Что такое дисторсия в фотографии. Что такое дисторсия

Что такое аберрация? Аберрация - это искажения фотографического изображения, образованные оптической системой. Аберрации могут быть геометрическими и хроматическими, это зависит от природы их происхождения.

Хроматические, или как их ещё называют, цветовые аберрации возникают из-за низкого качества фотографической оптики. Проще говоря, это одно из свойств объектива. Хроматическая аберрация в принципе присуща почти каждому из них. Естественно, чем ниже качество линз и вообще качество объектива, тем заметнее эти цветовые искажения на снимках. Почти на каждом снимке, который сделан недорогим фотоаппаратом, можно видеть яркую разноцветную кайму, которая обрамляет контрастные объекты. Это и есть проявление цветовой аберрации.

Хроматические или цветовые аберрации проявляются на границах контрастных элементов

Для того, чтобы свести хроматическую аберрацию к минимуму, ученые создали специальные линзы, которые называли ахроматическими. Эти линзы состоят из двух разных сортов стекла. Стекло сорта крон имеет низкий коэффициент преломления света, а стекло сорта флинт - высокий. Если правильно подобрать соотношение этих сортов, то от хроматической аберрации можно почти избавиться.

Не нужно забывать и о таком явлении, как дисперсия стекла - преломление световых лучей с различной длиной цветовой волны под разными углами.

Пожалуй, не меньше чем хроматическая аберрация, «достаёт» фотографов аберрация геометрическая. При этом явлении точки объекта, которые находятся за пределами оптической оси, отображаются на фотографии как линии или затемнения. Такое искажение называется астигматизм. При астигматизме объекты на снимке получаются изогнутыми, искривленными и даже чуть нерезкими. Надо заметить, что геометрическая аберрация, так же как и хроматическая, влияют на резкость изображения. Правда, при астигматизме это не так заметно.

Асиметрия в фотографии

Часто можно видеть, что контуры объектов на снимке получаются неестественно выпуклыми или вогнутыми. Это проявление дисторсии, одного из видов геометрической аберрации. Дисторсия бывает подушкообразной - если контуры объектов выпуклы, и бочкообразной, если контуры вогнуты. Кстати, дисторсию можно использовать в работе как один из творческих приемов.

Бочкообразная форма зданий

Дисторсия - это результат изменений линейного увеличения, которое обеспечивается оптикой, по всему полю изображения. Проще говоря, лучи света, которые проходят через центр линзы, сходятся вместе в одну точку дальше от линзы, чем лучи, проходящие через её края. Особенно ярко этот эффект заметен при съемке широкоугольными объективами. При съемке зумами проявление бочкообразной дисторсии более заметно при минимальном значении зума, а подушкообразной. При максимальном.

Для того чтобы снизить дисторсию, нужно применять асферическую оптику. В асферические оптические системы включают специальные линзы, которые имеют эллиптическую или параболическую поверхности. Благодаря этому геометрическая аберрация сводится практически к нулю. Изображение на снимке становится идеально похожим на объект съемки. Правда, стоит заметить, что эти линзы очень сложны в изготовлении и их наличие в объективе серьезно сказывается на его стоимости. Начинающих же мастеров фотографии, не имеющих таких объективов, можно утешить тем, что проявление дисторсии в той или иной степени можно скорректировать в графических редакторах.

Те геометрические аберрации, которые препятствуют созданию объективом плоского изображения, называют кривизной поля изображения. При таком виде аберрации в фокусе могут находиться или края изображения, или его центр. Для того чтобы скорректировать эту кривизну, в сборку объектива вносятся некоторые изменения. Но при этом необходимо соблюдать правило Пацвала, которое определяет качество элементов объектива. С помощью этого правила вычисляют так называемую сумму Пацвала. Если обратная величина произведения показателя преломления одного элемента и фокусного расстояния в сумме с общим числом количества элементов равна нулю, значит это элемент хороший. Стоит заметить, что способы исправления кривизны изображений по краям фотографии не были известны до середины 19 века. Но мастеров художественного фото это совершенно не смущало. Они изобрели множество способов скрыть эти искажения, например, с помощью вычурных виньеток. А портреты вставляли в овальные рамы.

