Оптические искажения объективов. Коррекция искажений, вносимых объективом

Влияние дисторсии объекти-вoв на изображения хорошо известно в фотографии. Из-за дисторсии прямые линии на сцене превращаются в кривые на изображении, а прямоугольные объекты становятся похожими на бочки или подушки (рис. 1, 2).

Рис. 1. Дисторсия отсутствует

Рис. 2. Есть бочкообразная дисторсия

В большинстве случаев такие искажения изображения не приводят к значительной потере его информативности, в то же время учет дисторсии довольно сложен. Поэтому при проектировании видеонаблюдения влиянием дисторсии обычно пренебрегают.

Однако под влиянием дисторсии искажается не только само изображение, но и углы обзора, форма зоны обзора и распределение пространственного разрешения (плотности пикселей). Эти параметры не важны в фотографии, поэтому влияние на них дисторсии обычно не упоминается. Однако данные параметры важны при проектировании видеонаблюдения.

Под влиянием дисторсии поле зрения перестает быть прямоугольным, а фактические углы обзора по горизонтали, вертикали и диагонали могут значительно отличаться от углов, рассчитанных исходя из размеров видеосенсора и фокусного расстояния объектива.

Например, рассмотрим спецификацию типичного короткофокусного объектива (табл. 1).

Табл. 1. Спецификация короткофокусного объектива

Max. Aperture Ratio				Back Focal Length
Max. Image Format		4,8 мм x 3,6 мм (0 мм)		Flange Back Length
						0 4,5 мм x 35,4 мм
Object Dimension at M.O.D.		60,8 ем x 37,5 ем
Operating Temperature		20° С - +50° С

При фокусном расстоянии 2,3 мм и размере видеосенсора 1/3" фактический горизонтальный угол обзора составляет 113,30°, а вертикальный - 86,30°. Расчет же показывает меньшие значения углов обзора - 92,40° и 76,10°.

Форма зоны обзора камеры с таким объективом отличается от классической пирамиды (рис. 8) и поэтому не может быть точно рассчитана калькуляторами объективов или смоделирована обычными программами проектирования. Причиной искажения зоны обзора является дисторсия объектива.

Вспомним, что оптическое увеличение объектива - это отношение размеров изображения некоторого предмета, проецируемого объективом на видеосенсоре, к истинным размерам этого предмета.

Дисторсия проявляется тогда, когда оптическое увеличение реального объектива не является постоянной величиной по всему полю зрения, а изменяется в зависимости от расстояния от главной оптической оси объектива.

В зависимости от того, уменьшается или увеличивается оптическое увеличение объектива при удалении от центра поля зрения, различают бочкообразную и подушкообразную дисторсию.

Традиционно, из фотографии, название «бочка» и «подушка» связано с искажением сетчатого поля на изображении. При этом форма поля зрения изменяется противоположно названию. Так, при бочкообразной дисторсии изображение напоминает бочку (рис. 4), а форма поля зрения - подушку (рис. 6). При подушкообразной дисторсии изображение напоминает подушку (рис. 14), а форма поля зрения - бочку (рис. 16).

Дисторсию объектива не следует путать с искажением перспективы (рис. 9), которое является естественным на всех изображениях полученных с помощью широкоугольных объективов. В отличие от дисторсии, искажение перспективы не нарушает пирамидальную форму зоны обзора и распределение пространственного разрешения.

Рассмотрим влияние бочкообразной и подушкообразной дисторсии на моделях, построенных в программе профессионального проектирования видеонаблюдения - VideoCAD.

БОЧКООБРАЗНАЯ ДИСТОРСИЯ

Если при удалении от центра поля зрения оптическое увеличение уменьшается, то на изображении объекты по краям поля зрения выглядят сжатыми, пространственное разрешение уменьшается от центра к краям, а само поле зрения камеры растягивается к краям. Фактические углы обзора в этом случае больше расчетных (рис. 5, 6).

Такая дисторсия называется бочкообразной. Бочкообразная дисторсия наиболее распространена и характерна для широкоугольных объективов.

В частности, рассмотренный выше объектив обладает именно бочкообразной дисторсией. Рассмотрим модели изображений от этого объектива, модели поля зрения, зоны обзора, проекций зоны обзора, построенные с учетом и без учета дисторсии. Положение камеры в обоих случаях неизменно (рис. 3...12). На рисунках слева показаны модели, построенные без учета дисторсии, а на рисунках справа - модели с учетом дисторсии.

