Cilvēka redzes sistēmas optiskās aberācijas (kropļojumi). Kas ir objektīva deformācija un kā to noņemt

Pastāvīgās sastāvdaļas atgūšana.

Pustoņu (gradācijas) kropļojumi.

TV attēla kvalitāte. Pilnīgi identiskai apkārtējās pasaules attēla pārraidei nepieciešama stereo krāsu sistēma ar ļoti augstiem kvalitātes parametriem. Pagaidām šādu sistēmu nav iespējams ieviest, un tāpēc TV attēla kvalitatīvie parametri ietver: līniju skaitu, kadru skaitu, mirgoņu skaitu vienā sekundē, pustoņu skaitu un to sadalījumu dinamiskais diapazons spilgtuma, krāsu gammas u.c. izmaiņas, kas noteikt nominālā TV attēla kvalitāte reproducē šī sistēma. Papildus šiem ierobežojumiem attēla atbilstība oriģinālam tiek samazināta izkropļojumu dēļ, kas rodas gandrīz visos TV sistēmas elementos. Tiek regulēts arī TV sistēmas parametru un traucējumu objektīvs un subjektīvs novērtējums, novērošanas un rezultātu apstrādes nosacījumi.

Apskatīsim galvenos izkropļojumu veidus un to novērtēšanas metodes.

9.1. Ģeometriskie (koordinātu) izkropļojumi.

Ģeometriski kropļojumi rodas pārraidīto elementu koordinātu izmaiņu dēļ un izpaužas kā TV attēla ģeometriskās līdzības ar oriģinālu pārkāpums. Ģeometriskā līdzība tiek pārkāpta galvenokārt rastra formas neidentitātes un horizontālās un vertikālās skenēšanas relatīvā ātruma dēļ attēla analīzes un sintēzes laikā.

Atšķirt lineārs un nelineārs rastra kropļojums.

9.1. attēlā parādīti galvenie lineāro rastra kropļojumu veidi, kas ietver: spilvenveida, mucveida, trapecveida.

Vērtējums tiek veikts uz īpašiem kvadrātveida vai taisnstūra elementiem, kas ir daļa no specializētām vai universālām testa tabulām, izmantojot ģeometrisko kropļojumu koeficientus, vizuāli vieglāk to izdarīt testa elementiem apļu veidā un visā attēla laukā.

9.1.att. “Šaha galdiņa” attēla ģeometriski kropļojumi rastra formas izkropļojumu dēļ

Pincushion deformācija rastri rodas neatbilstības dēļ starp skenēšanas stara lineāro ātrumu ekrāna centrālajā un perifēriskajā daļā, projicējot uz plakana ekrāna elektronu starus, kas novirzīti pa rādiusu. Pie nemainīga stara leņķiskā ātruma, palielinoties attālumam no ekrāna centra, stara garums palielinās, kas izraisa tā lineārā ātruma palielināšanos un līdz ar to attēla izstiepšanos gar malām. no ekrāna ( rīsi. 9.1.a). Lai cīnītos pret adatu spilvena kropļojumiem, īpašas metodes novirzošās strāvas formas korekcija, palēninot ekrāna perifērās daļas stara kustības ātrumu vai mainot perioda lielumu, palielinot centrālo un saspiežot malās.

Mucas kropļojumi rodas kā rezultātā spilvenu korekcija(9.1.b att).

Spilvena un mucas kropļojumus novērtē ar ģeometrisko kropļojumu koeficientu, izmantojot šādas formulas:

vai

trases akmens kropļojumi rodas optisko un elektriskā ass uz attēla plakni ( rīsi. 9.1.c).

Aspektu izkropļojums var rasties horizontālās un vertikālās skenēšanas novirzošo strāvu vērtību attiecības pārkāpuma dēļ (9.1.d, e. att.).Šāda veida kropļojumu vērtību novērtēšana nav piemērota, jo tās var viegli izlabot, izmantojot vadības ierīces attēla izmēra regulēšanai horizontāli un vertikāli.

Nelineāri ģeometriski kropļojumi (9.2. att.) rodas vertikāli vai horizontāli kustīgo staru ātruma nepastāvības dēļ, tas ir, rāmja strāvu nelinearitātes dēļ (9.2.a. att.) vai līniju skenēšana (9.2.b att.).

