Aberrationen in der Fotografie sind Verzerrungen von Bildern, die durch das optische System erzeugt werden. Abhängig von der Art des Ursprungs sind Aberrationen chromatischer und geometrischer Natur. Die Ursache für chromatische (also Farb-)Aberrationen ist die Unvollkommenheit der Kameraoptik. Tatsächlich kann diese Art der Verzerrung als Eigenschaft der Linse bezeichnet werden, da sie in gewissem Maße jedem von ihnen innewohnt. Je schlechter die Qualität der verwendeten Optik ist, desto stärker sind Farbverfälschungen auf den Fotos zu beobachten. Auf Fotos, die mit billigen Kompaktkameras aufgenommen wurden, gibt es oft einen hellen, mehrfarbigen Rand, der kontrastierende Objekte umrahmt. Das ist chromatische Aberration.

Um diese Art von Verzerrung zu minimieren, sind spezielle Maßnahmen erforderlich achromatische Linsen, bestehend aus zwei verschiedene Sorten Glas Einer von ihnen - CZK, hat einen niedrigen Brechungsindex, der zweite - Feuerstein, im Gegenteil, hoch. Die richtige Kombination dieser beiden Materialien kann die sichtbare chromatische Aberration auf nahezu Null reduzieren. Gleiche Sache optisches Phänomen, in dem Lichtstrahlen aus verschiedene Längen Wellen werden in verschiedenen Winkeln gebrochen, genannt Glasdispersion.

Geometrische Aberrationen bereiten Anfängerfotografen nicht weniger Kopfzerbrechen als Farbfehler.

Eine Verzerrung, bei der außerhalb der optischen Achse liegende Objektpunkte als Schatten oder Linien im Bild dargestellt werden, wird als Astigmatismus bezeichnet. Objekte auf Fotos mit Astigmatismus erscheinen verdreht, gekrümmt und leicht unscharf. Daher beeinflusst Astigmatismus zusammen mit chromatischen Aberrationen die Bildschärfe (wenn auch in geringerem Maße).

Wenn die Konturen von Objekten auf einem Foto unnatürlich konkav oder konvex sind und dies keine künstlerische Absicht ist, spricht man von einer solchen geometrischen Aberration Verzerrung. Im ersten Fall (wenn die Linien nach innen konkav sind) sprechen wir von tonnenförmiger Verzerrung, im zweiten Fall von kissenförmiger Verzerrung.

Verzerrungen entstehen durch Änderungen der linearen Vergrößerung, die die Optik über das Bildfeld liefert. Mit anderen Worten: Lichtstrahlen, die durch die Mitte der Linse gehen, vereinigen sich an einem Punkt, der weiter von der Linse entfernt ist als Strahlen, die durch ihre Ränder gehen. Das Auftreten von Tonnenverzerrungen wird normalerweise durch die Verwendung von erleichtert Mindestwert Zoom, Nadelkissen - jeweils maximal. Bei Verwendung von Weitwinkelobjektiven ist die Verzerrung am deutlichsten.

Um Verzerrungen zu reduzieren, werden asphärische Optiken verwendet. Durch die Integration einer Linse mit elliptischer oder parabolischer Oberfläche in das Linsendesign wird die geometrische Ähnlichkeit zwischen dem fotografischen Objekt und seinem Bild wiederhergestellt. Natürlich übersteigen die Kosten für die Herstellung solcher Linsen die Kosten für die Herstellung sphärischer Optiken erheblich.

Kleinere Verzerrungen lassen sich leicht mit einem Grafikeditor korrigieren.

Die Art der geometrischen Aberration, die verhindert, dass eine Linse ein flaches Bild erzeugt, wird als bezeichnet Bildfeldkrümmung. Bei dieser Verzerrung kann es sein, dass entweder die Mitte des Bildes oder seine Ränder scharf sind.

Die Korrektur der Bildfeldkrümmung erfolgt durch Änderungen an der Linsenbaugruppe. Dabei Voraussetzung ist die Einhaltung der Petzval-Regel, die die Qualität von Linsenelementen bestimmt. Wenn der Kehrwert des Produkts aus Brennweite und Brechungsindex eines Elements die Summe von ist Gesamtzahl elements ergibt Null, was bedeutet, dass dieses Element gut ist. Das Ergebnis dieser Berechnungen wird Petzval-Summe genannt.

Interessanterweise kannten Fotografen die Technik zur Korrektur der Bildfeldkrümmung bis dahin nicht Mitte des 19 Jahrhundert. Dies hinderte sie jedoch nicht daran, sich der künstlerischen Fotografie zu widmen. Verschwommene Ecken und unklare Kanten wurden mit komplizierten Vignetten abgedeckt und Porträts (um Verzerrungen zu minimieren) in ovale Rahmen gerahmt.

Als komplexe Aberration wird bezeichnet, die ausschließlich Lichtstrahlen betrifft, die in einem Winkel durch die Linse treten komatisch(oder einfach Koma). Auf Fotografien erscheint eine Koma als kometenförmige Unschärfe einzelner Bildpunkte. Der „Schweif“ des Kometen kann auf den Bildrand (positive Koma) oder auf dessen Mitte (negative Koma) gerichtet sein. Diese Verzerrung ist umso deutlicher, je näher der Punkt am Bildrand liegt. Dieselben Lichtstrahlen, die klar durch die Mitte der Linse fallen, unterliegen keiner komatischen Aberration.

Die meisten geometrischen Aberrationen können durch Anpassen der Blende reduziert werden. Durch die Verringerung des Durchmessers reduziert der Fotograf gleichzeitig die Anzahl der Strahlen, die auf die Ränder des Objektivs treffen. Aber Sie müssen diese Gelegenheit sorgfältig nutzen. Denn eine übermäßige Beugung führt zu einer Erhöhung des Beugungswertes.

ist ein optischer Effekt, der unabhängig von der eingestellten Bildauflösung die Detailgenauigkeit eines Bildes einschränkt. Der Grund für sein Auftreten ist die Streuung des Lichtstroms beim Durchgang durch die Blende. Viele Anfänger, die versuchen, die Schärfentiefe zu erhöhen, schließen die Blendenöffnung so weit, dass die erreichte Schärfe durch den glättenden Effekt der Beugung überdeckt wird. Dieser Effekt wird allgemein als Beugungsgrenze bezeichnet. Wenn Sie den Wert kennen, können Sie Probleme mit Bilddetails vermeiden. Zur Berechnung der Beugungsgrenze wird ein spezieller Rechner verwendet, der auf den meisten spezialisierten Websites kostenlos heruntergeladen werden kann.