Рис. 3, 4. Вид сетчатого поля. С бочкообразной дисторсией сетчатое поле напоминает бочку

Рис. 5, 6. Поле зрения камеры. С бочкообразной дисторсией поле зрения напоминает подушку. Пространственное разрешение ухудшается от центра к краям поля зрения

Рис. 7, 8. Зона обзора и модель сцены в 3D

Рис. 9, 10. Модель изображения от камеры. Наклон мужчин в верхних углах рис. 9 без дисторсии является искажением перспективы, естественным для любого широкоугольного объектива

Рис. 11, 12. Проекция зоны обзора в 2D

Обратите внимание на искажение распределения пространственного разрешения (рис. 6). Бочкообразная дис-торсия увеличивает поле зрения, но уменьшает пространственное разрешение, чем дальше от центра поля зрения, тем сильнее. Предметы, удаленные от центра поля зрения, будут отображаться с меньшим разрешением, чем предметы в центре поля зрения. Поскольку калькуляторы объективов считают пространственное разрешение только в центре, фактическое пространственное разрешение на большей части поля зрения будет хуже расчетного.

ПОДУШКООБРАЗНАЯ ДИСТОРСИЯ

Если при удалении от центра поля зрения оптическое увеличение увеличивается, то объекты на изображении по краям поля зрения выглядят растянутыми, пространственное разрешение увеличивается от центра к краям, а само поле зрения камеры сжимается. Фактические углы обзора в этом случае меньше расчетных (рис. 15, 16). Такая дисторсия называется подушкообразной. Подушкообразная дисторсия меньше распространена и может встречаться у телеобъективов.

Рассмотрим модели, построенные с учетом и без учета подушкообразной дисторсии. Модели приведены для иллюстрации искажений, вносимых подушкообразной дисторсией, и не связаны с определенной моделью объектива. Положение камеры в обоих случаях неизменно (рис. 13...22).

Рис. 13, 14. Вид сетчатого поля. С подушкообразной дисторсией сетчатое поле напоминает подушку

Рис. 15, 16. Поле зрения камеры. С подушкообразной дисторсией поле зрения напоминает бочку. Пространственное разрешение от центра к краям поля зрения увеличивается

Рис. 17, 18. Зона обзора и модель сцены в 3D

Рис. 19, 20. Модель изображения от камеры. Так как объектив узкоугольный, искажения перспективы не заметны (сравните с рис. 9)

Рис. 21, 22. Проекция зоны обзора в 2D

Обратите внимание на искажение распределения пространственного разрешения (рис. 16). Подушкообразная дисторсия уменьшает поле зрения, но увеличивает пространственное разрешение, чем дальше от центра поля зрения, тем сильнее.

УЧЕТ ДИСТОРСИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

На практике влияние дисторсии актуально для объективов с фокусным расстоянием менее 4 мм. Для более длиннофокусных объективов дисторсия, как правило, невелика и ею можно пренебречь.

Наиболее распространенная бочкообразная дисторсия короткофокусных объективов приводит к тому, что фактическое поле зрения камеры оказывается шире расчетного, с вытянутыми углами, а фактическое пространственное разрешение равно расчетному только в центре поля зрения. В остальной части поля зрения пространственное разрешение оказывается хуже расчетного. Причем на краях поля зрения пространственное разрешение может быть хуже в разы (рис. 6).

Учет дисторсии объектива при проектировании видеонаблюдения позволяет получить модели зон обзора и изображений более близкие к реальности, а значит более полно использовать возможности камер в проекте.

В случаях, требующих точности, сравните фактические углы обзора из спецификации производителя камеры или полученные практическим измерением с расчетными углами обзора, заданными калькулятором объектива исходя из фокусного расстояния и размера видеосенсора. Если углы значительно различаются, то дисторсия объектива этой камеры может быть заметна (см. пример объектива выше).

Моделирование дисторсии объектива впервые реализовано в восьмой версии программы VideoCAD.

Так как параметр «дисторсия» отсутствует в спецификациях камер и CCTV объективов, дисторсия объектива в VideoCAD задается комбинацией расчетного угла обзора и фактического угла обзора. Расчетные углы обзора вычисляются внутри программы из фокусного расстояния объектива и размеров видеосенсора.

Фактические углы обзора обычно приводятся в спецификациях камер и объективов. Если значения углов неизвестны, то можно измерить углы практически.

Для задания дисторсии достаточно задать один из трех фактических углов: горизонтальный, вертикальный или диагональный. Предпочтительнее задать горизонтальный угол. Недостающие углы VideoCAD рассчитает самостоятельно. Для получения максимальной точности можно задать 2 или все 3 фактических угла.

Рис. 23. Проектирование видеонаблюдения в программе VideoCAD

Из заданных значений углов VideoCAD рассчитает дисторсию, которую будет учитывать при построении моделей зоны обзора, распределения пространственного разрешения и моделей изображений от камер. Моделирование дисторсии можно оперативно включать и выключать для оценки ее влияния в каждом конкретном случае.

С.В. УТОЧКИН,
директор CCTVCAD Software
Опубликовано в журнале

Вы считаете, что мой дорогой объектив не идеален?

