Como cualquier sistema óptico "imperfecto", el ojo humano se caracteriza por defectos ópticos: aberraciones que reducen la calidad de la visión y distorsionan la imagen en la retina. La aberración es cualquier desviación angular de un haz de luz paralelo estrecho desde el punto de intersección ideal con la retina a medida que atraviesa todo el sistema óptico del ojo.
En óptica técnica, calidad sistema óptico está determinada por las aberraciones de un plano o frente esférico de una onda de luz que atraviesa este sistema. Entonces, un ojo sin aberraciones tiene un frente de onda plano y da la imagen más completa en la retina de una fuente puntual (el llamado "disco Airy", cuyo tamaño depende solo del diámetro de la pupila). Pero normalmente, incluso con una agudeza visual del 100%, los defectos ópticos de las superficies del ojo que refractan la luz distorsionan la trayectoria de los rayos y forman un frente de onda irregular, por lo que la imagen en la retina es más grande y asimétrica.
La característica cuantitativa de la calidad óptica de la imagen es el error cuadrático medio de la desviación del frente de onda real del ideal. El matemático alemán Zernike introdujo un formalismo matemático que utiliza una serie de polinomios para describir aberraciones de frente de onda. Los polinomios del primero y segundo, es decir, de orden inferior, describen aberraciones ópticas, que son habituales para los oftalmólogos: miopía, hipermetropía y astigmatismo. Menos conocidos son los polinomios de orden superior: el tercero corresponde a una coma; se trata de una aberración esférica de haces de luz oblicuos que inciden en ángulo con el eje óptico del ojo. Se basa en la asimetría de los elementos ópticos del ojo, por lo que el centro de la córnea no coincide con el centro del cristalino. Las aberraciones de cuarto orden incluyen la aberración esférica, que es causada principalmente por el poder de refracción desigual de la lente en sus diversos puntos. Los órdenes superiores se conocen como aberraciones irregulares.
Cómo se mide el frente de onda
Un sistema óptico se considera bueno si los coeficientes de Zernike están cerca de cero y, por lo tanto, el valor rms de los errores del frente de onda es menor que 1/14 de la longitud de onda de la onda de luz (criterio de Marechal). Con base en los datos de este coeficiente, es posible predecir la agudeza visual simulando la imagen de cualquier optotipo en la retina. Para determinar la aberrametría del sistema visual humano, se utiliza un dispositivo especial: un aberrómetro. En las clínicas, Excimer utiliza el aberrómetro Wave Scan de VISX Inc (EE. UU.).
Actualmente, se conocen varios métodos para determinar las aberraciones del ojo, basados en diferentes principios.
El primero es aberrometría de imágenes retinianas... Sobre la retina se proyectan dos rayos láser paralelos con una longitud de onda de 650 nm y un diámetro de 0,3 mm, uno de los cuales cae estrictamente a lo largo del eje visual y es una referencia, y el otro se ubica a una distancia determinada de ella. A continuación, se registra el grado de desviación del segundo haz desde el punto de fijación del haz de referencia y, por lo tanto, se analiza secuencialmente cada punto dentro de la pupila.
El segundo principio es análisis del rayo reflejado que sale del ojo (aberrometría de refracción saliente). Fue ampliamente utilizado en astronomía para compensar aberraciones en telescopios al pasar por la atmósfera y espacio... Usando un láser de diodo con una longitud de onda de 850 nm, se dirige un haz de radiación colimado al ojo, que, habiendo pasado a través de todos los medios del ojo, se refleja desde la retina, teniendo en cuenta las aberraciones, y en la salida ingresa una matriz que consta de 1089 microlentes. Cada microlente recoge rayos no distorsionados en su punto focal, y los rayos sujetos a aberración se enfocan a cierta distancia de él. La información obtenida es procesada por una computadora y presentada en forma de mapa de aberraciones. Wave Scan se basa en este principio.
El tercer principio se basa en la alineación compensatoria del haz de luz que incide en la foveola. Actualmente, este método se utiliza como aberrómetro subjetivo, requiriendo la participación activa del paciente. Durante el estudio, se dirige un haz de luz al ojo a través de un disco giratorio con orificios de 1 mm ubicados en el mismo eje óptico que la pupila. Cuando el disco gira, estrechos haces de luz paralelos atraviesan cada punto de la pupila y, en ausencia de aberraciones, se proyectan sobre la foveola, donde se dirige otro haz con una marca de control en forma de cruz. Si el paciente tiene miopía, hipermetropía, astigmatismo u otras aberraciones de órdenes superiores, entonces notará el desajuste de estos puntos con la cruz y con la ayuda de un dispositivo especial tendrá que compararlos. El ángulo por el que desplaza el punto refleja el grado de aberración.
Una variedad de dispositivos oftálmicos diseñados con la última tecnología y basados en diferentes principios acciones, hace real no sólo una valoración cualitativa, sino también cuantitativa de la aberración de los órdenes superior e inferior, así como de los factores que influyen en ellos.