9.2.att. Ģeometriski attēla kropļojumi horizontālās un vertikālās skenēšanas nelinearitātes dēļ

Ģeometrisko kropļojumu koeficientus vertikālā un horizontālā virzienā aprēķina šādi:

cilvēka acs vāji pamana nelineārus kropļojumus. Tātad slaucīšanas nelinearitāte līdz 5% jebkurā virzienā ir gandrīz nemanāma, un pie 8 ... 12% attēls tiek uztverts kā labs.

Man patīk fotografēt platleņķa fotoattēlus. Ja kāds man liktu izvēlēties vienu objektīvu, ko varu ņemt līdzi ceļojumā, tas noteikti būtu platleņķis! Rezultātā man ir daudz fotogrāfiju, kas uzņemtas platleņķī.

Visu platleņķa objektīvu galvenā problēma ir optiskais izliekums, ko sauc izkropļojumu(no distortionsio latu. - izliekums).

Ja paskatās uz augšējo fotoattēlu, jūs pamanīsit, ka visas līnijas nav vienmērīgas, šis ir lielisks piemērs optiskie kropļojumi. Tagad virziet kursoru virs fotoattēla ar peli un skatiet, kā tam vajadzētu būt. Tātad kropļojumi ir optiskie kropļojumi, kas ir raksturīgs jūsu objektīvam.

Ir divu veidu kropļojumi - mucas formas (izliekts kropļojums) un adatu spilvens (ieliekts kropļojums):

Izkropļojumi ir raksturīgi platleņķim. Jūs nepamanīsit izkropļojumus telefotogrāfijās vai portretos. Tāpēc visbiežāk kropļojums ir jālabo, fotografējot ar platleņķa objektīvu. Izkropļojumi ir īpaši pamanāmi, ja fotoattēlā ir daudz taisnu līniju visā kadrā, piemēram, fotografējot arhitektūru ar kaut kādu īpaši platleņķa objektīvu (piemēram), jums noteikti būs jālabo kropļojumi.

Tomēr kropļošana ne vienmēr ir slikta lieta. Ja esat kādreiz fotografējis ar zivs aci (zivs aci), tad esat redzējis izteiktu optisko kropļojumu piemēru, tikai zivs acs kropļojumā ir iezīme, kas visiem patīk. Tas izskatās šādi ():

Virziet kursoru virs pēdējā kadra, un jūs redzēsit fotoattēlu, kas ir izlabots, lai novērstu kropļojumus.

Kā noņemt kropļojumus.

Ja jums ir Photoshop, izkropļojumu noņemšana ir vienkārša. Jums jāiet uz izvēlni Filtrs, dodieties uz cilni Distort un atlasiet apakšizvēlni Objektīva korekcija. Tagad pārvietojiet slīdni pa kreisi vai pa labi, līdz iegūstat vēlamo rezultātu:

Protams, izkropļojuma labošana prasīs daudz laika, tāpēc ne visi vēlēsies tos labot. Un šajā gadījumā ir panaceja. To sauc DXO Optic Pro. Izmantojot šo sarežģīto programmu, jūs varat automātiski labot kropļojumus (un vairāk). Viss, kas jums nepieciešams, ir instalēt programmu un lejupielādēt spraudni savai kamerai un objektīvam, programma paveiks visu pārējo automātiski. Es izlaboju tajā pēdējo zivs acs uzņemto fotoattēlu.

Fotogrāfijas pamati. Objektu optiskie kropļojumi.

Domāju, ka daudzi lasītāji ne reizi vien ir pamanījuši, ka attēls fotogrāfijā atšķiras no tā, ko mēs redzam savām acīm. Daļēji tas ir saistīts ar perspektīvas pārraides īpatnībām dažādos fokusa attālumos. Vairāk par to varat lasīt rakstā par. Turklāt attēlā var parādīties defekti krāsu halo veidā kontrastējošos apgabalos, rāmja aptumšošanās malās un objektu ģeometrijas izmaiņas. Šos trūkumus var droši saistīt ar lēcu optiskajiem kropļojumiem, tāpēc mēs par tiem runāsim šodienas rakstā.

izkropļojumu

Izkropļojumi ir taisnu līniju ģeometriski kropļojumi, kad tās šķiet izliektas. Nejauciet kropļojumus un perspektīvas kropļojumus, otrajā gadījumā tiešos paralēlas līnijas saplūst, bet neizliekas. Atkarībā no attēla ietekmes veida ir divu veidu kropļojumi: adatu spilvens - ja līnijas ir ieliektas, un mucas formas - ja tās ir izliektas.

