Хроматическая аберрация в фотографии что это
Правильное понимание хроматических аберраций в фотографии и как от них избавиться
Приветствую! С вами на связи, Тимур Мустаев. В моем блоге представлено очень много актуальных для фотографов тем, во всех них нужно учиться разбираться. Статья ниже не исключение. Понятие о том, что такое хроматические аберрации, можно считать чуть ли не топовым знанием.
Возразите? Пожалуйста. Но обратите внимание на работы профессионалов: максимум продуманности кадра, четкость, насыщенность, никаких лишних линий, неэстетичных полос, пятен и прочего – полный контроль за фото! Именно такого результата мы должны добиваться.
Что такое аберрации, их виды
Начнем с общих терминов. Аберрация – это погрешность, ошибка техники, искажение в фотографии. Последствия ее появления печальны: и нерезкость картинки, и некрасивые цветные ореолы, блики и т.д.
Иными словами, аберрация характеризуется различными вида нарушений в структуре пучков лучей света, выходящих из оптической системы объектива на матрицу.
Об аберрациях можно говорить, что они существуют в монохромном и хроматическом вариантах. Все просто – черно-белая и цветная версия. Обратимся к хроматизму. По большому счету, что это такое и откуда он берется?
Хроматические аберрации, это одна из разновидностей, которая приводят к снижению чёткости изображения, а иногда также и к возникновению на нём полос, цветных контуров, пятен — артефактов.
Будь то хроматизм положения, увеличения или иной его вид, природа одна. Свет представляет собой явление, сложное по спектральному составу. Кроме этого свет не прямая линия, а волна, у которой может быть разная частота и длина, от чего, в свою очередь, зависит конкретный цвет.
Что уж говорить о том, что есть зоны видимого и невидимого для глаза света, но при этом существующего и влияющего на нас.
В идеальном случае все световые лучи попадают в объектив и фиксируются на матрице или пленке в одной точке. Действительность иная: из-за отличий структуры волны каждого оттенка один цветной объект будет более четким и реалистичным в центре, нежели в остальных местах.
Для общего кругозора, полагаю, будет не лишним проговорить о других искажениях, с которыми с большой вероятностью вы столкнетесь на практике.
Борьба с искажениями
Как вы полагаете, стоит ли пытаться устранить естественные ошибки оптики? По моему опыту, это можно сделать, но требует больших или меньших усилий, в зависимости от конкретного случая и навыков фотографа.
Итак, как убрать все эти ореолы, полоски, круги. Здесь можно выделить способы, помогающие как в процессе фотографирования, так и после.
Важно! На сегодняшний день избавиться от хроматических аберраций можно при помощи графических редакторов. Но не забывайте, что только фотографии, сделанные в формате RAW, способны это исправить. Фотографирую в формате JPEG, у вам не будет возможности исправить ошибки оптики.
В заключении хочу порекомендовать следующие видео курсы:
Для начинающих фотографов лучшими будут видеокурсы:
Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — для фанатов фотоаппарата NIKON.
Моя первая ЗЕРКАЛКА — для фанатов фотоаппарата CANON.
Всем пока! Мой блог всегда открыт для старых друзей и новых гостей. Заходите, буду рад!
Хроматические аберрации: как исправить недостаток
Хроматическая аберрация — это нарушение цветопередачи, которое проявляется в виде «бахромы» (контура) на контрастных объектах. Поговорим о том, какие бывают виды аберраций, почему они возникают и как от них избавиться.
Какими бывают цветовые искажения на снимках
Эффект хроматической аберрации возникает в тот момент, когда луч света проходит через линзу объектива, преломляется и распадается на спектральные цвета (от красного до фиолетового). Все цвета разноволновые по длине, поэтому у каждого будет собственный угол преломления, что в результате приводит к возникновению на фотографии разного рода искажений: цветовых полос, бликов или колец.
Проще говоря, хроматическая аберрация в фотографии — это цветовые искажения на изображении.
Пример хроматической аберрации
Классификация искажений
Хроматические аберрации оптических систем были теоретически обоснованы в позапрошлом столетии немецким математиком Ф. Л. Зейделем. Всего было выделено 5 разновидностей искажений. Они относились к монохроматическому, то есть черно-белому изображению, когда все лучи имеют одну длину волны. Позже, когда появилась цветная пленка, были обнаружены еще и цветовые аномалии.
