Що таке аберації

Що таке аберації?

1. Введення в теорію аберації

Коли мова йде про характеристики об'єктива, дуже часто доводиться чути слово аберації. «Це відмінний об'єктив, в ньому практично виправлені всі аберації!», - теза, який дуже часто можна зустріти в обговореннях або оглядах. Набагато рідше можна почути і діаметрально протилежна думка, наприклад: «Це чудовий об'єктив, його залишкові аберації добре виражені і формують надзвичайно пластичний і гарний малюнок» ...

Чому ж виникають такі різні думки? Я спробую дати відповідь на це питання: наскільки це явище дійсно добре / погано для об'єктивів і для жанрів фотографії в цілому. Але для початку, давайте спробуємо розібратися, що, ж таке аберації фотографічного об'єктива. Почнемо ми з теорії та деяких визначень.

Загалом застосуванні термін Аберація (лат. Ab- «від» + лат. Errare «блукати, помилятися») - це відхилення від норми, помилка, якесь порушення нормальної роботи системи.

Аберація об'єктива - помилка, або похибка зображення в оптичній системі. Вона викликана тим, що в реальному середовищі може виникати суттєве відхилення променів від того напрямку, яким вони йдуть в розрахунковій «ідеальної» оптичній системі.

В результаті страждає загальноприйняте якість фотографічного зображення: недостатня різкість в центрі, втрата контрасту, сильна нерізкість по краях, викривлення геометрії і простору, кольорові ореоли і т.п.

Основні аберації, характерні для фотографічних об'єктивів, такі:

1. Сферична аберація.
2. Коматіческая аберація.
3. Хроматична аберація.
4. Дісторсия.
5. Астигматизм.
6. Кривизна поля зображення.

Перед тим як познайомитися ближче з кожною з них, давайте згадаємо зі статті Типи сферичних лінз. як відбувається проходження через лінзу променів в ідеальній оптичній системі:

Іл. 1. Проходження променів в ідеальній оптичній системі.

Як ми бачимо, все лучім при цьому збираються в одній точці F - головному фокусі. Але в реальності, все йде набагато складніше. Сутність оптичних аберацій в тому, що промені, які падають на лінзу з однієї крапки, що світиться, не збираються теж в одній точці. Отже, давайте подивимося, які відхилення відбуваються в оптичній системі при впливі різних аберацій.

Тут ще треба відразу відзначити, що і в простій лінзі і в складному об'єктиві все далі описувані аберації діють спільно.

2. Сферична аберація

Дія сферичної аберації полягає в тому, що промені, які падають на краю лінзи, збираються ближче до лінзи, ніж промені, які падають на центральну частину лінзи. Внаслідок цього, зображення точки на площині виходить у вигляді розмитого гуртка або диска.

Іл. 2. Сферична аберація.

У фотографіях дію сферичної аберації проявляється у вигляді пом'якшеного зображення. Особливо часто ефект помітний на відкритих діафрагмах, причому об'єктиви з більшою світлосилою більше схильні до цієї аберації. Якщо при цьому зберігається і різкість контурів, такий софт-ефект може бути вельми корисним для деяких видів зйомки, наприклад, портретній.

Ілл.3. Софт-ефект на відкритій діафрагмі обумовлений дією сферичної аберації.

У об'єктивах побудованих повністю з сферичних лінз практично неможливо повністю усунути цей вид аберації. У сверхсветосільних об'єктивах єдиний ефективний спосіб її суттєвої компенсації - використання асферических елементів в оптичній схемі.

3. Коматіческая аберація, або «Кома»

Кома - це приватний вид сферичної аберації для бічних променів. Дія її полягає в тому, що промені, що приходять під кутом до оптичної осі не збираються в одній точці. При цьому зображення світиться точки на краях кадру виходить у вигляді «летить комети», а не в формі точки. Кома також може привести до перетриманим ділянок зображення в зоні нерізкості.

Іл. 5. Кома на фотоизображении

4. Хроматична аберація.

Хроматична аберація є прямим наслідком дисперсії світла. Суть її полягає в тому, що промінь білого світла, проходячи через лінзу, розкладається на складові його кольорові промені. Короткохвильові промені (сині, фіолетові) переломлюються в лінзі сильніше і сходяться ближче до неї, ніж довгофокусні (помаранчеві, червоні).

Іл. 6. Хроматична аберація. Ф - фокус фіолетових променів. К - фокус червоних променів.

Тут, як і в випадку сферичної аберації, зображення світиться точки на площині, виходить у вигляді розмитого гуртка / диска.

На фотографіях хроматична аберація проявляється у вигляді сторонніх відтінків і кольорових контурів у об'єктів зйомки. Особливо помітний вплив аберації в контрастних сюжетах. В даний час ХА досить легко виправляється в RAW-конверторах, якщо зйомка велася в RAW-форматі.

Іл. 7. Приклад прояву хроматичної аберації.

Дісторсия проявляється в викривленні і спотворенні геометрії фотознімку. Тобто масштаб зображення змінюється з віддаленням від центру поля до країв, внаслідок чого прямі лінії викривляються до центру або до країв.

Розрізняють бочкообразную або негативну (найбільш характерна для широкого кута) і подушкообразную або позитивну дисторсію (частіше проявляється на довгому фокусі).

Іл. 8. подушкообразнимі і бочкообразная дисторсия

Дісторсия набагато сильніше зазвичай виражена у об'єктивів із змінною фокусною відстанню (зуми), ніж у об'єктивів з постійною фокусною (фікси). У деяких ефектних об'єктивів, наприклад Fish Eye (риб'яче око), навмисно не виправляється і навіть підкреслюється дисторсия.

Іл. 9. Яскраво-виражена бочкоподібна дисторсия об'ектіваZenitar 16mmFishEye.

У сучасних об'єктивах, в тому числі зі змінною фокусною відстанню, дисторсия досить ефективно коригується введенням в оптичну схему асферичною лінзи (або декількох лінз).

Астигматизм (від грец. Stigma - точка) характеризується в неможливості отримати на краях поля зображення світиться точки і у вигляді точки і навіть у вигляді диска. При цьому крапка, що світиться, що знаходиться на головній оптичній осі, передається як точка, але якщо точка поза цією осі - як затемнення, схрещені лінії і т.д.

Це явище найчастіше спостерігається по краях зображення.

Іл. 10. Прояв астигматизму

7. Кривизна поля зображення

Кривизна поля зображення - це аберація, в результаті якої зображення плоского об'єкта, перпендикулярного до оптичної осі об'єктива, лежить на поверхні, увігнутою або опуклою до об'єктиву. Ця аберація викликає нерівномірну різкість по полю зображення. Коли центральна частина зображення фокусуватися різко, то його краю будуть лежати не в фокусі, і изобразятся не різко. Якщо установку на різкість робити по краях зображення, то його центральна частина буде нерезкой.

Іл. 11. Кривизна поля зображення.

Кривизна поля зображення проявляється у вигляді падіння дозволу, нерізкості, зігнутості або радіального «завихрення» на зображенні.

При цьому якщо центр зображення в фокусі, то його краю не в фокусі і навпаки.

Викривлення поля не можна усунути диафрагмированием об'єктива. Коригувати цю аберацію можна тільки змінюючи форми окремих елементів об'єктива, їх товщини і відстані між ними, зміна позиції апертури, застосуванням асферических елементів. Для виправлення цієї аберації, зазвичай необхідно, щоб об'єктив містив не менше двох розсіюють лінз.

Іл. 12. Виражена кривизна поля зображення у об'ектіваSLRMagic 35 / 1.7

Отже, ми розглянули з вами основні оптичні аберації і характер прояву їх в фотознімках. У наступній статті я постараюся дати відповідь на досить складний, але нагальне питання: «Аберація в фотографії - добре це чи погано? »