Иногда на снимках возникает достаточно сложная аберрация, которую фотографы в обиходе называют комой. Речь идет о коматической аберрации. Это довольно сложная аберрация, которая влияет только лишь на световые лучи, которые проходят через объектив под углом. На фотографиях коматическая аберрация выглядит как размытость отдельных точек изображения, похожая по форме на комету. Если «хвост» кометы направлен к краю снимка - это позитивная кома, если к центру - это негативная кома. Чем ближе эта точка к краю снимка, тем это явление боле заметно. Те же световые лучи, но проходящие четко через центр объектива, коматической аберрации не подвергаются.

Многие виды геометрических аберраций можно свести к минимуму регулировкой диафрагмы. Уменьшая её отверстие, мы одновременно уменьшаем и количество лучей, которые попадают на края объектива. Однако пользоваться этим нужно с осторожностью, так как излишнее диафрагмирование может привести к росту дифракции.

Что же такое дифракция ? Дифракцией называют оптический эффект, который ограничивает детальность снимка вне зависимости от установленного разрешения изображения. Причина дифракции в том, что световой поток при прохождении через диафрагму рассеивается. Чрезмерное диафрагмирование может привести к так называемому дифракционному пределу. При стремлении увеличить глубину резко изображаемого пространства, многие фотографы закрывают диафрагму до такой степени, что достигнутая при помощи этого резкость перекрывается сглаживающим действием дифракции. Это и есть дифракционный предел. И его величину нужно знать, иначе не избежать проблем с детализацией изображения. Для расчета дифракционного предела создан специальный калькулятор, который можно легко скачать на специализированных сайтах.

Дифракция

Ну и в завершении этой статьи стоит заметить, что идеального фотографического объектива без аберраций пока еще не создано. Даже оптика самых известных и уважаемых брэндов в той или иной мере подвержена их действию. Корректировка одного вида искажений неизбежно влечет за собой увеличение действия другого. Но - человеческая мысль не стоит на месте. Возможно, когда-нибудь идеальный объектив и будет создан. Но - пока его нет. Однако, чтобы стать настоящим фотохудожником, совсем не обязательно дожидаться появления такого объектива. Нужно просто хорошо изучить возможности имеющейся у вас оптики и умело ей пользоваться. И тогда успех вам гарантирован.

Когда при ведении фотосъемки используются широкоугольные объективы, возникает искажение прямых линий предметов. Получается дисторсия объектива, что это изменение прямолинейности и потеря геометрической совершенности во время фотографирования. Если сравнивать исходные сцены и получаемые после фотографирования, то будут заметны различные искривления, в особенности на крайних участках кадра.

Различаются разные виды данного явления, поэтому профессионалам и любителям фото приходится сталкиваться с:

• Выпуклыми дисторсиями,
• Вогнутыми искривлениями,
• Комплексными искажениями.

И каждый вариант искривления имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при получении очередного кадра с использованием широкоугольных линз.

Почему появляются дисторсии?

Если любители не знакомы с таким понятием, как дисторсия объектива, что это, то профессиональные фотографы нередко сталкиваются с подобными явлениями и им известны причины их появления и даже методы борьбы с ними. Вогнутые искривления чаще всего возникают при пользовании телеобъективами, а вот комплексные дисторсии могут появиться и на широкоугольниках.

Иногда фотографу попадаются такие кадры, где один участок получается бочкообразным, а другой – вогнутым. Хотя современные фотографы оснащены новейшим оборудованием и имеют возможность редактировать полученные кадры, но это не всегда спасает при наличии комплексных искажений.

Сверхширокоугольные объективы могут стать причиной появления дисторсии, когда производится съемка крупного архитектурного сооружения, где большое количество прямых линий.

Всевозможные искажения с трудом воспринимаются человеческим мозгом, и поэтому зрителю сложно смириться с потерей геометрической правильности. Причиной возникновения такого явления может стать сильное различие между участками фотографируемых объектов.

Если ведется фотосъемка с нижнего ракурса многоуровневого сооружения при наклоненном фотоаппарате. Нужно иметь мощный и качественный широкоугольный объектив с постоянной фокусировкой, чтобы избежать подобных искажений.

Каким образом избегать дисторсии?

Если вы уже знаете, дисторсия объектива что это, то следующим этапом становится желание узнать, как этого неприятного явления избежать. Необходимо пользоваться при фотосъемке качественными фотообъективами, а также нужно ставить перед фотографированием задачи, чтобы не провоцировать появление искривлений.