Монохроматизм — погрешность, присущая оптике. Аномалии появляются оттого, что поверхности, преломляющие лучи, не могут собрать световые потоки в одну точку, если те падают на плоскости под большими углами.
Выделяют следующие типы аномалий:
Сферическая аберрация
Это нивелирование границ между объектами, которые слишком контрастны по отношению друг к другу. Возникает из-за несовпадения фокусов для лучей света проходящих на разных расстояниях от оптической оси.
Пример сферической аберрации
Выглядит как размытость по краям объекта, на профессиональном жаргоне называют «коматической засветкой». Также может иметь вид капли или кометы с большим светящимся хвостом. Вызывается разницей преломления между лучами, исходящими из одной точки, когда одна часть лучей проходит по краю объектива, а другая по центру.
Астигматизм
Изображение получается резче на одном участке фото, чем на другом. Появляется вследствие того, что лучи, находящиеся вне оптической оси объектива, имеют различные точки сходимости.
Кривизна
Также проявляется неравномерной четкостью по всей поверхности снимка из-за особенностей формы линзы.
Кривизна поля изображения
Дисторсия
Это искажение прямых линий. В результате предметы по краям кадра выглядят неестественно сплюснутыми или вытянутыми. Об этом явлении мы поговорим чуть ниже.
Сферическая и хроматическая аберрации, а также дисторсия — это основные искажения линз.
Главные типы аберраций
Итак, выделяют два основных вида искажений: те, что связаны с геометрией, и цветовые. Первый тип — это дисторсия, эффект, который легко убрать в программе для редактирования фото. Данное явление хорошо знакомо владельцам широкоугольных объективов, когда картинка по краям получается выпуклой или вогнутой.
Второй вид — непосредственно хроматическая аберрация, которая делиться на два подвида: продольная аберрация и поперечная. Причина хроматической аберрации заключается в явлении дисперсии и связана с разложением цвета на световые волны. А причина геометрической аберрации — в дисторсии и связана с кривизной волны. Оба эффекта обязаны своим явлением форме линзы, но если геометрию еще можно исправить, то убрать хроматическую аберрацию целиком не получится. Можно только свести их к минимуму.
Цветовые искажения практически невозможно убрать полностью
Продольная аберрация
Мы уже знаем, что свет при попадании на линзу преломляется и распадается на цвета радуги. Каждый цвет обладает разной длиной волны. Поэтому угол преломления у всех оттенков будет свой. Например, синий излучает сильнее, поэтому точка, где лучи сойдутся воедино, будет располагаться ближе к линзе. С красным цветом все наоборот.
Хроматизм положения (как еще называют продольную аберрацию) — это расхождение между показателями вышеупомянутых цветов. Если, например, равняться по красному цвету, то все части изображения, которые содержат синий цвет, окажутся не в фокусе. Избавиться от данного явления целиком нельзя. Можно лишь уменьшить его проявление до той степени, когда человеческий глаз перестает видеть различия.
Этого можно добиться использованием двух линз: сферической и обратно вогнутой. Первая будет рассеивать пучки света и отклонять их от изначальной оси. Вторая — собирать обратно, нейтрализуя действие первой. В результате мы получим необходимый оттенок. Такие линзы называют ахроматическими. Стоит отметить, что дешевая оптика «хроматит» гораздо сильнее, чем объективы элитной серии, так что обращайте внимание на качество оптической системы. Такие дуплеты устраняют большинство разновидностей аберраций.
Принцип построения ахроматической линзы
Хроматизм увеличения
Его также называют поперечной аберрацией. Возникает тогда, когда волны различной длины фокусируются в разных точках одной фокальной плоскости. Это та самая «бахрома», о которой мы упоминали в начале статьи. Чаще всего цвет искажается на периферии снимков и не возникает в центре. Бороться с этим эффектом путем уменьшения диафрагмы бесполезно. Зато можно исправить аберрации при постобработке.
Нередко при съемке фотографу приходится сталкиваться с двумя типами аберраций: продольной и поперечной. В этом случае в процессе съемки избавиться лучше от хроматизма положения, стараясь уменьшить значение диафрагмы. А проблему хроматизма увеличений решать уже при наличии соответствующего ПО.
Как избавиться от хроматических аберраций во время съемки
С цветовыми аномалиями можно справиться в процессе постобработки. Но более действенный результат вас ожидает, если вы начнете бороться с проблемой еще перед началом съемки. Вот несколько практических советов, следуя которым вы сможете свести к минимуму проявление аберрации.