Spraudītes kropļojumi, normāls attēls un stobra kropļojums

Protams, praksē attēls reti iegūst tik neglītas formas kā diagrammā. Reālistiskāks efekta piemērs ir fotoattēls raksta sākumā ar nelielu stobra kropļojumu.

Pirmkārt, izkropļojumi ir redzami uz tālummaiņas objektīviem, un jo lielāks ir tālummaiņas koeficients, jo tas ir pamanāmāks. Parasti platleņķa pozīcijā var novērot “mucu”, bet korpusā - “spilvenu”. Starp objektīva galējām pozīcijām optikas trūkumi kļūst mazāk pamanāmi. Turklāt izkropļojumu līmenis var mainīties arī no attāluma līdz objektam, dažos gadījumos var tikt ietekmēts tuvs objekts, un fotoattēlā labi izrādīsies attāls objekts.

Hromatiskā aberācija

Otrs optisko kropļojumu veids, ko mēs apsvērsim, ir hromatiskā aberācija, bieži vien var redzēt saīsinātu “XA”. Hromatiskās aberācijas izraisa baltās gaismas sadalīšanās krāsu komponentos, kā rezultātā attēlā redzamajam objektam ir nedaudz dažādi izmēri iekšā dažādas krāsas un rezultātā gar tā malu parādās krāsainas kontūras. Bieži vien tie ir neredzami kadra centrā, tie kļūst redzami uz objektiem, kas atrodas tuvāk attēla malām. XA nav atkarīgi no vērtības fokusa attālums, nevis no diafragmas, bet biežāk un spēcīgāk atkal izpaužas tālummaiņas objektīvos. Tas ir saistīts ar nepieciešamību iekļaut optiskais dizains papildu elementi, lai novērstu efektu, kas tālummaiņas objektīviem ir daudz grūtāk nekā objektīviem.

Attēlā pa kreisi CA ir īpaši pamanāmi uz matiem (violeta kontūra) un uz loga režģa (tirkīza).

Nevarētu teikt, ka hromatiskās aberācijas ļoti sabojā attēlu, taču uz kontrastējošiem objektiem, it īpaši pretgaismā, tās kļūst ļoti pamanāmas un diezgan pārsteidzošas.

Vinjetēšana

Pēdējais punkts ir vinjetēšana, citiem vārdiem sakot, apgabalu aptumšošana kadra malās. Parasti to var redzēt uz platleņķa objektīviem ar visplašāko diafragmas atvērumu. Šis efekts ir diezgan reti sastopams.

Nejauciet vinjetes, ko izraisa optikas defekti, un papildu piederumu dēļ. Augšējā attēlā malas izrādījās melnas, jo uz objektīva bija uztīti vairāki diezgan biezi filtri. Līdzīgu efektu var iegūt, uzskrūvējot garu kapuci.

Sākotnēji visi optiskie kropļojumi ir tieši atkarīgi no izmantotās optikas klases un veida. Dārgajām lēcu sērijām ir sarežģīti objektīvu izkārtojumi un daudzi papildu elementi, kas samazina šādas problēmas. nevēlamas sekas. Lētāki objektīvi, īpaši tālummaiņas, ir daudz vairāk pakļauti šīm problēmām, jo ​​ir vienkāršots to dizains.

Es steidzos pievilt lasītājus, vienkārši nav objektīvu, kam pilnībā nebūtu iepriekš minēto problēmu. Vienā vai otrā pakāpē pat dārgi optikas modeļi ar fiksētu fokusa attālumu joprojām izkropļo attēlu, lai gan tas ir pamanāms galvenokārt kadra malās. Labā ziņa ir tā, ka pārsvarā šie efekti ļoti nebojā attēlu un tos var diezgan vienkārši programmatiski novērst (par to mēs runāsim nākamajā rakstā). Turklāt kamerās ar nepilna formāta matricu, un tās visas ir amatieru DSLR, attēla malas jebkurā gadījumā tiek nogrieztas, un, izmantojot labu optiku, redzamie kropļojumi ir minimāli.

