, 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).

Хроматическая аберрация ведёт к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствуют.

Хроматизм положения

Оптическое стекло и другие оптические материалы обладают дисперсией , то есть показатель преломления отличается для лучей различного цвета.

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.

Хроматические аберрации в фотографии

Во всех современных камерах Никон хроматические аберрации исправляются автоматически для всех объективов. На Кэнон эту практику только начали внедрять и есть автоматическое исправления только на 5D Mark3 , и то, в камеру нужно загружать профили для каждого объектива.

См. также

Примечания

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.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Христово Воскресение
• Хромаффинные клетки

Смотреть что такое "Хроматическая аберрация" в других словарях:

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (этим. см. хроматизм и аберрация). Неясность изображения, происходящая от того, что белый свет, проходя сквозь стекла, разлагается на различные цвета, вследствие чего происходят различные цветные изображения предмета, одно возле другого. Словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет), одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА). X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различном расстоянии от нее; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматической аберрации нет в… … Большой Энциклопедический словарь

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет) одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света).X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

хроматическая аберрация - Дефект фокусировки, при котором электроны, исходящие из одной точки с различными скоростями, фокусируются в различных точках оси пучка. [ГОСТ 17791 82] Тематики электровакуумные приборы … Справочник технического переводчика

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - одна из аберраций (см. (2)) оптических систем, которая обусловлена дисперсией белого света (зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины световой волны). Проявляется в том, что световые лучи различных цветов собираются после… … Большая политехническая энциклопедия

Хроматическая аберрация - одна из основных аберраций оптических систем (См. Аберрации оптических систем), обусловленная зависимостью преломления показателя (См. Преломления показатель) (ПП) прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света). Х. а. может… … Большая советская энциклопедия

хроматическая аберрация - оптических систем, искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различные расстоянии от неё; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматических… … Энциклопедический словарь

хроматическая аберрация - spalvinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chromatic aberration vok. chromatische Aberration, f rus. хроматическая аберрация, f pranc. aberration chromatique, f … Fizikos terminų žodynas

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - См. аберрация, хроматическая … Толковый словарь по психологии

, 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).

Хроматическая аберрация ведёт к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствуют.

Хроматизм положения

Оптическое стекло и другие оптические материалы обладают дисперсией , то есть показатель преломления отличается для лучей различного цвета.

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.

Хроматические аберрации в фотографии

Во всех современных камерах Никон хроматические аберрации исправляются автоматически для всех объективов. На Кэнон эту практику только начали внедрять и есть автоматическое исправления только на 5D Mark3 , и то, в камеру нужно загружать профили для каждого объектива.

См. также

Примечания

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.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Христово Воскресение
• Хромаффинные клетки

Смотреть что такое "Хроматическая аберрация" в других словарях:

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (этим. см. хроматизм и аберрация). Неясность изображения, происходящая от того, что белый свет, проходя сквозь стекла, разлагается на различные цвета, вследствие чего происходят различные цветные изображения предмета, одно возле другого. Словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет), одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА). X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различном расстоянии от нее; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматической аберрации нет в… … Большой Энциклопедический словарь

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - (от греч. chroma цвет) одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света).X. а. проявляется в оптич. системах, включающих элементы из преломляющих… … Физическая энциклопедия

хроматическая аберрация - Дефект фокусировки, при котором электроны, исходящие из одной точки с различными скоростями, фокусируются в различных точках оси пучка. [ГОСТ 17791 82] Тематики электровакуумные приборы … Справочник технического переводчика

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - одна из аберраций (см. (2)) оптических систем, которая обусловлена дисперсией белого света (зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины световой волны). Проявляется в том, что световые лучи различных цветов собираются после… … Большая политехническая энциклопедия

Хроматическая аберрация - одна из основных аберраций оптических систем (См. Аберрации оптических систем), обусловленная зависимостью преломления показателя (См. Преломления показатель) (ПП) прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света). Х. а. может… … Большая советская энциклопедия