Bei der Auswahl einer Kamera sollten Sie bedenken, dass es keine Objektive ohne Abbildungsfehler gibt. Zumindest für jetzt. Selbst die teuersten Optiken weisen eine gewisse Bildverzerrung auf. Die Korrektur einer Art von Verstoß führt zur Verstärkung einer anderen – und dieser Prozess nimmt kein Ende. Aber um zu werden guter Fotograf Es besteht absolut kein Grund, auf die Erfindung des idealen Objektivs zu warten. Es reicht aus, die Eigenschaften eines bestimmten Objektivs zu studieren und seine Mängel mit Ihren eigenen Fähigkeiten auszugleichen.

In der sogenannten Bildebene sollen Informationen in diskretisierbarer Form vorliegen. Ein beliebiger Punkt auf dieser Ebene wird durch den Radiusvektor x angegeben. Funktional

die Abhängigkeit von x wird geschrieben als

In ähnlicher Weise werden die funktionalen Abhängigkeiten aller anderen in der Bildebene angegebenen Größen dargestellt.

Nehmen wir nun an, dass die Informationen einer zeitinvarianten Verzerrung unterliegen, die durch die Funktion bestimmt wird. Der Wert der Funktion an einem Punkt auf der Bildebene ist entsprechend der Form der Funktion „unscharf“. Das bedeutet, dass es nur lineare Verzerrungen gibt berücksichtigt werden, so dass das verzerrte Signal durchaus sein kann Gesamtansicht wie folgt geschrieben:

wobei durch das Flächenelement bezeichnet wird, das an einem durch den Radiusvektor definierten Punkt (Bildebene) zentriert ist. Ausdruck (3.2) gibt aufgrund der Zweidimensionalität der Bildebene ein Doppelintegral an. Unendliche Grenzen geben einfach an, dass die Integration das gesamte Bild abdeckt.

Wenn die Verzerrung so allgemein ist, dass der Ausdruck (3.2) nicht spezifiziert und vereinfacht werden kann, ist es selten möglich, die Funktion erfolgreich wiederherzustellen, aber die Funktionen wurden für räumlich invariante Verzerrungen weit verbreitete Wiederherstellungs- und Rekonstruktionsmethoden entwickelt (gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die (Unschärfe ist für alle Punkte x gleich) oder für Verzerrungen. die durch eine von zwei Methoden als räumlich invariant dargestellt werden kann. Die erste Methode basiert auf der geometrischen Bildtransformation, um räumlich abhängige Verzerrungen in räumlich invariante umzuwandeln. Bei der zweiten Methode wird ein Bild mit ortsabhängiger Verzerrung in mehrere Fragmente aufgeteilt, in denen es jeweils als räumlich invariant betrachtet werden kann. Beide Methoden werden in § 15 ausführlich besprochen.

Räumliche Invarianz bedeutet, dass die die Verzerrung definierende Funktion die Form hat

Setzt man die Funktion (3.3) in den Ausdruck (3.2) ein, so erhält man das sogenannte Faltungsintegral. Die Faltungsoperation wird durch ein Sternchen als Multiplikationszeichen gekennzeichnet. Dann kann der Ausdruck (3.2) unter Berücksichtigung der Gleichheit (3.3) in kompakter Form geschrieben werden

Auch wenn die Verzerrung räumlich invariant ist, gibt es keine a priori Einschränkungen für die Form des Faltungskerns. In der Praxis trifft man häufig auf ganz spezifische Mistgabeln dieser Funktion, von denen vier in der Tabelle aufgeführt sind. 1.1 (siehe Beispiel 1 am Ende dieses Kapitels). Lineare Unschärfe tritt auf, wenn sich das fotografierte Motiv während der Belichtung in einer geraden Linie bewegt (oder, äquivalent, wenn die Kamera versehentlich schwenkt, während das Motiv stillsteht). Das in der Tabelle dargestellte Zwischenprofil. 1.1 zeigt bei Unschärfe, wie sich das fotografierte Objekt während der Belichtung bewegt (ein scharfer Profilschnitt an den Rändern entspricht einem sehr schnellen Kameraverschluss). Wenn die Höhe des Ausschnitts während der Belichtung konstant ist, wird eine solche lineare Unschärfe als homogen bezeichnet.

Eine weitere häufige Ursache für fotografische Verzerrungen ist der Defokussierungseffekt. In diesem Fall sieht die Funktion einem Kreis sehr ähnlich. (Dies kann aus einfachen Überlegungen der geometrischen Optik gesagt werden: Ein gegebener Kreis ist der Schnittpunkt der Bildebene mit einem Strahlenkegel, der vom entfernten Punkt des Kamerafeldes ausgeht und bei eingeschalteter Kamera zu einem Punkt in der Bildebene zusammenlaufen würde wären im Fokus; dann wäre die Bildebene die Brennebene.) Wenn ein Objekt mit einem optischen System durch ein turbulentes Medium betrachtet wird hohe Auflösung, Verzerrung im Falle einer kurzen Belichtung (während derer der Zustand des Mediums keine Zeit hat, sich zu ändern) wird oft gut durch eine Funktion in Form einer Reihe zufälliger Impulse beschrieben. Bei Langzeitbelichtungen nähert sich die Form der Funktion der Gaußschen Funktion an. Obwohl die Ursachen dieser vier Arten von Verzerrungen sehr unterschiedlich sind, sind die oben aufgeführten vielleicht die typischsten.

Wenden wir uns nun dem Prozess der Bilderzeugung in einem optischen System zu, das durch ein verzerrendes Medium vom Objekt getrennt ist. Wir werden uns äußerst kurz fassen. Detaillierte Analyse finden sich in der Literatur. Der in § 1 angegebene beliebige Punkt in der Ebene, auf den die Strahlung fällt, wird durch einen Radiusvektor gekennzeichnet. Wenn das Strahlungsfeld an jedem Punkt einfach ein in Amplitude und Phase moduliertes Feld ist, das an diesem Punkt ohne Verzerrung existieren würde, dann heißt die Verzerrung isoplanatisch. Isoplanatismus ist ein sehr einfaches Konzept, aber es hat eine sehr wichtige praktische Bedeutung und daher ist es ratsam, ihm eine andere Definition zu geben. Betrachten wir einen Strahl, der von einem beliebigen Punkt einer Strahlungsquelle ausgeht und an einem Punkt ankommt. Wir werden die Dämpfung und Verzögerung dieses Strahls, entsprechend der Verzerrung, durch den Modul und die Phase einer komplexen Zahl charakterisieren

Isolanie ist die Unabhängigkeit einer komplexen Zahl von d. h. Gleichheit

Wir betonen dies in der Praxis mit isoplanatischer Verzerrung komplexe Zahl kann je nach Punkt stark variieren. Je größer die linearen Abmessungen der Strahlungsquelle sind, desto unwahrscheinlicher ist es, dass die Bedingung (3.5) für ein beliebiges spezifisches verzerrendes Medium erfüllt wird. Damit Bedingung (3.5) weiterhin gültig bleibt, müssen außerdem die Abmessungen der „Zellen“ des Mediums, das Verzerrungen hervorruft, einen bestimmten Mindestwert überschreiten, der durch die Geometrie der Quelle und des Mediums bestimmt wird. Damit kommen wir zum Konzept einer Isoplanatismusstelle. dessen Größe am größten ist“ effektive Größe» Strahlungsquelle. Es ist zweckmäßig, die Abmessungen eines Isoplanatismusbereichs in Winkelmaßen auszudrücken. Sofern an allen Stellen sichtbar Winkelmaße Strahlungsquelle kleinere Größen Bereich des Isoplanatismus, dann ist die Verzerrung isoplanatisch.

Bezeichnen wir das Strahlungsfeld zu einem beliebigen Zeitpunkt an einem Punkt mit und seine Fourier-Transformation mit (§ 6). Nehmen wir an, dass der Punkt in der Ebene der Pupille (d. h. in der Ebene der Aperturblende) des bildgebenden Geräts (z. B. eines Teleskops, eines Ultraschallwandlers, einer Radioantenne) liegt. Wenn die Brennfläche eines solchen Geräts mit der in § 1 eingeführten Bildebene identifiziert wird, dann ist das Signal das von diesem Gerät erzeugte „Momentanbild“.

Lassen Sie uns nun das Konzept eines analytischen Signals vorstellen. Ein Ego-Signal, das keine negativen Zeitfrequenzen hat. Ein analytisches Signal ist zwangsläufig komplex und sein Imaginärteil wird durch die Hilbert-Transformation mit seinem Realteil in Beziehung gesetzt. Als Realteil des Analysesignals wird üblicherweise das tatsächlich gemessene Signal herangezogen. Das einfachste analytische Signal ist eine Exponentialfunktion mit konstanter Kreisfrequenz und konstanter Phase. Das dieser Funktion entsprechende reale Signal ist . In diesem Buch werden analytische Signale selten vorkommen, weshalb wir hier nicht im Detail auf sie eingehen (eine ausführliche Darstellung der Theorie analytischer Signale finden Sie in der in § I aufgeführten Literatur). Wir betonen jedoch, dass überall dort, wo ein Signal eingeführt wird, das explizit von der Zeit abhängt, es als komplex betrachtet wird und keine negativen Zeitfrequenzen aufweist.

Die Eigenschaften des vom entsprechenden Gerät erzeugten „Bildes“ hängen vom Grad der räumlichen Kohärenz der Strahlungsquelle ab. Im generierten Bild der Grad

Raum anderer Kohärenz findet Ausdruck darin, wie der Wert davon abhängt

Wo ist ein Zeitintervall, das für die betreffende Anwendung groß genug ist? Vollständige Kohärenz liegt vor, wenn der Wert für zwei beliebige Punkte x davon, an denen die Werte endlich sind, ebenfalls ungleich Null ist. Bei vollständiger räumlicher Inkohärenz ist die Größe (3.6) gleich Null für Werte, die die kleinste lineare Größe des kleinsten Details überschreiten, das vom bildgebenden Gerät aufgelöst werden kann.

Beachten Sie, dass die Funktion „Balken über eine beliebige Zeit“ in diesem Buch immer die Mittelung über die Zeit bezeichnet.

Strahlung mit einer räumlichen Kohärenz zwischen vollständig und Null wird fast nie verwendet, und daher werden nur extreme Fälle vollständiger räumlicher Kohärenz und vollständiger räumlicher Inkohärenz weiter betrachtet. Natürlich handelt es sich bei diesen Extremfällen um Idealisierungen, aber in der Praxis ist die eine oder andere Herangehensweise an sie möglich. Dies geschieht beispielsweise bei der Reflexion und Brechung von Strahlung, die von Radio- und Mikrowellensendern, Ultraschallwandlern und Lasern einerseits und verschiedenen natürlichen Strahlungsquellen in der Natur andererseits ausgeht. Daher ist es sinnvoll, nur diese beiden zu berücksichtigen Grenzfälle Kohärenz.

Bei der Beurteilung des Grades der räumlichen Kohärenz werden der Einfachheit halber normalerweise einzelne Spektralkomponenten (Bilder und Emissionen) berücksichtigt und als monochromatisch betrachtet. Beispielsweise wird ein Momentanbild als ideales aufgezeichnetes Bild betrachtet, das wir mit dem Symbol wie folgt bezeichnen:

Beachten Sie, dass die zeitliche Mittelung in Definition (3.7) gemäß durchgeführt werden sollte eine große Anzahl Perioden der Zentralfrequenz des Feldes, das auf die Brennfläche des Bilderzeugungsgeräts einfällt. Das Zeitintervall einer solchen Mittelung beträgt normalerweise einen kleinen Bruchteil der Dauer des eigentlichen Aufnahmevorgangs (z. B. Belichten eines Films, Scannen eines einzelnen Elements).

Mehrelement-Fotodetektor, der vom Mikrowellenempfänger ein ausreichend großes Signal erhält). Beachten Sie, dass eine Million Perioden sichtbaren Lichts nur wenige Nanosekunden dauern und für den größten Teil des Mikrowellenbereichs das Zeitintervall mehr als tausend Perioden umfasst. Aus Sicht der Bildverarbeitung läuft der Unterschied zwischen den Fällen räumlicher Kohärenz und räumlicher Inkohärenz auf Folgendes hinaus:

In diesem Buch wird die Bildverarbeitung räumlich kohärenter Felder vor allem wegen der praktischen Schwierigkeiten, die mit der Durchführung „optischer“ Berechnungen verbunden sind, nicht betrachtet (§ 2). Sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, wird davon ausgegangen, dass dies der Fall ist

Wenn wir das Rauschen vernachlässigen, das bei der Aufnahme von Bildern zwangsläufig entsteht, und außerdem davon ausgehen, dass die Verzerrung idealerweise isoplanatisch ist, stimmt die Funktion mit der Funktion in Formel (3.4) überein. Dies ist eine Folge des Faltungssatzes für Fourier-Bilder (siehe § 7 sowie § 8, in dem das Problem von Bildern räumlich inkohärenter Quellen weiter erörtert wird). Gemäß Bedingung (3.9) wird in diesem Buch, wo nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, davon ausgegangen, dass

Wir betonen, dass das Bild beugungsbegrenzt ist, da der Durchmesser der Apertur (oder Pupille) jedes bildgebenden Geräts notwendigerweise endlich ist. Wenn X die zentrale Wellenlänge der Strahlung ist, kann das Bildgebungsgerät keine Details des tatsächlichen Quellenmusters auflösen, die Winkeln entsprechen, die kleiner als sind. Superauflösung ist grundsätzlich möglich, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass die Größe der aufgelösten Details im Originalbild die Größe eines Bildelements deutlich übersteigt.

Die bisher in diesem Abschnitt besprochenen Verzerrungen können durch die in Kap. beschriebenen Methoden ausgeglichen werden. 3 und 6. Methoden vorgestellt

in Kap. 7-9 eignen sich sowohl zum Ausgleich dieser Verzerrungen als auch zur Korrektur geometrischer Verzerrungen und zur Verbesserung der visuellen Qualität von Bildern (siehe entsprechende Definitionen in § 2).

Bildverzerrungen entstehen nicht nur durch den Einfluss der Ausbreitungsumgebung und durch Unvollkommenheiten oder falsche Einstellungen des Bilderzeugungsgeräts. Manchmal sind sie darauf zurückzuführen, dass sie nicht gemessen werden können oder einige sehr wichtige Daten fehlen, wie bei den im Kapitel behandelten Problemen. 4. In anderen Fällen können sie mit einem Messverfahren verbunden sein, das zwar letztlich ideal ist, aber zu Verzerrungen führt, so dass die Bilder ohne zusätzliche Verarbeitung praktisch unbrauchbar sind, wie in den in Kap. 5.

Ich liebe es, Weitwinkelfotos zu machen. Wenn mir jemand sagen würde, ich solle ein Objektiv auswählen, das ich auf eine Reise mitnehmen könnte, wäre es zweifellos ein Weitwinkelobjektiv! Dadurch habe ich viele Fotos im Weitwinkel gemacht.

Das Hauptproblem aller Weitwinkelobjektive ist die sogenannte optische Krümmung Verzerrung(von distorsio lat. – Krümmung).

Wenn Sie sich das Foto oben ansehen, werden Sie feststellen, dass nicht alle Linien gerade sind. Dies ist ein klares Beispiel optische Verzerrung. Bewegen Sie nun Ihre Maus über das Foto und sehen Sie, wie es sein soll. Unter Verzerrung versteht man also eine optische Verzerrung, die charakteristisch für Ihr Objektiv ist.

Es gibt zwei Arten von Verzerrungen: tonnenförmige (konvexe Verzerrung) und kissenförmige (konkave Verzerrung):

Verzerrungen sind typisch für einen Weitwinkel. Bei Tele- oder Porträtaufnahmen werden Sie keine Verzerrungen bemerken. Daher muss die Verzerrung meistens korrigiert werden, wenn Sie mit einem Weitwinkelobjektiv fotografieren. Verzerrungen machen sich vor allem dann bemerkbar, wenn das Foto viele gerade Linien über den gesamten Rahmen aufweist. Wenn Sie beispielsweise Architektur mit einem Ultraweitwinkelobjektiv fotografieren, müssen Sie die Verzerrung unbedingt korrigieren.

Dennoch ist Verzerrung nicht immer eine schlechte Sache. Wenn Sie jemals mit einem Fischaugenobjektiv fotografiert haben, haben Sie helle Bilder gesehen ausgedrücktes Beispiel optische Verzerrung, nur im Fischauge, Verzerrung ist eine Funktion, die jeder mag. Es sieht ungefähr so ​​aus ():

Zeigen Sie auf das letzte Bild und Sie sehen ein Foto, bei dem die Verzerrung korrigiert wurde.

So entfernen Sie Verzerrungen.

Wenn Sie Photoshop haben, ist das Entfernen von Verzerrungen so einfach wie das Schälen von Birnen. Sie müssen zum Filtermenü gehen, zur Registerkarte „Verzerren“ gehen und das Untermenü „Linsenkorrektur“ auswählen. Bewegen Sie nun den Schieberegler nach links oder rechts zum gewünschten Ergebnis:

Natürlich wird die Korrektur der Verzerrung viel Zeit in Anspruch nehmen, sodass nicht jeder sie korrigieren möchte. Und in diesem Fall gibt es ein Allheilmittel. Es heißt DXO Optic Pro. Mit diesem cleveren Programm können Sie Verzerrungen (und mehr) automatisch korrigieren. Sie müssen lediglich das Programm installieren und das Plugin für Ihre Kamera und Ihr Objektiv laden, den Rest erledigt das Programm automatisch. Ich habe das letzte von Fish darin aufgenommene Foto korrigiert.

Die Verzerrungskorrektur hilft dabei, Fehler auszugleichen, die in fast jeder Kameraaufnahme vorhanden sind. Dazu kann es gehören, die Ecken des Rahmens abzudunkeln, anfänglich gerade Linien zu biegen oder kontrastierende Kanten mit farbigen Rändern zu versehen. Auch wenn sie auf dem Originalfoto möglicherweise nicht besonders auffällig sind, ist es immer von Vorteil, sie zu kompensieren. Allerdings kann die Verzerrungskorrektur bei unvorsichtiger Anwendung das Bild sogar noch verschlechtern und zudem können je nach fotografiertem Motiv einige Unvollkommenheiten nur von Vorteil sein.

Ergebnisse der Korrektur von Vignettierung, Verzerrung und chromatischen Aberrationen.
Im Maßstab 1:1 wäre der Unterschied noch deutlicher.

allgemeine Informationen

Meistens soll mit der Korrektur einer von drei Mängeln behoben werden:

Vignettierung		Verzerrung		Chromatische Aberrationen

1. Vignettierung erscheint als zunehmende Verdunkelung zu den Rändern des Rahmens hin.
2. Verzerrung ausgedrückt in der Krümmung zunächst gerader Linien nach innen (Fass) oder nach außen (Kissen).
3. Chromatische Aberrationen führen dazu, dass an kontrastierenden Grenzen ein farbiger Rand entsteht.

Programme zur Korrektur von Linsenverzerrungen können jedoch in der Regel nur eine Art von Verzerrung beeinflussen, daher ist es wichtig, zwischen ihnen unterscheiden zu können. In den folgenden Abschnitten werden die Arten und Ursachen von Vorurteilen beschrieben, Sie erfahren, wann sie korrigiert werden können, und es wird erklärt, wie Sie ihre Auswirkungen zunächst minimieren können.

Alles, was in diesem Kapitel geschrieben wird, gilt bis zu einem gewissen Grad für jedes Verzerrungskorrekturprogramm, aber es ist angebracht, die bekanntesten davon zu erwähnen: Adobe Camera RAW, Lightroom, Aperture, DxO Optics und PTLens.

1. Vignettierung

Dieser Begriff beschreibt die fortschreitende Abnahme der Beleuchtung zu den Ecken des Rahmens und ist möglicherweise am einfachsten zu beobachten und zu korrigieren.

Interne Vignettierung	Physische Vignettierung	Vignettierungskorrektur

Beachten Sie, dass nur die interne Vignettierung am offensichtlichsten ist
in der oberen linken und unteren rechten Ecke aufgrund der Eigenschaften des fotografierten Motivs,
obwohl der Effekt in Wirklichkeit in allen Winkeln gleich ist.

Arten und Gründe. Vignettierung kann in eine von zwei Kategorien eingeteilt werden:

• Physische Vignettierung Oft kann eine Korrektur nur durch Zuschneiden oder manuelles Aufhellen/Klonen erfolgen. Erscheint als starke, scharfe Verdunkelung, meist nur an den äußersten Rändern des Rahmens. Tritt durch die Verwendung einer Reihe von Filtern oder Filtern mit dickem Rand, Gegenlichtblenden und anderen Objekten auf, die das Licht an den Rändern des Rahmens physisch blockieren.
• Interne* Vignettierung normalerweise leicht zu beheben. Erscheint als fortschreitende und meist schwache Verdunkelung von der Bildmitte weg. Dies liegt an den Konstruktionsmerkmalen des Objektivs und der Kamera. Normalerweise am deutlichsten bei niedrigeren Blendenstufen, bei Weitwinkel- und Teleobjektiven, wenn Sie auf entfernte Objekte zielen. Digital DSLR-Kameras Modelle mit verkleinerten Sensoren sind in der Regel weniger anfällig für Vignettierung, da dunkle Ränder abgeschnitten werden (bei Verwendung von Vollformatobjektiven).

*Technischer Hinweis: Die interne Vignettierung wird in zwei Unterkategorien unterteilt: optische und natürliche Vignettierung. Ersteres kann durch Schließen der Objektivblende (Erhöhen der Blende) minimiert werden, Letzteres ist jedoch unabhängig von der Objektiveinstellung. Folglich kann es nicht vermieden werden, es sei denn, es ist möglich, ein Objektiv damit zu verwenden kleinerer Winkel Vision oder ein spezieller Kompensationsfilter, der einen Teil des Lichts zur Bildmitte hin blockiert (nicht üblich, mit Ausnahme von Filtern für Großformatkameras).

Photoshop: Justierer
Vignettierungskorrektur

Korrektur. Die Vignettierung lässt sich häufig durch einfaches Ändern des Mengenreglers korrigieren. Manchmal müssen Sie jedoch auch die Mitte der Vignettierung mithilfe des Mittelpunktreglers festlegen, obwohl dies selten erforderlich ist. Die Korrektur erhöht jedoch gleichzeitig das visuelle Rauschen an den Rändern, da das Funktionsprinzip im Wesentlichen in der Verwendung eines Neutraldichtefilters mit radialem Gradienten besteht.

Künstliche Vignettierung. Einige Fotografen fügen ihren Bildern tatsächlich eine Vignette hinzu, um die Aufmerksamkeit auf das zentrale Motiv zu lenken und die Härte der Bildränder optisch zu verringern. Sie sollte jedoch nach dem endgültigen Zuschneiden angewendet werden (in Anlehnung an das Englische wird diese Technik als „Post-Crop“-Vignettierung bezeichnet).

2. Verzerrung: Kick, Polster und Perspektive

Dieser Begriff beschreibt die Krümmung zunächst gerader Linien nach innen oder außen, die sich auf die Volumendarstellung auswirken kann:

Der blaue Punkt gibt die Richtung an
Kameras; rote Linien markieren
Konvergenz paralleler Linien.

• Kissen. Es entsteht, wenn zunächst gerade Linien in den Rahmen hinein gebogen werden. Es betrifft normalerweise Teleobjektive oder Fernobjektive Brennweite Vari-Objektiv (Zoom).
• Fass. Erscheint, wenn zunächst gerade Linien nach außen gebogen sind. Normalerweise bei Weitwinkelobjektiven oder der Weitwinkel-(Nah-)Brennweite eines Varifotoobjektivs vorhanden.
• Perspektivische Verzerrung*. Manifestiert sich in der Konvergenz zunächst paralleler Linien. Die Ursache liegt in der Position der Kamera (dies tritt auf, wenn die Sichtlinie der Kamera nicht senkrecht zu parallelen Linien verläuft); Bei Bäumen oder Architektur bedeutet dies meist, dass die Kamera nicht auf den Horizont gerichtet ist.

Bei Landschaftsaufnahmen fallen die Verzerrungen des Horizonts und der Bäume meist am deutlichsten auf. Die Positionierung der Horizontlinie in der Bildmitte kann dazu beitragen, die Auswirkungen aller drei Arten von Verzerrungen zu minimieren.

Korrektur. Glücklicherweise kann jede der oben genannten Arten von Verzerrungen korrigiert werden. Es sollte jedoch nur dann verwendet werden, wenn es notwendig ist – zum Beispiel, wenn das Motiv der Fotografie eindeutig gerade Linien enthält oder eine klare Geometrie aufweist. Architekturfotografie ist oft am empfindlichsten gegenüber Verzerrungen, während sie bei Landschaftsaufnahmen viel weniger auffällt.

Bildbearbeitungsprogramme bieten in der Regel Steuerelemente für Tonnen-/Kissenverzerrung sowie horizontale und vertikale perspektivische Verzerrung. Denken Sie daran, (wenn möglich) ein Raster zu verwenden, um die Beurteilung Ihrer Bearbeitungsergebnisse hinsichtlich Geradheit und Parallelität zu erleichtern.

Mängel. Da die Ränder des Rahmens während der Verzerrungskorrektur verzerrt werden, ist in der Regel ein Zuschneiden erforderlich, was sich auf die Komposition auswirken kann. Darüber hinaus wird durch die Korrektur die Auflösung im Bild neu verteilt; Durch das Entfernen des Kissens werden die Kanten etwas schärfer (auf Kosten der Mitte), während durch das Entfernen des Laufs die Mitte schärfer wird (auf Kosten der Kanten). Bei Weitwinkelobjektiven beispielsweise ist ein Tubus in der Regel eine Möglichkeit, der für diesen Objektivtyp typischen Randunschärfe entgegenzuwirken.

3. Chromatische Aberrationen

Chromatische Aberration (CA) erscheint als unschöner Farbsaum an kontrastierenden Kanten. Im Gegensatz zu den beiden vorherigen Objektivfehlern ist die chromatische Aberration normalerweise nur sichtbar, wenn das Foto in voller Größe oder in großen Ausdrucken auf einem Bildschirm betrachtet wird.

Die obige Korrektur ist wirksam, weil sie vorhanden ist
überwiegend radiale CAs, die leicht zu entfernen sind.

Arten und Gründe. Chromatische Aberrationen sind vielleicht die vielfältigsten und am schwierigsten zu unterdrückenden, und ihre Auswirkung hängt maßgeblich vom fotografierten Motiv ab. Glücklicherweise lässt sich das Phänomen CA recht einfach verstehen, wenn man es in drei Komponenten unterteilt:

Technische Hinweise Reine radiale CAs treten auf, wenn die Chroma-Kanäle eines Bildes unterschiedliche relative Größen aufweisen (aber alle scharf fokussiert sind). Reine koaxiale CAs treten auf, wenn die Farbkanäle die gleiche relative Größe haben.
aber einige davon sind unscharf. Bei Verfärbungen kann es zu einer Kombination kommen
radiale und koaxiale CA, jedoch im Maßstab einer Sensor-Mikrolinse, nicht einer Linse.

• Radiale chromatische Aberration am einfachsten zu beseitigen. Sie erscheinen als zweifarbiger Rand in Richtung der Bildmitte und wachsen zu den Rändern hin. Typischerweise ist der Rand blauviolett, es kann aber auch ein blaugelber Anteil vorhanden sein.
• Koaxiale chromatische Aberration Eine Korrektur ist nicht oder nur teilweise möglich, was zu unerwünschten Auswirkungen in anderen Bildbereichen führt. Sie erscheinen als einfarbiger Lichthof um den Kontrastrand herum und sind weniger abhängig von der Position im Bild. Der Halo nimmt oft einen violetten Farbton an und seine Farbe und Größe können manchmal durch eine leichte Verschiebung des Objektivfokus nach vorne oder hinten verbessert werden.
• Markieren Sie die Farbe ist in der Regel nicht korrigierbar. Dies ist ein einzigartiges Phänomen digitaler Sensoren, das zu selektivem Aufflackern führt – es entstehen farbige Flecken auf Sensorebene, meist in blauen oder violetten Farbtönen. Sie treten am häufigsten bei rauen, spiegelnden Lichtverhältnissen bei der Verwendung hochauflösender Kompaktkameras auf. Ein klassisches Beispiel sind die Ränder von Baumkronen und Blattwerk in einem strahlend weißen Himmel.

Eine Kombination verschiedene Typen CA ist in jedem Foto vorhanden, ihre relative Auswirkung kann jedoch je nach gewähltem Objektiv und fotografiertem Motiv erheblich variieren. Sowohl die radiale als auch die koaxiale CA sind bei billigen Objektiven stärker erkennbar, während die Streulichtfärbung bei älteren Kompaktkameras stärker auffällt; Bei höheren Auflösungen werden sie alle besser sichtbar.

Notiz: Obwohl die koaxiale CA und die Färbung in der Regel über alle Ränder hinweg einheitlich sind, kann es sein, dass sie je nach Helligkeit und Farbe des jeweiligen Rands nicht so erscheinen. In dieser Hinsicht werden sie oft mit radialer CA verwechselt. Radiale und koaxiale CAs werden manchmal auch als transversal (lateral) bzw. longitudinal bezeichnet.

Korrektur Chromatische Aberration kann die Schärfe und Qualität des Bildes erheblich beeinträchtigen – insbesondere an den Bildrändern. Allerdings können nur einige Komponenten von CA nahezu vollständig entfernt werden. Die Herausforderung besteht darin, die geeigneten Werkzeuge für jede einzelne Komponente zu identifizieren und anzuwenden – ohne die anderen zu beeinträchtigen. Wenn Sie beispielsweise die koaxiale CA in einem Teil des Bildes unterdrücken (durch versehentliche Verwendung der radialen CA-Tools dafür), werden Sie höchstwahrscheinlich eine Verschlechterung erzielen Aussehen die restlichen Teile.

Beginnen Sie mit der Bearbeitung eines kontrastreichen Randes nahe der Bildkante und überwachen Sie den Vorgang anhand einer Bildschirmskala von 100–400 %, um die Wirksamkeit zu bewerten. Oft ist es am besten, mit radialen Zertifizierungsstellen zu beginnen und die Steuerelemente Rot-Cyan und Blau-Gelb zu verwenden, da diese am einfachsten zu entfernen sind. Übrig bleibt dann höchstwahrscheinlich eine Kombination aus koaxialer CA und Farbgebung, die mit dem Fransenentfernungstool (Photoshop: „Defringe“) reduziert werden kann. Egal mit welchen Einstellungen Sie beginnen, die Ergebnisse werden hier ausschließlich durch Erfahrung erzielt.

Fragment aus der oberen linken Ecke des vorherigen Fotos.

Sie sollten jedoch nicht auf ein Wunder hoffen; Etwas Verfärbung und koaxiale CA sind fast immer vorhanden. Dies macht sich besonders bei Lichtquellen in der Nacht, Sternen und direkten Reflexionen von Metall und Wasser bemerkbar.

Automatische Objektivkorrekturprofile

Viele moderne Programme RAW-Bildprozessoren können Objektivfehler mithilfe von Voreinstellungen für eine Vielzahl von Kamera- und Objektivkombinationen korrigieren. Sofern verfügbar, kann diese Funktion viel Zeit sparen. Adobe Camera RAW (ACR), Lightroom, Aperture, DxO Optics und PTLens bieten diese Funktion in ihren neuesten Versionen.

Scheuen Sie sich nicht, die Korrektur vom Standardwert auf 100 % (Vollkorrektur) anzupassen. Manche bevorzugen es, etwas Vignettierung und Verzerrung beizubehalten, aber beispielsweise chromatische Aberrationen vollständig zu eliminieren. Im Fall von CA jedoch Beste Ergebnisse Dies wird in der Regel durch eine nachträgliche manuelle Nachbearbeitung erreicht.

Wenn Sie die Objektivkorrektur im Rahmen Ihres Fotobearbeitungsprozesses verwenden, kann die Reihenfolge, in der Sie sie anwenden, Auswirkungen auf die Ergebnisse haben. Die Rauschunterdrückung ist vor der CA-Korrektur in der Regel effektiver, die Schärfung sollte jedoch nach der CA-Entfernung erfolgen, da sie sich dadurch auswirken kann. Wenn Sie jedoch Programme zur Verarbeitung des RAW-Formats verwenden, müssen Sie sich keine Gedanken über die Reihenfolge der Anwendung machen – sie wird korrekt sein.

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Es kommt oft vor, dass sich das Bild auf einem Foto von dem unterscheidet, was wir mit eigenen Augen sehen. Diese Unterschiede äußern sich in Änderungen in der Geometrie von Objekten und der Perspektive, einer Verdunkelung des Rahmens an den Rändern oder dem Auftreten von Farbhöfen. Solche Mängel sind mit optischen Verzerrungen der Linsen verbunden, da Glas oder Spiegel das Bild leicht verzerren. Daher ist es seltsamerweise fast unmöglich, optische Verzerrungen des Objektivs vollständig zu beseitigen. Sie können ihr Erscheinungsbild im fertigen Foto nur reduzieren.

Kleine Linsenverzerrungen stellen oft kein besonderes Problem dar; sie sind auf dem Foto völlig unsichtbar. Aber in manchen Fällen verändern optische Verzerrungen die Art des Bildes gravierend, und hier muss man darüber nachdenken, wie man mit den durch das optische System erzeugten Bildverzerrungen umgeht.

Typ und Charakter optische Verzerrung hängen direkt vom verwendeten Objektiv ab. Wie Sie wissen, haben alle Objektive so wichtige Eigenschaften wie Brennweite, Schärfe, Betrachtungswinkel und Schärfentiefe. Optische Schärfe ist die Fähigkeit eines Objektivs, kleinste Details einer Szene zu unterscheiden und wiederzugeben. Fehlt die Schärfe, sagt man, das Objektiv sei „seifig“. Das Objektiv selbst ist ein komplexes optisches System, das hohe Präzision und Fertigungsqualität erfordert. Dadurch sind auch Objektive gleich Modellpalette und mit den gleichen Eigenschaften können sich in der Qualität voneinander unterscheiden.

Die meisten Objektive zeichnen sich durch das Vorhandensein aller Arten von Aberrationen aus, also optischen Verzerrungen im Bild, die direkt mit dem optischen System zusammenhängen. Diese Aberrationen können chromatischen oder geometrischen Ursprungs sein. Viele Hobbyfotografen bemerken diese Verzerrungen jedoch nicht, einfach weil sie nicht wissen, worauf sie achten müssen, um die Aberrationen zu bemerken.

Chromatische Aberrationen

Chromatische Aberration ist eine recht häufige Art der optischen Linsenverzerrung, die durch das Auftreten unnötiger Farbhöfe und Konturen an Farbgrenzen gekennzeichnet ist. Chromatische Aberrationen entstehen nicht durch die Idealität der Kameraoptik, bei der weißes Licht in den Linsen zunächst in Farbanteile aufgespalten und dann wieder zu einem Strahl vereint wird. Eine gewisse Ungenauigkeit dieser Verbindung führt jedoch zu unangenehmen Verzerrungen im Bild.

Chromatische (Farb-)Aberrationen an der Grenze von Kontrastmitteln

Helle mehrfarbige Konturen, die kontrastierende Objekte umrahmen, sind chromatische Aberration. Solche Verzerrungen sind in der Bildmitte selten sichtbar, machen sich aber bei Objekten bemerkbar, die näher an den Bildrändern liegen. Am häufigsten kann diese Art der optischen Verzerrung bei der Verwendung von Zoomobjektiven beobachtet werden. Aber tatsächlich ist die chromatische Aberration bis zu einem gewissen Grad jedem Objektiv inhärent.

Grundsätzlich beeinträchtigen chromatische Aberrationen das Bild nicht so sehr, da sie hauptsächlich an den Bildrändern auftreten. Darüber hinaus sind sie oft einfach nicht sehr auffällig. Aber manchmal, insbesondere bei der Aufnahme kontrastierender Objekte, machen sich solche optischen Verzerrungen im fertigen Foto bemerkbar.

Um die Möglichkeit unangenehmer chromatischer Aberrationen zu verringern, werden heute spezielle achromatische Linsen verwendet, die aus zwei verschiedenen Glasarten bestehen – Kronglas und Flintglas. Wenn die Krone durch einen niedrigen Brechungsindex gekennzeichnet ist, ist der Feuerstein dagegen hoch. Jeweils, intelligente Kombination Diese beiden Materialien im optischen System können die Wahrscheinlichkeit chromatischer Aberrationen auf nahezu Null reduzieren.

Geometrische Aberrationen

Wenn chromatische Aberrationen mit Farbverzerrungen verbunden sind, dann charakterisieren geometrische Aberrationen die Fähigkeit des Objektivs, die Geometrie der fotografierten Objekte zu verzerren. Anfänger-Fotografen sind wahrscheinlich schon einmal auf dieses Phänomen gestoßen, wenn sich gerade Linien auf Fotos plötzlich nach außen biegen und Wände plötzlich schief werden. All dies sind geometrische Verzerrungen bzw Verzerrung, dem durch Anpassen der Blende entgegengewirkt werden kann. Durch die Verringerung des Blendendurchmessers reduziert der Fotograf die Menge der Lichtstrahlen, die auf die Ränder des Objektivs treffen.

Schließt man die Blendenöffnung jedoch zu stark, entsteht ein weiterer optischer Effekt, genannt Beugung. Die Beugung begrenzt die Details eines Bildes, unabhängig von der eingestellten Bildauflösung. Das heißt, eine zu starke Reduzierung des Aperturdurchmessers führt dazu, dass die erreichte Schärfe durch den glättenden Effekt der Beugung blockiert wird, wodurch bereits Probleme mit der Bilddetails entstehen.

Geometrische Aberrationen werden zweigeteilt einzelne Arten- tonnenförmig und kissenförmig. Bei Weitwinkelobjektiven tritt eine tonnenförmige Verzerrung auf, wenn die Mitte des Rahmens näher als die Ränder liegt, wodurch die Mitte stärker hervortritt und sich gerade Linien nach außen krümmen.

Das Gegenteil des „Fass“-Phänomens ist die kissenförmige Verzerrung, bei der sich gerade Linien dagegen nach innen biegen, wodurch der Rahmen „konkav“ wird. Kissenverzerrungen sind insbesondere für Telekameras charakteristisch. Das Auftreten einer tonnenförmigen Verzerrung in einem Foto wird dadurch erleichtert, dass der Fotograf den minimalen Zoomwert verwendet, und eine kissenförmige Verzerrung – durch den maximalen Zoom. Je höher die Vergrößerung des Zoomobjektivs ist, desto auffälliger ist die Verzerrung im Bild. Die Sichtbarkeit geometrischer Aberrationen wird auch durch die Entfernung zum fotografierten Objekt beeinflusst. Insbesondere ein nahes Motiv kann anfälliger für geometrische Verzerrungen im Bild sein.

Verschiedene Erscheinungsformen der Linsenverzerrung, also der Krümmung gerader Linien im Bild, können mit modernen Grafikeditoren entfernt oder korrigiert werden. Professionelle Fotografen werden üblicherweise zu diesem Zweck verwendet spezielle Programme zur Verzerrungskorrektur, einschließlich AdobeCamera RAW, Lightroom, Aperture und PTLens. Darüber hinaus gibt es im selben Photoshop ein LensCorrection-Tool, mit dem Sie optische Verzerrungen korrigieren können.

Zwar muss die Korrektur von Aberrationen in Grafikeditoren sorgfältig und behutsam angegangen werden, da sich bei unvorsichtiger Korrektur einige Verzerrungen einfach in andere verwandeln, was nur zu einer Verschlechterung des Bildes führen kann. Darüber hinaus sollten wir nicht vergessen, dass leichte optische Verzerrungen des Objektivs und die damit verbundenen Unvollkommenheiten im Bild letztendlich dem Foto zugute kommen können.

Manchmal kommt es in der Praxis von Fotografen auch zu optischen Verzerrungen wie der Krümmung des Bildfeldes. Dieser Effekt ist beispielsweise durch das Auftreten unscharfer Ecken und unscharfer Kanten gekennzeichnet. Das heißt, entweder nur die Mitte des Bildes oder seine Ränder können scharf sein. Auf Fotografien sind häufig perspektivische Verzerrungen zu beobachten, die sich in der Konvergenz zweier zunächst paralleler Linien im Foto äußern. Solche Verzerrungen entstehen hauptsächlich durch die Position der Kamera, das heißt, die Blickrichtung der Kamera verläuft nicht senkrecht zu parallelen Linien.

Schließlich kommt es recht selten vor, dass ein Effekt aufgerufen wird Vignettierung. Hierbei handelt es sich um Verzerrungen, die durch einen Abfall der Bildhelligkeit von der Bildmitte zu den Rändern, also eine Verdunkelung des Bildes an den Bildrändern, gekennzeichnet sind. Ein ähnlicher Effekt tritt bei Verwendung eines Weitwinkelobjektivs und der maximalen Blende auf.

Optische Verzerrungen, die durch die Eigenschaften des optischen Systems verursacht werden, große Menge. Dabei ist es wichtig zu verstehen, dass es kein einziges Objektiv ohne Aberrationen gibt. Selbst die teuersten Objektive von namhafte Hersteller kann es zu Bildverzerrungen kommen. Das bedeutet wiederum, dass man sich bei der Wahl der Optik nicht nur auf den hohen Preis des Objektivs konzentrieren sollte, sondern davon ausgehen sollte, dass die Qualität umso besser ist, je teurer es ist. Sie sollten keinen neuen, beworbenen Objektivmodellen nachjagen, wenn Sie bereits eine Optik besitzen, die vollkommen zu Ihnen passt.

Natürlich gibt es bei teuren Objektiven in der Regel mehr komplexes Design mit einer einzigartigen Linsenanordnung und mehreren zusätzliche Elemente, was das Auftreten optischer Verzerrungen aller Art minimieren soll. Allerdings kann sich, wie bereits erwähnt, keines der Objektive damit rühmen, völlig frei von den oben genannten Mängeln zu sein. Daher müssen Sie eine Optik wählen, die nur Ihnen gefällt und Ihrem Gefühl entspricht. fotografische Qualität. Es lohnt sich nicht zu glauben technische Spezifikationen Objektiv vom Hersteller deklariert, aber nur gute, qualitativ hochwertige Fotos.

Aber selbst wenn Sie Besitzer eines Objektivs werden, das manchmal Bildverzerrungen aufweist, ist das kein Problem. Denn wenn Sie die Besonderheiten des „Verhaltens“ eines bestimmten Objektivs gründlich studieren, können alle seine Mängel durch Ihr fotografisches Können gekonnt ausgeglichen werden. In jedem Fall beeinträchtigen die meisten optischen Linsenverzerrungen das Bild nicht so sehr und können leicht beseitigt werden Software bei der Verarbeitung aufgenommener fotografischer Bilder.