 1 — крон, 2 — флинт, 3 — зелёный луч, 4 — точка сведе́ния синего и красного лучейОптическое стекло и другие оптические материалы обладают дисперсией, то есть показатель преломления отличается для лучей различного цвета.
Коэффициент преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому их фокус расположен ближе к задней главной точке линзы, чем фокус красных лучей . Отсюда следует, что для луча белого света единого фокусного расстояния у одной линзы не существует, а есть совокупность фокусных расстояний лучей всех цветов.
Разность называется хроматизмом положения (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией). Диафрагмирование несколько её уменьшает.
При этом изображения предмета в лучах разного цвета будут находиться на разных расстояниях от задней главной точки. Если наводить на резкость по красным лучам, изображение в синих лучах будет не в фокусе, и наоборот.
Хроматические аберрации у фотографических объективов тщательно устраняются. Система линз, в которой сближены фокусы двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов трёх лучей — апохроматической, четырёх —
Хроматизм положения вызывает значительную нерезкость изображения, поэтому при чёрно-белой съёмке моноклем и перископом, у которых он не устранён, после установки на резкость нужно ввести дополнительную поправку на положение объектива относительно светочувствительного элемента , определяемую по формуле:
- ,
где – сопряжённое фокусное расстояние; – фокусное расстояние монокля или перископа.
Необходимость в поправке вызывается тем, что при визуальной наводке изображение из-за повышенной чувствительности глаза к жёлтым лучам устанавливается в их фокусе, а не в фокусе сине-фиолетовых лучей, к которым наиболее чувствителен чёрно-белый несенсибилизированный фотоматериал. Последние, будучи не в фокусе, образуют значительные кружки рассеяния, уменьшающие резкость изображения.
Хроматизм положения может быть исправлен путем комбинирования собирательной и рассеивающей линз из стёкол с различной дисперсией. При прохождении через первую линзу луч отклоняется к оптической оси и диспергирует; войдя во вторую линзу, он незначительно отклоняется в обратную сторону и повторно диспергирует, но в обратном направлении. В результате хроматическая аберрация первой линзы компенсируется второй, отрицательной, линзой, и лучи различных цветов соберутся в одной точке. Такие линзы, исправляющие хроматизм положения, называются ахроматическими линзами (ахроматами).
Ахроматические линзы используются во многих современных объективах. Ахроматизировать отдельный элемент или комбинацию далеко не всегда необходимо; достаточно, чтобы все элементы в целом компенсировали дисперсию друг друга.
На этапе конструирования хроматические аберрации также могут быть уменьшены, если в конструкции оптического прибора применяются такие оптические элементы, как линзы из особых оптических стёкол (курцфлинт, лангкрон), зеркала или зонные пластинки.
Хроматизм увеличения
Называется также хроматической разностью увеличения.
Хроматическая аберрация, при которой изображения одного и того же предмета в лучах разного цвета имеют несколько различный размер. Не уменьшается от диафрагмирования, как и от увеличения.
Для цветного изображения в цифровой форме хроматизм увеличения может быть в какой-то степени исправлен программным путём. Для точного сведения трёх компонентов изображения (красный, зелёный и синий) необходимо для двух из них изменить масштаб, оставляя неподвижной ту точку, где проходила оптическая ось (обычно это центр кадра). Во многих преобразователях RAW-файлов такая функция имеется, но оптическая корректировка предпочтительнее, так как в сложных объективах присутствуют и другие аберрации, которые простыми преобразованиями не исправляются и индивидуальны для каждой модели объектива, в результате чего становится сложно выделить хроматизм увеличения программно. Хорошая коррекция хроматизма увеличения невозможна, когда объектив плохо работает в контровом свете. Исправление хроматизма увеличения на компьютере улучшает качество изображения, но всё же предпочтительнее снимать фотографии теми объективами, которые имеют минимальные аберрации. Так, объективы с фиксированным фокусным расстоянием обычно имеют существенно меньшие аберрации, чем трансфокаторы.
Хроматические разности геометрических аберраций
Хроматические разности в общем случае, каждая геометрическая аберрация в зависимости от цвета. Так, например, сферическая аберрация может быть различной для синих и для красных лучей, в этом случае её называют «сферохроматизм»), и хроматическую разность аберраций наклонных пучков. Всё это также можно считать хроматическими аберрациями, поскольку это даёт побочные эффекты, в целом аналогичные хроматизму положения и увеличения.
Литература
- Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
- Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии. М., «Легкая индустрия», 1976
- Краткий фотографический справочник.
Под общей редакцией д.т.н. Пуськова В. В., изд. 2-е, М., Искусство, 1953.
Ссылки
L | Tamron
Lateral Chromatic Aberration (Латеральные хроматические аберрации)
Это аберрация при которой увеличение изображения в периферийных областях меняется в зависимости от длинны волны. Хроматическая разница увеличения проявляется в виде цветовой окантовки (когда по границам краев виден цвет).
Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.
Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны.
Это схематично показано на рисунке:
Нормальный оптическое стекло имеет относительно высокий показатель дисперсии цвета, так что это заметно на всей плоскости изображения.
Объективы Tamron со стеклами LD позволяют существенно снизить дисперсию, и она будет едва заметна на краях изображения.
LD (низкий коэффициент рассеивания)
Элементы из стекла с низким рассеянием ( LD) в объективе помогают уменьшить хроматическую аберрацию, проявляющуюся в изменении цветности света и в попадании света в другую точку плоскости изображения (это – основная причина цветовых искажений и снижения резкости снимка). Хроматическая аберрация ухудшает резкость изображения, но стекло с низким рассеянием отличается очень низким коэффициентом рассеяния и менее склонно к расщеплению (разделению) луча света на цвета радуги. Такие свойства позволяют разработчикам объективов эффективно компенсировать хроматическую аберрацию по центру поля кадра (по оси). При этом частично остаются проблемы на больших фокусных расстояниях (в конце телескопического диапазона регулируемых фокусных расстояний).
Объективы с LD линзами:
Объективы серии Di II
SP AF10-24mm F/3.5-4.5 Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 VC XR Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 XR Di II LD Aspherical [ IF]
AF 18-200mm F/3,5-6,3 XR Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-250mm F/3,5-6,3 Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-270mm F/3,5 -6,3 Di II VC LD Aspherical [ IF] Macro
AF 55-200mm F/4-5,6 Di II LD MACRO
Объективы серии Di
SP AF 28-75mm F/2,8 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 VC XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
SP AF 70-200mm F/2,8 Di LD [ IF] MACRO
AF 70-300mm F/4-5,6 Di LD MACRO 1:2
SP AF 200-500mm F/5-6,3 Di LD [ IF]
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием
SP AF 180mm F/3,5 Di MACRO 1:1
Lens hood (Бленда)
Бленда является существенно важным компонентом при оптической прорисовке, она необходима для подавления нежелательного рассеянного света и потери контраста.
Форма бленды зависит от угла зрения (объектива) и диаметра фронтальной линзы. Объективу с узким углом зрения требуется более длинная бленда, чем объективу с широким углом. (См.пример).
Для объективов с системой внутренней фокусировки, фокусные расстояния которых начинаются в широкоугольном диапазоне, солнечная бленда имеет форму цветочной чашечки. Эта форма обеспечивает оптимальную защиту от паразитного света как в телескопической настройке объектива (за счет удлиненных частей бленды вверху и внизу), так и в широкоугольной настройке (за счет более коротких, обрезанных частей бленды), причем она исключает затемнения углов кадра.
Бленда для объектива 10-24mm
Бленда для объектива 60mm
Бленда для объектива 70-200mm
Longitudinal Chromatic Aberration (Продольные хроматические аберрации)
Продольная хроматическая аберрация это аберрация при которой положение фокальной точки на оптической оси меняется в зависимости от длинны волны. Это приводит к размытости изображения и снижению контраста.
Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны.
Различия в хроматической аберрации элементов из стандартного оптиче-
ского стекла и элементов из стекла LD (типичная диаграмма)
Что такое хроматические аберрации
Возможно, вы не один раз слышали от фотографов, что у вас на фотографиях есть критическая«хроматическая аберрация»? И слова звучат так, как будто это заболевание. Давайте рассмотрим, что этот термин означает, и как удалить аберрации из фотографий, если есть такая необходимость, с помощью передовой технологии.
Хроматические аберрации — паразитная дисперсия света, проходящая через оптическую систему. Такое может возникнуть из-за линзы или неправильного преломления света при фотографировании. Хроматическая аберрация ведет к снижению четкости изображения, а иногда также и к появлению на нем цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствуют.
И хотя современные линзы и камеры разработаны с помощью технологий, направленных на то, чтобы уменьшать подобные глюки, но факт остается фактом — они до сих пор всплывают на наших снимках. О том, как можно исправить хроматически аберрации с Photoshop, читаем ниже.
Как выглядит хроматическая аберрация в фотографии
Вот изображение, которое может служить хорошим примером хроматической аберрации. Часть изображения находится немного не в фокусе, за счет этого происходит некоторая потеря в деталях. Обратите внимание на голубой ореол на левой стороне изображения и подобные же цветные пятна разбросаны по всей площади в разных областях.
За счет линзы может изменяться прохождение света, линза влияет на частоту, когда свет проходит через объектив, различные длины волн (цвета) двигаются с разной скоростью и фиксируются в разных местах на датчике. Иногда, неуместность использования линзы не предназначенной для определенной съемки (например, макро), может вызвать хроматические аберрации. В результате красный, зеленый и синий не сходятся в нужной точке и создают отображение каналов, которые не совпадают.
Есть, конечно, более техническое описание того, что такое хроматические аберрации, но для наших целей вполне достаточно такого простого объяснения, чтобы понять как ХА влияют на изображение и как с ними бороться.
В этой анимации отчетливо видно, как происходит сдвиг изображения. Каждый канал может быть достаточно резким, но при объединении качество изображения ухудшается. Вполне возможно, что удастся исправить изображения с помощью программ постобработки.
Аберрации и их влияние на изображение – Д-микро
Статья описывает базовые понятия аберраций, классификацию аберраций, а также возможные методики устранения аберраций применительно к микроскопным объективам. В статье описана методика выбора микроскопных объективов исходя из задач исследователя.
Аберрации в оптических системах – погрешность изображения, вызванная любым отклонением реальных лучей от геометрических направлений по которым они должны были бы идти в идеальной оптической системе. Аберрации можно классифицировать на монохроматические (то есть присущие монохроматическим лучам – лучам одной длины волны) и хроматические.
