- Продольные хроматические аберрации
- Откуда берётся продольная аберрация
- Как отличить Продольную аберрацию от других хроматических аберраций
- Как продольная аберрация исправляется оптически
- Ахромат
- Апохромат
- Тест на продольные аберрации объективов Carl Zeiss
- Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
- Canon 50/2.5 Macro
- Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8
- Carl Zeiss Planar 50/1.7
- Carl Zeiss Planar 85/1.4
- Объективы с исправленными продольными хроматическими аберрациями
- Студийные тесты на продольную аберрацию
- Carl Zeiss Planar 50/1.4 vs Carl Zeiss Planar 50/1.7
- Carl Zeiss Planar 50/1.7 vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
- Carl Zeiss Planar 135/2.8 vs Юпитер-37А 135/3.5
- Выводы
- Поперечные хроматические аберрации
- Откуда возникают
- Как выглядят
- Исправление хроматических аберраций
Продольные хроматические аберрации
В комментариях к одной из моих статей с тестами объективов мне заметили, что есть такой важный параметр, как продольные аберрации или по-английски LoCA (longitudinal chromatic aberration). Названий у этого вида аберраций много, но если назвать его фиолетовым свечением вокруг веток дерева в центре кадра, то, думаю, все его узнают.
продольные аберрации, loCA, chromatic aberrations (Wikipedia)
Вот сейчас я помянул об это явлении и все о нём вспомнили. Но так ли часто оно вам мешало получать хорошие снимки?
Тем не менее в теории, если вы собираетесь снимать при контровом свете людей или солнце, просвечитвающее через темные ветки, вы с ним столкнетесь и дальше будет играть роль ваша или ваших клиентов индивидуальная непереносимость фиолетового свечения. Свечение это может быть разной силы, в зависимости от степени исправленности продольной хроматической аберрации в объективе.
Откуда берётся продольная аберрация
Всё дело в том, что световые лучи, преломляются в линзах под разным углом, в зависимости от длины волны. Синие, например, преломляются под большим углом, чем красные.
преломление световых лучей в обычной линзе
Соответственно, когда приходит момент фокусирования на плоскости матрицы, световые лучи фокусируются в разных местах и возникает то самое фиолетовое свечение. Особенно это видно, когда есть резкий переход яркостей и свет разлагается из белого во все цвета радуги.
Как отличить Продольную аберрацию от других хроматических аберраций
Продольную хроматическую аберрацию легко отличить от поперечной, так как она возникает чаще в центре кадра и может распространяться на весь кадр. В то же время поперечная (также называемая хроматизмом увеличения) возникает только про краю кадра, хотя и выглядит также как продольная — фиолетовыми и зелеными ореолами вокруг темных объектов на белом фоне.
Еще способ отличить Продольную аберрацию от поперечной:
Продольная аберрация создаёт каёмку одного цвета вокруг объекта в фокусе и другого цвета вокруг объекта вне фокуса. Поперечная даёт разноцветные каёмки у одного объекта в фокусе (чаще фиолетовую и зеленую).
Продольная «лечится» диафрагмированием. Поперечная от него не зависит.
Пример продольной аберрации. Автор: http://toothwalker.org/optics/chromatic.html
Фото сделано Canon EF 85/1.2 L на полностью открытой диафрагме, слева изображение в фокусе, справа чуть-чуть дефокусировано, чтобы получить зеленую кайму вместо фиолетовой. Это один из способов «бороться» с этой аберрацией, если вас раздражает фиолетовая кайма.
Пример поперечной аберрации с того же источника.
Фото сделано объективами:
A: Cosina 3.5-4.5/19-35 @ 20 mm
B: Cosina 3.8/20
C: Carl Zeiss Distagon 2.8/21
Всё объективы на значении диафрагмы F11 и на камере Canon 5D
Как продольная аберрация исправляется оптически
Исправляется продольная аберрация с помощью так называемых ахроматов, т.е. склеек линз, где одна линза крон, а другая — флинт. Крон это линза с ультранизкой дисперсией света и малым коэффициентом преломления, а флинт наоборот.
Крон раньше делали из флюоритового стекла, что было довольно дорого. Упоминаю об этом потому, что рассматриваемые мной объективы относятся как раз к периоду использования флюорита (Calcium fluoride). Флинт же делали из оксида свинца (Lead oxide). В дальнейшем флюорит заменили на более дешевые типы стекла с низкой дисперсией, а оксид свинца заменили тоже на нечто другое ввиду неэкологичности такого производства (это было уже в 2000-ных годах).