Во время проведения съемки необходимо выполнять больше движений, чтобы получить максимально удобный ракурс, и тогда есть шанс уйти от возникновения дисторсии. Даже если появятся небольшие искривления, их можно быстро исправить при редактировании фотографии.

Не всегда фотограф располагает достаточным количеством времени, чтобы долго настраиваться и выбирать расстояние для фотографирования, кроме того, экскурсии обычно проходят быстро и сложно успеть запечатлеть памятник архитектуры правильно.

Но есть отличный вариант – это фотографирование с запасом, и тогда у вас будет возможность удалить в процессе редактирования все ненужные участки, а качественный снимок останется. Нужно компенсировать искажения, и вы всегда сможете добиться положительного результата.

Полностью отразить реальность на фотоаппарате все равно не получится, каким бы современным и инновационным он не был, поэтому погоня за идеальными кадрами все равно ни к чему не приведет.

Но в любом случае оптические приборы высокого качества будут способствовать приближению к идеалу при выполнении съемки. Несовершенные участки будут сведены к минимуму, если в вашем арсенале современное и мощное оборудование.

Еще одним выходом из подобной ситуации может стать объектив fisheye, который после получения кадра не требует дополнительной обработки. Подобные виды оборудования выпускаются известными брендами Canon и Nikon. Отличные кадры с минимальным количеством искажений получаются при использовании tilt-shift объективов.

Архитектурная и техническая фотосъемка может стать быстрой и качественной, если пользоваться данными типами объективов. При помощи таких оптических устройств можно вести постоянный контроль за перспективой.

Но если все-таки искажения получились слишком заметными и они портят кадр, возникает необходимость поработать в таком программном обеспечении, как фотошоп, где имеются различные инструменты, созданные специально для этих целей.

Необходимо овладеть программой и периодически использовать ее для проведения редактирования.

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

Я думаю, многие читатели не раз замечали, что изображение на фотографии отличается от того, что мы видим своими глазами. Отчасти это связано с особенностями передачи перспективы при разном фокусном расстоянии. Об этом подробнее можно почитать в статье про . Помимо этого, на изображении могут появляться дефекты в виде цветовых ореолов на контрастных участках, затемнения кадра по краям и изменения геометрии объектов. Эти недостатки можно смело отнести к оптическим искажениям объективов, вот о них и поговорим в сегодняшней статье.

Дисторсия

Дисторсия — это геометрическое искажение прямых линий, когда они выглядят искривленными. Не стоит путать дисторсию и искажение перспективы, в последнем случае прямые параллельные линии становятся сходящимися, но не искривляются. Существует два типа дисторсии по виду воздействия на картинку: подушкообразная — когда линии вогнутые и бочкообразная — когда они выпуклые.

Подушкообразная дисторсия, нормальное изображение и бочкообразная дисторсия

Конечно на практике изображение редко принимает такие уродливые формы, как на схеме. Более реальным примером эффекта может служить фотография в начале статьи с небольшой бочкообразной дисторсией.

В первую очередь дисторсия видна на зум-объективах, причем чем больше кратность зума, тем сильнее она заметна. Обычно в широкоугольном положении можно наблюдать «бочку», а в теле — «подушку». Между крайними положениями объектива недостатки оптики становятся не такими заметными. Кроме этого уровень искажений может изменятся и от дистанции до объекта, в некоторых случаях близкий объект может быть им подвержен, а отдаленный получится на фотографии нормально.

Хроматически аберрации

Второй вид оптических искажений, которые мы рассмотрим — это хроматические аберрации, довольно часто можно встретить сокращенное «ХА». Хроматические аберрации вызваны разложением белого света на цветовые составляющие, из-за чего объект на снимке имеет немного разные размеры в разных цветах и как следствие по его краю появляются цветные контуры. Часто невидимые в центре кадра, они становятся заметны у объектов расположенных ближе к краям изображения. ХА не зависят ни от значения фокусного расстояния, ни от диафрагмы, но чаще и сильнее проявляются опять же в зум-объективах. Это обусловлено необходимостью внесения в оптическую схему дополнительных элементов для устранения эффекта, что для объективов с переменным фокусным расстоянием заметно сложнее, чем для фиксов.

