Чем вызвана хроматическая аберрация
Аномалии рефракции глаза
Оптической системе человеческого глаза присуще некоторое несовершенство:
Все вместе они создают оптическую погрешность глаза, которая получила название физиологический астигматизм. Суть его состоит в том, что лучи, исходящие из точечного источника света, собираются не в точкe, а в определенную зону на оптической оси глаза — фокусную область, в результате чего на сетчатке образуется круг. Фокусная область характеризуется диаметром и глубиной. Чем меньше диаметр фокусной области, тем четче изображение и выше острота зрения. Ее глубина зависит от ширины зрачка. Фокусная область позволяет глазу хорошо видеть на разных расстояниях даже в случае отсутствия хрусталика.
Правильный прямой астигматизм с разницей преломляющей силы в главных меридианах 0,5—0,75 дптр считается физиологическим и не вызывает субъективных жалоб.
Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо ясное видение предметов на разном расстоянии. Способность глаза фокусировать изображение рассматриваемых предметов на сетчатке независимо от расстояния, на котором находится предмет, называется аккомодацией. Таким образом, аккомодация — это способность глаза видеть хорошо и вдаль и вблизи. В глазу человека аккомодация осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика, следствием чего является изменение преломляющей способности глаза. В процессе аккомодации участвуют два компонента: активный — сокращение ресничной мышцы и пассивный — обусловленный эластичностью хрусталика.
Патология аккомодации (спазм, парез и паралич)
Паралич аккомодации возникает при поражении глазо-двигательного нерва вследствие заболевания, отравления, травмы или воздействия медикаментов. Перегрузка аккомодационного аппарата приводит к аккомодативной астенопии или спазму аккомодации. Аккомодативная астенопия (зрительное утомление) наблюдается при не корригированной гиперметропии, астигматизме и пресбиопии. Возникает вследствие пареза (парез аккомодации) ресничной мышцы, который сопровождается уменьшением объема аккомодации. Аккомодативная астенопия характеризуется появлением при работе на близком расстоянии болевых ощущений в области переносицы и висков, головной болью, ухудшением зрения при чтении и рассматривании предметов; иногда наблюдаются общие явления в виде тошноты и даже рвоты. Спазм аккомодации возникает в результате длительного напряжения ресничной мышцы и проявляется усилением рефракции глаза — развивается ложная эмметропия или миопия. Спазм аккомодации характеризуется снижением остроты зрения вдаль, головной болью, утомляемостью при чтении.
Пресбиопия
Способность глаза к аккомодации с возрастом ослабевает. Этот процесс начинается сразу после рождения, постепенно усиливается и ощутимо проявляется в зрелом возрасте. Ослабление способности к аккомодации связано с физиологической инволюцией хрусталика, изменению его физико-химического состава. Количество влаги в хрусталике уменьшается, он становится более плотным, (начинает формироваться в 20 лет, а к 40 годам этот процесс завершается), снижается его эластичность. К 60 годам уплотнение хрусталика практически заканчивается. Возрастное изменение аккомодации называется пресбиопией (presbyopia, от греч. presbys — старик, ops — зрение) — старческая дальнозоркость. Пресбиопия проявляется после 40 лет и характеризуется отдалением ближайшей точки ясного зрения дальше того расстояния, на котором человек работает, пишет и т.д. (дальше 33 см), и пациент начинает испытывать затруднения при работе на близком расстоянии. При рассматривании мелких предметов их приходится не приближать, а отодвигать от глаза все дальше и дальше
Аберрации глаза
Аберрации глаза – что это такое?
Оптические аберрации – результат несовершенства зрительной системы человека, когда попадающее на сетчатку изображение предметов искажается из-за отклонения луча света от точки нормального пересечения с сетчатой оболочкой глаза.
В офтальмологической практике аберрации глаза встречаются не так уж редко и подлежат коррекции, поскольку любое искажение получаемого глазом изображения влечет за собой дискомфортные ощущения в повседневной жизни и чревато развитием иных, в том числе более серьезных глазных заболеваний.
Самый распространенный пример аберрации – близорукость, дальнозоркость, астигматизм. Однако есть и другие виды аберраций оптической системы, например:
Для выявления аберраций оптической системы в современной офтальмологии используют совокупность объективных и субъективных диагностических методов под общим названием аберрометрия.
Виды и методы коррекции аберрации глаза
Аберрометрия позволяет выявить вид и степень оптических искажений, после чего Пациенту предлагаются варианты лазерной коррекции аберрации. В центре лазерной коррекции зрения доктора Беликовой можно пройти полное обследование на современном аберрометре за один визит к врачу в любое удобное вам время.
После диагностики врач определяет оптимальный для Пациента метод коррекции. Это может быть СУПЕР-ЛАСИК, ФЕМТО-ЛАСИК, Супер ФРК, ТКАНЕСОХРАННЫЙ ЛАСИК, СМАЙЛ.
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.
Хроматические аберрации – что это такое?
Хроматические аберрации – это нарушения цветопередачи на готовом снимке, появляющиеся из-за неравномерного распределения цветовых волн после прохождения луча через линзу. Если рассматривать подробнее, то это один из случаев дисперсии, о которой нам что-то рассказывали в школе.
Проявляется эффект обычно:
Виды аберрации в фотографии
Делят аберрации на два типа – геометрические и хроматические. Первые (сферохроматизм и хроматизм наклонных пучков) появляются в результате эффекта дисторсии и легко выправляются в графическом редакторе или убираются изначально при настройке камеры. Чаще всего они проявляются в искажениях формы, размеров, пропорций или положения объекта относительно остальной картинки.
С хроматическими немного сложнее, убрать их полностью не получится, так как дисперсия – одно из базовых свойств световых лучей. Какие же бывают аберрации оптической системы:
Хроматизм положения
При попадании лучей света на линзу, они преломляются и распадаются на цвета, у каждого из них своя длина волны, следовательно и траектория у них будет отличаться. Так появляется понятие – коэффициент преломления, у каждого цвета он будет разным. У синего цвета он больше, следовательно эти лучи отклоняются от первоначальной траектории больше и точка фокусировки, то есть место, где они сойдутся снова, находится ближе к линзе. Красный же цвет имеет самый низкий коэффициент преломлении, что означает большее фокусное расстояние. Точка фокусировки будет максимально удалена от линзы.
А хроматизм положения, или продольная аберрация является разницей между коэффициентами преломления красного и синего цветов. Если в таком случае начать фокусировку по синему, то все красные участки будут не в фокусе и наоборот.
Избежать такого эффекта полностью не получится, а вот снизить его интенсивность можно путем использования системы линз.
Обычно применяют пару – обычная сферическая (крон) плюс обратно вогнутая (флинт), тогда разница коэффициента преломления направляется «против» аберрации. А цвета «собираются» обратно в точке фокуса. Происходит это таким образом. Первая линза диспергирует свет и рассеивает его, отклоняя лучи от первоначальной оси. Проходя сквозь нее, цвета получают отдельно, каждый под своим углом. Вторая отрицательная, или собирающая, повторно диспергирует лучи, собирая их обратно, компенсируя действие рассеивающей линзы. На итоговом изображении будет виден нужный цвет без искажений. Эти «дуэты», позволяющие снизить эффект хроматики, называются ахроматическими линзами.
Этот эффект имеет ту же природу, но проявляется по другому. Лучи попадают на линзу, преломляются (каждый цвет под своим углом) и выдают разные размеры снимаемого изображения на итоговом снимке. Хроматизм увеличения не поддается корректировке при изменениях диафрагмы, только постобработкой. Принцип корректировки основан на изменении масштаба одного из 3 компонентов цветов при неизменном третьем. Тут главное не сместить оптическую ось, чтобы изображение «не поплыло». Исправить его на стадии съемок невозможно. Чаще всего хроматизм увеличения является свойством системы линз.
Если выбирать, какой эффект убрать, а какой оставить, смело оставляйте хроматизм увеличений, он легко поддается редактированию в отличии от продольного. А съемка в raw или jpeg форматах позволит убрать его на этапе конвертирования.
Как избавиться от хроматических аберраций?
Можно править возникшие неприятные искажения на стадии обработки полученного изображения, с помощью конвертеров или редакторов. Но эффективнее бороться с проблемой на уровне настроек и подготовки к съемке. Какие же основные советы можно дать начинающим фотографам, чтобы они избежали хроматической аберрации в процессе работы:
Избежать этого можно, изменив угол падения освещения, сменив фон на более темный, или передвинув объект съемки. Но, к примеру, на природе при съемке пейзажа на фоне заходящего солнца сложно скомпоновать кадр. Тогда поможет только редактирование кадра при постобработке, да этого снимайте в формате RAW, что позволить вам снизить аберрации на готовом снимке уже на компьютере.
Как исправить аберрации посредством программ?
Для такого исправления хроматических аберраций применяют чаще всего 2 программы от компании Adobe:
Adobe Photoshop – самый популярный графический редактор растровых изображений для всех основных ОС. С его помощью можно редактировать изображения, создавать анимацию, обрабатывать медиафайлы, подготавливать изображения к печати, в том числе и в полиграфии. На базовую программу можно устанавливать дополнительные плагины и расширения, дающие практически неограниченные возможности работы с графикой. Используется Photoshop в рекламе, полиграфии, веб-дизайне, даже в создании компьютерных игр и роликов.
Программа Adobe Lightroom была задумана больше как проводник или софт для управления каталогами снимков. В нем удобно перемещать, компоновать, сохранять и переименовывать снимки, создавая удобную базу с понятной навигацией. Программа позволяет делать коллажи, ретушировать снимки и готовить их к печати. Но одним из дополнительных свойств стало редактирование сохраняемых снимков, снижение шумов, изменения яркости и цветности. Возможности программы к версии 3.0 развились до вполне приличного уровня.
Таким образом, Lightroom может справится с искажениями и хроматическими аберрациями своими силами. Последняя версия программы работает удивительно быстро, работает со всеми популярными форматами изображения, создает закладки и мета-теги для более комфортной навигации.
Революционным изобретением стало внедрение в функционал программы возможности передачи снимка с камеры на ПК или проектор в реальном времени. Называется это привязанная съемка и она позволяет демонстрировать снимки клиентам сразу же.
Благодаря программам пакета Adobe, у начинающих и опытных фотографов есть возможность не заморачиваться во время съемки насчет аберрации. А полностью погрузиться в процесс работы с клиентами или предметами, а обработкой заняться уже дома в спокойной обстановке.
Подведем итоги
Для фотографа хроматические аберрации – неизбежный попутчик. 20 лет назад они сильно отравляли жизнь и работу, так как качество линз оставляло желать лучшего, а программное обеспечение не было на таком высоком уровне, как в наше время.
Сегодня же все 3 вида аберраций (геометрические искажения, продольный хроматизм и хроматизм увеличения) можно убрать на любом этапе съемок. Качественный результат держится на трёх китах:
Запомните, что убрать аберрации полностью невозможно – от являются естественным и обязательным условием при наличии линзы, но снизить их интенсивность легко. Тренируйтесь как можно больше, делайте снимки сериями на первых порах работы, «играйте» настройками камеры и находите оптимальные показатели, при которых неприятные эффекты незаметны глазу.