В сумме стараются получить эффект минимизации продольной аберрации, т.е. сведения в конечном итоге световых лучей с разной длиной волны в одну точку. Это в идеале, в реальности же идеал невозможен и всегда небольшие аберрации присутствуют.
Ахромат
ахроматическая склейка линз (даблет)
Ахромат способен исправить продольную аберрацию для двух длин волн.
Апохромат
Позже были изобретены Апохроматы, это уже триплет, позволяющий корректировать уже три длины волны.
Не будем останавливаться на всяких патентных тяжбах на ахроматы и апохроматы и лишь приведём схему апохромата.
триплет Апохромат
Вот таким образом мы на простом языке разобрались что такое продольные хроматические аберрации и как с ними борются. Теперь, если вы захотите найти объектив с наименьшими продольными аберрациями вы во-первых посмотрите на название объектива. Ахроматы сейчас уже почти не встречаются даже на вторичном рынке (я мало их видел), а апохроматов достаточно. У них в названии есть приставка APO. Чаще всего это довольно дорогие объективы. В тоже время даже в объективах без такой приставки вы можете поискать апохроматические триплеты и упоминание производителем об использовании флюоритового стекла- — такие объективы будут заранее иметь меньшую продольную аберрацию.
Если же вообще говорить про оптические системы и их аберрации, то в ахроматах уменьшены хроматическая и сферическая аберрации. В апохроматах эти же А. скомпенсированы значительно точнее. В апланатах исправлены хроматические и сферические А., а также кома. Если, кроме этих А., устранены астигматизм и кривизна поля, то объектив называют анастигматом. Ортоскопическими называют системы с исправленной дисторсией.
Но будьте осторожны. Вместе с неидеальностью оптических систем устраняется и их индивидуальный рисунок.
Тест на продольные аберрации объективов Carl Zeiss
Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
Carl Zeiss Makro- Planar 60/2.8 @2.8
f2.8, crop 100%
f4, crop 100%
f5.6, crop 100%
Снимок на диафрагмах F4 и F5.6 я сделал специально, чтобы вы наглядно убедились, что диафрагмирование в данном случае влияет на уменьшение продольной аберрации. Хотя снимок становится более тёмным, чётким и аберрации менее заметными, но полностью они не исчезают.
В данном случае объектив Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8 демонстрирует умеренные продольные аберрации. Но он и не может похвастаться большой светосилой, а продольные аберрации это проблема светосильных фиксов.
Canon 50/2.5 Macro
canon 50/2.5 @ 2.8
F2.8, crop 100%
Не берусь проводить тут сравнение, так как солнце здорово слепит и на этом объективе мне удалось попасть в фокус много точнее. В конце статьи будет тест в студийных условиях, где я сфокусируюсь более точно.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8
F2.8, crop 100%
F4, crop 100%
Carl Zeiss Planar 50/1.7
F1.7, crop 100%
F2.8, crop 100%
Carl Zeiss Planar 85/1.4
F1.4, crop 100%
F2.8, crop 100%
Объективы с исправленными продольными хроматическими аберрациями
Carl Zeiss Aposonnar 200/2
Aposonnar, оптическая схема. Указан ахроматический даблет с линзой из флюорита
а также все APO:
Tele-Apotessar 300/2.8
Tele-Apotessar 500/5.6
Tele-Apotessar 800/8
Carl Zeiss Distagon 21/2.8
Заявлено использование ахроматического даблета. Но возможно не флюорит (про него ничего не сказано).
Carl Zeiss Vario- Sonnar 28-70/3.5-4.5
Заявлен и присутствует ахроматический даблет.
Студийные тесты на продольную аберрацию
Для всех 50мм объективов (включая 60мм) расстояние до мишени 40см. Наклон оптической оси объектива относительно мишени примерно 40град.
Carl Zeiss Planar 50/1.4 vs Carl Zeiss Planar 50/1.7
50/1.4@F1.4 (слева) vs 50/1.7@F1.7
Carl Zeiss Planar 50/1.4@F2.8(слева) vs Carl Zeiss Planar 50/1.7@F2.8
Carl Zeiss Planar 50/1.7 vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
Carl Zeiss Planar 50/1.7@F2.8 (слева) vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8@F2.8
Carl Zeiss Planar 135/2.8 vs Юпитер-37А 135/3.5
Юпитер-37А 135/3.5@F3.5 (слева) vs Carl Zeiss Planar 135/2.8@F4
Выводы
Не стал я размещать дальнейшие картинки так как на мой взгляд итак всё ясно. Среди не-апохроматов достаточно сильны продольные аберрации, но они вовсе не мешают снимать хорошие сюжеты, если не снимать мощный контровый свет, наподобие солнца. Можно вобщем-то и солнце снимать, но на хорошо прикрытых диафрагмах. Никакой мистики тут не получилось. Не скорректированные объективы одного фокусного расстояния имеют примерно одинаковые ХА. Получше на мой взгляд скорректирован Carl Zeiss 85/1.4, но когда я пробую его использовать на F1.4, то его продольные аберрации ничуть не меньше, чем у остальных, так как он поставлен в невыгодные условия. Carl Zeiss 50/1.4 тоже, как правило используется на полностью открытой диафрагме и соответственно на его снимках вы чаще встретите фиолетовые каёмки.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8@F5.6
Следовательно нужно стараться избегать жестко контрового света для большинства объективов.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8@F5.6
При всех своих замечательных оптических характеристиках они не могут обеспечить абсолютное сведение лучей в таких условиях. Источник света должен быть чуть выше-ниже, но не «в лоб». Или диафрагма значительно прикрыта.
Вот, к примеру, свет через туман и проблем нет.
Есть еще некоторое количество светосильных фикс-объективов менее именитых производителей, таких как Samyang и Sigma. Некоторые из них, а в частности Sigma 85/1.4 демонстрируют почти полное отсутствие продольных аберраций.
Как же это объяснить? Наиболее уважаемые производители проигрывают менее известным.
Но в процессе раскопок информации на эту тему я наткнулся на интересный материал, в котором было рассказано как повысить чёткость изображения биноклей (производители Zeiss, Nikon etc.). Оказывается, поскольку хроматические аберрации снижают резкость изображения, то в биноклях некоторые производители поступаются красным спектром и отфильтровывают его на этапе прохождения через бинокль, используя стекло мало пропускающее красный спектр. В результате такой системе остается сфокусировать лишь оставшиеся световые лучи. А чем меньше лучей, тем проще их сфокусировать в одной плоскости и соотвественно выше резкость.
Тогда что мешает поставить стекло, фильтрующее некоторые участки спектра в объектив и тем самым уменьшить хроматические аберрации и увеличить резкость?
Это пока только догадки и требуют подтверждения. Но всё когда-то начиналось с догадок.
А вообще это был бы нечестный приём...
Теперь нужна мишень с непрерывным градиентом цвета и сфотографировать её разными объективами (в частности Samyang 85/1.4) для того, чтобы установить истину.
А всем удачных фото! :)
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8
Поперечные хроматические аберрации
Откуда возникают
Поперечные хроматические аберрации (lateral chromatic aberrations, axial chromatic aberrations) возникают из-за того, что лучи света с разной длиной волны по-разному преломляются, проходя через стекло. В результате они выходят под разным углом и чем ближе к краю линзы, тем сильнее отличие в угле преломления. По этой же причине в центре такой вид аберраций практически отсутствует (потому и одно из названий аберрации — осевая) и сильно проявляется к краям изображения.
Цвета они могут иметь разные. Чаще всего фиолетово-зеленые или красно-синие.
Как выглядят
Загрузка...
Здесь мой инстаграм
Я Вконтакте
Я на Facebook
Подскажите, пожалуйста! Вот это yadi.sk/i/jKJTiSVf3JdkYk
yadi.sk/i/ulJMVora3Jdm6D то же аберрация или нет?
Здравствуйте! Это не аберрация, это артефакт, возникающий из-за невозможности правильного установления цвета в конкретном пикселе (ложный цвет). Одна из причин в низком разрешении камеры относительно той мелкой структуры, которую снимаете. Вторая причина ошибки дебайеризации, то есть опять же неправильный расчет цвета. Проявляется всегда на мелких повторяющихся деталях: кирпичных стенах вдалеке, мелкой текстуре ткани, на решетках радиаторов кондиционеров вдалеке, также на жалюзи вдалеке. Все эти объекты связаны одним мелкие повторяющиеся текстуры, которые камера не может разрешешить в цвете. Если взять камеру с более высоким разрешением и подходящим объективом, то этих рисунков не будет, цвета определятся правильно.