хроматическая аберрация - оптических систем, искажение изображения, связанное с тем, что световые лучи различных длин волн собираются после прохождения линзы на различные расстоянии от неё; в результате изображение размывается и края его окрашиваются. Хроматических… … Энциклопедический словарь

хроматическая аберрация - spalvinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chromatic aberration vok. chromatische Aberration, f rus. хроматическая аберрация, f pranc. aberration chromatique, f … Fizikos terminų žodynas

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ - См. аберрация, хроматическая … Толковый словарь по психологии

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:

В этой статье со страшным названием мы разберемся в особенностях оптических искажений объективов. Вы замечали, что при съемке на широкоугольник у вас искажаются края кадра? А при попытках сделать кадр в контровом свете вокруг предметов появляется розовая, синяя или зеленоватая окантовка? Если не замечали, присмотритесь еще раз. А пока давайте разберемся, почему так происходит.

Для начала нужно понять и принять тот факт, что идеальных оптические систем (т.е. в нашем случае – объективов) не существует. Каждой оптической системе присущи искажения, которые она вносит в проекцию реальности на изображение (фотографию). Искажения оптических систем по-научому принято называть аберрациями , т.е. отклонениями от нормы или от идеала.

Аберрации различных оптических систем могут принимать разную форму и быть более заметными или практически не различимыми. Обычно чем дороже объектив, тем качественнее его оптическая система, а значит, тем меньше аберраций ей присуще.

Виды аберраций

Чаще всего само слово «аберрация» в фотографии применяется в сочетании «хроматические аберрации». Как вы уже могли догадаться, хроматические аберрации – это один из видов искажений, вызванных особенностями оптической системы объектива, который выражается в виде цветовых отклонений. Типичный пример хроматических аберраций – это нестественные цветные контуры на границах объектов съемки. Ярче всего хроматические аберрации проявляются на контурах в высококонтрастных участках изображения. Например, на границе веток деревьев, снятых на фоне яркого неба, или по контуру волос при съемке портрета в .

Причиной хроматических аберраций является такое оптическое явление как дисперсия стекла, из которого изготовлены линзы. Дисперсия стекла заключается в том, что световые волны разной длины (разного цветового спектра) при прохождении через линзу преломляются под разными углами. Белый свет (который содержит в себе целый спектр световых волн разной длины, т.е. разного цвета), проходя через линзу объектива, сначала распадается на цветовой спектр, который затем снова собирается в пучок для проекции изображения на матрицу фотоаппарата. В результате из-за разницы углов преломления цветных лучей возникают отклонения при формировании изображения. Это выражается в погрешностях при распределении цвета на снимке. Именно поэтому на фотографии могут появиться цветные контуры, цветные пятна или полосы, которых не было на объекте съемки.

Хроматические аберрации в той или иной степени присущи практически всем объективам. Дешевая оптика «хроматит» гораздо сильнее, чем объективы элитной серии. На этапе проектирования оптической системы производители могут минимизировать хроматические аберрации при помощи использования ахроматических линз. Секрет ахроматической линзы в том, что ее конструкция состоит из двух сортов стекла: одно с низким, а другое с высоким коэффициентом преломления света. Подбор пропорции сочетания материалов с разными коэффициентами преломления света позволяет снизить отклонения световых волн в момент расщепления белого света.

Не стоит сильно расстраиваться, если ваш объектив не содержит ахроматических линз – хроматические аберрации возникают в основном при съемке в сложных условиях освещения, и сильно бросаются в глаза только при просмотре фотографии в 80-100% увеличении. К тому же, никто не отменял обработку в графических редакторах, которые позволяют свести на нет такие погрешности оптики. О том, как это сделать, читайте в следующей статье «Исправление погрешностей объектива» (публикация скоро).

К другому виду аберраций объектива относятся геометрические искажения, которые принято называть дисторсией объектива. Дисторсия объектива проявляется в искажении пропорций объектов, расположенных ближе к краям кадра. Говоря научным языком, при дисторсии линейное увеличение объектов, находящихся в поле зрения, происходит неравномерно. В результате предметы по краям кадра выглядят неестественно сплюснутыми или вытянутыми.

По характеру искажений выделяют два вида дисторсии : положительная (вогнутая или подушкообразная) и отрицательная (выпуклая или бочкообразная). Если в кадре геометрических искажений не наблюдается, то говорят, что дисторсии нет. В этом случае изображение выглядит ровным и плоским, обратите внимание на идеально ровную линию горизонта на снимке ниже. Обычно именно по линии горизонта можно легко заметить геометрические искажения в пейзажной съемке.

Сильнее всего дисторсия проявляется при использовании . Причем, чем больше угол обзора объектива (чем меньше фокусное расстояние), тем сильнее проявляются геометрические аберрации . Наверняка, вы замечали, что вертикальные и горизонтальные линии при съемке на ширик искривляются по мере приближения к краям кадра. Самый яркий пример дисторсии объектива – это фотографии, снятые на сверхширокоугольный объектив «фишай» (рыбий глаз). Но в случае с фишаем дисторсия не является погрешностью или недостатком оптики. Скорее, это его особенность, которая позволяет расширить угол обзора объектива до 180 градусов (и даже больше).

При использовании широкоугольных объективов (ФР<24 мм) можно наблюдать бочкообразную (вогнутую) дисторсию, при использовании длиннофокусных объективов (ФР>200 мм) может появляться подушкообразная (выпуклая) дисторсия. Объективам со средними значениями фокусных расстояний обычно не свойственны геометрические искажения по полю кадра.

Именно поэтому говорят, что широкоугольный объектив искажает пропорции, а объективы с фокусным расстояние 70-200 мм сглаживают какие-либо искажения. И именно поэтому, портреты принято снимать на объективы 70-200 мм, которые не искажают пропорции лица и фигуры. А вот портреты, снятые на ширик, выглядят комично и используются только для создания специального карикатурного эффекта. При этом чем меньше расстояние между точкой съемки и объектом съемки, тем сильнее проявляются искажения пропорций. Например, как на известном портрете Билла Клинтона (фотография ниже) - голова выглядит непропорционально маленькой по сравнению с большими руками и коленями. Но в данном случае это как раз творческая задумка, авторский стиль фотографа. При помощи использования широкоугольного объектива он смог создать яркий зрительный образ - ассоциацию с персоной бывшего президента США.

Так же, как и хроматические аберрации, дисторсия поддается исправлению при конструировании объектива. Для этого в оптическую систему встраивается асферическая линза , а объективы с исправленной дисторсией называют асферическими . Вы могли видеть такие названия (ASP) в описании технических характеристик к объективу. Такие объективы обычно стоят дороже сферических аналогов, но при съемке передают пропорции объектов в кадре без искажений. Однако есть относительно не дорогой объектив Sigma 10-20 mm F4-5.6 EX DC HSM, который дает ровную картинку даже при максимальном угле обзора 102 градуса.

Если ваш объектив на широком угле дает геометрические аберрации , то есть два способа это исправить:

1. Если вы используете зум-объектив, можно просто выставить большее фокусное расстояния и сделать пару шагов назад. Так, у вас в кадре окажется та же композиция, но за счет изменения фокусного расстояния вы избавитесь от искажений.
2. Исправить геометрические аберрации позволяют средства графических редакторов (прежде всего, Photoshop). Но при этом будьте готовы потерять часть объектов на фотографии, потому что при исправлении искривлений происходит обрезка по краям кадра. О том, как это сделать, читайте в следующей статье.

Когда разные цвета света распространяются с различной скоростью в среде, показатель преломления зависит от длины волны. Это явление известно как дисперсия. Известным примером является стеклянная призма, которая рассеивает падающий луч белого света на цвета радуги.