Все объективы имеют оптические дефекты, поэтому они создают образы, которые не являются совершенными копиями фотографируемых предметов. Но производители упорно пытаются создать безупречную оптику, не смотря на то, что пока не существует способа изготовления объектива, который не страдал бы в какой-то степени от искажений и хроматических аберраций.

Если я куплю более дорогой объектив, то буду получать менее искаженную картину?

Стоимость не обязательно является показателем качества. Количество искажений в объективе в значительной степени зависит от типа объектива и его конструкции. Цена играет роль, но не менее важны такие факторы, как фокусное расстояние.

Например, чем шире угол объектива, тем труднее прямой линии не оказаться изогнутой. Уменьшение фокусного расстояния также способствует искажению, потому что невозможно корректировать аберрации при каждом фокусном расстоянии.

Никто не утверждает, что премьер-объектив безупречен, но чем больше диапазон зума, тем более заметны становятся эти искажения.

Я никогда не замечал никаких проблем со своим объективом.

И это вполне может быть правдой для многих потребителей. Дело в том, что строение объективов за последние годы значительно улучшилось. Стремительная эволюция новейших цифровых датчиков с высокой точностью ускорила и прогресс в конструкции объектива. Сочетание мощного сенсора с качественным объективом сводит искажения к минимуму, но они все же остаются.

Неужели раньше не было такого качества?

Это бесспорно. Но есть проблемы, которые не утратили своей актуальности. Например, потемнение в углу изображения по-прежнему остается неразрешимой задачей в современной фотографии, так же, как это было во времена зарождения фотоискусства. Этот эффект, называемый виньетированием, не настолько настойчиво проявляется в наши дни, но все же имеет место. Мы действительно вынуждены констатировать, что фотографии немного темнее по краям, но не значительно. Так что даже не все это замечают, а некоторые преднамеренно делают темные углы, используя Photoshop для усиления эффекта.

Сфотографируйте равномерно освещенную белую поверхность и внимательно посмотрите на нее на мониторе вашего компьютера. Вы сможете разглядеть едва заметную яркость в центре и затенение в углах. Этот эффект потемнения может быть устранен с помощью пользовательских настроек, которые предусмотрены в некоторых камерах, либо с помощью стандартного программного обеспечения для редактирования изображений.

Сколько есть различных типов оптических искажений?

Существуют десятки этих дефектов, в том числе астигматизм, но есть два-три, на которые стоит обратить особенное внимание.

Начнем с самых простых для понимания

Начнем с криволинейных искажений. Они бывают нескольких различных типов, но самое распространенное, это бочкообразное искажение. Легко возникает при использовании ультра-широкоугольного объектива, и вызывает выпуклость прямых линий. Этот эффект еще более очевиден при съемке объективом «рыбий глаз», где такие деформации остаются неисправленными, так как дизайнеры стремятся к ним преднамеренно. Они используют этот прием, чтобы получить как можно более широкое поле зрения.

Какие еще существуют криволинейные искажения?

Подушкообразное искажение часто возникает при использовании длинных телеобъективов. Линии при этом становятся вогнутыми. Эффект, как правило, едва заметен, если вы фронтально фотографируете прямоугольный предмет. Некоторое масштабирование способно спровоцировать признаки искажений, где изображение может показаться подушкообразным или бочкообразным.

Чего еще я должен остерегаться?

Самая большая проблема в фотографии с современной зеркальной фотокамерой это хроматические аберрации. Поскольку мы изменяем масштаб во время съемки, то на изображениях возникает цвет окантовки, особенно в тех местах кадра, где имеется большой цветовой контраст. Для пленочного фотоаппарата такое искажение не настолько характерно и могло проявиться лишь при сильном увеличении снимка.

Где я, скорее всего, увижу хроматические аберрации?

Это свойственно объективам всех фокусных расстояниях, но более выраженным будет на максимальном фокусном расстоянии, причем с недорогой моделью. Также стоит взглянуть на тесты этого явления, проведенные с разными объективами, потому что хроматические аберрации для некоторых моделей характерны в большей степени, чем для других. Вы обнаружите их по краям предметов, а также вдоль края изображения. Проще всего увидеть их там, где у вас есть белая линия, пересекающая темную область, например, оконная рама.

Что я могу с этим сделать?

Да, вы можете исправить это во время редактирования. Даже, ваша камера может поставляться с программой, которая поможет вам решить такую проблему. Photoshop CS имеет несколько хороших инструментов для минимизации влияния аберраций на ваши фотографии. Пользователям Elements 8 меньше повезло, но отдельные коррекции искажения все же доступны. Неплохо подходит PTLens и стоит всего $ 25.