Закрытие лепестков до f/2.8 — f/4 позволит минимизировать выраженность искажений. Чтобы компенсировать потерю света, увеличивайте светочувствительность и выдержку.
Линза имеет свойство создавать искажения как раз по краям снимка, поэтому если другого выхода нет — нарушьте правило третей и скомпонуйте кадр со значимым объектом в центре. Конечно, во всем следует руководствоваться чувством меры и оставить данный пункт на крайний случай.
Это поможет сделать дефекты менее заметными. Как вариант, вы можете снять одну и ту же картинку с разным фокусным расстоянием, а потом сделать компоновку в графическом редакторе.
На фоне яркого неба ветви деревьев вероятнее всего приобретут цветную окантовку. Если есть возможность, перенесите часы съемки, измените фон или отредактируйте кадр в программе. В последнем случае съемку лучше производить в RAW формате, аберрации легче всего устраняются в специальном модуле «Камера RAW» в Фотошопе.
Дорогая оптика изготовлена из хороших материалов и проектируется с использованием больших компьютеров для проведения головоломных расчетов и моделирования высокого уровня, что в итоге приводит к подавлению искажений различных типов. Но такое «стекло» и стоит отнюдь не копейки.
Используйте все возможные методы, чтобы подавить искажения еще на этапе съемки
Удаление хроматических аберраций в фоторедакторе
В статье мы рассмотрим как ликвидировать искажения на примере редактора Photoshop. Благодаря этому редактору
вы сможете исправить большинство различных дефектов и нарушений, возникших в процессе съемки. Как выглядит хроматическая аберрация? Обратите внимание на пример, расположенный ниже:
Цветной кант на шляпе свидетельствует о наличии хроматизма
Она проявляется в виде зелено-красной окантовки по краям шляпы ковбоя. Именно от этой неприятности мы и будем избавляться, причем сделаем это несколькими способами.
Метод 1. Камера RAW
Данный модуль является встроенным, начиная с версии Photoshop СC. В ранних модификациях его придется ставить вручную. Однако если вы постоянно работаете с фотографиями, то это скорее необходимость, чем вынужденная мера.
Откройте снимок в «Камере RAW». Выберите опцию «Коррекция дисторсии» —> «Цветность». Поставьте галочку напротив пункта «Удалить хроматическую аберрацию» и цветная окантовка по полю шляпы исчезнет.
Камера RAW — самый легкий способ устранения аберраций
Метод 2. Размытие по Гауссу
Переместите изображение на рабочую область программы. Сделайте дубликат слоя (Ctrl+J). Далее пройдите по пути «Фильтр» —> «Размытие» —> «Размытие по Гауссу…» и установите значение на 4px. Затем поменяйте параметр наложения для копии слоя на «Цветность». Сравните эффект до и после на скриншотах:
Метод 3. «Губка»
Хроматические аберрации на фото легко устранить при помощи инструмента «Губка». Все участки, к которым прикасается этот инструмент, обесцвечиваются. Посмотрите местонахождение «Губки» на скриншоте, выберите ее, установите значение нажима на 100% и, приблизив нужную область, аккуратно пройдитесь вдоль краев шляпы.
Работать нужно аккуратно, чтобы случайно не удалить цвет на соседних участках. Данный способ более затратный по времени, чем два других, но если с их помощью не удается достичь приемлемых результатов, то используем «Губку».
Устранить несовершенства можно при помощи инструмента «Губка»
Как сделать хроматические аберрации
Вся статья была посвящена тому, как избежать цветовых погрешностей на снимках, но иногда их добавляют специально на изображения для создания интересных эффектов. Поэтому теперь давайте научимся создавать искажения!
Выберите подходящую картинку, откройте в программе и, не делая копии слоя (!), перейдите во вкладку «Каналы». Здесь вы видите иконки, которые обозначают три RGB-цвета: красный, зеленый и голубой. Выберите один из каналов. «Глазики» напротив других слоев автоматически отключатся. Ваша задача включить верхний, цветной слой. При этом «глазики» опять зажгутся напротив всех слоев, но выделенным должен быть только один! Пусть это будет зеленый.