Las principales razones de la aparición de aberraciones en el sistema óptico del ojo.
- Formas y transparencia córnea y cristalino; el estado de la retina; transparencia del líquido intraocular y del cuerpo vítreo.
- Aumento del diámetro de la pupila.... Si con un diámetro de pupila igual a 5.0 mm, prevalecen las aberraciones del tercer orden, entonces, con su aumento a 8.0 mm, aumenta la proporción de aberraciones del cuarto orden. Se calcula que el tamaño crítico de la pupila en el que las aberraciones de orden superior tienen el menor efecto es 3,22 mm.
- Alojamiento... Se observa que las aberraciones aumentan con la edad, y en el período de 30 a 60 años, las aberraciones de orden superior se duplican. Quizás esto se deba al hecho de que con el tiempo, la elasticidad y transparencia del cristalino disminuye y deja de compensar las aberraciones corneales. Lo mismo ocurre con el espasmo de acomodación.
- Espasmo de acomodación ocurre con bastante frecuencia en humanos diferentes edades... En oftalmología, se entiende por espasmo de acomodación una tensión de acomodación excesivamente persistente provocada por tal contracción del músculo ciliar, que no desaparece bajo la influencia de condiciones en las que no se requiere acomodación. En pocas palabras, el espasmo de acomodación es un sobreesfuerzo estático prolongado del músculo del ojo, por ejemplo, debido al trabajo prolongado en una computadora y la aparición de un síndrome de computadora como resultado. Los espasmos de acomodación pueden desarrollarse con todas las refracciones (incluido el astigmatismo). El espasmo de acomodación causa miopía falsa o aumenta la miopía verdadera.
- El estado de la película lagrimal. Se encontró que cuando se destruye la película lagrimal, las aberraciones de orden superior aumentan 1,44 veces. Uno de los tipos de trastornos de la película lagrimal es el síndrome del ojo seco.
El síndrome del ojo seco ocurre cuando la superficie de la córnea se seca por el parpadeo ocasional y la mirada continua al objeto de trabajo. Los estudios han demostrado que cuando se trabaja en una computadora, así como cuando se lee, una persona parpadea tres veces menos de lo habitual. Como resultado, la película lagrimal se seca y no tiene tiempo de recuperarse. Las causas del síndrome del ojo seco pueden ser: mucha fatiga visual al leer y trabajar en una computadora, aire seco en las habitaciones, nutrición inadecuada con una cantidad insuficiente de vitaminas, alta contaminación del aire, tomando ciertos medicamentos. - Usar lentes de contacto. Revelado que suave lentes de contacto puede causar aberraciones monocromáticas de ondas alto orden mientras que las lentes de contacto rígidas reducen significativamente las aberraciones de segundo orden. Sin embargo, la superficie asférica de las lentes de contacto rígidas puede provocar aberraciones esféricas. Las lentes de contacto asféricas pueden causar una mayor inestabilidad en la agudeza visual que las lentes de contacto esféricas. Las lentes de contacto multifocales pueden inducir coma y aberraciones de quinto orden.
Actualmente, se ha desarrollado una técnica para la corrección de la visión individualizada ( Super Lasik, Vue personalizado) basado en aberrometría, que permite cuanto más se pueda compensando todas las posibles distorsiones en el sistema visual, para lograr excelentes resultados en casi todos los casos difíciles.
Las distorsiones ópticas aparecieron junto con las lentes; esta es, por así decirlo, su pequeña propiedad. Pero si es realmente pequeño, no habrá problemas con él. Para minimizar el problema de la distorsión óptica, lea nuestro artículo.
Una lente cara no significa perfecta
Cualquier lente tiene un defecto óptico, por lo que no crea una copia exacta del objeto que estamos fotografiando. Por supuesto, los fabricantes cada año intentan crear ópticas cada vez más ideales, a pesar de que todavía no hay forma de hacer una lente que no sufra en cierta medida distorsión.
De hecho, un precio elevado no siempre significa calidad en términos de defectos ópticos. ¿Lo que es importante? Este es el tipo y diseño de la óptica. El precio importa, pero la distancia focal es más importante.
Por ejemplo, cuanto más amplio sea el ángulo de la lente, más difícil será que una línea recta no se doble. La disminución de la distancia focal también contribuye a la distorsión, porque es imposible corregir la desviación en cada distancia focal.
Nadie afirma que una lente principal sea impecable, pero cuanto mayor es el rango del zoom, más notoria se vuelve esta distorsión.
Prueba de distorsión
Los espejos del automóvil son curvos, por lo que ensanchan el ángulo de visión, alejando todo lo que se refleja en ellos. Algo similar sucede en la lente: como prueba, puede tomar una foto de una hoja de papel "en una caja" y luego examinarla en Photoshop (para esto, debe activar las reglas Ctrl-R y desde ellas "arrastrar "las guías con el ratón de color azul- será más fácil ver la curvatura de las células resultantes)
Tipos de distorsión
Existen muchos tipos de distorsión, pero nos centraremos en las más importantes.
Con línea no recta. Hay varias subespecies de ellas, de las cuales la más común tiene forma de barril. ¿Cómo surge? Si está utilizando una lente ultra ancha, las líneas que eran rectas se vuelven convexas. Ahora hay una tendencia a disparar con ojo de pez, por lo que esta es esta distorsión, que se acaba de usar en una forma mejorada y como un contador.
En forma de almohada. Aparece principalmente en teleobjetivos largos. Es opuesto al anterior, es decir, las líneas son cóncavas hacia adentro. En principio, apenas se nota, pero si escala el objeto durante el disparo o el procesamiento, será visible.
Aberración cromática. Este es un gran problema en la fotografía moderna. Su esencia es que el color del borde aparece en las imágenes, se nota especialmente incluso sin agrandar la fotografía. Esto ocurre con lentes de cualquier distancia focal, pero especialmente con los modelos más baratos o con "jaboneras".
Viñeteado en otras palabras, áreas oscuras alrededor de los bordes del marco. Por lo general, se puede ver en lentes gran angular en su apertura más amplia. Este efecto es bastante raro.
Editor para ayudar
Adobe Photoshop tiene buenas herramientas para rescatar fotos distorsionadas.
No trabajamos directamente con el fondo original (creo que lo sabes). Entonces lo primero que nos ponemos es Duplicar capa.
Después: Filtro / Filtros> Distorsión / Distorsión> Corrección de lente / Distorsión óptica. Al hacer clic, verá una ventana con un montón de configuraciones, de las cuales solo necesitamos el bloque superior a la derecha, justo debajo de las teclas.
Allí movemos manualmente el control deslizante hasta obtener el resultado deseado. Debe moverse con mucho cuidado, ya que, por regla general, muy pocas lentes distorsionan más de -7. Esto significa que debe editar hasta que aparezca el valor +4 o +5, que, en la mayoría de los casos, es suficiente para muchos compactos. cámaras digitales... También puede ingresar estos números a mano, controlando el resultado utilizando la cuadrícula ubicada en el campo de vista previa del filtro en sí. Puede hacerlo aún más fácil haciendo clic en el botón en la esquina superior izquierda y luego "dibujando" una línea imaginaria desde el borde hasta el centro (nuevamente, con mucho cuidado).
Intentemos hacer varios intentos de corrección y cuando se logre el resultado, presione “OK”. Por las que parece que todo ...
Sin embargo, existe un pequeño problema: el filtro solo apareció en CS2. Si usa más primeras versiones Photoshop, aumente el tamaño del lienzo en un 30% ( Imagen / Imagen> Tamaño del lienzo / Tamaño del lienzo> en porcentaje 130 vertical y horizontalmente) y abierto Filtros> Distorsionar> Esferizar:
En él, por el contrario, el control deslizante debe moverse a una posición negativa (en nuestro caso, -5). Haga clic en Aceptar.
Después de editar, es posible que los bordes de la imagen se "comben", por lo que necesitará utilizar la herramienta "recortar".
Comparemos el resultado:
Después
También hay opciones alternativas, pero bastante caras, para corregir las distorsiones ópticas. Por ejemplo, Thomas Niemann una vez lanzó el complemento ptLens, que permaneció libre hasta que alcanzó su capacidad de diseño. Hoy cuesta alrededor de $ 15. La ventaja son los perfiles integrados de lentes y cámaras, su detección automática a partir de los datos exif del archivo de imagen y la corrección de otras distorsiones como viñeteado (oscurecimiento hacia los bordes del encuadre) y aberración cromática (halos azules o rojos). alrededor de objetos de alto contraste). Vale la pena descargarlo y al menos intentar arreglar no más de 10 cuadros. También hay un conjunto de filtros más caros de la óptica DxO que se rumorea que funcionan mejor.
Las aberraciones en la fotografía se denominan distorsiones de imágenes formadas por el sistema óptico. Dependiendo de la naturaleza del origen, las aberraciones son cromáticas y geométricas. La razón de la aparición de aberraciones cromáticas (es decir, de color) es la imperfección de la óptica de las cámaras. De hecho, este tipo de distorsión puede denominarse propiedad de la lente, porque en un grado u otro es inherente a cualquiera de ellas. Cuanto menor es la calidad de las ópticas utilizadas, más distorsión de color se observa en las imágenes. A menudo, en fotografías tomadas con "jaboneras" baratas, hay un borde multicolor brillante que enmarca objetos contrastantes. Esta es la aberración cromática.
Para minimizar este tipo de distorsión, especial lentes acromáticas compuesto por dos tipos diferentes de vidrio. Uno de ellos - coronas, tiene un índice de refracción bajo, el segundo - pedernal al contrario, alto. Con la combinación correcta de estos dos materiales, la aberración cromática visible se puede reducir a casi cero. El mismo fenómeno óptico, en el que los rayos de luz con diferentes longitudes de onda se refractan en diferentes ángulos, se llama dispersión de vidrio.
Las aberraciones geométricas no son menos que un dolor de cabeza para los fotógrafos novatos que las de color.
La distorsión, en la que los puntos de un objeto ubicados fuera del eje óptico aparecen en la imagen como sombras o líneas, se llama astigmatismo. Los objetos de la fotografía con astigmatismo aparecen curvados, curvados y ligeramente borrosos. Así, el astigmatismo, junto con las aberraciones cromáticas, afecta la nitidez de la imagen (aunque en menor medida).
Si los contornos de los objetos en la fotografía tienen una forma anormalmente cóncava o convexa, y esta no es una intención artística, este tipo de aberración geométrica se llama distorsión... En el primer caso (cuando las líneas son cóncavas hacia adentro) Viene sobre la distorsión de barril, en el segundo - sobre la distorsión de acerico.
Las distorsiones son el resultado de un cambio en la ampliación lineal proporcionada por la óptica en todo el campo de la imagen. En otras palabras, los rayos de luz que atraviesan el centro de la lente se fusionan en un punto más alejado de la lente que los rayos que atraviesan sus bordes. La aparición de distorsión del barril, por regla general, se ve facilitada por el uso de valor mínimo zoom, acerico - respectivamente, máximo. La distorsión es más evidente cuando se usa lentes gran angular.
Se utilizan ópticas asféricas para reducir las distorsiones. Al incluir una lente con una superficie elíptica o parabólica en el diseño de la lente, se restaura la similitud geométrica entre el objeto fotográfico y su imagen. Por supuesto, el costo de fabricación de tales lentes excede significativamente el costo de fabricación de ópticas esféricas.
Las manifestaciones menores de distorsión se corrigen fácilmente mediante un editor de gráficos.
El tipo de aberración geométrica que evita que la lente forme una imagen plana se llama curvatura del campo de la imagen... Con esta distorsión, el centro de la imagen o los bordes de la imagen pueden estar enfocados.
La corrección de la curvatura del campo de imagen se lleva a cabo realizando cambios en el conjunto de la lente. En este caso, un requisito previo es el cumplimiento de la regla Petsvala, que determina la calidad de los elementos de la lente. Si el recíproco del producto de la distancia focal y el índice de refracción de un elemento combinado con numero total elementos da cero, lo que significa que este elemento es bueno. El resultado de estos cálculos se denomina suma Petsvala.
Es interesante que los fotógrafos no poseían la técnica de corregir la curvatura del campo hasta que mediados del XIX siglo. Pero esto no les impidió hacer fotografía artística. Las esquinas borrosas y los bordes poco claros se cubrieron con viñetas intrincadas, y los retratos (para minimizar la distorsión) se enmarcaron en marcos ovalados.
Una aberración compleja que afecta exclusivamente a los rayos de luz que atraviesan la lente en ángulo se llama comático(o simplemente un coma). En las imágenes, aparece una coma como un borrón de puntos individuales en la imagen en forma de cometa. En este caso, la "cola" del cometa puede dirigirse hacia el borde de la imagen (coma positiva) o hacia su centro (coma negativa). Esta distorsión es más notoria cuanto más cerca está el punto del borde de la imagen. Los mismos rayos de luz que pasan claramente a través del centro de la lente no están sujetos a aberraciones comáticas.
La mayoría de las aberraciones geométricas se pueden reducir ajustando el iris. Al reducir su diámetro, el fotógrafo reduce simultáneamente el número de rayos que caen sobre los bordes del objetivo. Pero debes aprovechar esta oportunidad con cuidado. Porque la difracción excesiva aumenta la cantidad de difracción.
- Este es un efecto óptico que limita el detalle de la imagen, independientemente de la resolución de imagen establecida. La razón de su aparición es la dispersión del flujo de luz al pasar a través del diafragma. Muchos principiantes, en un esfuerzo por aumentar la profundidad de campo, cubren la apertura hasta tal punto que la nitidez lograda se superpone con el efecto suavizante de la difracción. Este efecto se conoce comúnmente como límite de difracción. Conocer su valor evita problemas con el detalle de la imagen. Para calcular el límite de difracción, utilice una calculadora especial disponible para Descarga gratis en la mayoría de los sitios especializados.
Al elegir una cámara, recuerde que los lentes sin aberraciones no existen. Por ahora, de todos modos. Incluso las ópticas más caras muestran cierta distorsión de la imagen. La corrección de un tipo de violación conduce al fortalecimiento de otro, y este proceso no tiene fin. Pero para llegar a ser buen fotografo, no tiene que esperar hasta que se invente la lente perfecta. Es suficiente estudiar las características de una lente en particular y nivelar sus deficiencias con su propia habilidad.
Fundamentos de la fotografía. Distorsión óptica de objetos.Creo que muchos lectores se han dado cuenta más de una vez de que la imagen de la fotografía es diferente de lo que vemos con nuestros propios ojos. Esto se debe en parte a las peculiaridades de la transmisión de la perspectiva a diferentes distancias focales. Puede leer más sobre esto en el artículo sobre. Además, pueden aparecer en la imagen defectos en forma de halos de color en áreas contrastantes, oscurecimiento del marco en los bordes y cambios en la geometría de los objetos. Estas deficiencias se pueden atribuir con seguridad a la distorsión óptica de las lentes, por lo que hablaremos de ellas en el artículo de hoy.
Distorsión
La distorsión es la distorsión geométrica de las líneas rectas cuando parecen curvas. No confunda distorsión y distorsión de la perspectiva, en este último caso, las líneas rectas paralelas se vuelven convergentes, pero no curvas. Hay dos tipos de distorsión en términos del tipo de impacto en la imagen: acerico, cuando las líneas son cóncavas y cilíndrica, cuando son convexas.
Distorsión de acerico, imagen normal y distorsión de barril
Por supuesto, en la práctica, la imagen rara vez adquiere formas tan feas como en el diagrama. Más ejemplo real La foto al principio del artículo con una ligera distorsión de barril puede servir como efecto.
La distorsión es principalmente visible en los objetivos con zoom, y cuanto mayor es la relación del zoom, más perceptible es. Por lo general, en la posición de gran angular se puede ver el "barril" y en el cuerpo, la "almohada". Entre las posiciones extremas de la lente, las desventajas de la óptica se vuelven menos notorias. Además, el nivel de distorsión puede cambiar de la distancia al objeto; en algunos casos, un objeto cercano puede estar sujeto a ellos, y uno distante aparecerá normalmente en una fotografía.
Aberración cromática
El segundo tipo de distorsión óptica que consideraremos es la aberración cromática, que a menudo se abrevia como “XA”. Aberración cromática causada por descomposición. luz blanca a los componentes de color, debido a que el sujeto en la imagen tiene un poco diferentes tamaños en diferentes colores y, como resultado, aparecen contornos de colores a lo largo de su borde. A menudo invisibles en el centro del encuadre, se vuelven visibles en objetos más cercanos a los bordes de la imagen. Los HA no dependen ni de la distancia focal ni de la apertura, pero se manifiestan más a menudo y con más fuerza en los objetivos zoom. Esto se debe a la necesidad de introducir en el esquema óptico. elementos adicionales para eliminar el efecto, que es notablemente más difícil para los objetivos con zoom que para los objetivos fijos.
En la imagen de la izquierda, los CA se notan especialmente en el cabello (contorno morado) y en la rejilla de las ventanas (turquesa).
Esto no quiere decir que las aberraciones cromáticas estropeen mucho la imagen, pero en los objetos contrastantes, especialmente a contraluz, se vuelven muy notorias y bastante llamativas.
Viñeteado
El último punto es el viñeteado, es decir, oscurecer las áreas alrededor de los bordes del marco. Por lo general, se puede ver en lentes gran angular en su apertura más amplia. Este efecto es bastante raro.
No confunda el viñeteado causado por deficiencias ópticas y los accesorios adicionales. En la imagen de arriba, los bordes resultaron ser negros debido a varios filtros bastante gruesos envueltos alrededor de la lente. Se puede obtener un efecto similar atornillando una capucha larga.
Inicialmente, toda la distorsión óptica depende directamente de la clase y el tipo de óptica que utilice. Las costosas series de lentes tienen circuitos complejos disposición de lentes y muchos elementos adicionales que minimizan tales efectos indeseables. Los lentes más baratos, especialmente los zooms, son mucho más susceptibles a estos problemas debido a su diseño simplificado.
Me apresuro a decepcionar a los lectores, simplemente no hay lentes completamente desprovistos de los problemas anteriores. En un grado u otro, incluso las costosas ópticas de distancia focal fija todavía distorsionan la imagen, aunque esto se nota principalmente en los bordes del encuadre. La buena noticia es que, en su mayor parte, estos efectos no estropean mucho la imagen y pueden eliminarse fácilmente mediante programación (hablaremos de esto en el próximo artículo). Además, en cámaras con una matriz incompleta, y todas estas son DSLR amateur, los bordes de la imagen se recortan en cualquier caso, y cuando se usa una buena óptica, las distorsiones visibles son mínimas.
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Las aberraciones de la lente fotográfica son lo último en lo que debería pensar un fotógrafo en ciernes. No tienen absolutamente ningún efecto sobre valor artístico sus fotos, y su influencia en la calidad técnica de las imágenes es insignificante. Sin embargo, si no sabe qué hacer con su tiempo, la lectura de este artículo le ayudará a comprender la variedad de aberraciones ópticas y los métodos para lidiar con ellas, lo que, por supuesto, es invaluable para un verdadero foto-erudito.
Las aberraciones de un sistema óptico (en nuestro caso, una lente fotográfica) es una imperfección de una imagen, que es causada por la desviación de los rayos de luz del camino por el que deberían haber seguido en un sistema óptico ideal (absoluto).
La luz de cualquier fuente puntual, que pasa a través de una lente ideal, debería formar un punto infinitesimal en el plano de la matriz o película. De hecho, esto, por supuesto, no sucede, y el punto se convierte en lo que se llama. un punto disperso, pero los ingenieros ópticos que diseñan lentes intentan acercarse lo más posible al ideal.
Se hace una distinción entre aberraciones monocromáticas, que son igualmente inherentes a los haces de luz con cualquier longitud de onda, y aberraciones cromáticas que dependen de la longitud de onda, es decir, del color.
La aberración comática, o coma, ocurre cuando los rayos de luz atraviesan una lente en ángulo con el eje óptico. Como resultado, la imagen de fuentes de luz puntuales en los bordes del marco toma la forma de puntos asimétricos con forma de gota (o, en casos severos, de cometa).
Aberración comática.
Se puede ver coma alrededor de los bordes del encuadre cuando se dispara completamente abierto. Dado que la apertura reduce el número de rayos que pasan a través del borde de la lente, también tiende a eliminar la aberración comática.
Estructuralmente, luchan con el coma de la misma manera que con las aberraciones esféricas.
Astigmatismo
El astigmatismo se manifiesta en el hecho de que para un haz de luz oblicuo (no paralelo al eje óptico de la lente), los rayos que se encuentran en el plano meridional, es decir, el plano al que pertenece el eje óptico se enfocan de manera diferente a los rayos que se encuentran en plano sagital, que es perpendicular al plano meridional. En última instancia, esto conduce a un estiramiento asimétrico del punto borroso. El astigmatismo es visible alrededor de los bordes de la imagen, pero no en el centro.
El astigmatismo es difícil de entender, así que intentaré ilustrarlo con ejemplo simple... Si imaginamos que la imagen de la letra A está en la parte superior del encuadre, entonces con el astigmatismo de la lente se vería así:
Enfoque meridional. |
Enfoque sagital. |
Cuando intentamos comprometernos, terminamos con una imagen universalmente poco nítida. |
Imagen original sin astigmatismo. |
Para corregir la diferencia astigmática entre los focos meridional y sagital, al menos tres elementos(generalmente dos convexos y uno cóncavo).
El astigmatismo obvio en una lente moderna generalmente indica que uno o más elementos no son paralelos, lo cual es un defecto inequívoco.
La curvatura del campo de la imagen es un fenómeno característico de muchas lentes, en las que una imagen nítida plano la lente enfoca el objeto no en un plano, sino en una determinada superficie curva. Por ejemplo, muchas lentes de gran angular tienen una curvatura pronunciada del campo de imagen, como resultado de lo cual los bordes del marco se enfocan, por así decirlo, más cerca del observador que del centro. Con los teleobjetivos, la curvatura del campo de imagen suele ser débil, mientras que con los objetivos macro se corrige casi por completo: el plano de enfoque ideal se vuelve realmente plano.
La curvatura del campo se considera aberración, porque al fotografiar un objeto plano (patrón de prueba o pared de ladrillos) con el foco en el centro del encuadre, sus bordes inevitablemente estarán desenfocados, lo que puede confundirse con el desenfoque de la lente. Pero en la vida fotográfica real, rara vez encontramos objetos planos (el mundo que nos rodea es tridimensional) y, por lo tanto, tiendo a ver la curvatura del campo inherente a las lentes gran angular como una ventaja más que como una desventaja. La curvatura del campo de la imagen es lo que le permite obtener la misma nitidez tanto en el primer plano como en el fondo al mismo tiempo. Juzgue usted mismo: el centro de la mayoría de las composiciones de gran angular está en la distancia, mientras que los objetos en primer plano se encuentran más cerca de las esquinas del marco, así como en la parte inferior. La curvatura del campo los hace a ambos afilados, eliminando la necesidad de cerrar el diafragma más allá de toda medida.
La curvatura del campo hizo posible, al enfocarse en árboles distantes, afilar también bloques de mármol en la parte inferior izquierda.
Algunas imágenes borrosas en el área del cielo y en los arbustos distantes de la derecha no me molestaron mucho en esta escena.
Sin embargo, tenga en cuenta que para los objetivos con una curvatura pronunciada del campo de imagen, el método de enfoque automático en el que primero enfoca al sujeto más cercano usando el sensor de enfoque central y luego recompone el encuadre (consulte "Cómo usar el enfoque automático") es inadecuado. Dado que el sujeto se moverá desde el centro del encuadre hacia la periferia, corre el riesgo de obtener un enfoque frontal debido a la curvatura del campo. Para un enfoque perfecto, debe realizar los ajustes necesarios.