Фотографические объективы сделаны из различных дисперсионных и диэлектрических сортов стекла. Это стекло преломляет попадающий свет не под одним и тем же углом и разработать хорошо скорректированный объектив, чтобы он сводил все цвета вместе в одну точку требует больших усилий.

Хроматическими аберрациями (ХА) называются отклонения от идеального изображения, вызванные дисперсией. Если рассмотреть , то они рассматривают отклонения в монохроме, т.е. в одном цвете. В то время как хроматические аберрации замечены только при рассмотрении полихроматического (цветного) света.

Продольная и поперечная хроматические аберрации

Выделяют два типа хроматических аберраций. , также известная как хроматизм положения, это неспособность объектива свести различные цвета в одной фокальной плоскости.

Для точки, находящейся на оптической оси фокусы для различных цветов также будут на оптической оси, но со смещением в продольном направлении (т.е. вдоль оси). Это явление для удаленного источника света показано на Рис. 1. На нем видно, что только зеленый цвет будет проецироваться на сенсор резким. Синий и красный цвета будут проецироваться на сенсор не как точки а как диски размытия, т.е. они будут нерезкими.

Рис. 1. Происхождение продольной хроматической аберрации. Фокальные планы различных цветов не совпадают.

Свет, который падает под углом, приводит к поперечной хроматической аберрации , также известной как хроматизм увеличения. Это происходит от бокового смещения фокусов разных цветов. При отсутствии хроматизма увеличения, все цвета находятся в фокусе в той же плоскости, но увеличение изображения зависит от длины волны. Это явление показано на Рис. 2.

Поперечная хроматическая аберрация зависит от длинны волны и на нее влияет , в то время как на появление продольной хроматической аберрации, фокусное расстояние не настолько влияет.

Это, кажется, нелогичным, но в объективе с исправленной продольной хроматической аберрацией не требуется совпадения фокальных планов для всех цветов. Так как фокусное расстояние определяется расстоянием от задней главной плоскости к плоскости сенсора, фокусное расстояние может зависеть от длины волны, даже если все изображения находятся в одной плоскости.

Рис. 2. Происхождение поперечной хроматической аберрации. Размер изображения изменяется от одного цвета к другому.

На рисунках 1 и 2 проиллюстрированы два упрощенных случая, но в реальности продольная и поперечная хроматические аберрации проявляются в тандеме. Цветной объект съемки, заполняющий пространство кадра состоит из различных монохроматических изображений различных размеров и позиций.

Поперечная ХА особенно явно проявляется у ретрофокусных телеобъективов (стандартных или перевернутых). Хроматические аберрации часто ухудшают качество изображения телеобъективов, которые имеют очень хорошо скорректированные оптические схемы. Именно хроматизм увеличения, а не астигматизм является причиной разделения на сагиттальную и меридиональную кривые в их функции передачи модуляции.

Примеры хроматических аберраций

В качестве объекта съемки рассмотрим крест, сделанный из двух черных спичек и вставленный в пробку. Фото сделаны объективом Canon EF 85/1.2 L USM на расстоянии около метра. Крест находится в самом центре кадра, на ярко белом фоне.

Контрастный переход и открытая диафрагма f/1.2 явились причиной появления продольной хроматической аберрации, показанной на Рис. 3. Несмотря на то, что автофокус навелся точно на крест, вокруг него наблюдается пурпурная окантовка (фрижинг). но крест еще четко различим. После легкой расфокусировки объектива вручную цвет окантовки стал зеленым.

Возможно зеленый фрижинг в отличие от пурпурного менее режет глаз, но все же еще четко виден. Так как человеческий глаз и система автофокуса частично чувствительны к зеленому цвету, то и ручная фокусировка и автофокусировка, как правило, делают в фокусе зеленый спектр, а другие цвета остаются расфокусированными и дают пурпурную кайму. По этой причине пурпурный фрижинг чаще проявляется чем зеленый.

Рис. 3. Примеры хроматизма положения (продольной хроматической аберрации). Пример снят объективом Canon EF 85/1.2 L USM. A - автофокусировка по кресту. B - легкий ручной расфокус. Диафрагма f/ 1.2, камера Canon 5D.