Монохроматические аберрации
Монохроматические аберрации – погрешности, присущие любой реальной оптической системе. Возникновение связано с тем, что поверхности, преломляющие лучи неспособны собрать в точку широкие пучки лучей, падающие на них под большими углами. Монохроматические аберрации приводят к искажению изображения точки в некоторую фигуру рассеяния, что снижает четкость изображения и нарушает подобие изображения и предмета.
Монохроматические аберрации классифицируют пятью аберрациями Зейделя:
S
I – сферическая аберрация Сферическая аберрация оптической системы. Лучи, параллельные оси оптической системы сходится не в точке, а в перетяжке.Сферическая аберрация оптических систем из-за несовпадения фокусов для лучей света проходящих на разных расстояниях от оптической оси. Нарушает гомоцентричность пучка света, но не нарушает симметричность.
Существует несколько путей исправления сферической аберрации:
Во-первых, снижение кривизны линзы (использование стекла с большим показателем преломления в совокупности с увеличением радиусов поверхностей линзы, сохраняя, тем самым, ее оптическую силу).
Во-вторых, применением комбинации из положительных и отрицательных линз. Обычно параллельно с исправлением сферической аберрации исправляют также хроматические аберрации.
В-третьих, применяют диафрагмирование – отсечение краевых лучей широкого пучка. Способ позволяет снизить значение рассеяния, но непригоден для оптических систем требующих высокой светосилы.
Полностью избавиться от сферической аберрации невозможно, но способы снизить ее эффективно применяются в микроскопии.
S
II – кома Аберрация Кома. Лучи, приходящие под углом к оптической оси не собираются в одной точкеАберрация Кома обусловлена тем, что лучи, приходящие под углом к оптической оси, собираются не в одной точке. Методика исправления Комы схожа с методикой исправления сферических аберраций и, в основном, строится на использовании комбинаций положительных и отрицательных линз.
S
III – астигматизм
Астигматизм оптической системы. Аберрация, при которой изображение точки, лежащей вне оси и сформированное узким пучком лучей представляет собой два перпендикулярных отрезка расположенных на разном расстоянии плоскости Гаусса (плоскости безаберрационного фокуса).
Астигматизм не может быть исправлен диафрагмированием, т.к. проявляется и на узких пучках. Для коррекции астигматизма применяют дуплеты положительных и отрицательных линз.
S
IV – кривизна поля изображения Кривизна поля оптической системы. Изображение плоского объекта перпендикулярного оси оптической системы в плоскостях F1 и F2Аберрация, при которой изображение плоского объекта, перпендикулярного оси оптической системы лежит на выпуклой или вогнутой (обычно сферической в случае симметричной оптики) поверхности относительно объектива.
Погрешность вносимая аберрацией, очень сильно сказывается в микроскопии, так как получаемое изображение плоского объекта не находится полностью в фокальной плоскости и, таким образом, на нескорректированной системе мы не можем наблюдать полностью резкое изображение объекта по всему полю.
Кривизна поля корректируется при помощи расчета системы содержащей две и более отрицательных линз, а также использующей воздушное пространство между линзами.
S
V – дисторсия Изменение коэффициента линейного увеличения по полю зрения. Подушкообразная и бочкообразная дисторсия.Дисторсия – изменение коэффициента линейного увеличения оптической системы по полю зрения. Дисторсия не приемлема в микроскопии, так как система, подверженная дисторсии, не обеспечивает геометрическое подобие наблюдаемого объекта и его изображения. Дисторсия исправляется подбором линз на этапе проектировки объектива. Также возможно исправление дисторсии на этапе компьютерной обработки изображения.
Хроматические аберрации (ХА)
Хроматические аберрации. Разница показателя преломления оптической системы для лучей с различной длиной волны.Хроматические аберрации – погрешности вносимые в изображение разницей коэффициента преломления для пучков с различными длинами волн.
При прохождении света через оптические материалы наблюдается дисперсия – разложение белого света на спектр. Именно явление дисперсии запечатлено на самой знаменитой обложке музыкального альбома 20 века – Pink Floyd – The Dark Side of the Moon.
Паразитная дисперсия не позволяет лучам с различными длинами волн сфокусироваться в одной точке.
Таким образом, различают три вида хроматизма: хроматизм положения, хроматизм увеличения и хроматизм разности геометрических аберраций. В статье мы рассмотрим хроматизм положения, так как природа ХА абсолютно одинакова во всех случаях.
Для любой оптической линзы коэффициент преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому точка фокуса синих лучей Fblue расположена ближе к задней главной точке линзы, чем точка фокуса красных лучей Fred. Отсюда следует, что лучи, полученные разложением белого света, будут иметь различное фокусное расстояние. Единого фокусного расстояния у одной линзы не существует, а есть совокупность фокусных расстояний — по одному фокусу на луч каждого цвета.
Разность Fblue-Fred это и есть «хроматизм положения» (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией)
Диафрагмирование несколько уменьшает хроматизм положения. При этом изображения предмета в лучах разного цвета будут находиться на разных расстояниях от задней главной точки. Если наводить оптическую систему на резкость по красным лучам, изображение в синих лучах будет не в фокусе, и наоборот.
Конструкция микроскопных объективов рассчитана на устранение хроматических аберраций. Система линз, выполняющих сближение фокусов двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов трёх лучей —апохроматической системой.
Основное правило при исправлении ХА является исправление ХА суммарно для всей системы. Нет необходимости исправлять хроматизм каждого элемента. Важно, чтобы суммарная положительная и отрицательная дисперсия элементов системы была равна нулю.
Критерии при выборе микроскопных объективов
Рассмотрев основные типы различных оптических аберраций мы можем описать основные критерии при выборе объективов для лабораторного микроскопа, ведь именно характеристиками объектива определяются разрешающая способность микроскопа, дисторсия, возможность проведения точных измерений, возможность качественного получения большого поля изображения при сильном увеличении путем сшивки частичных полей.
В большинстве случаев при выборе объективов работает правило, что чем качественнее и дороже объектив – тем он лучше для решения любых задач. Но на самом деле, во-первых, это не всегда абсолютно достоверно, во-вторых – экономическую составляющую вопроса это правило не затрагивает. А ведь порой именно она играет решающую роль при выборе оборудования того или иного класса.
Объективы для микроскопов делятся на различные классы в зависимости от коррекции монохроматических и хроматических аберраций. Каждый производитель имеет свою классификацию и свои уникальные названия для каждого из классов, что крайне усложняет прозрачность выбора той или иной линейки.
Все производители различают три больших класса объективов: Ахроматы, Полу-апохроматы (или Флюотары) и Апохроматы. Критерием внесения объектива в тот или иной класс будет являться сходимость фокальных плоскостей для трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Компания Leica Microsystems предлагает следующую оценку критериев (она может незначительно отличаться от оценки других производителей – Zeiss, Olympus, Nikon и др). Эта оценка дает максимально прозрачное представление коррекции ХА в зависимости от класса объектива.
Класс объективов | Коррекция хроматических аберраций | Применение |
Ахроматы (Achromats) | Между Fred и Fblue < 2x DoF*. т.е. красный и синий лучи сведены в одну область, длиной менее 2 глубин резкости. Расстояние до фокуса зеленого луча не определено. | Рутинная микроскопия в видимом световом диапазоне |
Полу-Апохроматы (Semi-Apochromats) | Fred, Fblue и Fgreen <2,5x DoF*. т.е. фокус красного, синего и зеленого лучей сведены в одну область шириной 2,5 глубины резкости. | Для качественной визуализации в видимом световом диапазоне, а также достижения высококонтрастного изображения. |
Апохроматы (Apochromats) | Fred, Fblue и Fgreen <1x DoF*. т.е. фокус красного, синего и зеленого лучей сведены в одну точку. ![]() | Для решения задач сверхточной микроскопии, измерительной микроскопии при большом увеличении, а также для работы в УФ и ИК диапазонах. |
* DoF – Depth of field – глубина резко изображаемого пространства
Каждый класс объективов делится на несколько групп в зависимости от задач применения. В основном речь идет о коррекции монохроматических аберраций, к примеру, План Ахромат и просто Ахромат будут отличаться наличием коррекции сферы, кривизны поля и дисторсии у объектива План Ахромат.
Дополнительно некоторые объективы имеют конструктивные отличия, к примеру, LD (Long distance) объективы – объективы с увеличенным рабочим расстоянием для работы с чашками Петри в биологии, или контроля объектов со сложной топографией в материаловедении. PH – объективы для фазового контраста с установленным фазовым кольцом (могут использоваться и в светлом поле, но светопропускание таких объективов ниже). OIL-объективы с использованием иммерсионного масла и т. д.
Поделиться в
Share on facebook
Share on vk
Share on telegram
Читайте также
Хроматическая аберрация — что это такое и как ее избежать
Хроматическая аберрация на краю горы. Автор фотографии: Леонардо Папера.
Почему возникает хроматическая аберрация?
Как вы, возможно, поняли, прочитав определение, хроматическая аберрация — это проблема оптики, поэтому все зависит от объектива, который вы используете. В общем, качественные и дорогие линзы логически минимизируют хроматическую аберрацию лучше, чем обычные линзы. Однако невозможно найти линзу без хроматической аберрации, поскольку это физиологическая проблема всех линз при воздействии света.
Дисперсия также имеет какое-то отношение к хроматической аберрации: показатель преломления (число, показывающее, насколько быстро свет может проходить через определенный материал) линз различается для разных цветов. Например, световые волны синего цвета могут проходить через линзу быстрее, чем световые волны красного цвета. Эта разница в показателях преломления влияет на фокусировку ваших фотографий, и именно тогда вы получаете некоторые из этих раздражающих цветных ореолов по краям.
Проверьте наличие ярких ореолов по краям объектов на изображениях. Это может быть хроматическая аберрация. Автор фотографии: Леонардо Папера.
Типы хроматической аберрации
К сожалению, как будто одного было недостаточно, существует два различных типа хроматической аберрации; продольная (осевая) хроматическая аберрация и боковая (поперечная) хроматическая аберрация. Мы поговорим о них отдельно, чтобы понять, в чем на самом деле различия.
Продольная (осевая) хроматическая аберрация Продольная аберрация (LCA), также называемая «окантовкой боке», возникает, когда объектив не может должным образом сфокусировать все цветные волны различной длины в определенной фокальной плоскости.Вы можете легко распознать этот вид хроматической аберрации, так как вы увидите нежелательную цветовую окантовку по всему кадру, даже в центре, особенно в расфокусированных частях изображения.
Продольная аберрация типична для длинных фокусных расстояний и широких объективов с постоянным фокусным расстоянием. Если вы заметили какую-то продольную аберрацию, вы можете легко минимизировать ее, закрыв диафрагму.
5em;text-align:center;font:48px/1.5 sans-serif;color:white;text-shadow:0 0 0.5em black;}</style><a href="//www.youtube.com/embed/MMp87Iw-WoI?autoplay=1&mute=1"><img src="//img.youtube.com/vi/MMp87Iw-WoI/maxresdefault.jpg" loading="lazy"><span>▶</span></a>» title=»Chromatic Aberration – What It is and How to Avoid It — video»/>
Боковая (поперечная) хроматическая аберрация
Боковая (или поперечная) хроматическая аберрация (TCA) возникает, когда световые волны разных длин проецируются в разных положениях вдоль фокальной плоскости.В отличие от продольной хроматической аберрации, TCA не появляется в центре кадра, но увеличивается по краям кадра.
TCA не будет сведен к минимуму, если вы уменьшите диафрагму вашего объектива, поскольку она не зависит от нее. Вы можете распознать этот вид хроматической аберрации по краям с высокой контрастностью, где, возможно, есть резкий переход между яркими и темными областями. Это типично для коротких фокусных расстояний.
Как выглядит хроматическая аберрация?
Хроматическая аберрация известна также как «пурпурная кайма» или, в более общем смысле, «цветная кайма».Как следует из этих названий, это потому, что вы можете легко распознать его как тонкие красочные линии вдоль высококонтрастных краев кадра или в нечетких частях кадра.
Наиболее распространенными цветами хроматической аберрации являются пурпурный (отсюда пурпурная окантовка) или зеленый, но они также могут быть синим, красным, желтым и т. Д.
youtube.com/vi/oP5KyOOZmA8/maxresdefault.jpg" loading="lazy"><span>▶</span></a>» title=»Chromatic Aberration – What It is and How to Avoid It — video»/>
Как избежать хроматической аберрации
Мы говорили о том, что такое хроматическая аберрация, почему она существует и как она выглядит. На этом этапе вы можете быть очень разочарованы, думая, что только что обнаружили новую «проблему», с которой нужно иметь дело при съемке.
Что ж, позвольте немного подбодрить вас: можно научиться контролировать и, возможно, вообще избежать хроматической аберрации! Вы можете использовать несколько техник, которые по крайней мере минимизируют влияние хроматической аберрации на ваши изображения, поэтому давайте посмотрим, что они из себя представляют.
№1. Съемка в формате RAWНачну с того, что вы должны снимать в формате RAW не только из-за хроматической аберрации, но и по миллиону других причин.Если вы передаете свои изображения через программное обеспечение для пост-обработки после того, как сфотографировали их, вам даже не следует думать о съемке в формате JPEG. Единственный способ получить пригодный для редактирования базовый снимок — это сделать снимок в формате RAW.
При съемке в формате RAW у вас будет больше записанных данных, с которыми вы можете поэкспериментировать, используя настройки программного обеспечения для постпроизводства, такого как Adobe Lightroom или Adobe Camera Raw. Немного попрактиковавшись, вы сможете почти полностью удалить хроматические аберрации на своих фотографиях.
№ 2. Избегайте высококонтрастных сцен
Высококонтрастные сцены являются наиболее чувствительными к хроматической аберрации областями, где она более заметна. Конечно, если снимок, который вы имеете в виду, требует от вас работы в высококонтрастных ситуациях, вы ничего не сможете с этим поделать, и вам все равно следует сделать снимок. Однако, если у вас есть возможность выбирать между съемкой с некоторыми высокими контрастами в кадре или без, я бы предпочел второй вариант, поскольку вам не придется в дальнейшем иметь дело с признаками хроматической аберрации.
№ 3. Фокусное расстояние
Обычно зум-объективы больше всего подвержены хроматической аберрации при минимальном и максимальном фокусном расстоянии. Допустим, у вас есть объектив 24–70 мм — и на 24 мм, и на 70 мм ваш объектив будет демонстрировать больше хроматических аберраций.
Чтобы справиться с этим, у вас есть два варианта: первый — использовать объектив с фиксированным фокусным расстоянием, который намного лучше справляется с хроматической аберрацией, а второй — не использовать минимальное / максимальное фокусное расстояние вашего зум-объектива и просто используйте промежуточные.Вы можете немного кадрировать или сделать панораму, чтобы воспроизвести минимальное / максимальное фокусное расстояние объектива, если хотите.
№4. ДиафрагмаИгра с вашей диафрагмой будет особенно полезна для минимизации эффекта продольной хроматической аберрации. Как? Что ж, легко: сделав остановку хотя бы на один или два шага (или больше) от самой широкой диафрагмы вашего объектива.
Использование маленькой диафрагмы также может означать, что вам нужно уменьшить выдержку или увеличить ISO, но это поможет вам уменьшить хроматическую аберрацию в долгосрочной перспективе.
№ 5.

Итак, мы поговорили о том, как минимизировать продольную хроматическую аберрацию, закрыв диафрагму объектива. А как насчет поперечной хроматической аберрации? Что ж, есть простой способ избежать этого! Если вы раньше обратили внимание, я писал, что TCA не будет отображаться в середине кадра, но будет виден только по краям изображения. Таким образом, если вы поместите объект в центр кадра, на него не повлияет хроматическая аберрация.
Как насчет того, чтобы разместить объект в нижней или верхней трети кадра или близко к краям? Что ж, вы можете поместить его в центр во время съемки, а затем обрезать изображение, чтобы получить желаемую композицию!
Как исправить хроматические аберрации в Lightroom
Мы говорили о том, как избежать хроматических аберраций при съемке на поле, но что делать, если вы не смогли их уменьшить по какой-то причине, и у вас все еще есть раздражающая цветная окантовка? Не волнуйтесь, Adobe Lightroom позаботится об этом!
Есть два варианта, которые помогут вам удалить хроматические аберрации в Lightroom: первый — заставить программу творить чудеса и выполнить автоматическую коррекцию, а второй — поработать над этим самостоятельно с ручной коррекцией.
Автоматическая коррекция хроматической аберрации в Lightroom. Автор фотографии: Леонардо Папера.
Начнем с самого простого варианта. Чтобы найти автоматическую коррекцию CA в Lightroom, убедитесь, что вы находитесь в разделе «Разработка» программы.
Затем прокрутите, пока не найдете окно «Коррекция объектива», как показано на рисунке выше.
На этом этапе все, что вам нужно сделать, это поставить галочку в поле «Удалить хроматическую аберрацию» и позволить программе сделать все за вас.
Честно говоря, Lightroom отлично справляется с хроматическими аберрациями. Вы увидите, что в 99% случаев вам даже не нужно знать, как исправить их вручную.
Проверьте до и после: снимок выше здесь без галочки «Удалить CA». Как видите, на картинке отчетливо видна некоторая окантовка. Между тем, на фото ниже видимой хроматической аберрации нет вообще. Волшебный, правда?
Нет хроматической аберрации. Автор фотографии: Леонардо Папера.
Ручная коррекция
Итак, давайте повторим процесс, как на фотографии выше, но вместо того, чтобы воспользоваться магией Lightroom, мы попытаемся устранить хроматические аберрации самостоятельно. Почему? Ну, потому что иногда автоматическое исправление программного обеспечения не может полностью решить проблему, поэтому хорошо знать, как справиться с этим самостоятельно, если вы застряли в CA.
Перейти в ручной режим. Автор фотографии: Леонардо Папера.
Снова начните с раздела «Разработка» Lightroom.Затем откройте окно «Коррекция объектива», как вы это делали для автокоррекции, но вместо того, чтобы оставаться в поле «Профиль», переключитесь в меню «Вручную». У вас должны быть такие же настройки, как на фото выше.
Теперь у вас есть два варианта продвижения вперед: первый — использовать «Селектор цвета бахромы» — это глазное яблоко, которое вы видите справа в верхнем левом углу окна «Бахрома». Вы можете выбрать затронутые области, и Lightroom попытается удалить CA из этих конкретных областей, изменив некоторые параметры.
Второй вариант — поэкспериментировать с этими параметрами самостоятельно, что я и сделал в данном случае, так как глазные капли работали некорректно.
Как вы можете видеть на фотографии ниже, я немного поигрался с ползунком Defringe Green и Green Hue, чтобы найти нужную точку, в которой все хроматические аберрации будут удалены.
Вам придется попрактиковаться, если вы хотите удалить хроматическую аберрацию вручную, но результаты могут быть просто потрясающими! Я всегда рекомендую вам сначала попробовать автокоррекцию, так как это может реально сэкономить время!
Удаление хроматической аберрации вручную.Автор фотографии: Леонардо Папера.
Как проверить линзы на хроматическую аберрацию
Чтобы проверить, насколько хорошо (или плохо) ваши линзы справляются с хроматической аберрацией, просто погуглите «Таблица испытаний хроматической аберрации» и загрузите одну из бесплатных моделей. Затем откройте его в полноэкранном режиме (и с максимальной яркостью) на своем ПК. Вы также можете распечатать его и сделать несколько снимков с помощью объектива, который хотите проверить.
Вы сможете легко увидеть, насколько на этот объектив влияет хроматическая аберрация, если откроете снимок, сделанный в Lightroom, и немного увеличите масштаб точек.
Да, это так просто!
Удаление хроматических аберраций может сделать фотографию более эстетичной. Автор фотографии: Леонардо Папера.
На этом этапе вы должны знать намного больше о хроматической аберрации, от того, что это такое, до того, как ее избежать, как в полевых условиях, так и на этапе пост-обработки. Хроматическая аберрация может быть неприятной проблемой, но если вы видите, что она влияет на некоторые из ваших изображений, не паникуйте! Их довольно легко контролировать в поле и еще проще удалить с помощью Lightroom.
Информация об авторе: Леонардо Папера — пейзажный фотограф из Италии. Вы можете найти больше его работ на его веб-сайте или подписавшись на него в Instagram.
Есть ли у вас какие-нибудь советы или рекомендации по предотвращению или устранению хроматической аберрации? Вы проверяли свои линзы на хроматическую аберрацию? Как все вышло? Оставьте комментарий ниже!
Что такое хроматическая аберрация и как ее исправить!
В оптической системе свет часто проходит через одну или несколько линз, и когда это происходит, могут возникать несколько типов оптических аберраций.
В этой статье мы обсудим тип аберрации, который часто встречается в фотографии и астрофотографии, а именно хроматическую аберрацию.
Вокруг звезды виден синий ореол из-за эффекта хроматической аберрации.Что такое хроматическая аберрация?
Хроматическая аберрация, также известная как пурпурная кайма или дисперсия, — это оптическая аберрация, распространенная в фотографических объективах и рефракторных телескопах.
Хроматическая аберрация (CA) видна в виде цветных полос вокруг резко контрастирующих краев, таких как края ветвей и зданий на фоне яркого неба.
Причины хроматической аберрации
Все вы, возможно, знакомы с простым экспериментом с использованием призмы для разложения белого света на его различные компоненты, также известные как цвета.
Призма, используемая для разложения белого света на его различные компоненты (цвета). (Изображение предоставлено: Википедия )Что происходит, когда белый свет проходит через призму, заключается в том, что составляющие разные длины волн (цвета) по-разному взаимодействуют со стеклом призмы и отклоняются в немного разных направлениях.
Когда свет выходит из призмы, цвета больше не «накладываются друг на друга», и вы можете видеть их по отдельности, образуя радугу.
В фотографии линзы изготавливаются таким образом, чтобы разложение (дисперсия) света значительно уменьшалось или вообще избегалось.
Но ни один объектив не идеален, и рассеивание света все еще может происходить, особенно с оборудованием начального уровня.
Когда объектив не может сфокусировать все разные цвета в одной и той же точке, у нас есть CA.
Различные типы хроматической аберрации
Существуют два различных типа ХА: продольная или осевая и поперечная или поперечная.
Задача линзы — фокусировать свет на плоскости, плоскости фокусировки и всех цветов на точке.
Разница между двумя типами CA заключается в том, что объектив не может сфокусироваться на разных цветах в одной точке.
Продольный (осевой)
При продольном CA красный, синий и зеленый цвета сфокусированы на разных плоскостях. : если вы сфокусируете внимание на красном, у вас будут синие ореолы, если вы сфокусируетесь на синем, у вас будет фиолетовая окантовка.
Схема проиллюстрировала происхождение продольной хроматической аберрации.Справа показано, как этот вид CA влияет на изображение.
Вот реальный пример продольной СА: обратите внимание, как цвет бахромы меняется с фокусировкой.
Истинную продольную CA нелегко исправить во время редактирования, но ее можно уменьшить с помощью точной фокусировки и, как показано на изображении выше, но с уменьшением размера объектива.
Боковой (поперечный)
Боковой или поперечный СА возникает, когда красный, зеленый и синий цвета сфокусированы в разных положениях в одной и той же фокальной плоскости , как показано на схеме ниже.
Происхождение и проявление бокового, или поперечного, CA.Этот тип CA влияет на цели, которые находятся вне оси , так как это более очевидно, когда свет попадает в линзу под углом. Как показано на правом изображении выше, центральная часть кадра не содержит СА.
Я сделал снимок ниже на рассвете с помощью сверхширокоугольного объектива, и боковая CA видна вокруг стоек док-станции.
Боковой CA виден вокруг стоек док-станции на этом кадре изображения, которое я сделал с помощью сверхширокоугольного объектива.
К сожалению, легче устранить при постобработке, чем продольные CA, но боковые CA не могут быть уменьшены в камере путем опускания объектива.
Как хроматическая аберрация влияет на изображения в астрофотографии?
Астрофотография очень требовательна не только для фотографов, но и для объективов и телескопов.
Объектив, делающий прекрасные изображения при дневном свете, может давать средние или некачественные результаты при использовании для астрофотографии.
Открытый кластер M13. Мой Olympus Zuiko OM 300 f / 4.5 — достойный устаревший объектив для дневного света и даже для съемки Луны, но форма звезды довольно ужасна, даже если выставить объектив до f / 8.Причина, по которой астрофотография так востребована, заключается в необходимости получить правильную форму и размер звезд.
Оптические аберрации, такие как кома и кривизна поля, создают странные и удлиненные звезды, особенно по краям кадра.
И еще есть CA, который показан на изображении в виде синих ореолов вокруг ярких звезд.
Хроматическая аберрация видна вокруг самой яркой звезды на изображении в виде синего ореола. В других случаях СА видна в виде пурпурных полос, похожих на пурпурные кольца вокруг ярких звезд.Фиолетовая бахрома встречается еще чаще и видна вокруг многих звезд, как на изображении ниже.
Фиолетовая бахрома вокруг самых ярких звезд.Наконец, CA также часто можно увидеть вокруг Луны.
Использование очков с низкой дисперсией в линзах или телескопах сильно снижает или полностью исключает CA.
Советы по предотвращению хроматической аберрации
Есть несколько советов, которым вы можете следовать, чтобы иметь дело с CA при съемке.
Здесь следует отметить, что линзы и телескопы действительно страдают от определенного количества как продольных, так и осевых СА.
Совет 1. Используйте высококачественное снаряжение.

Высококачественные линзы и телескопы имеют дополнительные линзы из стекла со сверхнизкой дисперсией (ED) для уменьшения или устранения CA.
Фотографические линзы с этим типом стекла часто имеют в своем названии слово «ED».Рефракторные телескопы, использующие линзы ED, называются апохроматическими, , а термины дублет , тройной и квадруплет относятся к количеству линз ED, используемых в этих телескопах.
Отражатели не содержат CA, так как свет не проходит через линзы, а отражается от зеркал. Вместо этого быстрые отражатели почти всегда страдают от комы (плохой формы звезды) и нуждаются в корректоре комы.
Хотя фотографические линзы часто имеют хорошую коррекцию кривизны поля, телескопы нуждаются в выравнивателях поля при использовании для астрофотографии.
Совет 2: уменьшите объектив
Продольная СА в фотографических объективах часто бывает сильнее, когда объектив используется с самой широкой диафрагмой (меньшее число f).
Смещение объектива на одну или две диафрагмы может значительно уменьшить CA.
CA вокруг Сатурна и как он меняется, если отказаться от моего объектива, устаревшего телеобъектива Olympus Zuiko OM 300 f / 4.5. Также сообщается о соответствующем CAI.Поскольку фотографические объективы имеют переменную диафрагму, вы можете воспользоваться индексом хроматической аберрации , индексом , CAI.
Для объектива без очков ED, как и у старых устаревших линз, CAI является показателем для оценки количества CA: если оно равно или больше 3, то изображение в основном не содержит CA.
Индекс рассчитывается как отношение диаметра d передней линзы в дюймах к числу f f :
CAI = f / d
Рассмотрим изображение выше: это было снято на Olympus Zuiko OM 300 f / 4.5, диаметром 72 мм, равным 2.8 дюймов.
Чтобы не было CA, CAI должен быть 3 или выше: давайте рассмотрим значение 3.
Число f, которое даст CAI около 3: 3 * 2,8 = 8,4
Как видно из на изображении выше при f / 8 CA незначительна, в то время как она хорошо видна для более быстрых диафрагм.
Если вы заинтересованы в использовании устаревших объективов, отдавайте предпочтение линзам меньшего диаметра, поскольку они позволяют использовать более широкую диафрагму.
Совет 3: Пригвоздите фокус
Чем больше вы не в фокусе, тем сильнее CA.В частности, если ваш объектив демонстрирует сильную СА, не торопитесь, чтобы точно сфокусироваться на звездах или Луне.
Совет 4: Используйте фильтр-убийцу Fringe
Существуют фильтры для астрономических целей, такие как Baader Semi APO или Baader Killer Fringe, которые предназначены для уменьшения CA.
Фильтр Baader Semi APO размером M48.
Эти фильтры делают это, удаляя свет, который не сфокусирован должным образом, за счет введения значительного количества цветовых оттенков.
Эта тема обсуждается: одни говорят, что эти фильтры работают и их стоит использовать, другие говорят, что это деньги, которые можно было бы потратить лучше.
Имейте в виду, что это фильтры для астрономии, поэтому они бывают размером 1,25 дюйма и 2 дюйма, которые соответствуют фотографическому фильтру M48, поэтому их можно использовать только с объективами небольшого диаметра.
Советы 5: Избегайте низкокачественного телеконвертера, линз Барлоу и окуляров
Телеконвертер, барлоу и окуляры низкого качества могут вызвать СА сами по себе, но даже качественные линзы увеличивают СА от вашего объектива или телескопа.
И это верно как для фотографирования, так и для наблюдения.
Как исправить хроматическую аберрацию: два простых метода
В настоящее время ХА можно легко исправить и уменьшить с помощью любого программного обеспечения для постобработки.
Я в основном использую Adobe Lightroom или Adobe Photoshop для окончательного редактирования и настройки изображений, но вы можете уменьшить CA в Affinity Photo, Gimp и всех других альтернативах Adobe.
CA можно исправить, используя и комбинируя различные методы, и вот два из них, которые я регулярно использую.
Для этого рассмотрим следующее изображение, на котором вокруг звезд видна мягкая фиолетовая бахрома.
Звездное поле в Лебеде с устаревшим объективом Olympus Zuiko OM 200 f / 4, используемым при f / 5.6.Используйте инструмент «Пипетка» для образца цветных бахромы.
В Photoshop продублируйте уровень, содержащий изображение, и перейдите к Filter-> Camera Raw Filter , чтобы загрузить текущее изображение в Adobe Camera Raw.
В Adobe Camera RAW увеличьте изображение на 100% для точной выборки.
На боковой панели справа откройте меню Optics , содержащее настройки для удаления CA.Здесь вы можете использовать пипетку, чтобы выбрать цвет CA, который вы хотите удалить, а программное обеспечение сделает все остальное.
Границы дискретизации в Adobe Camera Raw.Вы можете использовать ползунки для ручной точной настройки параметров, которые программа использовала на основе вашей выборки.
Окончательный результат с удаленным CA.
Вы можете дополнительно настроить силу коррекции, уменьшив непрозрачность уровня.
Размытие цветов
Чтобы эта техника работала, вам нужно использовать Photoshop и слои.
Идея состоит в том, чтобы размыть цвета изображения, чтобы CA «размазался». Процедура довольно быстрая:
- Дублируйте свое изображение на новом уровне.
- Выбрав новый уровень, примените размытие по Гауссу с радиусом, достаточно большим, чтобы удалить CA.
- Смешайте новый уровень с помощью цветового режима.
- При выбранном уровне исходного изображения и выключенной видимости размытого изображения выберите функцию Select-> Color Range , чтобы выбрать CA вокруг звезды с помощью пипетки.С помощью Select-> Modify-> Expand расширьте выделение на несколько пикселей и Select-> Modify-> Feather , чтобы сгладить выделение.
- Используйте значок маски, чтобы создать маску, перетащите маску с текущего уровня на уровень размытого изображения и включите его видимость.
- Наконец, вы можете дополнительно настроить силу коррекции, уменьшив непрозрачность размытого уровня.
Оба метода довольно простые и быстрые, и дают хорошие результаты.
Сравнение оригинала и изображения, скорректированного СА.Заключение
Хроматическая аберрация — очень распространенная проблема в фотографии и астрофотографии. Использование высококачественного оборудования — лучший способ держать CA под контролем, но тщательная фокусировка и правильная настройка камеры будут иметь большое значение для снижения CA с помощью небольшого бюджета и даже устаревшего оборудования.
Наконец, остаточный CA может быть дополнительно уменьшен или полностью удален при постобработке с помощью простых методов, которые мы обсуждали в этой статье.
Хроматическая аберрация | Nikon’s MicroscopyU
Хроматическая аберрация
Хроматические аберрации — это артефакты, зависящие от длины волны, которые возникают из-за того, что показатель преломления каждого состава оптического стекла зависит от длины волны. Когда белый свет проходит через простую или сложную систему линз, составляющие длины волн преломляются в соответствии с их частотой. В большинстве очков показатель преломления больше для более коротких (синих) длин волн и изменяется с большей скоростью при уменьшении длины волны.
Синий свет преломляется в наибольшей степени, за ним следуют зеленый и красный свет, это явление обычно называют дисперсией. Неспособность объектива объединить все цвета в общий фокус приводит к немного разному размеру изображения и фокусу для каждой преобладающей группы длин волн. Это приводит к появлению цветных полос вокруг изображения. Когда фокус установлен на середину диапазона длин волн, изображение приобретает зеленый оттенок с пурпурным ореолом (состоящим из смеси красного и синего) вокруг него.
Учебное пособие инициализируется изображением образца (видимого в микроскоп), которое появляется в окне в левой части апплета. Под окном изображения находится раскрывающееся меню с надписью Choose A Specimen , которое можно использовать для выбора нового образца. Положение изображения Ползунок используется для управления учебным курсом путем смещения фокальной плоскости вдоль оптической оси системы виртуальных линз, показанной в виде рисунка трассировки лучей в правой части апплета.Исходное положение ползунка — центр диапазона фокусировки. Когда ползунок перемещается влево, фокальная плоскость смещается в сторону более длинных (красных) волн, а изображение микроскопа и функции рассеяния точки одновременно изменяются, чтобы проиллюстрировать эффект хроматической аберрации. Перемещение ползунка вправо смещает фокальную плоскость в сторону более коротких (синих) длин волн и вызывает соответствующие изменения в изображении микроскопа и функциях рассеяния точки. Набор переключателей, расположенных под рисунком трассировки лучей, позволяет посетителю переключаться между нескорректированным виртуальным оптическим путем и тем, который был скорректирован для имитации ахроматических, флюоритовых или апохроматических оптических элементов.Обратите внимание, что нажатие и активация переключателя, отличного от помеченного Не исправлено , деактивирует ползунок Положение изображения .
Хроматическая аберрация очень характерна для одиночных тонких линз, изготовленных по классической формуле производителя линз , которая связывает расстояние между образцом и изображением для параксиальных лучей. Для одиночной тонкой линзы, изготовленной из материала с показателем преломления n и радиусами кривизны r (1) и r (2) , мы можем записать следующее уравнение :
1
$$ \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s ‘} = (n-1) \ left (\ frac {1} {r (1)} — \ frac {1} {r (2 )} \ right) $$, где s и s ‘ определены как расстояние до объекта и изображения соответственно. В случае сферической линзы фокусное расстояние ( f ) определяется как расстояние до изображения для параллельных падающих лучей :
2
$$ \ frac {1} {f} = \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s ‘} $$ Фокусное расстояние f изменяется в зависимости от длины волны света, как показано в обучающем окне и на Рисунке 1 (a), который демонстрирует эффекты хроматической аберрации на пучке белого света, проходящем через простую линзу. Цвета компонентов (длины волн) фокусируются на разных расстояниях от линзы (рисунок 2), чтобы получить изображение с произвольным радиусом размытия приблизительно 0.Диаметр 3 миллиметра. Относительно просто продемонстрировать хроматическую аберрацию, используя толстую простую собирающуюся (двояковыпуклую, положительный мениск или плосковыпуклую) линзу, освещенную полихроматическим точечным источником, например фонариком или свечой. При наблюдении изображения, создаваемого простой линзой, периферия изображения будет казаться размытой и окрашенной оранжево-красным ореолом, когда линза находится близко к глазу. На больших расстояниях ореол станет сине-фиолетовым.
Попытки коррекции линз были впервые предприняты во второй половине 18 века, когда Джон Доллонд, Джозеф Листер и Джованни Амичи разработали способы уменьшения продольной хроматической аберрации.Эти пионеры представили ахроматические линзы для микроскопии, значительно уменьшив осевую (продольную) хроматическую аберрацию, и впервые сделали бактерии видимыми в оптическом микроскопе. Комбинируя коронное стекло и бесцветное стекло (каждый тип имеет разную дисперсию показателя преломления), им удалось привести синие и красные лучи к общему фокусу, близкому, но не идентичному с зелеными лучами. Дисперсия бесцветного стекла примерно вдвое больше, чем у кроны, поэтому при соединении положительного элемента короны с отрицательным кремневым элементом, объединенные дисперсии будут примерно равными и противоположными, что устранит осевое разбросание цвета (рис. 2).Обратите внимание, что увеличительная сила стекла короны в два раза больше, чем у кремня в этой комбинации, что дает чистую силу примерно вдвое меньшей, чем у одного элемента короны. Еще одним преимуществом этого сочетания линз является коррекция сферической аберрации, которая часто возникает, когда положительный и отрицательный элементы используются вместе в группе линз.
Комбинация корона / кремень называется дублетом линз, где каждая линза имеет свой показатель преломления и дисперсионные свойства.Дублеты линз также известны как ахроматические линзы или ахроматы для краткости, производные от греческих терминов a , означающих без цвета, и chroma , означающих цвет. Эта простая форма коррекции позволяет теперь совпадать точкам изображения на 486 нанометрах в синей области и 656 нанометрах в красной области (рис. 1 (b)). Расфокусировка между центральной длиной волны (550 нанометров) и общим фокусом (синим и красным) является остаточной аберрацией, которая называется вторичным осевым цветом .Несмотря на то, что размытость уменьшается в 30 раз с помощью бихроматической коррекции с использованием кремневых и корончатых очков (рис. 1 (b)), аберрацию невозможно полностью устранить с помощью обычных стеклянных составов, что ограничивает качество изображения ахроматических объективов. Ахроматы — это наиболее широко используемые линзы объектива, которые обычно используются как в учебных, так и в исследовательских лабораторных микроскопах. Объективы, на которых нет специальной надписи, указывающей на иное, скорее всего, являются ахроматами. Ахроматы являются удовлетворительными объектами для повседневного лабораторного использования, но поскольку они корректируются не для всех цветов, бесцветная деталь образца, вероятно, будет иметь бледно-зеленый цвет в белом свете в лучшем фокусе (вторичный осевой цвет).
Правильное сочетание толщины линзы, кривизны, показателя преломления и дисперсии позволяет дублету уменьшить хроматическую аберрацию за счет объединения двух групп длин волн в общую фокальную плоскость (рис. 2). Если плавиковый шпат вводится в состав стекла, используемого для изготовления линзы, то три цвета — красный, зеленый и синий — могут быть объединены в одну точку фокусировки, что приведет к незначительной хроматической аберрации. Такие линзы известны как апохроматические линзы и используются для создания высококачественных объективов микроскопов без хроматических аберраций.
Современные микроскопы используют эту концепцию, и сегодня часто можно встретить тройные оптические линзы, состоящие из трех линз, склеенных вместе, особенно в высококачественных объективах. Для коррекции хроматической аберрации обычный объектив 10-кратного ахроматического микроскопа состоит из двух дуплетов линз. Многие флюоритовые объективы, которые занимают промежуточное положение по коррекции между ахроматами и апохроматами, построены с использованием плавикового шпата (или аналогичного состава) в сочетании с соответствующим стеклянным элементом, чтобы сформировать дублет, который ахроматизирован на трех длинах волн.Апохроматические объективы обычно содержат два дублета линз и тройку линз для расширенной коррекции как хроматических (до четырех длин волн), так и сферических аберраций.
Рисунок 3 — Продольная хроматическая аберрацияНа рисунке 3 представлено сравнение продольной хроматической коррекции ахромата и апохроматного объектива. Для изготовления ахроматных объективов используются стекла с нормальной дисперсией, которые имеют почти линейное уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны.Только две длины волны могут иметь один и тот же фокус (см. Рисунок 3), а оставшийся вторичный спектр дает зеленоватые или фиолетовые полосы на изображениях с резкими краями. В более качественных апохроматных объективах используются стекла с частичной дисперсией, где показатель преломления изменяется с длиной волны быстрее в синей или красной области. В результате апохроматы обладают высокой степенью хроматической коррекции, при которой до четырех длин волн могут иметь одно и то же местоположение изображения.
С апохроматным и флюоритовым объективами вызванное дифракцией размытие распределения интенсивности также может быть практически устранено, как показано на Рисунке 4.Ахромат по-прежнему имеет значительную интенсивность в первой полосе, в то время как апохромат приближается к теоретическому пределу разрешения, когда продольная хроматическая аберрация больше, чем оптическая глубина резкости.
Поскольку для апохроматических объективов требуются элементы с аномальной дисперсией, их характеристики могут быть не идеальными для некоторых конкретных приложений, таких как возбуждение флуоресценции в ближнем ультрафиолете, дифференциальный интерференционный контраст и другие формы микроскопии, использующие поляризованный свет.По этой причине часто более подходящим является флюоритовый объектив, и Рисунок 4 показывает, насколько близки эти цели к характеристикам апохроматов.
В дополнение к коррекции продольной (или осевой) хроматической аберрации объективы микроскопа также обнаруживают еще один хроматический дефект. Даже когда все три основных цвета переносятся в идентичные фокальные плоскости в осевом направлении (как во флюоритовом и апохроматном объективах), точечные изображения деталей вблизи периферии поля зрения не одинакового размера.Это происходит из-за того, что внеосевые потоки лучей рассеиваются, в результате чего составляющие длины волн формируют изображения на разной высоте в плоскости изображения. Например, синее изображение детали немного больше, чем зеленое изображение или красное изображение в белом свете, что приводит к цветовому искажению деталей образца во внешних областях поля зрения. Таким образом, зависимость осевого фокусного расстояния от длины волны дает зависимость поперечного увеличения также от длины волны. Этот дефект известен как боковая хроматическая аберрация , или хроматическая разница увеличения , .При освещении белым светом линза с боковой хроматической аберрацией будет создавать серию перекрывающихся изображений, различающихся как по размеру, так и по цвету. В некорректируемой системе синий компонент на 436 нм может отображаться на 1,4 процента больше, чем красный компонент на 630 нм. Боковая хроматическая аберрация больше для объективов с коротким фокусным расстоянием и может составлять от 1,1 до 1,9 процента радиального расстояния от оптической оси.
Рисунок 4 — Распределение объективной интенсивностиВ микроскопах с конечной длиной тубуса для коррекции боковой хроматической аберрации используется компенсирующий окуляр с хроматической разностью увеличения, прямо противоположной разнице увеличения объектива.Поскольку этот дефект также встречается в ахроматах с большим увеличением, компенсирующие окуляры также часто используются для таких объективов. Действительно, многие производители конструируют свои ахроматы со стандартной боковой хроматической ошибкой и используют компенсирующие окуляры для всех своих целей. Такие окуляры часто имеют надпись K или C или Compens . В результате компенсирующие окуляры имеют встроенную боковую хроматическую ошибку и сами по себе не корректируются идеально.В 1976 году компания Nikon представила оптику CF, которая исправляет боковую хроматическую аберрацию без помощи окуляра. Новые микроскопы с коррекцией на бесконечность либо полностью исправляют хроматическую аберрацию в объективе, либо используют преимущества системного объектива и тубуса для визуализации полностью скорректированного промежуточного изображения.
Наконец, интересно отметить, что человеческий глаз имеет значительную хроматическую аберрацию. К счастью, мы можем компенсировать этот артефакт, когда мозг обрабатывает изображения, но можно продемонстрировать аберрацию, используя маленькую фиолетовую точку на листе бумаги.Если поднести к глазу, фиолетовая точка в центре станет синей, окруженной красным ореолом. По мере того как бумага перемещается дальше, точка становится красной, окруженной синим ореолом.
Назад к Введение в стереомикроскопию
Что такое хроматическая аберрация? (и как это исправить!)
Слышали ли вы когда-нибудь выражение «дьявол кроется в деталях»? В фотографии дьявол — хроматическая аберрация (CA).
Из этой статьи вы узнаете, как работать с CA. Во-первых, свернув его в камере. Затем, исправив его при постобработке с помощью Adobe Lightroom.
Вверху: Рассвет на пляже на острове Керкира (Греция). Внизу: 100% кадрирование на стыковке показывает CA по контрастным краям.[ Примечание: ExpertPhotography поддерживается читателями. Ссылки на продукты на ExpertPhotography являются реферальными. Если вы воспользуетесь одним из них и что-то купите, мы заработаем немного денег. Нужна дополнительная информация? Посмотрите, как это все работает.]
Что такое хроматическая аберрация?
Хроматическая аберрация обычно проявляется в виде пурпурных / красных / синих / голубых / зеленых полос. Их можно увидеть по краям с высокой контрастностью. С точки зрения непрофессионала, CA означает нахождение цветов там, где их не должно быть.
Каждый цвет ведет себя по-своему при прохождении через материал. Призма «разгоняет» их, и они образуют знакомую радугу.
Показатель преломления вызывает дисперсию. Это показатель материала, через который проходит свет.Преломление сильнее для света с короткими длинами волн (синий). Он менее интенсивен для длинноволнового света (красный). Различные виды очков вызывают преломление или рассеяние различной интенсивности.
Существует два типа хроматической аберрации: продольная и боковая хроматическая аберрация.
Рассеяние белого света, проходящего через призму. Кредит изображения: ВикипедияПродольная хроматическая аберрация
Оптическая схема, иллюстрирующая продольную (или осевую) хроматическую аберрацию, LoCA (слева).Как это выглядит на фотографиях (справа).Что такое продольная хроматическая аберрация?
Продольная хроматическая аберрация (LoCA) также известна как «осевая» аберрация.
Появляется, когда объектив не может сфокусироваться на всех цветах в своей фокальной плоскости (датчике).
Затем один или несколько цветов фокусируются перед фокальной плоскостью или за ней.
Как выглядит LoCA?
LoCA появляется в высококонтрастных областях и виден либо по краям, либо в центре кадра.
Представляет собой размытую фиолетовую или зеленую кайму. Он находится либо впереди, либо за объектом в фокусе.
На изображении ниже показаны некоторые хроматические аберрации. Он проходит по всем контрастным краям, независимо от их положения в кадре.
На этом изображении представлены фиолетовые полосы, то есть хроматическая аберрация.LoCA легко идентифицировать. Он меняет цвета, когда вы фокусируетесь перед объектом или за ним. И он исчезает на узкой диафрагме.
Посмотрите на изображение ниже.Размытый фиолетовый цвет на изображении, сделанном при f / 1.4, находится перед краем окна. И не только рядом. Это затрудняет исправление при постобработке.
LoCA меняет цвет с фиолетового на зеленый при изменении фокуса (слева). Пропадает при опускании линзы (справа)Поперечная хроматическая аберрация
Оптическая схема, иллюстрирующая поперечную (или боковую) хроматическую аберрацию, TCA (слева). Как это выглядит на фотографиях (справа).Что такое поперечная хроматическая аберрация?
Поперечная хроматическая аберрация, TCA, также известна как боковая.Это происходит, когда цвета находятся в фокальной плоскости, но не все в одной точке.
Он больше присутствует к краям рамки и не показан в центральной части рамки.
Как выглядит поперечная хроматическая аберрация?
Поперечная хроматическая аберрация выглядит как резкая цветная окантовка. Это рядом с контрастными краями темной или светлой области.
Цветные полосы — это дополнительные цвета по противоположным краям. Левая сторона зеленая, правая красная и так далее.
Смещение объектива вниз не исправляет TCA.
Это 100% кадрирование начального изображения демонстрирует довольно сильный TCA вдоль полюсов док-станции.Как уменьшить хроматическую аберрацию на камере
Промышленность по производству линз прилагает большие усилия для минимизации CA в своих линзах. Они делают это с помощью оптического стекла с низкой дисперсией и оптических элементов.
Апохроматические линзы, например, исправляют хроматическую аберрацию. Но неизбежно определенное количество как LoCA, так и TCA.
Высококачественные линзы демонстрируют гораздо меньше CA, чем:
- дешевые линзы
- светосильные линзы при широко открытой диафрагме
- старые устаревшие линзы
- дешевые телеконвертеры и конвертеры широкоугольных объективов
Как избежать CA в камере:
- Избегайте высококонтрастных сцен
- Точная фокусировка для уменьшения размытия LoCA и уменьшения размера изображения
- Сдвиньте линзу на 1 или 2 ступени, т. Е. Используя меньшую диафрагму, чтобы удалить LoCA
- Поместите объект в середину кадра, чтобы освободить его от TCA, и кадрируйте позже, чтобы восстановить лучшую композицию
- Экспонируйте основные моменты и избегайте их взрыва
- Избегайте использования самого короткого и самого длинного фокусного расстояния на зум-объективах
- Поэкспериментируйте с разным расстоянием между вами и объектом.
Как исправить хроматические аберрации в Adobe Lightroom
TCA обычно легче исправить при постобработке, чем LoCA. Adobe Lightroom позволяет удалить (или уменьшить) и то, и другое несколькими щелчками мыши.
Вы можете найти как автоматическую, так и ручную коррекцию CA. Он находится на панели «Коррекция линз» модуля «Разработка».
Автоматическая коррекция CA (слева) и настройки удаления границ для ручной коррекции CA.Автоматическая коррекция хроматической аберрации
Нет ничего проще.Установите флажок Удалить хроматическую аберрацию на панели Lens Corrections -> Profile . Теперь позвольте Lightroom творить чудеса.
Сравнение исходного изображения с видимым TCA (вверху) и автокорректированным изображением (внизу).Ручная коррекция хроматической аберрации
Иногда автоматическая коррекция CA не удаляет всю хроматическую аберрацию. В этих случаях вы можете перейти на панель Lens Corrections -> Manual.
Используйте глазные капли в разделе «Удаление бровей», чтобы взять образец CA вдоль затронутых краев.
При просмотре изображения на 100%, попробуйте разные точки по краям, показывающие CA. Таким образом вы получите лучший глобальный результат.
Повторите процедуру для фиолетового / красного и синего / зеленого цветов.
Существует также способ исправить CA вручную. Это состоит из манипулирования ползунками количества и цветового тона. Вы можете найти их в разделе для удаления бровей на панели «Вручную».
Эти ползунки управляют шириной в пикселях цветной каймы и ее цветовым оттенком.Доступны как с фиолетовой, так и с зеленой окантовкой.
То же изображение, что и раньше, но на этот раз я исправил кондиционер.Вы также можете манипулировать ползунками для дальнейшего уменьшения или полного удаления CA.
Когда вы используете ручной метод для корректировки AC, не сосредотачивайтесь только на краях, которые вы сэмплируете. Также проверьте остальную часть изображения.
Не заходите слишком далеко с коррекцией. Это может повлиять на некоторые другие части вашего изображения.
Увеличение оттенка фиолетового цвета имело некоторые негативные последствия.Некоторые участки церкви в центре кадра затемнены.Как проверить свой объектив на CA
Щелкните правой кнопкой мыши изображение ниже, чтобы загрузить диаграмму, которую я использую для проверки моего объектива на соответствие CA. Распечатайте его или отобразите в полноэкранном режиме на мониторе с максимальной яркостью.
Пользовательская таблица, которую я использую для тестирования своего объектива на CA. Щелкните его правой кнопкой мыши, чтобы загрузить.Теперь вы можете приступить к тестированию вашего объектива на предмет хроматической аберрации. Сделайте снимок и просмотрите его.
Ниже показан результат, полученный мной с моим Sony Rx100 Mk2, и диаграмма, отображаемая на моем компьютере.
Тестирование объектива Sony RX100 Mk2 в эквиваленте 28 мм и f / 1,8 против CA. CA был максимально увеличен в камере и при постобработке, чтобы сделать его более заметным.Объектив Sony RX100 Mk2 имеет TCA (исправлено программно). И по LoCA (исправлено методом глазных капель).
Я работал над максимизацией количества CA в изображении. Но до полного удаления CA в постобработке Lightroom оставалось всего два клика (см. Изображение ниже).
CA исправленная версия предыдущего изображения.Заключение
Если на ваших фотографиях появляются хроматические аберрации, не паникуйте! Прочитав эту статью, вы теперь знаете несколько советов и приемов, как избавиться от CA.
Вы можете минимизировать CA на камере. И вы можете исправить это при постобработке. Ваши фотографии получатся такими, какими вы хотите.
У нас есть отличный урок по удалению хроматической аберрации в Photoshop. Проверьте это дальше. Или читайте далее о том, как понимать выдержку, фокусное расстояние или шкалу диафрагмы!
Хотите больше? Попробуйте наш курс фотографии для начинающих
Хотите овладеть основами фотографии, чтобы делать потрясающие снимки в любой ситуации?
Если вы не знаете, какие настройки использовать, вы часто упускаете возможность запечатлеть прекрасные моменты.
Но камеры сложны, и трудно понять, с чего начать. Вот почему мы создали этот курс.
Хроматическая аберрация — Image Engineering
Коррекция хроматической аберрации
Несмотря на то, что хроматическую аберрацию трудно исправить и часто невозможно полностью устранить, многие решения для линз могут привести к более качественной коррекции.
Ахроматическая линза
Ахроматическая коррекция применяется к длинам волн на обоих концах видимого спектра (красный и синий).Ахроматическая линза содержит, например, элемент из выпуклого коронного стекла (более низкий показатель преломления) и элемент из вогнутого бесцветного стекла (более высокий показатель преломления). Эта комбинация создает так называемый «ахроматический дублет», который может уменьшить эффекты хроматической аберрации. В сложных оптических системах эти элементы часто сочетаются со стеклом со сверхнизкой дисперсией (стекло ED).
Апохроматическая линза
Апохроматическая коррекция предназначена для фокусировки трех длин волн (обычно красной, зеленой и синей) в одной и той же плоскости.Три типа стеклянных элементов, такие как кремень, корона, кварц и т. Д., Объединяются в «апохроматический триплет». К сожалению, объединение трех элементов может быть очень дорогостоящим и привести к другим проблемам с линзами во время производства. Как и в случае с ахроматами, комбинация из стекла ED может также использоваться для более сложной системы.
Хроматическая аберрация первичного и вторичного спектра
Объектив без какой-либо коррекции известен как хроматический объектив и демонстрирует хроматическую аберрацию первичного спектра.Другими словами, дальние края спектра, то есть красная и синяя длины волн, будут фокусироваться по-разному.
При использовании ахроматической линзы красный и синий спектр будут фокусироваться в одной и той же точке на горизонтальной оси, но зеленая длина волны будет продолжать фокусироваться в другой точке. Эта проблема известна как хроматическая аберрация вторичного спектра, и на изображении будут отображаться пурпурные и зеленые артефакты вместо красных и синих артефактов.
Изображение 5: Иллюстрации продольной хроматической аберрации вторичного спектра (слева) и поперечной хроматической аберрации вторичного спектра (справа).Как продольные, так и поперечные образуют хроматическую аберрацию вторичного спектра. Фотографы чаще всего сталкиваются с боковой вторичной хроматической аберрацией на своих изображениях. В результате пурпурный и зеленый цвета появятся по краям высококонтрастных деталей, особенно в углу изображения.
Изображение 6: Угловые волны с фокусировкой в разных положениях в одной и той же фокальной плоскости.Что такое хроматическая аберрация? — Объяснение настроек графики
Хроматическая аберрация, или CA, — это эффект, вызванный преломлением света в линзе камеры.По сути, это происходит, когда объектив не может сфокусировать все цвета в одну точку, вызывая очень незначительное изменение цвета по краям некоторых объектов, в зависимости от яркости указанного объекта.
В фотографии хроматическая аберрация — это естественный эффект, который возникает в зависимости от типа и качества используемого объектива. Поскольку он не обязательно присутствует в видеоиграх естественным образом, многие разработчики вместо этого просто используют имитацию эффекта.
Но почему он вообще используется в играх? Хроматическая аберрация характерна только для объективов фотоаппаратов, чего обычно не существует в видеоиграх.Камера, которой вы управляете в игре, не искажает и не преломляет свет, как настоящие камеры; нет никакой «линзы», которая бы преломляла свет, так зачем ее использовать?
При добавлении хроматической аберрации игра будет выглядеть так, как если бы она была снята на камеру. В наши дни разработчики или издатели хотят иметь определенные кинематографические эффекты в своих играх, чтобы производственная ценность казалась выше, чем она есть на самом деле (я смотрю на вас, почтовый ящик) и потенциально добавляя больше веса определенным сценам.
Насколько требовательна хроматическая аберрация?
По сути, это просто кинематографический эффект, очень похожий на почтовый бокс или виньетирование.Это означает, что это чисто личное предпочтение. Независимо от того, хотите ли вы включить его, это практически не повлияет на производительность. Если мы действительно пытаемся растянуть здесь, и я имею в виду, что на самом деле идет на растяжку, вы могли бы сохранить один дополнительный кадр, если даже это.
Стоит ли включать хроматическую аберрацию?
Хроматическая аберрация в основном зависит от личного вкуса. Главный вопрос, который вы должны задать себе: хочу ли я, чтобы моя игра выглядела так, как будто я смотрю на нее через объектив камеры? Очевидно, это сделает вашу игру более «кинематографической», но действительно ли это то, чего вы действительно хотите в своей игре про кроликов-убийц, стреляющих радугами в единорогов? Может быть, в вашем детективном детективе или в фотореалистичной хоррор-игре.Опять же, все зависит от личных предпочтений.
Вот пара скриншотов, которые покажут вам, что хроматическая аберрация делает в игре, и помогут вам решить, хотите ли вы, чтобы она была включена или отключена:
Как вы можете видеть на тексте слева, есть очень небольшое размытие и изменение цвета по краям текста «A01».
Здесь снова можно увидеть смещение цвета и последующую размытость по краям лампы и деревянной доски.
Теперь стоит отметить, что обе эти игры представляют собой хоррор от первого лица с фотореалистичной графикой. В этих типах игр вы заметите разницу намного сильнее, в других вы можете не заметить ее так сильно.
Наша рекомендация:
Поскольку хроматическая аберрация не влияет на частоту кадров, все зависит от личных предпочтений. Однако мы рекомендуем отключить его, если вы предпочитаете более высокое качество изображения в играх, так как это может добавить к изображению небольшую размытость.
Хроматическая аберрация — вот как это исправить и что вызывает
Боретесь с хроматической аберрацией?
Кто не любит четкие и живые фотографии? Каждый хочет запечатлеть моменты своей жизни на идеальной фотографии. Но если картина не передает момент точно так же, это весьма досадно. Вы отправляетесь в тропический отпуск, и цвета вашей фотографии иногда делают ее похожей на то, что вы побывали в пустыне. Кому это нужно?
На самом деле, создание отличного фото — это процесс, который включает в себя множество факторов, таких как фокусное расстояние, освещение, выбор правильных настроек и ваше местоположение.Не говоря уже о ваших предметах! Все эти факторы взаимодействуют вместе, чтобы дать вам идеальную картину. Одна из наиболее распространенных ошибок, которые могут возникнуть на фотографии, — хроматическая аберрация.
Хотите знать, что это? Собственно, вы могли видеть это на многих своих фотографиях. Просто этот термин может быть вам внове. Иногда, когда фон травяной зеленый, вы можете заметить на изображении линии розового и желтого цветов. Вы когда-нибудь замечали цветные полосы на одной стороне изображения или на заднем плане?
Эти изменения вызваны хроматической аберрацией, которую можно исправить с помощью Photoshop или Lightroom, но время всегда имеет значение.Зачем тратить их на исправление таких дефектов, если вы можете потратить это время на то, что любите? Если вы сможете узнать, что это за ошибка и как ее избежать, вы сможете сэкономить много времени и энергии.
Что вы имеете в виду под хроматической аберрацией?
Давайте сначала разберемся в проблеме, прежде чем вы научитесь ее решать. Важно знать, как происходит это явление, прежде чем вы сможете узнать, как его избежать. Свет при прохождении через линзу преломляется по-разному и не совпадает с фокусным расстоянием.Таким образом, он отстает от фокусного расстояния объектива или опережает его, и вот как возникают такие ошибки. Это когда возникает хроматическая аберрация.
Фокусное расстояние — это точка, в которой должны встречаться все длины волн света, проходящие через линзу, но иногда «встречи» не происходит. Все это зависит от выбранной вами диафрагмы, конструкции линзы, а также интенсивности света. Свет состоит из 7 различных длин волн, поэтому после преломления через линзу, если они не встречаются в одной общей точке, цветовая аберрация неизбежна.
Почему возникает хроматическая аберрация?
Пора напомнить стандартный урок 9 th о свойствах стекла. Да, вам нужно пройти по переулку памяти и сесть в класс физики, где вы узнали о призматическом поведении стекла. Объектив вашей камеры ведет себя точно так же. Хроматическая аберрация возникает, когда линза демонстрирует дисперсионные свойства, и проходящий через нее свет рассеивается на 7 цветов, но при выходе из линзы все цвета не сходятся в одной и той же точке.Все цветовые волны распространяются с разной скоростью и поэтому не сходятся.
Создает цветную окантовку, и конечная фотография становится размытой, или есть заметные цветные края вокруг объектов красного, синего пурпурного и т. Д. Это хроматическое искажение возникает из-за того, что разные линзы имеют разные показатели преломления для отдельных длин световых волн.
Типы хроматической аберрации
В зависимости от дисперсии длин волн в разных плоскостях хроматическая аберрация бывает 2-х типов; а именно продольные или осевые и боковые или поперечные.
Продольная аберрация (или LoCA)LoCA возникает, когда разные длины волн фокусируются на разных расстояниях около фокусного расстояния. Обычно все они должны сходиться и встречаться в одной точке, которая является фокусом линзы. Но многие линзы демонстрируют эту аберрацию из-за дисперсии длин волн разных цветов, из-за чего 7 компонентов света по-разному преломляются и достигают разных расстояний.
Итак, давайте разберемся, как это изображено на финальной картинке.В случае LoCA по всему изображению обычно есть красная, зеленая и синяя окантовка. Они находятся именно вокруг объектов.
Одна часть изображения может иметь зеленую окантовку, а затем, после постепенного перехода в нейтральный цвет, другой конец изображения может казаться синим. Этот тип ошибки обычно наблюдается при использовании объектива с фиксированным фокусным расстоянием с большой светосилой и редко — при использовании объектива с фиксированным фокусным расстоянием.
Существуют методы исправления таких аберраций с помощью программного обеспечения, такого как Lightroom, но предотвращение таких ошибок должно быть основной целью при фотографировании.
Боковая хроматическая аберрация.Боковая хроматическая аберрация возникает, когда световые волны разных цветов фокусируются в фокальной плоскости, но в разных точках одной и той же вертикальной плоскости. Они достигают одного и того же расстояния, которое является фокусным расстоянием от длины, но изогнуты под разными углами и, таким образом, не встречаются в одной и той же точке в вертикальной плоскости.
Боковая аберрация отличается от LoCA своим представлением. Этот тип ошибки никогда не наблюдается в центре, но всегда возникает в углах объекта.Чаще всего встречается бахрома синего или фиолетового цвета. Хотя продольную аберрацию можно устранить, остановив линзу, этот тип аберрации обычно корректируется при постобработке.
Боковая аберрация обычно возникает при использовании широкоугольных объективов низкого качества. Проблема возникает, когда в некоторых объективах встречаются оба типа аберрации. Так что будьте особенно осторожны при выборе снаряжения.
Как избежать хроматической аберрации
Ниже мы поговорим о некоторых способах, которые вы можете использовать для устранения или минимизации таких ошибок.Знание этих факторов поможет вам с самого начала избежать аберраций!
Вы не можете пойти и купить новый объектив камеры, если вы уже много потратили на нынешний, поэтому давайте разберемся, как с ним работать, если у вас возникают проблемы с хроматической аберрацией или цветовой окантовкой.
Фактически, линзы сделаны из множества очков, размещенных определенным образом для достижения необходимого качества линз. Хроматическая аберрация возникает, когда есть какие-то проблемы при изготовлении или расположении этого стекла, или даже если какое-либо стекло низкого качества.
Теперь вы не можете разрезать линзу, чтобы попытаться диагностировать проблему. Некоторые типы цветной окантовки встречаются на всех линзах. Просто это не очень заметно.
Есть способы избежать этого, так почему бы не попробовать их вместо того, чтобы отдать свой нынешний объектив, бежать за дорогим новым или тратить время на постобработку.
Как уменьшить хроматическую аберрацию при съемке?
Избегайте высококонтрастных фотографий.Цветная окантовка увеличивается до высокого уровня, когда вы пытаетесь снимать высококонтрастные сцены.Старайтесь не делать фотографий на белом фоне или фотографий, на которых вы можете видеть яркое солнце на заднем плане. Если вы попытаетесь сделать пейзажные снимки при дневном свете, шансы обнаружить хроматическую аберрацию станут экспоненциально высокими.
Если вы сталкиваетесь с такими ошибками в своем объективе, попробуйте переосмыслить кадр. Во время съемки в помещении вы можете попробовать изменить фон на более тонкий и близкий по цвету к вашему объекту. Когда вы находитесь на улице, дождитесь благоприятных условий освещения, прежде чем делать снимок.
Если вам нужно сделать снимок с солнечным светом сзади или снимок, на котором вы можете догадаться, что на вашем фото обязательно будет хроматическая аберрация, тогда убедитесь, что вы снимаете в режиме RAW, сделайте снимок и будьте готовы потратить немного времени. корректировка времени при постобработке.
Управляйте своим фокусным расстоянием.Это простое исправление, и небольшие знания о фокусном расстоянии ваших линз сэкономят много времени, которое вы бы потратили на устранение хроматической аберрации.Хотя доступны линзы с широким спектром фокусных расстояний, линзы среднего диапазона были бы самым безопасным вариантом, чтобы показать минимальную хроматическую аберрацию или ее отсутствие.
Избегайте использования зум-объектива в широкоугольном положении, так как это, скорее всего, приведет к хроматической аберрации в вашем изображении. Вы можете выбрать основной широкоугольный объектив, и он будет работать с меньшим риском аберрации. Выберите правильное фокусное расстояние, чтобы избежать этой ошибки.
Остановите диафрагму.Приятно использовать широко открытую диафрагму.Но если вы обнаруживаете цветные полосы на своих изображениях, вам нужно уменьшить диафрагму, чтобы избежать их. На самом деле это зависит от типа объектива, который вы используете, но этот метод может иметь большое значение для уменьшения хроматической аберрации. Помните, что закрытие диафрагмы уменьшает количество света, попадающего на датчик. Вам придется компенсировать это, уменьшив выдержку и отрегулировав ISO, чтобы добиться правильной экспозиции.
Вы также можете попробовать использовать вспышку и соответствующим образом отрегулировать другие настройки для получения правильной экспозиции.Секрет в том, чтобы продолжать попытки с разными условиями освещения и настройками во время тренировок, прежде чем вы действительно выйдете на финальный снимок.
Поместите вашу тему в центр.Цветная окантовка или «пурпурная окантовка» чаще всего видна, когда объект находится вдали от центра кадра. Сведите к минимуму фиолетовую окантовку, поместив объект в центр. Поскольку аберрация возникает из-за кривизны линзы и по мере того, как вы приближаетесь к углам линзы, преломляющая способность изменяется, и, таким образом, длины волн света, которые проходят через эту область, начинают искажаться и рассеиваться на разных уровнях, что приводит к появлению цветных полос.Если вы не можете исправить крайнюю хроматическую аберрацию с помощью этих предыдущих методов, возможно, вам придется кадрировать объект ближе к центру и кадрировать фотографию до желаемой композиции при постобработке. Понимая научные основы хроматической аберрации, вы можете попытаться избежать ее, проявив немного творчества.
Не используйте объективы с суперзумом.Заманчиво купить линзы с суперзумом, но имейте в виду, что они могут страдать от ужасной окантовки при большом фокусном расстоянии.Если вы снимаете с зум-объективом, попробуйте сделать физическое резервное копирование и снимайте с большим фокусным расстоянием. Если у вас в сумке есть объектив фиксированной или фиксированной длины, используйте его. Объективы с постоянным фокусным расстоянием обычно лучше, когда дело доходит до предотвращения хроматической аберрации.
Несмотря на то, что существует множество процедур постобработки, которые действительно могут избавить от ошибок окантовки, вы сэкономите время, исправляя вещи в камере с самого начала. Постпродакшн требует времени и усилий. И сначала вам нужно понять тип аберрации; будь то продольное или поперечное, а затем с помощью специального инструмента в программном обеспечении, чтобы избавиться от этой ошибки.Думаешь, это легко? Это не так, и на это уходит очень много времени.
Как исправить хроматическую аберрацию с помощью Lightroom
Использование описанных выше методов и внесение этих небольших корректировок может помочь вам достичь высококачественных результатов. Не тратьте часы на постобработку изображений, если в этом нет необходимости!
Теперь, когда вы знаете, как этого избежать, небольшие знания о том, как это исправить, будут только вишенкой наверху. Вот несколько простых шагов, если вы хотите исправить аберрацию в Lightroom.
- В модуле Develop попал в панель Lens Corrections
- В разделе «Профиль» установите флажок «Включить исправления профиля». Эти предварительно загруженные коррекции для основных производителей объективов исправят большую часть искажений объектива. Если Lightroom не определяет модель вашего объектива автоматически, выберите ее из раскрывающегося списка.
- В разделе «Профиль» также установите флажок «Удалить хроматическую аберрацию». Это должно уменьшить количество окантовки или хроматической аберрации.
Если хроматическая аберрация не устранена простым установлением флажка, указанного выше, вы захотите перейти к разделу «Вручную» на панели «Коррекция объектива». Здесь вам удастся воспользоваться пипеткой. Выберите область окантовки, и вы увидите, что Lightroom примет это значение и произведет правильную настройку.
Есть ли в фотографии другие виды аберраций?
Да, на ваши изображения влияют и другие виды аберраций.К ним относятся сферическая аберрация, поперечная хроматическая аберрация, кому, астигматизм и кривизна поля. Наиболее распространенными из них являются искривление поля и кома.
Эти другие аберрации не проявляются как бахрома, как хроматическая аберрация. Но тем не менее они влияют на ваши изображения. Важно знать, что они отличаются от хроматической аберрации. Использование методов устранения хроматической аберрации не решит других проблем с аберрацией.
Кривизна поляИз-за кривизны поля плоские объекты выглядят изогнутыми.Это более заметно при макросъемке или съемке крупным планом. Обозреватели объективов говорят об этой аберрации и обычно используют термины «подушкообразная деформация» или «бочкообразное искажение». Телеобъективы могут давать игольчатое искажение. Подушкообразное искажение приводит к тому, что линии выглядят так, как будто они изгибаются наружу. Широкоугольные объективы обычно демонстрируют более бочкообразное искажение. Бочкообразное искажение выглядит так, как будто линии изгибаются к центру.
Кома
Кома (сказано как запятая как знак препинания, а не кома как медицинское состояние) влияет на точки света.Это вызвано тем, что световые лучи проходят через линзу под углом. Таким образом, световые точки на вашем изображении выглядят как комета с размытым хвостом, что и дало ей свое название. Звезды выглядят так, как будто они растянуты, а не маленькие светящиеся точки. Кома более заметна при ночной фотографии. Кома хуже в углах ваших изображений. Это может появиться в сочетании с хроматической аберрацией, и ее можно предотвратить, используя многие из тех же методов: съемку с большим фокусным расстоянием или уменьшение диафрагмы.
Хорошие новостиПроизводители линз прошли долгий путь в разработке линз, позволяющих избежать многих из этих проблем. Цифровое программное обеспечение также может помочь. Фактически, многие объективы имеют эти врожденные проблемы, но программное обеспечение камеры устраняет их еще до того, как вы когда-либо увидите предварительный просмотр на ЖК-экране или компьютере. Программное обеспечение для постпроизводства, как мы видели выше, также может помочь. Попробуйте использовать встроенные профили для каждого из ваших объективов в Adobe Lightroom, Photoshop и Camera RAW.Одним щелчком мыши вы можете сразу же устранить многие распространенные искажения. Другие, например хроматическая аберрация, требуют дополнительных действий.
Плохие новостиНе существует идеального объектива без каких-либо аберраций. Иногда исправление одного вида аберрации на самом деле создает другой. Даже самые лучшие линзы при определенных условиях страдают от аберрации. Хорошие фотографы знают ограничения и сильные стороны своего оборудования. Они будут использовать разные техники, чтобы максимально эффективно использовать свои линзы и избежать проблем с окружающими.Не полагайтесь только на цифровое программное обеспечение, чтобы исправить свои ошибки. Знайте свое снаряжение и узнайте, как преодолевать проблемы. Вот что отличает любителей от профессионалов.