Distorsión
La distorsión es una aberración en la que la lente se niega a representar líneas rectas como líneas rectas. Geométricamente, esto significa una violación de la similitud entre el objeto y su imagen debido a un cambio en el aumento lineal sobre el campo de visión de la lente.
Hay dos tipos más comunes de distorsión: distorsión en acerico y en barril.
A distorsión de barril el aumento lineal disminuye a medida que se aleja del eje óptico de la lente, lo que hace que las líneas rectas alrededor de los bordes del marco se doblen hacia afuera y la imagen parezca convexa.
A distorsión de acerico el aumento lineal, por otro lado, aumenta con la distancia desde el eje óptico. Las líneas rectas se curvan hacia adentro y la imagen parece cóncava.
Además, la distorsión compleja ocurre cuando el aumento lineal primero disminuye con la distancia desde el eje óptico, pero comienza a aumentar nuevamente más cerca de las esquinas del marco. En este caso, las líneas rectas toman la forma de un bigote.
La distorsión es más pronunciada en los objetivos con zoom, especialmente aquellos con gran aumento, pero también se nota en los objetivos de distancia focal fija. Los lentes de gran angular tienden a tener una distorsión de barril (un ejemplo extremo de este tipo de distorsión son los lentes de ojo de pez), mientras que los teleobjetivos tienden a tener una distorsión de acerico. Los lentes normales son generalmente los menos propensos a la distorsión, pero solo se corrige completamente con buenos lentes macro.
Con lentes de zoom, la distorsión de barril en gran angular y la distorsión de acerico en la posición de teleobjetivo a menudo se pueden observar en un rango de distancia focal media prácticamente libre de distorsión.
El grado de distorsión también puede variar según la distancia de enfoque: con muchas lentes, la distorsión es obvia cuando se enfocan en un objeto cercano, pero se vuelve casi invisible cuando se enfoca al infinito.
En el siglo XXI. la distorsión no es gran problema... Casi todos los convertidores RAW y muchos editor grafico le permiten corregir la distorsión al procesar fotografías, y muchos cámaras modernas y hacerlo por su cuenta en el momento del rodaje. El software de corrección de lentes con el perfil adecuado brinda excelentes resultados y casi no afecta la nitidez de la imagen.
También quiero señalar que en la práctica, la corrección de la distorsión no se requiere con mucha frecuencia, porque la distorsión puede ser notable. ojo desnudo solo cuando obviamente hay líneas rectas en los bordes del marco (horizonte, muros de edificios, columnas). En escenas que no tienen elementos estrictamente rectilíneos en la periferia, la distorsión, por regla general, no daña el ojo en absoluto.
Aberración cromática
Las aberraciones cromáticas o de color son causadas por la dispersión de la luz. No es ningún secreto que el índice de refracción de un medio óptico depende de la longitud de la onda de luz. Tengo ondas cortas el grado de refracción es mayor que el de los largos, es decir Los rayos azules son refractados por las lentes del objetivo más que los rayos rojos. Como resultado, las imágenes de un objeto formado por haces de diferentes colores pueden no coincidir entre sí, lo que conduce a la aparición de artefactos de color, que se denominan aberraciones cromáticas.
En la fotografía en blanco y negro, las aberraciones cromáticas no son tan notables como en el color, pero, sin embargo, degradan significativamente la nitidez incluso de una imagen en blanco y negro.
Hay dos tipos principales de aberración cromática: cromatismo de posición (aberración cromática longitudinal) y cromatismo de ampliación (diferencia cromática en la ampliación). A su vez, cada una de las aberraciones cromáticas puede ser primaria o secundaria. También las aberraciones cromáticas incluyen diferencias cromáticas de aberraciones geométricas, es decir, diferente gravedad de las aberraciones monocromáticas para ondas de diferentes longitudes de onda.
Cromatismo de posición
El cromatismo de posición o aberración cromática longitudinal se produce cuando los rayos de luz con diferentes longitudes de onda se enfocan en diferentes planos. En otras palabras, los rayos azules se enfocan más cerca del plano principal posterior de la lente y los rayos rojos están más lejos que los rayos. Color verde, es decir. el azul está en el enfoque frontal y el rojo en el enfoque posterior.
Cromatismo de posición.
Afortunadamente para nosotros, aprendimos a corregir el cromatismo de la situación allá por el siglo XVIII. combinando lentes colectoras y difusoras de gafas con diferentes índices de refracción. Como resultado, la aberración cromática longitudinal de la lente de pedernal (colectora) se compensa con la aberración de la lente de corona (difusora), y los rayos de luz de diferentes longitudes de onda pueden enfocarse en un punto.
Corrección del cromatismo de la posición.
Las lentes en las que se corrige la cromaticidad de la posición se denominan acromáticas. Casi todas las lentes modernas son acromáticas, por lo que hoy puede olvidarse con seguridad del cromatismo de la posición.
Incrementa el cromatismo
El cromatismo de aumento se produce porque el aumento lineal de la lente es diferente para diferentes colores. Como resultado, las imágenes producidas por haces con diferentes longitudes de onda tienen tamaños ligeramente diferentes. Dado que las imagenes color diferente centrado en el eje óptico de la lente, el cromatismo de aumento está ausente en el centro del encuadre, pero aumenta hacia sus bordes.
El cromatismo de aumento aparece en la periferia de la imagen como un borde de color alrededor de objetos con bordes de contraste nítidos, como ramas de árboles oscuros contra un cielo brillante. En áreas donde no hay tales objetos, es posible que el borde de color no sea visible, pero la nitidez general aún disminuye.
Al diseñar una lente, el cromatismo de aumento es mucho más difícil de corregir que el cromatismo de posición, por lo que esta aberración se puede observar en un grado u otro en muchas lentes. Esto es especialmente cierto para los objetivos con zoom de alta potencia, especialmente en la posición de gran angular.
Sin embargo, el cromatismo de aumento no es motivo de preocupación hoy en día, ya que puede corregirse fácilmente mediante software. Todos los buenos convertidores RAW son capaces de eliminar la aberración cromática en modo automatico... Además, cada vez más cámaras digitales están equipadas con corrección de aberraciones al disparar en formato JPEG. Esto significa que muchas lentes que se consideraban mediocres en el pasado ahora pueden proporcionar una calidad de imagen decente con muletas digitales.
Aberraciones cromáticas primarias y secundarias
Las aberraciones cromáticas se clasifican en primarias y secundarias.
Las aberraciones cromáticas primarias son cromatismos en su forma original sin corregir, causados por grados variables refracción de rayos de diferentes colores. Los artefactos de aberraciones primarias están coloreados en los colores extremos del espectro: azul violeta y rojo.
Al corregir las aberraciones cromáticas, se elimina la diferencia cromática en los bordes del espectro, es decir, Los rayos azules y rojos comienzan a enfocarse en un punto que, desafortunadamente, puede no coincidir con el punto de enfoque. rayos verdes... En este caso, surge un espectro secundario, ya que no se elimina la diferencia cromática para la mitad del espectro primario (rayos verdes) y para sus bordes unidos (rayos azules y rojos). Estas son las aberraciones secundarias, cuyos artefactos son de color verde y magenta.
Cuando se habla de las aberraciones cromáticas de las lentes acromáticas modernas, en la inmensa mayoría de los casos, se refieren precisamente al cromatismo secundario de la magnificación y solo a ella. Apocromáticos, es decir Las lentes que eliminan por completo la aberración cromática primaria y secundaria son extremadamente difíciles de fabricar y es poco probable que se generalicen.
El esferocromatismo es el único ejemplo de diferencia cromática en aberraciones geométricas que vale la pena mencionar y aparece como una coloración sutil de áreas desenfocadas con los colores extremos del espectro secundario.
El esferocromatismo ocurre porque la aberración esférica discutida anteriormente rara vez se corrige por igual para rayos de diferentes colores. Como resultado, los puntos borrosos en el primer plano pueden tener un borde magenta leve y uno verde en el fondo. El esferocromatismo es más característico de los objetivos de enfoque largo de alta apertura, cuando se dispara con una apertura muy abierta.
¿De qué deberías preocuparte?
No te preocupes. Todo lo que debería haber estado preocupado por los diseñadores de lentes probablemente ya lo esté.
No hay lentes ideales, ya que la corrección de algunas aberraciones conduce a la mejora de otras, y el diseñador de lentes, por regla general, intenta encontrar un compromiso razonable entre sus características. Los zooms modernos ya contienen veinte elementos, y no debería complicarlos demasiado.
Los desarrolladores corrigen con mucho éxito todas las aberraciones delictivas, y es fácil llevarse bien con las que quedan. Si su lente tiene alguna lados débiles(y existen la mayoría de estos lentes), aprenda a evitarlos en su trabajo. La aberración esférica, el coma, el astigmatismo y sus diferencias cromáticas se reducen cuando se abre la lente (consulte “Elección de la apertura óptima”). La distorsión por aumento y el cromatismo se eliminan al procesar fotografías. La curvatura del campo de la imagen requiere una atención especial al enfocar, pero tampoco es fatal.
En otras palabras, en lugar de culpar al equipo por las imperfecciones, el fotógrafo aficionado debería comenzar a mejorar por sí mismo estudiando a fondo sus herramientas y usándolas de acuerdo con sus méritos y deméritos.
¡Gracias por la atención!
Vasily A.
Post scriptum
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