Возьмите инструмент «Перемещение» и на выделенном активном слое канала начните сдвигать изображение влево или вправо. Корректируйте степень толщины цветовых линий углом сдвига. То же самое вы можете проделать и с другими каналами. Это достаточно простой способ, который помогает добиться любопытного эффекта.
Применяйте цветовые искажения для добавления необычных эффектов
ФотоМАСТЕР — программа для стильной обработки
Кстати, об эффектах. Хотим вам рассказать об одной занятной программе, с помощью которой вы сможете добиться интересных снимков. ФотоМАСТЕР обладает русскоязычным интерфейсом, поэтому никаких головоломок с пониманием меню и лихорадочных метаний среди кнопок не возникнет. 100+ уникальных фильтров, способных подчеркнуть настроение фотографии, полуавтоматизированный процесс работы, который позволит выделить лучшие стороны снимка в несколько кликов, и несложная замена фона — вот чем вам понравится эта программа.
Среди других возможностей ФотоМАСТЕРА:
Избавиться от дисторсии легко. Загрузите снимок, зайдите в раздел «Инструменты» –> «Геометрия». Потяните бегунок на шкале «Дисторсия» влево, если хотите исправить вогнутость, и вправо, если требуется уменьшить выпуклость. Скачайте фоторедактор и добивайтесь идеальных снимков, убирая искажения любого рода!
Уберите дисторсию одним движением
Подводим итоги
Хроматическая аберрация линзы — это дефект, с которым фотографы борются с момента возникновения цветной пленки. Еще 20 лет назад, когда техника и графические редакторы не были особо качественными, хроматика сильно отравляла жизнь фотоделов. Сегодня большинство искажений можно устранить либо во время подготовки к съемке, либо при помощи постобработки. Не допускайте, чтобы в результате хроматической аберрации ваши фотографии потеряли привлекательность. Следуя информации из этой статьи, вы сможете избежать грубых ошибок.
Что такое хроматическая аберрация и
как ее исправить?
Узнайте, что такое цветная окантовка, как избежать аберрации во время съемки и как скорректировать ее в Adobe Photoshop Lightroom.
Что такое хроматическая аберрация?
Хроматическая аберрация, также известная как цветная окантовка, — это искажение цвета, при котором по краям объектов на фотографии создается контур нежелательного цвета. Она часто появляется на металлических поверхностях или в местах с высокой контрастностью между светлыми и темными объектами, например, на черной стене на фоне ярко-синего неба. Каждый тип аберрации создает вдоль края объекта контуры разных цветов.
Если объективу камеры не удается сфокусировать все длины волн белого света в одной фокусной точке, то на изображении может появиться сине-желтая, красно-зеленая или пурпурно-фиолетовая окантовка. Это связано с коэффициентом преломления стекла; волны света различной длины проходят через объектив с разной скоростью, что затрудняет фокусировку каждого оттенка на одной фокальной плоскости.
Коррекция хроматической аберрации
Это искажение можно предотвратить во время съемки, а также можно научиться автоматически или вручную корректировать четыре различных типа хроматической аберрации в Lightroom. «Это одно из тех искажений, которое человек, не очень внимательно рассматривающий фотографии, может никогда и не заметить, но если удалить его, то ваша работа может выглядеть более реалистично», — говорит фотограф и видеограф Ник Мендес.
Предотвращение цветной окантовки
Предотвратить хроматическую аберрацию во время съемки можно, используя высококачественный объектив, отказавшись от широкоугольных объективов и устанавливая узкую диафрагму, когда это возможно. «Лучший способ устранить этот недостаток — изначально правильная съемка на камеру», — говорит фэшн-фотограф Адам Ринди.
Снимайте с более узкой диафрагмой
Фотограф и педагог Адам Лонг рекомендует снимать с более высоким значением диафрагменного числа, при котором диафрагма сужается, чтобы избежать искажения цвета, особенно при использовании недорогого объектива. «Если снимать на объектив низкого качества с широкой диафрагмой, например выставленной на 1.8, то вероятность хроматической аберрации будет выше. Но если использовать более узкую диафрагму, например выставленную на 5.6, то вряд ли вы ее увидите», — объясняет он. Попробуйте увеличить значение ISO, использовать вспышку или более длинную выдержку при съемке с узкой диафрагмой, чтобы компенсировать потерю света.
Оптимизируйте фокальную плоскость
Широкоугольные объективы с более коротким фокусным расстоянием в большей степени подвержены хроматической аберрации. «При съемке с фокусным расстоянием 18 миллиметров больше вероятность получить цветную окантовку, потому что в этом случае задействуются края стекла», — говорит Лонг. Съемка со средним фокусным расстоянием (около 30 мм при использовании объектива с фокусным расстоянием 18–55 мм) должна обеспечить хороший результат.
Исправление цветовых искажений в Adobe Lightroom
Чтобы удалить простые хроматические аберрации в Adobe Lightroom, установите флажок Удалить хроматическую аберрацию в разделе «Цвет» на панели «Коррекция дисперсии». Затем с помощью инструмента «Устранить кайму» и ползунков найдите и удалите цветовые искажения, которые остались по высококонтрастным краям. Нажмите на пиктограмму «Устранить кайму» под панелью «Оптика», затем с помощью инструмента выбора каймы выберите искажение зеленого или пурпурного цвета и удалите его с помощью ползунка. Кроме того, пурпурные или зеленые оттенки можно удалить с помощью ползунка «Устранить кайму» на панелях локальной коррекции «Кисть», «Линейный градиент» или «Радиальный градиент».
Боковая, или поперечная, хроматическая аберрация
Боковая хроматическая аберрация, также называемая поперечной, — это сине-желтая или красно-зеленая окантовка, которую обычно можно удалить автоматически, установив флажок «Удалить хроматическую аберрацию» в Lightroom Classic.
Осевая, или продольная, хроматическая аберрация
Осевая хроматическая аберрация, также называемая продольной, часто возникает на изображениях, сделанных с широкой диафрагмой (низкие значения диафрагменного числа). Ее можно исправить с помощью ползунков «Удалить хроматическую аберрацию» в Lightroom 4.1 и более поздних версиях.
Добавление хроматической аберрации для создания уникального снимка
Экспериментируйте с хроматической аберрацией, намеренно добавляя ее в видео и фотографии в Adobe Photoshop, Premiere Pro или After Effects. Малопримечательное изображение или фильм можно превратить в уникальное художественное произведение, поиграв с цветной окантовкой или разделив красный, зеленый и синий каналы (разделение RGB). «Хроматическая аберрация может придать изображению некоторую неустойчивость или психологический эффект», — говорит Лонг.
Аберрации объективов
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.
Особняком стоит дифракция, которую хоть и можно отнести к аберрациям объектива, однако в силу её фундаментального характера и принципиальной неустранимости обычно рассматривают отдельно от прочих аберраций.
Монохроматические аберрации
В 1857 г. немецкий математик и астроном Филип Людвиг Зейдель выявил и математически описал пять т.н. монохроматических аберраций третьего порядка. Вот они:
Настоящая статья написана для фотографов, а не для математиков, а потому нас, прежде всего, интересует не то, какие формулы описывают каждую из аберраций, а то, как аберрации проявляют себя в практической фотографии.
Рассмотрим их по порядку.
Сферическая аберрация
Особенность сферической линзы такова, что лучи света, проходящие через линзу вблизи её края, преломляются сильнее, чем лучи, проходящие через центр. Объясняется это тем, что исходно параллельные лучи света падают на сферическую поверхность линзы под разными углами. Чем дальше лежит путь луча от оптической оси объектива, тем больше угол его падения, и тем сильнее он преломляется. В конечном итоге это приводит к невозможности сфокусировать точку иначе как в виде размытого по краям пятна, и всё изображение оказывается нерезким.
Ход световых лучей в идеальной линзе.
Ход лучей при сферической аберрации.
Диафрагмирование объектива заметно уменьшает сферическую аберрацию, поскольку при уменьшении отверстия диафрагмы отсекается часть лучей, проходящая через край линзы, а оставшиеся вблизи оптической оси лучи формируют более резкое изображение.
При конструировании объективов сферические аберрации устраняются комбинированием положительных и отрицательных линз, а также применением специальных асферических элементов, т.е. линз, преломляющая поверхность которых имеет асферическую форму, с тем расчётом, чтобы, вне зависимости от удалённости лучей света от оптической оси объектива, все они преломлялись по возможности одинаково, и таки сходились при фокусировке в одну точку. Чрезмерное исправление сферических аберраций, кстати, также ни к чему хорошему не приводит: пятно рассеяния становится ярче по краям, нежели в центре, что проявляется в виде кольцеобразного боке.
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.
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:
