Что такое оптическая дисторсия
Дисторсия
Дисторсия (от лат. distorsio, distortio — искривление) — аберрация оптических систем, при которой линейное увеличение изменяется по полю зрения. При этом нарушается подобие между объектом и его изображением.
Исправляется подбором линз и других элементов оптической системы при её разработке. Если присутствует в цифровом изображении, может быть исправлена программно.
Содержание
Дисторсия оптических систем с осевой симметрией
Это наиболее важный практический случай.
Прямые линии изображаются кривыми, кроме тех, которые лежат в одной плоскости с оптической осью. Например, изображение квадрата, центр которого пересекает оптическая ось, имеет вид подушки (подушкообразная дисторсия, подушка) при положительной дисторсии, и вид бочки (бочкообразная дисторсия, бочка) при отрицательной (см. рис.). В отдельных случаях искажения формы могут иметь и более сложный вид.
От диафрагмирования апертурной или виньетирующей диафрагмой дисторсия не зависит, поскольку таким способом невозможно изменить увеличение.
Количественно дисторсия может быть выражена через так называемую относительную дисторсию 
, где 
— линейное увеличение идеальной системы без дисторсии, 
— реальное увеличение. На оптической оси увеличение равно идеальному, отклонение от него обычно достигает максимума по краю поля зрения. Поэтому для характеристики дисторсии оптической системы обычно за берётся увеличение по краю.
Для одной и той же системы дисторсия зависит от расстояния до объекта, и, соответственно, от увеличения . Как правило, если дисторсия мала или отсутствует при одном расстоянии, она будет мала и при другом.
Дисторсия зависит также и от длины волны, что даёт побочный эффект, сходный с хроматизмом увеличения, и может считаться хроматической аберрацией. Поэтому, строго говоря, дисторсия снижает разрешающую способность, хотя влияние этого обычно невелико.
В зрительных трубах и биноклях дисторсия может быть уничтожена практически полностью.
Дверные глазки, которые представляют собой широкоугольные зрительные трубы, намеренно изготавливаются с очень большой бочкообразной дисторсией, чтобы можно было, сохраняя широкий угол зрения, рассмотреть при большом увеличении лицо по центру.
Дисторсия фотографических объективов
Дисторсия полностью отсутствует, если объектив симметричен, а линейное увеличение равно −1 — изображение перевёрнуто, его размер равен размеру предмета; такое увеличение соответствует возможной ситуации при макросъёмке. Под симметрией объектива здесь подразумевается зеркальная симметрия относительно плоскости апертурной диафрагмы, перпендикулярной оптической оси.
Для объективов, близких к симметричным, дисторсия обычно очень мала, даже если линейное увеличение не равно −1, что имеет место в подавляющем большинстве реальных случаев.
Исправление дисторсии в анастигматах без указанной симметрии также не представляет особой проблемы, в связи с тем, что паразитное отклонение лучей при дисторсии почти не ведёт к снижению разрешающей способности и намного менее заметно, чем сравнимое отклонение лучей при других аберрациях.
Объективы с исправленной дисторсией называются ортоскопическим.
В некоторых случаях к исправлению дисторсии предъявляются повышенные требования. Так, в объективах для аэрофотосъемки относительная дисторсия составляет 
0,01 %.
Иногда, напротив, величина дисторсии не важна. Объективы с неисправленной дисторсией называются дисторзирующими, они применяются, например, для метеорологических наблюдений.
В некоторые особо широкоугольные объективы дисторсия намеренно вводится для компенсации искажений перспективы и других недостатков (подробнее. ).
От дисторсии следует отличать искажения перспективы, вызванные проецированием трёхмерного пространства на плоскость. При таких искажениях некоторые параллельные прямые линии на изображении выглядят не параллельными, некоторые вертикальные линии — наклонными, но к дисторсии это не относится (подробнее. ).
Дисторсия в фотографии это не всегда плохо, к примеру, в fisheye (рыбий глаз) объективах, дисторсия является преимуществом. Некоторые фишай объективы предоставляют угол обзора до 180 градусов, в результате, на фотографии вы получаете полноценный круг с бочкообразной дисторсией. [1]
Теория
Из всех геометрических аберраций дисторсия описывается наиболее просто. Пусть 
— вектор, задающий две координаты в плоскости, расположенной перпендикулярно оптической оси (координата 
вдоль оси сюда не входит). Для идеального изображения все лучи, вышедшие из точки с координатами 
и прошедшие через оптическую систему, попадут в точку изображения с координатами 
, которые определяются по формуле:
,
где — коэффициент линейного увеличения. Если присутствует дисторсия третьего порядка (для осесимметричных оптических систем бывает только нечётных порядков: третьего, пятого, седьмого и т. д.), тогда лучи из попадут в
,
где 
— длина , 
— дисторсия третьего порядка, которая обычно вносит наибольший вклад в искажение формы. Если имеет тот же знак, что и , возникнет «подушка», в противном случае — «бочка».
Если есть дисторсия высших порядков 
3>» border=»0″ />, тогда лучи из попадают в
В этом случае искажения формы могут иметь более сложный вид, хотя на практике (например, в фотографии) это можно увидеть очень редко. 
зависят от расстояния до изображаемого предмета и от длины волны.
Если нужно учитывать другие аберрации, то в выражение для добавляются другие слагаемые, зависящие не только от , но и от координат луча во входном зрачке.
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Дисторсия — что это?
Дисторсия — это аберрация, вызывающая искажение изображения прямых линий, в результате чего нарушается подобие между объектом и его изображением.
Виды дисторсии
Дисторсия является одним из видов оптической аберрации, или говоря проще искажением изображения. Дисторсия — это геометрическая аберрация, т.е. она меняет правильную геометрию снимка. Также бывают хроматические аберрации, которые связаны с цветом изображения.
Дисторсия бывает двух видов – бочкообразная (выпуклая дисторсия) и подушкообразная (вогнутая дисторсия):
Если вы посмотрите на фотографии выше, то заметите что все линии не ровные, это яркий пример оптической дисторсии. Теперь наведите на фотографию мышкой и увидите, как должно быть. Итак, дисторсия это оптическое искажение, которое характерно для вашего объектива.
Бочкообразная дисторсия
Подушкообразная дисторсия
Дисторсия характерна для широкого угла. Вы не заметите дисторсию на телевиках или на портретниках.
Причем в случае зум-объектива она может быть подушкообразной на одном конце и бочкообразной на другом.
Чаще всего дисторсию приходится корректировать когда вы фотографируете на широкоугольную линзу. Особенно дисторсия ощутима если на фотографии много прямых линий через весь кадр, например, когда вы фотографируете архитектуру сверхширокоугольной линзой вам обязательно придется исправлять дисторсию.
Дисторсия как художественный приём
И все-таки дисторсия это не всегда плохо. Дисторсию можно использовать как художественный приём или для того, чтобы разместить в кадре то, что на обычном объективе не помещалось бы.
снято на Canon EF 24/1.4 II USM
снято на Bower 14/2.8
Примеры снимков с дисторсией
Далее несколько примеров, где можно наводить и убирать курсор, наблюдая как выглядит кадр с дисторсией и без.
Canon EF 24/1.4 II USM
Carl Zeiss Distagon 25/2 ZE
Bower 14/2.8
Как убрать дисторсию
Исправляется дисторсия в большей степени “асферическим” элементом, т.е. линзой, у которой более сложная поверхность, не сферическая, как у большинства других линз в объективе.
Автоматически
Остаточную дисторсию можно подправить в графическом редакторе. Для многих объективов существуют профили исправления дисторсии, которые можно подгрузить в Adobe Camera Raw с помощью Adobe Lens Profile Downloader
Дальше вы заходите в программу Adobe Camera Raw, открываете свой снимок и во вкладке Lens Corrections активизируете профиль объектива.
Вручную
Бывают случаи, когда для объектива нет профиля. Ведь профиль основан на связке камеры и объектива и потому велика вероятность, что именно для вашей камеры правильного профиля нет. Или у вас редкий объектив для которого профиля нет.
Легко убрать дисторсию вручную. Для этого вам понадобится или программа Adobe Camera Raw или Adobe Photoshop.
Adobe Camera Raw
Открываете ваш снимок в программе Adobe Camera Raw и заходите в раздел Lens Corrections. Там выбираете вкладку Manual. И ползунком в подпункте Distortion добиваетесь устранения дисторсии.
Adobe Photoshop
Открываете ваш снимок в Adobe Photoshop и идёте в меню в раздел Filters. Там вы в меню найдете пункт Lens Correction.
В правой части открывшегося окошка выбираете режим исправления Custom. И двигаете ползунком Remove Distortion до полного её исправления.
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?
Читайте также:
Похожих статей не найдено
Добавить комментарий Отменить ответ
5 thoughts on “ Дисторсия — что это? ”
А не подскажите, что за здание на второй фотографии под заголовком «Carl Zeiss Distagon 25/2 ZE»?
Очень бы подошла как локация для фильма
Это в Москве, недалеко от Ленинградского вокзала. Идти направо от выхода с вокзала и там проспект какой-то. На нем и здание метрах в 500-700. Это по-памяти. Для точности можно панорамы гугл мэпс посмотреть
Лично я использую PTLens и доволен) Нет смысла ставить DxOptics Pro ради этого
Во-первых, это целый навороченный RAW-конвертер, а не программка ))
Во-вторых, он стоит денег ))
Я бы сказал не «навороченный», а «замороченный» 🙂
но исправляет фото неплохо.
Всё хорошее стоит денег. К этому приходится привыкать. И потом в России известны и другие способы, не будем лукавить.
Что такое дисторсия объектива
Многие фотографы даже не замечают, что на их фотографиях присутствуют какие-то искажения. Лишь со временем приходит осознание, что кадры отличаются от реальности, выглядят неестественными. Это особенно касается съемки зданий. Когда ровные пропорциональные линии заметно изгибаются в разных направлениях. Рассмотрим подробнее, что же такое дисторсия объектива и как она проявляется на фотографиях.
Что такое дисторсия
Дисторсия объектива – нередкое явление, с которым сталкиваются не только любители, но и профессионалы. Этим термином называют искажение изображения.
В идеале все линии на фотографии должны быть строго параллельны краям кадра. Горизонтальные – горизонтальным, вертикальные – вертикальным.
На практике случается, что линии немного изогнуты в разные стороны. Чаще всего искривление происходит при съемке на широкоугольные объективы. На минимальном фокусном расстоянии становится шире угол обзора и искажения проявляются максимально.
Все дело в несовершенстве оптической системы фотокамеры. По сути дисторсия объектива – это искривление. Потоки света проходят через линзы и фокусируются в ней по-разному. Центральные в одном направлении, а крайние – в другом. В итоге появляется определенное отклонение.
Виды дисторсии объектива
На фотографиях встречаются 2 вида дисторсии:
Названия отражают искривление прямых на фото. Либо наружу, либо внутрь. Так что снятые объекты выглядят вогнутыми или выпуклыми. Также на одном изображении могут одновременно присутствовать оба вида искривлений.
Выпуклое искривление часто встречается при работе с длиннофокусной оптикой. Вогнутое — при съемке на ширик (широкоугольный объектив). При этом, несмотря на искажение, предметы на снимках остаются резкими.
Дисторсией объектива не считается передача перспективы на фотографии, благодаря которой можно ощутить объем и глубину пространства. Например, когда линии железной дороги сходятся вдалеке. В жизни они прямые и находятся параллельно друг другу. Но на фото, чем дальше они расположены от фотоаппарата, тем больше приближаются друг к другу и в конце даже могут сойтись в одной точке.
Это не считается абберацией объектива, так как человеческий глаз видит и воспринимает перспективу точно также.
Творческое использование дисторсии
Некоторые фотографы специально делают снимки с искажениями. Существует даже особый объектив «Рыбий глаз» или «Фишай». Это сверхширокоугольная оптика, в которой специально применяется дисторсия. Он позволяет создавать бочкообразные изображения. Так фотографы снимают необычные кадры, которые выделяют их из ряда коллег.
Однако такой прием может быть хорош для разнообразия. Если все фотографии будут с ярко выраженным искажением, эффект быстро наскучит зрителям. К тому же при съемке людей их пропорции сильно искажаются. Если фотосъемка коммерческая, клиентам может не понравиться такой юмор.
Также существуют специальные возможности при постобработке, которые дают эффект вогнутого и выпуклого искривления изображения.
Причины возникновения дисторсии объектива
Фотографируя портретным объективом или телевиком, искривление изображения скорее всего не удастся заметить. Оно ощутимее при съемке общих планов, когда на снимке присутствуют прямые линии. Например, при съемке архитектуры на широкоугольную или сверхширокоугольную оптику.
Наш мозг не воспримет картинку правильной, если стены здания, обычно параллельные друг другу, будут сходиться на фотографии. Это не соответствует действительности. Хотя по меркам техники, это не искривление, а правильная передача 3D-пространства.
Как избежать искажений
Чаще всего искривление линий на фотографии появляется при использовании дешевых широкоугольных объективов. Например, при съемке с низкой точки высоких строений. Лучше снимать со средней точки, используя фикс объективы или качественную зум-оптику. Также важно пробовать разные фокусные расстояния и экспериментировать с ракурсом и дистанцией до объекта. Так можно найти максимально выигрышный ракурс, при котором можно избежать искажений и само изображение будет выглядеть оригинально.
Можно избавиться от искривлений при пост обработке, например, в фотошопе. Сделать это достаточно легко. Так фотография приобретет более пропорциональный и гармоничный вид. При этом важно учитывать дальнейшую обработку уже при создании фото. При коррекции вогнутости или выпуклости фотографии часть краев изображения придется обрезать. Так что лучше снимать с запасом, оставляя больше места по краям.
Стремясь к совершенству все же не стоит забывать, что идеальной техники не бывает. Порой сложно сделать объект на фотографии полностью идентичным реальности. Незначительные искривления допустимы.
Как исправить дисторсию объектива в фоторедакторе
Многие фоторедакторы оснащены функцией коррекции дисторсии объектива. Рассмотрим, как улучшить фотографию в программе фотошоп.
Для этого понадобится открыть нужное изображение и провести несложные манипуляции:
Проще всего использовать автоматический режим. Понадобится лишь указать несколько параметров, которые понадобится исправить. Среди них: геометрическое искажение, виньетка, хроматическая аберрация. Также понадобится указать модель камеры и объектив. Если программа не идентифицирует их самостоятельно. Отметив нужные пункты, достаточно нажать «ОК», и программа внесет все нужные изменения.
Также есть второй способ исправления искривлений в фотошопе. Его можно использовать для фотографий в форматах RAW и JPEG.
Также при помощи ползунка «Эффект» можно не только убрать искривление, но и наоборот сделать фотографию выпуклой или вогнутой.
Недостатки исправления при пост обработке
Всегда лучше сразу сделать качественную фотографию, чем обрабатывать ее в различных фоторедакторах. Так можно сохранить не только свое время, но и качество изображения.
Из минусов коррекции можно отметить:
Дисторсия объектива – это искажение, создающее выпуклый или вогнутый эффект на фотографии. Иногда его используют в творческих целях, стремясь создать оригинальные фото. Но чаще всего искривление портит изображение, ухудшая его восприятие. Чтобы избежать этого, необходимо пользоваться качественными объективами, стараться не снимать в лоб, а отходить на достаточное расстояние от объекта съемки. Экспериментировать с ракурсами. Если искривлений все-таки не удалось избежать, можно исправить кадр при пост обработке. Это несложно и доступно в большинстве фоторедакторов.
Что такое дисторсия
Дисторсия в фотографии – это оптический эффект, при котором искривляются линии на фотографии
Дисторсия бывает в основном двух типов – бочкообразная (выпуклая, Barrel distortion) и подушкообразная (вогнутая, Pincushion distortion). Обычно дисторсию называют по простому ‘бочкой‘ и ‘подушкой‘. Но бывает и сложная или комплексная дисторсия (complex distortion), при которой искажения в разных областях изображения имеют разный тип и интенсивность. Комплексную дисторсию довольно сложно исправить с помощью графических редакторов, так как там дисторсия может идти ‘волнами’. Профессиональные фотографы комплексную дисторсию ласково именуют ‘верблюдом’, иногда ‘двугорбым верблюдом‘, так как такая дисторсия часто дает своеобразные визуальные горбы и впадины на изображении. В зарубежной литературе можно встретить и другие интересные имена для дисторсии.
Разные типы дисторсии
Объективы класса ‘Рыбий Глаз‘ (Fish Eye) имеют очень сильную бочкообразную дисторсию, использование этих объективов позволяет создавать необычные фотографии, в которых дисторсия часто играет ключевую роль для создания нужного визуального эффекта. Обычно никто не корректирует дисторсию с объективов Fish Eye. Ниже пример снимка на объектив Зенитар 16mm F2.8 MC Рыбий Глаз.
Пример фотографии с объектива Зенитар 16mm F2.8 MC Рыбий Глаз. Видны изогнутые прямые линии домов.
Рыбий глаз является широкоугольным объективом, потому его часто используют в помещениях с ограниченным пространством.
Фотографии людей на рыбий глаз. Съемка шахматного турнира.
Из-за того, что дисторсия в основном присуща широкоугольным объективам, а сами широкоугольные объективы особым способом передают перспективу изображения, то эффект дисторсии и особая передача перспективы могут придавать фотографиям необычный вид:
Снимок на супер широкоугольный объектив
Особенно сложно снимать людей на сверх широкоугольные объективы:
Съемок на супер широкоугольный объектив без исправления дисторсии
Если у вас нет специализированного объектива класса Рыбий Глаз или супер-широкоугольного объектива, то эффект сильной дисторсии можно легко имитировать практически любой программой-обработчиком. Ниже я специально усилил бочкообразную дисторсию для создания визуального эффекта.
Специально усиленная дисторсия для создания эффекта объема
Обычно дисторсию легко откорректировать с помощью ПО, практически все редакторы имеют возможность компенсировать эффект дисторсии объектива, достаточно найти ползунок Distortion и покрутить его туда-сюда. Правда, при компенсации бочкообразной дисторсии обычно приходится обрезать часть кадра, так как в поле изображения попадает пустое пространство. Много камер имеют функцию автоматической коррекции дисторсии, при этом камера учитывая параметры объектива и максимально эффективно может откалибровать исходный снимок.
Корректировка дисторсии в Lightroom. Усиление подушкообразной дисторсии. Усиление бочкообразной дисторсии. Оригинал.
Подушкообразной дисторсией обычно страдают теле объективы, но уровень дисторсии у них достаточно низкий, чтобы визуально заметить недостаток на изображении. Из-за наличия подушкообразной дисторсии у теле объективов, говорят, что объективы делают изображение ‘плоским’, так как подушкообразность визуально уменьшает объем.
Личный опыт
На большинстве снимков заметить дисторсию довольно сложно, но есть моменты, когда дисторсия очень сильно мешает. При исправлении дисторсии в RAW конвертере не всегда можно добиться нужно результата. В общем случае, современные стандартные объективы имеют хорошо исправленную дисторсию. Дисторсию сложно заметить если на фотографии отсутствуют прямые линии.
Выводы:
Оптическая дисторсия – это искривление прямых линий на фотографиях. Дисторсия создает интересные визуальные эффекты, которые могут навредить фотографии, но могут и помочь создать необычный снимок. Исправить легкую дисторсию с помощью ПО не представляет труда.
Помощь проекту. Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.