Виды искажений объектива

Ниже приведены примеры самых распространенных видов искажений объектива иллюстрирующие, как они влияют на ваши композиции.

Бочкообразное искажение

Бочкообразное искажение создает образ, в котором линии отклоняются наружу к краям (выпуклость). Что делает прямоугольники бочкообразными.

Подушкообразное искажение

Подушкообразное искажение создает вогнутость линии к центру. Прямоугольники выглядят, как контуры подушки.

Хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация (или ахроматизм) обычно наблюдается в виде цветной окантовки. Она создает на линии и по краям в изображении не характерный для оригинала цвет.

Виньетирование

Все типы объективов создают образ, который темнее по краям, чем в центре. Такое явление известно как виньетирование, и может быть намеренно использовано как стилистический прием.

Без искажений

Нет искажений объектива. Все линии прямые, как в реальности. Здесь нет затемнения по краям, и все цвета сосредоточены в одной точке.

Почему возникают хроматические аберрации?

Цель объектива - преломлять свет, направлять прямой путь лучей в сторону датчика.

К сожалению, световые волны различной длины, поэтому преломляются не в одной точке, а это означает, что путь красного цвета поворачивается на угол, отличный от синего цвета, который также не совпадает с преломлением зеленого цвета.

Затем различные цвета сосредотачиваются в различных точках, так что это создает цветную окантовку.

Производители объективов на многое идут, чтобы свести к минимуму влияние этого неизбежного закона физики. Некоторые элементы объектива используются в комбинации для устранения, возникающих аберраций.

Есть два типа хроматической аберрации. Траверс (боковая) хроматическая аберрация, которая создает цветную окантовку. Она вызвана тем, что увеличение изображения изменяется в зависимости от длины волны.

Продольная (осевая) хроматическая аберрация вызывается волнами различной длины, сосредоточенными на различных расстояниях.

Дисторсия (от distorsio лат. - искривление) - это оптическое искажение пространства. Наиболее характерно дисторсия проявляется при использовании широкоугольных объективов. Бывает дисторсия трех видов: бочкообразная (выпуклая), подушкообразная (вогнутая) и перспективная .

Подушкообразная дисторсия характерна для широкого угла. На телеобъективах она отсутствует, но зато может проявляться подушкообразная дисторсия (обычно от фокусного расстояния 200 мм и выше). Портретные и штатные объективы (например, 85 мм и 50 мм) наименее подвержены эффекту дисторсии, там она практически не заметна. Так что корректировать дисторсию чаще всего надо при съемке на широкоугольные объективы.

Когда дисторсия наиболее заметна?

Когда в кадре присутствуют прямые линии по всей его площади. К примеру, при съемке архитектуры широкоугольным или сверх-широкоугольным объективом вам непременно нужно будет заняться коррекцией дисторсии подушкообразной. А если точка съемки была низкой - то привет, дисторсия перспективная!*

Однако, есть в этом и позитивные моменты. Как я уже говорил ранее, кадры, сделанные сверх-широкоугольными объективами (т.н. «рыбий глаз») имеют ярко выраженные оптические дисторсии. Но в данном случае это не минус, а плюс объектива, его сильная сторона и этим он так ценится в фото-сообществе. Уверяю вас, никакой штатник, портретник и тем более телевик не смогут дать такого яркого вау-эффекта, когда охватывается пространство на все 180 градусов! И это, кстати, еще не предел для фишая! Существуют экземпляры, позволяющие за одно срабатывание затвора сделать фото на 270 градусов! Хотя, конечно, у каждого объектива есть свое предназначение и свои сильные стороны, определенный шарм у фишаев все же имеется:)

Коррекция дисторсии

К счастью, в случае необходимости, каждое из перечисленных выше искажений можно исправить. В пейзажной фотографии, кстати, дисторсии менее заметны, чем, например, фото архитектуры, изобилующее вертикальными линиями.

В качестве примера берем фото с бочкообразной дисторсией, на котором есть оба вида линий (горизонтальные и вертикальные), это наилучшим образом продемонстрирует эффективность инструментария Lens Correction. Если вы прочитали профиль на иллюстрации справа, то уже знаете, что фотография снята «сладкой парочкой» - полнокадровым фотоаппаратом и фишай-объективом.

Для начала исправим дисторсию - применим профиль и более точно откорректируем результат слайдером. Как видите, мы помахали ручкой бочкообразной дисторсии. Осталось выровнять горизонтальные и вертикальные линии.

Также здесь можно исправлять перспективные искажения. Для этого воспользуемся слайдерами, отвечающими за соответствующую коррекцию. А выстроить правильную геометрию кадра поможет специальная сетка (появляется по нажатию клавиши V). На иллюстрации вы видите, что вертикальная дисторсия уже исправлена.

Итак, все линии выстроены практически идеально (на иллюстрации используемые слайдеры отмечены). Из-за того, что мы исправляли бочкообразную дисторсию, у нас в нижней части кадра по центру произошла незначительная потеря информации. Поэтому финальный штрих - кадрирование (шестой инструмент в верхнем левом углу иллюстрации). Чтобы автоматически скадрировать, оставив все полезное пространство и исключить «съеденное» - ставим галочку напртив функции Constrain to Image (см. иллюстрацию).

Недостатки коррекции дисторсии

В результате коррекции искажений может потребоваться обрезание (кадрирование) изогнутых краев исправленного кадра, это может повлиять на композицию. Коррекция также перераспределяет разрешение изображения: при подушкообразной дисторсии после коррекции может подняться резкость по краям кадра по отношению к центру. При исправлении бочкообразной дисторсии - наоборот, резкость по краям кадра может упасть.

*Перспективная дисторсия технически не является искажением, поскольку она - естественное проявление передачи объективом трехмерного пространства. Наш мозг в свою очередь «знает», как правильно выглядят объекты в реальности, и следовательно, воспринимает сходящиеся линии на фото (в тех случаях, когда они должны быть параллельны), как не соответствующие действительности. Для корректного отображения перспективы используются специальные tilt/shift объективы, в которых свойства наклона /сдвига линз позволяют исключить появление перспективной дисторсии.

Вот мы и рассмотрели основные недостатки фотографической оптики и научились, как избежать их появления. А также овладели методами их нейтрализации при появлении на снимках.

Надеюсь, теперь ваши фотографии станут еще лучше. По крайней мере, в техническом плане стать таковыми они просто обязаны!

Юрий Кривенко , специально для funPhoto.ua

Аберрациями в фотографии называют искажения снимков, сформированные системой оптики. В зависимости от природы происхождения аберрации бывают хроматическими и геометрическими. Причиной возникновения хроматических (то есть цветовых) аберраций является неидеальность оптики фотоаппаратов. Фактически этот вид искажения можно назвать свойством объектива, потому что в той или иной мере оно присуще любому из них. Чем ниже качество используемой оптики, тем больше цветовых искажений наблюдается на снимках. Часто на фотографиях, сделанных дешевыми «мыльницами», наблюдается яркая разноцветная кайма, обрамляющая контрастные объекты. Это и есть хроматическая аберрация.

Для минимизации этого вида искажений были созданы специальные ахроматические линзы , состоящие из двух различных сортов стекла. Один из них – крон , обладает низким коэффициентом преломления, второй – флинт , наоборот, высоким. Правильное сочетание этих двух материалов позволяет свести видимую хроматическую аберрацию практически к нулю. Само же оптическое явление, при котором лучи света с разными длинами волн преломляются под разными углами, называется дисперсией стекла .

Не меньшей головной болью начинающих фотографов, чем цветовые, являются аберрации геометрические.

Искажение, при котором точки объекта, расположенные за пределами оптической оси, на снимке отображаются в виде затемнений или линий, называется астигматизмом. Объекты на фотографии при астигматизме выглядят искривленными, изогнутыми и немного размытыми. Таким образом, астигматизм наряду с хроматическими аберрациями оказывает влияние на резкость изображения (пусть и в меньшей степени).

Если контуры объектов на фотографии имеют неестественно вогнутую или выпуклую форму, и это не является художественным замыслом, такой вид геометрической аберрации называется дисторсией . В первом случае (когда линии вогнуты внутрь) речь идет о бочкообразном искажении, во втором – о подушкообразном.

Дисторсии возникают в результате изменения линейного увеличения, обеспеченного оптикой, по полю изображения. Иными словами, световые лучи, проходя через центр линзы, сливаются в точке, расположенной дальше от линзы, чем лучи, которые проходят через ее края. Появлению бочкообразной дисторсии, как правило, способствует применение минимального значения зума, подушкообразной – соответственно, максимального. Наиболее явно искажение проявляется при использовании широкоугольных объективов.

Для снижения дисторсий применяется асферическая оптика. Благодаря включению в конструкцию объектива линзы с эллиптической или параболической поверхностью геометрическое подобие между объектом фотографии и его изображением восстанавливается. Разумеется, стоимость производства таких линз значительно превосходит цену изготовления сферической оптики.

Незначительные проявления дисторсии легко корректируются средствами графического редактора.

Вид геометрической аберрации, препятствующий формированию объективом плоского изображения, называется кривизной поля изображения . При таком искажении в фокусе может находиться или центр изображения, или его края.

Корректировка кривизны поля изображения осуществляется внесением изменений в сборку объектива. При этом обязательным условием является соблюдение правила Пецвала, определяющего качество элементов объектива. Если обратная величина произведения фокусного расстояния и показателя преломления одного элемента в сумме с общим числом элементов дает ноль, значит, этот элемент хорош. Результат этих расчетов именуется суммой Пецвала.

Интересно, что техникой исправления кривизны поля фотографы не владели вплоть до середины XIX века. Но это ничуть не мешало им заниматься художественным фото. Размытые углы и нечеткие края прикрывались замысловатыми виньетками, а портреты (с целью минимизации искажений) обрамлялись в овальные рамы.

Сложная аберрация, влияющая исключительно на световые лучи, проходящие через объектив под углом, называется коматической (или просто комой). На снимках кома проявляется в размытости отдельных точек изображения в форме кометы. «Хвост» кометы при этом может быть направлен к краю снимка (позитивная кома) или к его центру (негативная кома). Это искажение тем заметнее, чем ближе точка к краю снимка. Те же лучи света, которые проходят четко через центр объектива, коматической аберрации не подвержены.

Большинство геометрических аберраций можно снизить при помощи регулировки диафрагмы. Уменьшая ее диаметр, фотограф уменьшает одновременно и количество лучей, попадающих на края объектива. Но пользоваться этой возможностью нужно аккуратно. Потому что чрезмерное дифрагмирование приводит к росту величины дифракции.

– это оптический эффект, ограничивающий детальность снимка вне зависимости от установленного разрешения изображения. Причиной его возникновения является рассеивание светового потока при прохождении через диафрагму. Многие новички, стремясь увеличить глубину резкости, прикрывают диафрагменное отверстие до такой степени, что достигнутая резкость перекрывается сглаживающим действием дифракции. Этот эффект принято называть дифракционным пределом. Знание его величины позволяет избежать проблем с детализацией изображения. Для расчета дифракционного предела используется специальный калькулятор, доступный для бесплатного скачивания на большинстве специализированных сайтов.

При выборе фотоаппарата следует помнить, что объективов без аберраций не существует. Во всяком случае, пока. Даже самая дорогая оптика демонстрирует некоторые искажения изображений. Корректировка одного вида нарушений ведет к усилению другого – и этот процесс не имеет конца. Но для того, чтобы стать хорошим фотографом, совершенно необязательно дожидаться изобретение идеальной линзы. Достаточно изучить особенности конкретного объектива – и нивелировать его недостатки собственным мастерством.

Коррекция объектива помогает скомпенсировать несовершенства, присутствующие почти в каждом снимке. Среди может быть затемнение по краям кадра, прямые линии могут искривляться, а вокруг предметов появится цветная обводка. Хотя подобные вещи часто незаметны на исходной фотографии, преимущества от их отсутствия почти всегда есть. Однако, при неосторожном подходе коррекция объектива только ухудшит снимки. В зависимости от субъекта, некоторые несовершенства могут даже быть выгодными.

До редактирования

После редактирования

Результат после избавления от виньетирования, дисторсии и хроматических аберраций. Разница станет еще очевиднее, если смотреть в полноэкранном режиме.

Обзор

Три самых распространенных коррекции объектива направлены на устранение следующих проблем:

Виньетирование

Дисторсия

Хроматическая аберрация

1. Виньетирование . Его эффект - постепенное затемнение по краям изображения.
2. Дисторсия . Прямые линии выгибаются внутрь или наружу.
3. Хроматическая аберрация . Эта проблема проявляется как цветная обводка вокруг высококонтрастных граней.

Однако, ПО для коррекции объектива обычно может исправить только некоторые типы каждого несовершенства, поэтому главное - распознать их. В следующих разделах будут описаны типы и причины возникновения каждого дефекта. Вы узнаете, когда можно применить коррекцию, и в первую очередь как минимизировать несовершенства.

Для этого урока подойдет большинство программ, но самые популярные варианты среди прочих: Adobe Camera RAW, Lightroom, Aperture, DxO Optics и PTLens.

1. Виньетирование

Этот дефект описывается как постепенное уменьшение света вокруг краев фотографии и это, пожалуй, самая заметная и простая в устранении проблема.

Внутреннее виньетирование

Физическое виньетирование

Обратите внимание на то, что внутреннее виньетирование наиболее проблемно лишь в верхнем левом и нижнем правом углах из-за предмета съемки, даже учитывая, что эффект одинаково применяется со всех сторон.

Дефект устранен

Виньетирование можно разбить на две основные категории:

Физическое. Часто его невозможно исправить кроме как прибегая к обрезке или ручному освещению/клонированию. Выглядит как сильное, резкое затемнение, появляющееся обычно только в самих углах снимка. Причины - нагроможденные/большие фильтры, крышки объектива или другие объекты, физически блокирующие свет вокруг края кадра.

Внутреннее. Обычно легко корректируется. Выглядит как плавное, часто слабое затемнение от центра изображения. Появляется из-за внутренней работы определенного объектива или камеры. Обычно этот тип становится наиболее заметным с меньшими f-числами, при использовании зума или широкоугольных объективов, а также при фокусировании на отдаленных предметах. Цифровые зеркальные камеры с кропнутым сенсором обычно менее подвержены появлению виньетирования из-за того, что темные грани просто обрезаются (в отличие от полнокадровых моделей).

• Техническое примечание: Внутреннее виньетирование состоит из двух категорий: оптическое и натуральное. Первое можно минимизировать, диафрагмируя объектив (использовать большие f-числа), но второй тип не зависит от настроек объектива. Поэтому натуральное виньетирование неизбежно, если не использовать объектив с меньшим углом обзора или специальный корректирующий фильтр, который отбрасывает свет к центру изображения (редко используется где-то кроме крупноформатных камер).

Коррекция

Виньетирование часто можно исправить при помощи одного только слайдера «количество», хотя иногда может потребоваться изменить центр коррекции, используя слайдер «средняя точка» (он используется редко). Однако, коррекция увеличит количество шума вокруг краев, так как цифровое осветление снимка одинаково усиливает сигнал и шум.

Слайдеры коррекции виньетирования в Photoshop.

Искусственное виньетирование. Некоторые фотографы намеренно добавляют эффект виньетирования своим фотографиям, чтобы привлечь внимание к центральному субъекту и сделать края кадра менее резкими. Однако, вам может потребоваться применить эффект после того, как снимок будет обрезан (иногда это называют «виньетирование после обрезки»).

2. Дисторсия: Бочка, подушка и перспектива

Этот вид несовершенства заставляет прямые линии выглядеть выгнутыми наружу или вогнутыми внутрь, а также влияет на передачу глубины.

Подушкообразная дисторсия

Бочкообразная дисторсия

К самым распространенным категориям дисторсии относятся:

Подушкообразная. Прямые линии будто вгибаются внутрь снимка. Обычно появляется у телеобъективов или на телефотографическом конце зумного объектива.

Бочка. Прямые линии выгибаются наружу. Чаще всего проявляется при работе с широкоугольными объективами или на широкоугольном конце зумного объектива.

Искажение перспективы. Проявляется, когда параллельные линии сходятся. Причина - камера не направлена перпендикулярно этим параллельным линиям; при съемке деревьев и архитектуры это обычно значит, что камера не направлена на горизонт.

При работе с пейзажной фотографией дисторсию горизонта и деревьев обычно наиболее легко заметить. Размещение горизонта вдоль центра изображения поможет минимизировать проявление всех трех типов дисторсии.

Синяя точка - направление камеры; красные линии - сходящиеся параллельные линии.

• Техническое примечание: Дисторсия перспективы - не совсем настоящая дисторсия из-за того, что она является естественной характеристикой трехмерного зрения. Мы видим это своими глазами, но наш мозг знает корректное расположение объектов в 3D-пространстве и поэтому не воспринимает линии как сходящиеся. Если хотите узнать больше, почитайте уроки о широкоугольных объективах и использовании tilt-shift объективов для контроля перспективы .

Коррекция

К счастью, каждый из вышеперечисленных типов можно исправить. Однако, это стоит делать только в случае необходимости, например, с субъектами, включающими прямые линии или чем-то очень геометричным. Например, архитектурная фотография - самая чувствительная сфера, в то время как при ландшафтной съемке дисторсия почти не присутствует.

Слайдеры коррекции дисторсии в Photoshop

У ПО для обработки обычно есть слайдеры для исправления подушко- и бочкообразной дисторсии, а также горизонтальное/вертикальное исправление перспективы. Однако, убедитесь, что используете функцию наложения сетки (если она имеется), чтобы иметь возможность оценить результат своей работы.

Недостатки

Коррекция дисторсии обычно требует обрезки искривленных граней кадра, что может повлиять на композицию. Она также перераспределяет разрешение снимка; при избавлении от подушкообразного искривления, края станут немного более резкими (за счет центра), в то время как устранение бочкообразной дисторсии сделает резким центр (за счет граней). При работе с широкоугольным объективом, бочкообразная дисторсия - неплохой способ компенсации смягчения граней, которое является частым последствием использования этого объектива.

3. Хроматические аберрации

Хроматическая аберрация (ХА) выглядит как неприглядная цветная обводка вокруг высококонтрастных краев. В отличие от двух других недостатков, хроматические аберрации обычно заметны только при большом масштабе на компьютере или при крупной печати.

Снимок до коррекции

До и после с масштабом 100%

Вышеприведенная коррекция эффективна, так как ХА в большинстве принадлежала к легко устраняемому латеральному типу.

Типы и причины

Хроматические аберрации - пожалуй, самый разнообразный и сложный дефект. Его распространение во многом зависит от субъекта. К счастью, ХА легко понять, разделив их как минимум на три феномена:

Латеральные (Боковые). ​

Осевые.

Блюминг. ​

• Техническое примечание: Чистые боковые ХА случаются, когда цветовые составляющие изображения сняты с разными относительными размерами (но они все резко сфокусированы). В случае с осевыми ХА, они появляются при одинаковом относительном размере цветовых составляющих, но некоторые из них оказываются вне фокуса. Блюминг же проявляется, когда обе проблемы присутствуют в малом масштабе на микролинзе сенсора вместо проявления по всей ширине снимка на объективе камеры .

Латеральные (Боковые). Самый простой в коррекции тип. Проявляется как противоположная двухцветная кайма, идущая радиально от центра снимка, увеличиваясь по краям. Самая распространенная комбинация цветов - бирюзовый/пурпурный вместе с потенциальным синим/желтым компонентом.

Осевые. Не поддаются исправлению или поддаются лишь частично с побочными эффектами. Проявляются как одноцветное сияние вокруг всех краев контрастных деталей, также менее варьируются в зависимости от позиции на снимке. Сияние часто багрянистое, но его цвет и размер может иногда быть скорректирован смещением автофокуса вперед или назад.

Блюминг. Обычно можно исправить. Это - уникальный феномен цифровых сенсоров , который становится причиной обрезки избыточного света, создавая разнообразную цветовую обводку на уровне сенсора, обычно синего или багрового цвета. Чаще всего проявляется при резкой, обрезанной зеркальной подсветке на компактных камерах с высоким разрешением. Классический пример - края верхушек деревьев и листва на фоне яркого белого неба.

Все снимки имеют определенные комбинации вышеперечисленных типов, хотя их относительная распространенность может очень сильно варьироваться в зависимости от содержимого снимка и объектива. Латеральные и осевые ХА чаще присутствуют в недорогих объективах, в то время как блюминг проявляется в более старых компактных камерах; при этом, все аберрации более заметны в высоком разрешении.

• Техническое примечание: Хотя осевые ХА и блюминг обычно распределяются равномерно вокруг всех краев, они могут не проявляться равномерно во всех направлениях, в зависимости от цвета и яркости конкретного края. Из-за этого их часто можно спутать с латеральными ХА. Латеральные и осевые ХА иногда также называют поперечными и продольными соответственно.

Коррекция

Сокращение хроматических аберраций может создать огромную разницу в резкости и качестве снимка - особенно вокруг краев кадра. Однако, убрать можно только некоторые компоненты ХА. Трюк состоит в том, что нужно распознать и применить правильные инструменты отдельно для каждого компонента, не ухудшив остальные. Например, сокращение осевых ХА в одной области (при ошибочном применении инструментов для латеральных ХА) сделает остальные участки хуже.

Слайдеры коррекции хроматических аберраций в Photoshop

Начните с высококонтрастных краев рядом с углом фотографии, просматривая ее в полном экране с масштабом 100-400%, чтобы оценить эффективность коррекции. Обычно лучше всего начинать с латеральных ХА, используя слайдеры красный/бирюзовый, а затем синий/желтый, поскольку от них легче всего избавиться. Все, что останется после, является комбинацией осевых ХА и блюминга. От их можно почистить при помощи инструмента Убрать кайму (Defringe) в Photoshop. Не важно, с какими настройками вы начинаете, ключ к нужному результату - экспериментирование.

Кусочек взят из верхней левой части снимка с закатом, приведенным ранее.

Однако, не ждите чудес; почти всегда некоторая доля блюминга и осевых ХА останется. Это особенно правдиво в случаях с яркими источниками света при ночной съемке, звездами и прямыми отражениями на металле или воде.

Осевое ХА и блюминг

Дефекты сокращены (но все же присутствуют)

Автоматические профили коррекции объективов

Современные программы для работы с RAW часто оборудованы функцией коррекции объектива при помощи заранее подготовленных параметров для огромного количества сочетаний камер и объективов. Если такая возможность есть, она может сохранить множество времени. Adobe Camera RAW (ACR), Lightroom, Aperture, DxO Optics и PTLens имеют эту функцию в самых свежих версиях.

Не бойтесь использовать их не только с настройками по умолчанию в 100% (полная коррекция). Некоторые, например, предпочитают сохранять небольшое виньетирование и дисторсию, но полностью корректировать хроматические аберрации. Хотя в случае с ХА, лучшие результаты обычно достигаются при ручной работе.

Если вы используете коррекцию объектива как часть процесса постобработки, порядок выполнения может влиять на результат. Удаление шума обычно эффективнее перед удалением ХА, но усиление резкости нужно производить после, так как это может помешать чистке ХА. Хотя, если вы используете программы для работы с RAW, можете особо не волноваться о порядке - все коррекции будут разумно применены.