Тот же самый крест был сфотографирован тремя ретрофокусными широкоугольными объективами (Рис. 4). Крест был размещен по диагонали и наклонен таким образом, чтобы разместить длинную сторону в радиальном направлении. Такая компоновка размещает поперечину креста в тангенциальном направлении.

Для первых двух объективов Cosina 3.5-4.5/19-35 (рис. A) и Cosina 3.8/20 (рис. B) окантовка проявилась на поперечной линии креста, в то время как на продольной аберрации отсутствуют.

Пурпурный и зеленый фрижинг на разных сторонах тангенциально повернутой палке (рис. А) характерен для поперечной хроматической аберрации. Синий и желтый фрижинг, заметный на рис. B, проявился немного меньше. А рис. C (объектив Carl Zeiss Distagon 2.8/21) показывает хорошо скорректированные хроматические аберрации для широкоугольного объектива ретрофокусного типа. Здесь замечена только легкая подсветка пурпурного и зеленого цвета.

Рис. 4. Примеры хроматизма увеличения (поперечной хроматической аберрации), снятые объективами: A - Cosina 3.5-4.5/19-35 @ 20 mm, B - Cosina 3.8/20, C - Carl Zeiss Distagon 2.8/21. Во всех примерах используется диафрагма f/11, фотоаппарат Canon 5D.

И продольная и поперечная хроматические аберрации приводят к подкрашиванию краев, но с разными свойствами. Продольная ХА дает фрижинг вокруг объекта, а поперечная проявляется только на сторонах тангенциально повернутых деталей.

Продольная аберрация влияет на любое положения объекта, в то время как поперечная присутствует в центре кадра и увеличивается к краям. Продольная ХА лечится прикрытием диафрагмы, а поперечная ХА присутствует на всех значениях диафрагмы.

Хроматические аберрации проявляют себя как смесь продольной и поперечной ХА, и соответственно лишь частично исправляются прикрытием диафрагмы. Продольная ХА проявляется каймой одного цвета на объекте, находящимся в фокусе (Рис. 3). А поперечная хроматическая аберрация проявляется двумя окантовками разных цветов на разных сторонах объекта, тангенциально повернутого в кадре (Рис. 4).

Окантовки, происходящие от продольной хроматической аберрации особенно ясно проявляются при наложении двух объектов разных цветов, при наведении фокуса на один из них, например объект пурпурного цвета в резкости, а на заднем плане зеленый объект не в резкости или наоборот.

Хотя цветные окантовки наблюдаются только в местах с высоким контрастом, как продольных так и в поперечных хроматических аберрациях, в целом они ухудшают общее разрешение объектива.

Продольная хроматическая аберрация часто проявляется в тандеме со сферической аберрацией и влияет на формирование на открытых диафрагмах объективов. Комбинированный эффект от продольной хроматической и называют сферохроматизмом .

Вторичный спектр и апохроматические объективы

Поперечная хроматическая аберрация является проблемой в основном в объективах с ретрофокусной схемой и телеобъективах, которые заметно асимметричны, а продольная хроматическая аберрация чаще всего проявляется в светосильных объективах.

Оптическая схема у которой нескорректированы хроматические аберрации называется хроматической. Человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету и когда хроматический объектив сфокусирован на зеленую часть видимого спектра, синий и красный края получаются вне фокуса (см. Рис. 5).

Применение в оптической схеме простых ахроматических дублетов весьма эффективно в борьбе с хроматическими аберрациями. Известный пример такого дублета это комбинация выпуклого элемента из стекла «крон» и вогнутого элемента
из стекла «флинт».

Ахроматическая коррекция фотообъективов относится к двум типам волн ближе к концам синего и красного спектров. Рис. 5 показывает типичную схему ахроматической коррекции. Пересечение нулевой точки происходит для двух совместных типов волн, а остаточное смещение фокуса для других типов волн называется вторичным спектром.