Спасибо за развёрнутый ответ! Я не смог найти напрямую сам. А всё что удалось спросить — муар. Правильно ли? Хочу погуглить на эту тему.
Действительно на одной фотографии эта область — дом не в фокусе облицованной мелкой плиткой.
Так понимаю единственный вариант избавиться не меняя оборудование — снимать поближе. Заметил, что проявляется только под определёнными углами. Может настройки ещё какие-то усиливают или светофильтр UV?
Присоединенная картинка:
Да, в целом это муар. Почитать можно про частоту Найквиста, она даст понимание почему такое происходит. Это частота после которой невозможно уверенное восстановление сигнала.
На это накладывается то что в кадре мелкие периодические структуры, которые нельзя точно передать на снимке конфликтуют с цветным байеровским массивом фильтров на матрице фотокамеры (тоже мелкая периодическая структура)
Да, если снимать ближе, то эти детали уже не будут для камеры такими мелкими и муар исчезнет.
Можно надеть софт фильтр. Разрешение снимка упадет и тоже муар исчезнет. Борьбу с муаром в камере выполняет фильтр высоких частот (проще говоря матовое стекло) на матрице камеры. Его рассчитывают очень точно, чтобы не снижал разрешение снимка, а «замыливал» только вот эти мелкие элементы, которые вызывают данную проблему. УФ фильтр не влияет в плане усиления. Но опять же, если его расцарапать или другим образом сделать мутным, то муар исчезнет. Но тк сделать это очень тонко в определенной степени в домашних условиях нельзя, то и разрешение снимка тоже снизится, снимок станет менее резкий. Попробуйте различные RAW конвертеры, это может частично помочь
Здравствуйте! Изучаю вопросы аберраций, так как делаю монокль. На этой странице www.penta-club.ru/forum/t...0/page__st__4260 возникла дискуссия о хроматических аберрациях, особенно о продольной. В частности, окрашивание в дополнительные цвета в зонах дефокуса модератор причисляет не к продольной СФА, а к сферохроматизму, правда не приводя практических примеров. Вот я и стал искать информацию. Если не в тягость — что Вы об этом думаете? С уважением, Евгений.
Евгений, здравствуйте! Первая же фраза модератора не верна.
Продольные аберрации уменьшаются диафрагмированием. Рекомендую посмотреть Canon Lens Work в качестве авторитетного источника. Не полностью лечится, но существенно уменьшается. Тоже самое можно прочитатьздесь toothwalker.org/optics/chromatic.html
Но человек, который фотографирует может легко провести эксперимент сам, вопрос сразу отпадет.
Сферохроматизм это продольная + сферическая. Сферическая только размывает, а продольная окрашивает. Вместе дают цветное размытие. Позже почитаю вашу дискуссию далее
Тоже неверно. Диафрагмирование сдвигает точку фокуса. Почитать про focus shift и попробовать самостоятельно. Разные объективы в разной степени этому подвержены, иногда эффект очень существенный. Тестируя объективы часто сталкиваюсь с данным явлением
Монокль «страдает» сразу всеми аберрациями и отделить одно от другого будет проблематично, я общался на эту тему с Вячеславом Зитевым, который рассчитал и изготовил промышленно монокли без посторонних аберраций. На эту тему еще будет статья, один из таких моноклей у меня есть
Здравствуйте! есть ли какие нибудь фильтры чтобы частично отсекали красный спектр цвета и при этом не вносили сильных изменений в другие цвета???
Вроде есть. Но названия навскидку не скажу. Это тема для для моей статьи в будущем. Но материалы пока не готовы.
Дмитрий, день добрый! очень заинтересовала тема про Стекло слабо пропускающее красный спектр цвета, т.к. у меня есть старый Canon F L55mm F1.2 и никак не могу из него хоть что то стоящее вытащить в плане цвета. Вроде он и резкий уже с открытой, но все контрастные переходы окрашены в фиолетово-красные цвета, да и в общем вся картинка окрашена в этот ужасный цвет, который даже в фотошопе не убьешь. Про астигматизм и СОФТ эффект я уже молчу). Если я правильно понимаю,то если надеть на объектив фильтр из данного стекла,то аберраций станет по-меньше и картинка улучшится! Где можно найти данное стекло?)
Дмитрий, здравствуйте!