Materiāls tika ņemts no vietnes.

izkropļojumu(no distortionsio latu. - izliekums) ir telpas optisks izkropļojums. Izkropļojumi ir raksturīgākie lietošanas laikā platleņķa objektīvi. Ir trīs izkropļojumu veidi: mucveida (izliekta), adatu spilvena (ieliekta) un perspektīva.

Spraudeņa kropļojumi ir raksturīgi platleņķim. Tā nav uz telefoto objektīviem, taču var parādīties adatu spilvena kropļojumi (parasti no 200 mm un lielāka fokusa attāluma). Portreta objektīvi un parastie objektīvi (piemēram, 85 mm un 50 mm) ir vismazāk pakļauti kropļojumiem, kur tie gandrīz nav pamanāmi. Tāpēc izkropļojumu labošana visbiežāk ir nepieciešama, fotografējot ar platleņķa objektīviem.

Kad izkropļojumi ir visievērojamākie?

Kad kadrā visā tā laukumā ir taisnas līnijas. Piemēram, fotografējot arhitektūru ar platleņķa vai īpaši platleņķa objektīvu, noteikti būs jāpiestrādā pie adatas spilvena kropļojumu korekcijas. Un, ja šaušanas punkts bija zems, tad sveiks, perspektīvas deformācija!*

Tomēr tam ir arī pozitīvi aspekti. Kā jau teicu iepriekš, kadriem, kas uzņemti ar īpaši platleņķa objektīviem (tā sauktajiem "zivs acs"), ir izteikti optiskie kropļojumi. Bet šajā gadījumā tas nav mīnuss, bet gan objektīva pluss, tā stiprā puse, un tāpēc tas ir tik novērtēts foto sabiedrībā. Es jums apliecinu, neviens darbinieks, portreta objektīvs un vēl jo vairāk telefoto kamera nespēs radīt tik spilgtu wow efektu, kad telpu nosedz visi 180 grādi! Un tas, starp citu, nav robeža zivīm! Ir gadījumi, kas ļauj uzņemt 270 grādu fotoattēlu vienā slēdža darbības reizē! Lai gan, protams, katram objektīvam ir savs mērķis un savs stiprās puses, zivs acīm joprojām ir zināms šarms :)

kropļojumu korekcija

Par laimi, ja nepieciešams, katru no iepriekšminētajiem traucējumiem var labot. Starp citu, ainavu fotogrāfijā kropļojumi ir mazāk pamanāmi nekā, piemēram, arhitektūras fotoattēlā, kas ir pārpildīts ar vertikālām līnijām.

Piemēram, mēs uzņemam fotoattēlu ar stobra kropļojumu, kurā ir abu veidu līnijas (horizontālās un vertikālās), tas vislabāk parādīs objektīva korekcijas rīku komplekta efektivitāti. Ja esi izlasījis profilu labajā pusē, tad jau zini, ka fotogrāfiju uzņēmis "saldais pāris" - pilna kadra kamera un zivs acs objektīvs.

Pirmkārt, izlabosim kropļojumu - uzliksim profilu un precīzāk noregulēsim rezultātu ar slīdni. Kā redzat, mēs pamājām ar stobra deformācijas pogu. Atliek saskaņot horizontālās un vertikālās līnijas.

Arī šeit jūs varat labot perspektīvas kropļojums. Lai to izdarītu, mēs izmantosim slīdņus, kas ir atbildīgi par atbilstošu korekciju. Īpašs režģis palīdzēs izveidot pareizo rāmja ģeometriju (parādās, nospiežot taustiņu V). Ilustrācijā var redzēt, ka vertikālie kropļojumi jau ir izlaboti.

Tātad visas līnijas ir sakārtotas gandrīz ideāli (izmantotie slīdņi ir atzīmēti ilustrācijā). Sakarā ar to, ka mēs izlabojām stobra kropļojumus, mums bija neliels informācijas zudums kadra apakšējā centrā. Tāpēc pēdējais pieskāriens ir apgriešana (sestais rīks ilustrācijas augšējā kreisajā stūrī). Lai automātiski apgrieztu, atstājot visu izmantojamo vietu un izslēgtu "apēdušos" - atzīmējiet izvēles rūtiņu blakus funkcijai Constrain to Image (skatiet attēlu).

Izkropļojumu korekcijas trūkumi

Izkropļojuma korekcijas rezultātā var būt nepieciešams apgriezt (apgriezt) koriģētā kadra izliektās malas, kas var ietekmēt kompozīciju. Korekcija arī pārdala attēla izšķirtspēju: ar adatas spilvena kropļojumu pēc korekcijas var palielināties asums kadra malās attiecībā pret centru. Gluži pretēji, koriģējot mucas kropļojumus, asums rāmja malās var samazināties.

*Perspektīvas kropļojums tehniski nav kropļojums, jo tā ir dabiska objektīva 3D telpas atveidošanas izpausme. Mūsu smadzenes savukārt “zina”, kā objekti izskatās pareizi patiesībā, un tāpēc uztver fotoattēlā saplūstošas ​​līnijas (tādos gadījumos, kad tām jābūt paralēlām) kā neatbilstošas ​​realitātei. Pareizai perspektīvas attēlošanai tiek izmantoti speciāli noliekšanas/nobīdes objektīvi, kuros objektīvu slīpuma/nobīdes īpašības ļauj novērst perspektīvas kropļojumu izskatu.

Tāpēc mēs pārbaudījām galvenos fotooptikas trūkumus un uzzinājām, kā no tiem izvairīties. Un arī apguva metodes, kā tās neitralizēt, kad tās parādās attēlos.

Es ceru, ka jūsu fotoattēli tagad ir vēl labāki. Vismaz tehniskā ziņā viņiem vienkārši ir pienākums par tādiem kļūt!

Jurijs Krivenko, īpaši funPhoto.ua

Aberācijas fotogrāfijā sauc par optikas sistēmas veidotiem attēlu kropļojumiem. Atkarībā no izcelsmes rakstura aberācijas ir hromatiskas un ģeometriskas. Hromatisko (tas ir, krāsu) aberāciju rašanās iemesls ir kameru optikas nepilnības. Faktiski šāda veida kropļojumus var saukt par objektīva īpašību, jo vienā vai otrā veidā tas ir raksturīgs jebkuram no tiem. Jo zemāka ir izmantotās optikas kvalitāte, jo vairāk attēlos ir novērojami krāsu izkropļojumi. Bieži vien fotogrāfijās, kas uzņemtas ar lētiem "ziepju traukiem", ir redzama spilgta daudzkrāsaina apmale, kas ierāmē kontrastējošus objektus. Tā ir hromatiskā aberācija.

Lai samazinātu šāda veida kropļojumus, īpaša ahromatiskās lēcas, kas sastāv no diviem dažādiem stikla veidiem. Viens no viņiem - kroņi, ir zems refrakcijas indekss, otrais - krams gluži pretēji, augsts. Pareiza kombinācijašie divi materiāli ļauj samazināt redzamo hromatisko aberāciju gandrīz līdz nullei. To pašu optisko parādību, kurā dažādu viļņu garumu gaismas stari laužas dažādos leņķos, sauc par stikla dispersija.

Ģeometriskās aberācijas iesācējiem fotogrāfiem sagādā ne mazāk galvassāpes kā krāsainās.

Izkropļojumus, kuros objekta punkti, kas atrodas ārpus optiskās ass, attēlā tiek parādīti kā ēnas vai līnijas, sauc par astigmatismu. Objekti fotoattēlā ar astigmatismu izskatās savīti, izliekti un nedaudz izplūduši. Tādējādi astigmatisms kopā ar hromatiskām aberācijām ietekmē attēla asumu (kaut arī mazākā mērā).

Ja fotogrāfijā objektu kontūras ir nedabiski ieliektas vai izliektas un tas nav māksliniecisks nolūks, šāda veida ģeometrisko aberāciju sauc par izkropļojumu. Pirmajā gadījumā (kad līnijas ir ieliektas uz iekšu) mēs runājam par mucas kropļojumiem, otrajā - par adatu spilvenu.

Izkropļojumus rada izmaiņas lineārajā palielinājumā, ko nodrošina optika visā attēla laukā. Citiem vārdiem sakot, gaismas stari, kas iet caur objektīva centru, saplūst punktā, kas atrodas tālāk no objektīva nekā stari, kas iet caur objektīva malām. Mucas kropļojumu parādīšanos, kā likums, veicina minimālās tālummaiņas vērtības, adatas spilvena - attiecīgi maksimālās vērtības izmantošana. Izkropļojumi ir visizteiktākie, izmantojot platleņķa objektīvus.

Lai samazinātu kropļojumus, tiek izmantota asfēriskā optika. Pateicoties objektīva ar eliptisku vai parabolisku virsmu iekļaušanai objektīva dizainā, tiek atjaunota ģeometriskā līdzība starp fotografējamo objektu un tā attēlu. Protams, šādu lēcu ražošanas izmaksas ir daudz augstākas nekā sfēriskās optikas ražošanas izmaksas.

Nelielas kropļojumu izpausmes ir viegli izlabojamas ar grafiskā redaktora palīdzību.

Tiek saukts ģeometriskās aberācijas veids, kas neļauj objektīvam veidot plakanu attēlu attēla lauka izliekums. Izmantojot šo kropļojumu, fokusā var būt vai nu attēla centrs, vai tā malas.

Attēla lauka izliekums tiek koriģēts, veicot izmaiņas objektīva komplektā. Šajā gadījumā priekšnoteikums ir Petsval likuma ievērošana, kas nosaka objektīva elementu kvalitāti. Ja viena elementa fokusa attāluma un laušanas koeficienta reizinājuma apgrieztā vērtība, kopā ar kopējais skaits elementi dod nulli, tāpēc šis elements ir labs. Šo aprēķinu rezultātu sauc par Petsval summu.

Interesanti, ka fotogrāfi lauka izliekuma korekcijas tehniku ​​apguva tikai 19. gadsimta vidum. Bet tas viņiem netraucēja nodarboties ar māksliniecisko fotogrāfiju. Izplūdušie stūri un neskaidras malas tika pārklātas ar sarežģītām vinjetēm, un portreti (lai samazinātu kropļojumus) tika ierāmēti ovālos rāmjos.

Tiek saukta sarežģīta aberācija, kas ietekmē tikai gaismas starus, kas šķērso objektīvu leņķī koma(vai vienkārši koma). Attēlos koma izpaužas kā atsevišķu attēla punktu izplūšana komētas formā. Komētas "aste" var tikt novirzīta uz attēla malu (pozitīvā koma) vai tās centru (negatīvā koma). Šis kropļojums ir pamanāmāks, jo tuvāk punkts atrodas attēla malai. Tie paši gaismas stari, kas skaidri iziet cauri objektīva centram, nav pakļauti komas aberācijai.

Lielāko daļu ģeometrisko aberāciju var samazināt, pielāgojot diafragmas atvērumu. Samazinot tā diametru, fotogrāfs vienlaikus samazina uz objektīva malām krītošo staru skaitu. Bet jums ir rūpīgi jāizmanto šī iespēja. Tā kā pārmērīga difrakcija palielina difrakcijas apjomu.

- Šis ir optiskais efekts, kas ierobežo attēla detalizāciju neatkarīgi no iestatītās attēla izšķirtspējas. Tās rašanās iemesls ir gaismas plūsmas izkliede, ejot cauri diafragmai. Daudzi iesācēji, cenšoties palielināt lauka dziļumu, aizsedz diafragmas atvērumu tiktāl, ka sasniegto asumu bloķē difrakcijas izlīdzinošais efekts. Šo efektu sauc par difrakcijas robežu. Zinot tā vērtību, tiek novērstas problēmas ar attēla detaļām. Lai aprēķinātu difrakcijas robežu, tiek izmantots īpašs kalkulators, kas ir pieejams bezmaksas lejupielādei lielākajā daļā specializēto vietņu.

Izvēloties kameru, jāatceras, ka objektīvi bez aberācijām neeksistē. Lai nu kā, pagaidām. Pat visdārgākā optika parāda dažus attēla kropļojumus. Viena veida pārkāpumu labošana noved pie cita veida nostiprināšanās – un šim procesam nav gala. Taču, lai kļūtu par labu fotogrāfu, nemaz nav jāgaida, kad tiks izgudrots ideāls objektīvs. Pietiek izpētīt konkrēta objektīva īpašības - un izlīdzināt tā trūkumus ar savām prasmēm.