Рис. 5. Принципы коррекции хроматических аберраций. Цветные участки называют вторичным спектром

Появление экзотических стекол, имеющих низкую или аномальную дисперсию обеспечили значительный прогресс в коррекции хроматических аберраций в фотообъективах. Оптическая схема, которая обеспечивает сведение всех трех типов цветов в одну точку называется апохроматической . Супер ахроматический объектив корректирует четыре или более длины волн и практически исключает ошибки цвета.

Другими словами это не число пересечений волнами нулевой отметки, которое влияет на качество изображения, а выходы в промежутках между длинами волн (вторичный спектр).

Приставка АРО (АПО) в названиях объективов используется многими производителями и означает что объектив имеет уменьшенный вторичный спектр. Но идеальный апохроматизм в оптических схемах фотографических объективах явление редкое.

Типичные кривые коррекции, показанные на рис. 5 обычно имеют "сдвиг фокуса" вдоль оси ординат, а иногда и со сдвигом "фокусного расстояния". Это можно посчитать неважным, но это имеет значение, поскольку в первом случае подразумевает коррекцию продольной ХА а во втором - поперечной ХА.

Аналогично, термин «вторичный спектр» наиболее часто встречается в отношении продольной хроматической аберрации. Тем не менее некоторые авторы используют этот термин также и для описания поперечной хроматической аберрации.

Ахроматические объективы

Ахроматическая коррекция, показанная на Рис. 5 является наиболее распространенной коррекции в фотообъективах и относится к коррекции фиолетовых и зеленых смещений, наблюдаемых на рис. 3.

Когда зеленый свет находится в фокусе на сенсоре, красный и синий будут расфокусированными и проявятся пурпурной каймой. И наоборот, когда синий свет находится в фокусе красный свет также находится в фокусе, оставляя только зеленый свет расфокусированным.

Если заменить «смещение фокуса» на «фокусное расстояние» вдоль оси ординат на рис. 5, ахроматическая схема будет иметь полосы такие как показано на рис. 4 (А) с пурпурной каймой на стороне ближе к центру кадра и с зеленой на стороне ближе к углу кадра.

Для случая с поперечной хроматической аберрацией, то чем больше фокусное расстояние объектива, тем крупнее будет фрагмент увеличения изображения. Это значит, что для ахроматической диаграммы на рис 5, синие и красные изображения одноосной детали смещены немного наружу от центра изображения, чем зеленые изображения.

На рис. 6 показан крест, где синие и красные изображения смещены вверх по отношению к зеленому. слитие этих трех монохроматических изображений приводит к изображению креста с аберрациями. Наложение синего, зеленого и красного дают белый цвет, наложение синего и красного дают фиолетовый цвет.

Рис. 6 Происхождение цветной окантовки из-за поперечной хроматической аберрации. Наложение составляющих цветов приводит к окантовке в объединенном изображении справа

Конечно, рис. 6 представляет собой упрощенную схему чистой поперечной хроматической аберрации, только с тремя цветами, и служит лишь в качестве наглядного примера. В реальности же, эти полосы находятся как внутри креста, так и за его пределами. Поперечина расширяется, но в то же время часть его продольной линии съедается аберрацией.

Хроматические аберрации в литературе

Типичным проявлением хроматических аберраций является цвет окантовки вдоль границ, разделяющих темные и светлые участки изображения. При этом, описания возникающих эффектов хроматических аберраций в литературе различаются.

Carl Zeiss Oberkochen придерживается иной точки зрения и считает продольную ХА наиболее заметной цветовой аберрацией.

Eugene Hecht описывает кумулятивный эффект хроматических аберраций как беловато-синее размытие или дымка наложения.

Warren J. Smith и Bruce H. Walker утверждают что остаточные цветовые ошибки оптической системы с неисправленной продольной ХА приводят к ореолам пурпурного цвета или размытости вокруг каждой точки изображения.

Бизнес идеи