На снимке слева ХА особенно заметны на волосах (фиолетовый контур) и на решетке окон (бирюзовый).

Нельзя сказать, что хроматические аберрации сильно портят снимок, но на конрастных объектах, особенно в контровой подсветке они становятся весьма заметны и довольно сильно бросаются в глаза.

Виньетирование

Последний пункт — виньетирование, иными словами затемнение областей по краям кадра. Обычно его можно заметить на широкоугольных объективах при максимально открытой диафрагме. Этот эффект встречается довольно редко.

Не стоит путать виньетирование вызванное недостатками оптики и появившееся из-за дополнительных аксессуаров. На картинке выше края получились черными из-за нескольких достаточно толстых светофильтров накрученных на объектив. Аналогичный эффект может получится и при навинчивании длинной бленды.

Изначально все оптические искажения напрямую зависят от класса и типа оптики, которую вы используете. Дорогие серии объективов имеют сложные схемы расположения линз и множество дополнительных элементов, что сводит к минимуму подобные нежелательные эффекты. Более дешевые объективы, особенно зумы, вследствие упрощения конструкции, намного сильнее подвержены подобным проблемам.

Спешу разочаровать читателей, объективов полностью лишенных вышеперечисленных проблем просто нет. В той или иной степени даже дорогие модели оптики с постоянным фокусным расстоянием все равно искажают картинку, правда заметно это в основном по краям кадра. Хорошая новость в том, что в большинстве своем эти эффекты не очень сильно портят картинку и довольно легко могут быть устранены программно (об этом поговорим в следующей статье). Кроме этого на камерах с неполноформатной матрицей, а это все любительские зеркалки, края изображения в любом случае обрезаются и при использовании хорошей оптики видимые искажении минимальны.

Еще одним дефектом, с которым приходится бороться обладателям широкоугольных объективов, является дисторсия или оптическое искажение пространства.

Различают следующие виды дисторсии:
— перспективная;
— выпуклая или бочкообразная;
— вогнутая или в виде подушки.

Наиболее характерной для широкоугольника является подушка, она полностью отсутствует на телеобъективах, зато там появляется выпуклая дисторсия.
Меньше всего подвержены этому эффекту штатные и портретные объективы, там ее можно отследить только при очень большом увеличении снимка.
Поэтому корректировать приходится в основном фото, сделанные при помощи широкоугольных объективов.

Дисторсия наиболее заметна при архитектурных съемках, когда в кадре наблюдается много прямых линий, покрывающие всю площадь кадра. Если же съемка ведется «рыбьим глазом» или местонахождение фотографа слишком низко, то стазу становится заметна перспективная дисторсия.

Она не является искажением с точки зрения техники, так как это естественная передача объективом трехмерного пространства. А наш мозг воспринимает «правильное» изображения с полным пониманием, что стены и столбы должны быть параллельны и сходящиеся на фото линии контура не соответствуют действительности. Примирить то, что мы знаем и то, что мы видим на изображении можно с помощью специальных tilt/shift объективов, которые за счет специального свойства сдвига/наклона линз исключают появление эффекта перспективной дисторсии.

Хотя такой эффект может стать именно тем, для чего был использован сверхширокоугольный объектив, зачастую их приобретают именно для такого эффекта. Никакой портретник, телескопический и тем более штатник не даст угол обзора 180 градусов. А наиболее продвинутые сверхширокоугольники при одном срабатывании затвора дают панораму на 270 градусов.

Но если дисторсия именно дефект, то ее необходимо корректировать. Такой результат проще всего откорректировать слайдером или выполнить Lens Correction. После чего остается только выровнять вертикальные и горизонтальные линии. Для этого также используем слайдеры, предназначенные для соответствующей коррекции. Правильная геометрия достигается построением специальной сетки. После чего нам остается сделать кадрирование. Можно его сделать вручную, либо применить автоматическое кадрирование.

Недостатки коррекции
При компьютерном исправлении дисторсии при помощи кадрирования, может пострадать композиция. Также, необходимо внимательно следить за разрешением. Коррекция перераспределяет его при подушкообразной дисторсии, повышая резкость по краям и понижая ее в центре. При бочкообразном эффекте наоборот. Поэтому при съемке широкоугольным объективом следует закладывать по сторонам композиции запас для кадрирования и коррекции.