Хороший вопрос. Но я еще плотно им не занимался. Знаю, что такие фильтры есть (для биноклей точно такое стекло делают). Но есть ли они для фотокамер и есть ли они правильного диаметра под оправу вашего объектива?
Попробуйте пока построить цветовой профиль для камеры+этот объектив с помощью Xrite Colorchecker и применяйте ко всем снимкам. Может немного помочь.
Софт-эффект лечить на старом объективе смысла нет. У него главное достоинство как раз F1.2.
Если найду информацию по таким фильтрам — напишу статью в блог.
Спасибо за интересную статью(нашёл её по поиску, хотя ваш сайт мне очень знаком). Жизнь заставила поинтересоваться вопросом, мой 50/1.7 выдаёт такие искажения в невообразимо-кричащем виде(((((( закрадываются мысли о неисправности. и не в контровом свете а в любых комбинациях перепада свечения, причём в зоне боке что особенно расстраивает.
У вас цейсовский 50/1.7 или другой?
Цейсовский MMJ 72****
Я провёл тест 40см 40 градусов и по результатам сравниваю с evtifeev.com/wp-content/u.../05/IMG_4854.jpg
Результат не сильно хуже/лучше указанного на вашей картинке, за исключением того что моя кропнутая камера не может обеспечить такую малую ГРИП и объектив фокусируется на несколько большем расстоянии(не помню что там по паспорту 50 или 45 см но около того в реальности)
А на фотках просто мрак, малиново-фиолетовые веточки, коричнево-зелёные ореолы в зоне размытия
Роман, у вас 50/1.4 или 50/1.7?
У первого 0.45 мдф
У второго 0.6м мдф
Ваш «мрак» можете выслать на di@vargone.ru, я вам его прокомментирую.
У всех объективов бывают такие аберрации, но важно в каких условиях вы их получили.
Добрый день, Дмитрий!
Отправил на почту ссылки. У меня 50/1,7. Я конечно не исключаю что делаю что-то не так. у меня ещё не было нормальных светосильных фиксов.
Спасибо
Роман, посмотрю ссылки немного позже как будет wifi. 3G в роуминге весьма дорогой. Но посмотрю обязательно и отвечу
Спасибо вам, Дмитрий за ответы по электронной почте!
Как вы считаете, стоит выложить ваши комментарии сюда или нет? Т.е. может ли это быть интересным для читателей блога?
Роман, все мои комментарии по почте можно выкладывать и сюда. Я отвечаю по почте тк считаю, что если мне пишут по почте, то, видимо, по какой-то причине не хотят задавать вопрос на общем форуме. Так что если ничего секретного, то пишите, пожалуйста, в «задать вопрос» или в комментарии к статье.
Смешались в кучу люди, кони...
Не всякая склейка является ахроматом, не у всякого объектива, содержащего ахроматические склейки, исправлены продольные ХА: в типичных старых планарах из 6 линз в 4 группах — 2 склейки (в том же г-40), но среди них есть как обычные гелиосы, у которых полно всяческих ХА, так и киноптик апохроматы.
В общем, утверждения про исправленные продольные
ХА у 28/2, варио-зоннара и т.п. линз — высосаны из пальца. В старых зумах попадаются ахроматические склейки, но они (зумы) не отличаются особыми достижениями в области исправления ха.
И вместе с тем есть объективы вообще без склеек и при этом не только не имеющие продольных ха, но и вовсе являющиеся апохроматами типа лейки апо-суммикрона 90/2 асф.
В общем, исправление ХА осуществляется в рамках всей оптической схемы с помощью спец. сортов стекла, а не формальным наличием склеек. У старого кэнона фд 300/2.8L, который судя по всему — апохромат, для исправления ха используется линза из флюорита и ещё одна — из UD стекла, но ни одна их нх не стоит в склейках.
Где я написал, что любая склейка ахромат? Написано было, что для этого нужны два типа стекла в склейке.
Про варио-соннар есть такое описание: An aspheric lens element and a special optical glass with anomalous partial dispersion are utilised to achieve a superb imaging performance while keeping the lens quite compact.
То что склейки сейчас разбираются на отдельные линзы стало возможно благодаря низким потерям в светосиле объектива при прохождении света через лишние границы воздух/стекло. Но сам принцип это вовсе не отменяет
Уведомление: Обновилась статья про продольные аберрации, добавились тестовые снимки - БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА