Что такое хроматические аберрации и как их исправить? Хроматические аберрации (ХА). Что это

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.

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. Например, Photoshop.

Ликвидация ХА продвинутым способом

Откройте изображение с ХА. Данный способ базируется на том, чтобы исправить аберрации, настроив и выровняв каналы, чтобы они соответствовали друг другу. Это может быть проблемой, так как свет имеет тенденцию к ускорению в различных точках в линзе, создавая более искажение некоторых областей, но мы попытаемся с этим справиться.

Начните свою работу, сделав копию изображения. Будем делать большинство наших корректировок на этой слое, но нам также необходимо будет исходное фоновое изображение, когда мы закончим.

Давайте начнем с настройки зеленого канала, чтобы он соответствовал красному каналу. Частота света ускоряет, когда свет движется от красного к зеленому и синему, поэтому мы отрегулируем зеленый и синий каналы, чтобы они сочетались с более медленной частотой красного. Итак. Выбираем зеленый канал. Следует убедиться, что синий канал выключен, для того чтобы можно было видеть, как зеленый и красный каналы перекрываются.

Когда зеленый канал выбран, нажмите Ctrl+A, чтобы выделить все, а затем нажмите Ctrl+T, чтобы сделать свободную трансформацию.

Необходимо тщательно трансформировать канал, чтобы он соответствовал внешним краям. Когда закончите, нажмите клавишу ВВОД, а затем Ctrl+D, чтобы избавиться от выделения. Не беспокойтесь, если на части изображения остаются некоторые аберрации. Мы исправим это позже.

То же самое касается регулировки синего. Выключите зеленый канал, затем выберите и включите синий, как показано на рисунке.

Проведите аналогичную корректировку синего канала: выделить все с Ctrl+A, а затем трансформировать канал с Ctrl+T. Когда вы закончите, и ваша картинка четко будет обтравливать внешние края, нажмите клавишу ВВОД, чтобы совершить трансформацию.

Когда вы вернетесь к комбинированным каналам RGB, будет видно, что ликвидированы значительные аберрации в фотографии. Подобный «ремонт» не совершенен, часть изображения окажется несколько размытой в следствие ваших действий, поэтому необходимо продолжить работу и ликвидировать оставшиеся недостатки.

Ремонт размытия от сдвига каналов

Вы можете разными способами ликвидировать размытие, получившееся в результате борьбы с аберрациями, но мы предлагаем самый оптимальный на наш взгляд способ, который поможет устранить нерезкость.

Создайте вновь копию основного слоя.

Выберите зеленый канал, выделите все точки изображения в нем с помощью Ctrl+A, прежде чем вы сдвинете все изображение в зону резкости. Повторите то же самое с синим каналом, следя только за смысловым центром изображения.

Создайте маску изображения. Используйте кисть, чтобы смешать вместе маску и изображение. Когда вы закончите, у вас будет слой, состоящий из двух подслоев, создайте для группы новую маску. С ее помощью вы сможете вернуть любую из интересующих вас областей, чтобы вернуться к исходному изображению.

Уберите неровности края, возникшие при преобразовании каналов.

Повторите эту процедуру столько раз, сколько вы чувствуете, что нужно, чтобы исправить аберрации до уровня, который вам визуально кажется оптимальным. Может потребоваться даже несколько изменений каналов, чтобы получить удовлетворяющее вас изображение. Есть лучший и более простой и удобный способ борьбы с хроматическими аберрациями? Расскажите нам об этом!

Перевод С.Заводова

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

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

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

Ниже снимок, весь заполненный аберрациями.

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

Хроматические аберрации. Фрижинг

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

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

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

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

Также я рекомендую просто помнить, что аберрации появляются при сильно контрастных элементах в кадре (солнце и небо, деревья и небо, темные и светлые участки), когда фотографируете действительно сильно контрастный элемент, просто помните, что фото нужно будет доработать если появятся ХА.
Больше всего ХА появляется на открытой диафрагме при использовании на широкоугольных и светосильных объективах, потому ХА видны почти на всех дешевых и объективах среднего ценового диапазона при полностью открытой диафрагме (в определенных условиях).

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

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

Спасибо за внимание, Аркадий Шаповал

В комментариях к одной из моих статей с тестами объективов мне заметили, что есть такой важный параметр, как продольные аберрации или по-английски LoCA (longitudinal chromatic aberration). Названий у этого вида аберраций много, но если назвать его фиолетовым свечением вокруг веток дерева в центре кадра, то, думаю, все его узнают.

продольные аберрации, loCA, chromatic aberrations (Wikipedia)

Вот сейчас я помянул об это явлении и все о нём вспомнили. Но так ли часто оно вам мешало получать хорошие снимки?

Тем не менее в теории, если вы собираетесь снимать при контровом свете людей или солнце, просвечитвающее через темные ветки, вы с ним столкнетесь и дальше будет играть роль ваша или ваших клиентов индивидуальная непереносимость фиолетового свечения. Свечение это может быть разной силы, в зависимости от степени исправленности продольной хроматической аберрации в объективе.

Откуда берётся продольная аберрация

Всё дело в том, что световые лучи, преломляются в линзах под разным углом, в зависимости от длины волны. Синие, например, преломляются под большим углом, чем красные.

преломление световых лучей в обычной линзе

Соответственно, когда приходит момент фокусирования на плоскости матрицы, световые лучи фокусируются в разных местах и возникает то самое фиолетовое свечение. Особенно это видно, когда есть резкий переход яркостей и свет разлагается из белого во все цвета радуги.

Как отличить Продольную аберрацию от других хроматических аберраций

Продольную хроматическую аберрацию легко отличить от поперечной, так как она возникает чаще в центре кадра и может распространяться на весь кадр. В то же время поперечная (также называемая хроматизмом увеличения) возникает только про краю кадра, хотя и выглядит также как продольная — фиолетовыми и зелеными ореолами вокруг темных объектов на белом фоне.

Еще способ отличить Продольную аберрацию от поперечной:

Продольная аберрация создаёт каёмку одного цвета вокруг объекта в фокусе и другого цвета вокруг объекта вне фокуса. Поперечная даёт разноцветные каёмки у одного объекта в фокусе (чаще фиолетовую и зеленую).

Продольная «лечится» диафрагмированием. Поперечная от него не зависит.

Пример продольной аберрации.

Фото сделано Canon EF 85/1.2 L на полностью открытой диафрагме, слева изображение в фокусе, справа чуть-чуть дефокусировано, чтобы получить зеленую кайму вместо фиолетовой. Это один из способов «бороться» с этой аберрацией, если вас раздражает фиолетовая кайма.

Пример поперечной аберрации с того же источника.

Фото сделано объективами:
A: Cosina 3.5-4.5/19-35 @ 20 mm
B: Cosina 3.8/20
C: Carl Zeiss Distagon 2.8/21

Всё объективы на значении диафрагмы F11 и на камере Canon 5D

Как продольная аберрация исправляется оптически

Исправляется продольная аберрация с помощью так называемых ахроматов, т.е. склеек линз, где одна линза крон, а другая — флинт. Крон это линза с ультранизкой дисперсией света и малым коэффициентом преломления, а флинт наоборот.
Крон раньше делали из флюоритового стекла, что было довольно дорого. Упоминаю об этом потому, что рассматриваемые мной объективы относятся как раз к периоду использования флюорита (Calcium fluoride). Флинт же делали из оксида свинца (Lead oxide). В дальнейшем заменили на более дешевые типы стекла с низкой дисперсией, а оксид свинца заменили тоже на нечто другое ввиду неэкологичности такого производства (это было уже в 2000-ных годах).

В сумме стараются получить эффект минимизации продольной аберрации, т.е. сведения в конечном итоге световых лучей с разной длиной волны в одну точку. Это в идеале, в реальности же идеал невозможен и всегда небольшие аберрации присутствуют.

Ахромат

ахроматическая склейка линз (даблет)

Ахромат способен исправить продольную аберрацию для двух длин волн.

Апохромат

Позже были изобретены Апохроматы, это уже триплет, позволяющий корректировать уже три длины волны.

Не будем останавливаться на всяких патентных тяжбах на ахроматы и апохроматы и лишь приведём схему апохромата.

триплет Апохромат

Вот таким образом мы на простом языке разобрались что такое продольные хроматические аберрации и как с ними борются. Теперь, если вы захотите найти объектив с наименьшими продольными аберрациями вы во-первых посмотрите на название объектива. Ахроматы сейчас уже почти не встречаются даже на вторичном рынке (я мало их видел), а апохроматов достаточно. У них в названии есть приставка APO . Чаще всего это довольно дорогие объективы. В тоже время даже в объективах без такой приставки вы можете поискать апохроматические триплеты и упоминание производителем об использовании флюоритового стекла- — такие объективы будут заранее иметь меньшую продольную аберрацию.

Если же вообще говорить про оптические системы и их аберрации, то в ахроматах уменьшены хроматическая и сферическая аберрации. В апохроматах эти же А. скомпенсированы значительно точнее. В апланатах исправлены хроматические и сферические А., а также . Если, кроме этих А., устранены и кривизна поля, то объектив называют анастигматом. Ортоскопическими называют системы с исправленной дисторсией.

Но будьте осторожны. Вместе с неидеальностью оптических систем устраняется и их индивидуальный рисунок.

Тест на продольные аберрации объективов Carl Zeiss

Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8

Снимок на диафрагмах F4 и F5.6 я сделал специально, чтобы вы наглядно убедились, что диафрагмирование в данном случае влияет на уменьшение продольной аберрации. Хотя снимок становится более тёмным, чётким и аберрации менее заметными, но полностью они не исчезают.

В данном случае объектив Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8 демонстрирует умеренные продольные аберрации. Но он и не может похвастаться большой светосилой, а продольные аберрации это проблема светосильных фиксов.

Canon 50/2.5 Macro

Не берусь проводить тут сравнение, так как солнце здорово слепит и на этом объективе мне удалось попасть в фокус много точнее. В конце статьи будет тест в студийных условиях, где я сфокусируюсь более точно.

Carl Zeiss Planar 50/1.7

Carl Zeiss Aposonnar 200/2

Aposonnar, оптическая схема. Указан ахроматический даблет с линзой из флюорита

а также все APO :

Tele-Apotessar 300/2.8
Tele-Apotessar 500/5.6
Tele-Apotessar 800/8

Carl Zeiss Distagon 21/2.8

Заявлено использование ахроматического даблета. Но возможно не флюорит (про него ничего не сказано).

Студийные тесты на продольную аберрацию

Для всех 50мм объективов (включая 60мм) расстояние до мишени 40см. Наклон оптической оси объектива относительно мишени примерно 40град.

50/[email protected] (слева) vs 50/[email protected]

Carl Zeiss Planar 50/[email protected](слева) vs Carl Zeiss Planar 50/[email protected]

Carl Zeiss Planar 50/[email protected] (слева) vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/[email protected]

Carl Zeiss Planar 135/2.8 vs Юпитер-37А 135/3.5

Юпитер-37А 135/[email protected] (слева) vs Carl Zeiss Planar 135/2.8@F4

Выводы

Не стал я размещать дальнейшие картинки так как на мой взгляд итак всё ясно. Среди не-апохроматов достаточно сильны продольные аберрации, но они вовсе не мешают снимать хорошие сюжеты, если не снимать мощный контровый свет, наподобие солнца. Можно вобщем-то и солнце снимать, но на хорошо прикрытых диафрагмах. Никакой мистики тут не получилось. Не скорректированные объективы одного фокусного расстояния имеют примерно одинаковые ХА. Получше на мой взгляд скорректирован Carl Zeiss 85/1.4 , но когда я пробую его использовать на F1.4, то его продольные аберрации ничуть не меньше, чем у остальных, так как он поставлен в невыгодные условия. Carl Zeiss 50/1.4 тоже, как правило используется на полностью открытой диафрагме и соответственно на его снимках вы чаще встретите фиолетовые каёмки.

Следовательно нужно стараться избегать жестко контрового света для большинства объективов.

При всех своих замечательных оптических характеристиках они не могут обеспечить абсолютное сведение лучей в таких условиях. Источник света должен быть чуть выше-ниже, но не «в лоб». Или значительно прикрыта.

Вот, к примеру, свет через туман и проблем нет.

Есть еще некоторое количество светосильных фикс-объективов менее именитых производителей, таких как Samyang и Sigma . Некоторые из них, а в частности Sigma 85/1.4 демонстрируют почти полное отсутствие продольных аберраций.

Как же это объяснить? Наиболее уважаемые производители проигрывают менее известным.

Но в процессе раскопок информации на эту тему я наткнулся на интересный материал, в котором было рассказано как повысить чёткость изображения биноклей (производители Zeiss , Nikon etc.). Оказывается, поскольку хроматические аберрации снижают резкость изображения, то в биноклях некоторые производители поступаются красным спектром и отфильтровывают его на этапе прохождения через бинокль, используя стекло мало пропускающее красный спектр. В результате такой системе остается сфокусировать лишь оставшиеся световые лучи. А чем меньше лучей, тем проще их сфокусировать в одной плоскости и соотвественно выше резкость.

Тогда что мешает поставить стекло, фильтрующее некоторые участки спектра в объектив и тем самым уменьшить хроматические аберрации и увеличить резкость?
Это пока только догадки и требуют подтверждения. Но всё когда-то начиналось с догадок.
А вообще это был бы нечестный приём...

Теперь нужна мишень с непрерывным градиентом цвета и сфотографировать её разными объективами (в частности Samyang 85/1.4 ) для того, чтобы установить истину.

А всем удачных фото! :)

Поперечные хроматические аберрации (lateral chromatic aberrations, axial chromatic aberrations) возникают из-за того, что лучи света с разной длиной волны по-разному преломляются, проходя через стекло. В результате они выходят под разным углом и чем ближе к краю линзы, тем сильнее отличие в угле преломления. По этой же причине в центре такой вид аберраций практически отсутствует (потому и одно из названий аберрации — осевая) и сильно проявляется к краям изображения.

Цвета они могут иметь разные. Чаще всего фиолетово-зеленые или красно-синие.

Как выглядят

Хроматические аберрации чаще всего считаются браком или дефектом изображения, возникающим из-за несовершенства оптики. Но иногда их специально используют в качестве спецэффекта, который, будучи уместным, может поддержать идею снимка или даже стать одной из ключевых деталей ее реализации.

В этой статье 1) рассматривается способ, позволяющий легко и быстро добавить в фотографию эффект «хроматического сияния», 2) разбираются некоторые часто возникающие проблемы при обработке снятых на белом фоне фотографий и способы их решения.

Для примера возьмем следующую фотографию.

Проанализируем ее с точки зрения колористики и композиции.

• Колористика. Первое, что бросается в глаза, - это тёмные, почти черные волосы на плече модели. Находясь в крайней левой области гистограммы, они максимально контрастны белому фону (крайняя правая область гистограммы) и «разрывают» изображение на две части.
• Композиция. Волосы на снимке занимают значительную по площади часть изображения, а значит - утяжеляют его и начинают «спорить» с лицом, перетягивая на себя внимание зрителя.

Постараемся решить эти проблемы. Вспомним законы гармонизации цвета и, в частности, яркостного тона изображения - для того, чтобы данная фотография стала выглядеть лучше, необходимо избавиться от неуместного в данном случае явного противопоставления темных и светлых участков (т.е. привести изображение к стилистике, близкой высокому или низкому ключам). Исходя из сюжета и того, что данное фото снималось на белом фоне, выбираем первый вариант.

К высокому ключу в «классическом» понимании мы не придем - для этого необходимо полное отсутствие каких-либо темных участков в снимке (т.е. вся информация находится в зоне четверть тонов или, в крайнем случае, средних тонов гистограммы). Тем не менее, приблизиться к этой стилистике нам никто не запрещает.

После выполнения полного комплекса процедур «технической» портретной ретуши и работы с контрастом и цветом изображения получим следующий результат:

Примечание. В данном случае для ускорения работы с яркостью, контрастом и цветом фотографии использовался фильтр-плагин Imagenomic Realgrain 2, однако, таких же результатов можно легко добиться с помощью стандартного инструментария Adobe Photoshop.

Изображение стало выглядеть значительно гармоничнее. Гистограмма подтверждает, что вся информация теперь находится в зонах три-четверть тонов и более ярких. В целом фотография смотрится заметно более легкой и воздушной.

Итак, с проблемой «раскола» изображения на две части и проблемой «тяжелых» волос мы успешно разобрались. Но участок с волосами (визуально скучный, и, вместе с тем, достаточно детализированный за счет текстуры волос), по-прежнему занимает большую часть снимка и отвлекает внимание от лица модели.

Для того, чтобы глаза зрителя не задерживались на этом участке, необходимо уменьшить его детализированность. Частично это уже было сделано при компрессии тонов в тенях во время работы с яркостью и контрастом изображения - теперь же полностью избавимся от оставшихся деталей, размыв их.

Наложение любого «творческого» эффекта на изображение должно быть так или иначе оправдано. Наиболее гармоничными и естественными всегда будут смотреться эффекты, которые могли быть получены при съемке. В нашем случае одной из причин размытия волос мог бы быть смаз или «шевеленка», сохранение же четкости деталей на лице могло быть оправдано «заморозкой» вспышкой при съемке со смешанным (постоянный+импульсный) светом.

Разумеется, в данном случае не будет стоять задача добиться полной идентичности реальным эффектам (их было бы гораздо проще достичь непосредственно при съемке), но, с точки зрения оправданности действий и построения идеи обработки, этих предпосылок для выбора эффекта и/или алгоритма размытия нам будет вполне достаточно.

Для имитации эффекта «шевеленки» создадим копию слоя исходного изображения (Ctrl+J) и применим к полученному слою фильтр размытия Filter → Blur Gallery (Галерея размытий) → Path Blur (Размытие контура).

Несколько пояснений к интерфейсу фильтра:

• cиняя стрелка задает направление движения или смаза. Направление стрелки задается перетаскиванием ее стартовой и конечной точек, передвижением промежуточной точки между ними можно задавать изгиб пути движения. При этом клик в любое пустое место синей стрелки ставит на нее дополнительные промежуточные точки, а клик в пустое пространство снимка позволяет задать дополнительный, локальный путь размытия;
• ползунок скорости движения Speed задает общую интенсивность воздействия;
• Taper усредняет воздействие, визуально приближая эффект к «дрожанию» около одной точки;
• галочка Centered запрещает общий сдвиг изображения;
• End Point Speed задает скорость движения или интенсивность воздействия в конечной точки пути;
• галочка Edit Blur Shapes активизирует красные стрелки, позволяющие более точно задать траекторию движения в начальной и конечной точках;
• выпадающее меню предоставляет выбор одного из пресетов алгоритмов размытия.

После подбора «по вкусу» необходимых параметров фильтра ограничим видимость размытого слоя. Для этого создадим для него маску (Клик по значку маски) и мягкой круглой черной полностью непрозрачной кистью прорисуем по ней в тех местах, где хотим оставить изображение четким.

Теперь внимание зрителя уже ничем не будет отвлечено от лица модели - другие детализированные части изображения отсутствуют.

Казалось бы, все готово. Но, к сожалению, в процессе решения одной проблемы мы создали другую: отсутствие деталей где-либо, кроме лица, сделало изображение визуально скучным и «пустым».

Решать эту проблему можно по-разному. Воспользуемся тем, что так или иначе у многих ассоциируется с размытием - наложим эффект хроматических аберраций.

Для этого сведем все слои вверх (создадим копию всего, что мы видим), воспользовавшись комбинацией клавиш Ctrl+Alt+Shift+E, и перейдем в палитру Channels (Каналы).

В цветовой модели RGB в каждом из цветовых каналов изображения содержится информация как об общей яркости, так и о цвете или цветовых переходах: в красном - от циана до красного, в зеленом - от мадженты (фуксии) до зеленого, в синем - от желтого до синего. При одинаковых значениях во всех трех каналах пиксель окрашивается в оттенок серого, при значении яркости 0 в трех каналах - в черный, при значении яркости 255 в трех каналах - в белый, при любых других комбинациях значений яркости в трех каналах пиксель окрашивается в какой-либо цвет.

Эффект хроматических аберраций проявляется в том, что вокруг границ контрастных объектов наблюдается цветные ореолы, обычно дополнительных по цветовому RGB-кругу цветов. Связано это с тем, что при цифровом фотопроцессе световой луч, падающий на матрицу, в зависимости от угла его падения по-разному интерпретируется световыми сенсорами, что наиболее сильно проявляется по краям кадра.

Исходя из всего вышесказанного, для создания эффекта хроматических аббераций нам было бы достаточно сдвинуть один (или при желании все три) из цветовых каналов инструментом перемещения Move Tool (V).

Однако, такой простой подход не учитывает, что аберрации должны быть неравномерными и усиливаться по краям кадра. Полученный результат напоминал бы псевдо-стереофотографию, популярную порядка пяти лет назад, Пример.

Примечание. Для реализации примера выше необходимо в начале обесцветить изображение командой Image (Изображение) → Adjustments (Коррекции) → Desaturate (Обесцветить), затем выделить все пиксели (Ctrl+A) и, сделав активным красный канал, сдвинуть его клавишами со стрелками или инструментом перемещения Move Tool (V) на 10 пикселей влево. Правую часть изображения, получившуюся красной, можно впоследствии отрезать при кадрировании.

Итак, для получения желаемого эффекта хроматических аберраций необходимо не сдвинуть один из каналов, а, скорее, изменить его масштаб. Сделать это наиболее аккуратно можно, воспользовавшись на одном из каналов фильтром Filter → Liquify (Пластика), растянув его таким образом, чтобы в наибольшей степени затронулись края изображения, но проще всего использовать свободное трансформирование. Конечно, в этом случае результат не будет точно передавать физику процесса, но для решения нашей задачи такой способ окажется более чем подходящим относительно параметра время/качество.

Итак, находясь в палитре каналов при активном верхнем свежеполученном слое копии сведенного изображения, кликнем по одному из каналов (в нашем случае по синему). Изображение станет черно-белым (демонстрируется информация синего канала). Для возвращения цветного превью кликнем по значку-глазу напротив RGB-канала, выделим всё командой Select (Выделение) → Select All (Выделить все) или комбинацией клавиш Ctrl+A и воспользуемся свободным трансформированием Edit (Редактирование) → Free Transform (Свободное трансформирование) или Ctrl+T. При активном интерфейсе свободного трансформирования растянем изображение равномерно от центра (для этого зажмем клавишу Alt и потянем за одну из опорных точек). В нашем случае красивее будет смотреться результат растягивания только по горизонтали, поэтому потянем за центральную точку одной из вертикалей. Завершив изменения, нажмем Enter.

Чтобы убрать эффект с лица, вернемся в палитру слоев Layers и скопируем на слой с аберрациями ту же маску, которая использовалась на слое с размытием. Для этого Alt+Перетащим ее на верхний слой и при необходимости подредактируем мягкой кистью.

В результате получим следующую структуру слоев.

И финальное изображение.

© Стив Ласмин, январь 2016
© Фотошкола Михаила Панина, 2016.

Если Вам понравился этот материал, то мы будем рады, если Вы поделитесь им со своими друзьями в социальной сети:

© 2013 сайт

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

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

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

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

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

Коматическая аберрация.

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

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

Астигматизм

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

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

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

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

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

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

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

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

Дисторсия

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

Выделяют два наиболее распространённых типа дисторсии: подушкообразная и бочкообразная.

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

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

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

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

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

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

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

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

Хроматические аберрации

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

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

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

Хроматизм положения

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

Хроматизм положения.

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

Исправление хроматизма положения.

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

Хроматизм увеличения

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

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

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

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

Первичные и вторичные хроматические аберрации

Хроматические аберрации подразделяются на первичные и вторичные.

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

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

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

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

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

О чём стоит беспокоиться?

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

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

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

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

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

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

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

Главная » ЧП, БП и иже с ними » Что такое хроматические аберрации и как их исправить? Хроматические аберрации (ХА). Что это