Optiske Aberrationer

Optiske Aberrationer er forskellige former for billedforvrængninger. Alle objektiver uanset konstruktion har billedforvrængning i et eller andet omfang. Det skyldes primært lysets brydning i de glaslinser, som et objektiv normalt er sammensat af og den fysiske udformning. Det kan vi ikke ændre på, men vi kan bruge vores objektiver på en måde, så billedkvaliteten påvirkes mindst muligt.

Den eneste indstilling på objektivet, som kan have afgørende indflydelse på de optiske aberrationer, er blænden. Det har i mange år været god latin at blænde 2 trin ned i forhold til fuld blænde åbning, for at få de bedste optiske egenskaber hentet ud af objektivet. Der er lidt om snakken, men der kan være andre hensyn, som for eksempel ønsket om stor dybdeskarphed, som gør ekstra nedblænding nødvendigt. Omvendt så kan det være hensigtsmæssigt med en lille dybdeskarphed ved portræt billeder, og så skal der blændes op i stedet for.

En blænde har i fotografisk henseende samme funktion som øjets iris. Det er en mekanisk anordning midt i objektivet, som kan regulere lys mængden til sensoren i forbindelse med selve eksponeringen.

Om man skal blænde op eller ned afhænger af mange ting. For de fleste fotografer er det som tidligere nævnt et spørgsmål om dybdeskarphed, men det har i høj grad også  indflydelse på mange andre ting.

I det følgende vil vi især se på hvilken indflydelse op og ned blænding kan have på et objektivs egenskaber og de uundgåelige billedaberrationer.

Fotonerne (lys partiklerne) påvirkes på deres vej gennem objektivet både af den optiske og mekaniske konstruktion og det fører til afvigelser (aberrationer) i form af vignetting, kromatisk aberration, astigmatisme og billedopløsning. Aberrationer i form af Barrel og  Pincushion distortion (også kaldet tønde og pude forvrængning) er radiale forvrængninger, som typisk gør sig gældende ved henholdsvis vidvinkel og tele objektiver.

Med Raw formatet’s indtog, og det programmel, som er udviklet til behandling af disse billedfiler, er redigeringsprogrammernes justeringsmuligheder efterhånden blevet så omfattende og sofistikeret, at næsten enhver form for forvrængning kan korrigeres i et eller andet omfang.

Hvorfor ofre tid og penge på at forfine og korrigere objektiverne, når det er billigere at korrigere for optiske fejl softwaremæssigt? Spørgsmålet er relevant, for det er et af de områder, hvor der er gjort store fremskridt de seneste år.

Den mekaniske kvalitet og robusthed, samt vejrbestandighed, er som regel højere på de optisk set lidt bedre objektiver. Der er ofte indbygget ”anti-shake” anordninger, som tillader længere eksponeringstider uden rystede billeder. Der er altid anvendt hurtige motorer for at få en kvik fokusering. Objektiverne er ofte meget  lysfølsomme. Alt sammen har stor betydning for den professionelle fotograf, som  skal være sikker på at udstyret ikke svigter i afgørende situationer.

Er pengene ikke noget problem, så køb et mekanisk stabilt og vel korrigeret objektiv, for alt andet lige så vil et godt objektiv give billedmateriale, som er nemmere at gå til redigeringsmæssigt. Det er svært selv med det bedste software at udkonkurrere et skarpttegnende og kontrastrigt objektiv med få aberrationer.

Kameraer er forældede i løbet af relativ kort tid, hvorimod mange ældre objektiver fungere fint sammen med de sidste nye digitale kameraer. Nogle af de bedste objektiver og optiske konstruktioner har en lille menneskealder på bagen, men de er fortsat gængse. Hvis køb af fotoudstyr skal være en ”investering”, så er det næsten kun objektiver, der kan komme i betragtning.

Det er som bekendt dyrt at være fattig. Har man ikke pengene, så er finansieringen en ekstra omkostning, og det er sjældent muligt at forhandle sig til en fornuftig rabat, når man skal have kredit. Køber man for billigt, er der en stor risiko for hurtig nedslidning og mekaniske problemer. Er den optiske ydelse tilligemed ikke tilfredsstillende, så er pengene ikke givet godt ud. De er spildt!

Vi er imidlertid mange, som er nød til at foretage en Cost-benefit analyse, når vi skal købe fotoudstyr. For os vil objektiver i mellemklassen sansynligvis give mest for pengene. Et objektivs optiske kvalitet er ikke ligefrem proportional med prisen. Der betales forholdsvis meget for selv små optiske forbedringer og lidt ekstra lysstyrke, men der betales som regel også en ”pris” i form af ekstra vægt og fysisk størrelse.

Man hører ofte det udsagn at et given objektiv tegner ekstremt skarpt, men det er sjældent at brugeren går op i, hvordan objektivet har det med billedforvrængning i øvrigt. Skarphed er et lidt difus begreb fordi optiske aberrationer, billedkontrast, opløsning o.s.v. også er med til at påvirke skarphedsindtrykket.

Skarphed i traditionel betydning er naturligvis ikke uvigtigt, men stort set alle objektiver tegner tilstrækkeligt skarpt til de fleste formål. Mange forveksler skarphed med opløsning.

Fotobladenes test går meget op i hvor meget et objektiv kan opløse i LP / mm, og hvor meget tønde og pudeforvrængning der måles ved de forskellige brændvidder, men det fortæller ikke nødvendigvis hele sandheden om et objektivs evne til at tegne et flot billede.

Jeg har taget flotte billeder med billige kompaktkameraer og flotte  billeder med D-SLR kameraer udstyret med relativt billigt optik. Der skal som regel korrigeres for kromatisk aberration, samt vignetting og tønde eller pudeforvrængning, men så er billederne også svære at skelne fra optagelser taget med langt dyrere og bedre korrigeret objektiver!

Det jeg forstår ved rigtig skarphed er, at kameraet er holdt roligt, og at motivet er korrekt fokuseret. Når vi taler praktisk fotografering, har det større betydning end et flot måleresultat på et enkelt punkt. Om et objektiv tegner lidt mere eller lidt mindre skarpt har kun akademisk interesse for et fåtal i den praktiske verden.

En vigtig huskeregel: Det er ikke udstyret som tager billedet. Det er fotografen!

Skal vi fremstille meterstore forstørrelser, som også skal kunne tåle at blive studeret på nært hold, så er det klart, at kun det bedste udstyr er godt nok, men til og med print i A3 størrelser, så kommer man langt med fotoudstyr i mellemklassen. Det er næsten aldrig fotoudstyret som er årsag til et dårligt billede! Det er næsten altid fotografen!

Nedenstående skema eller tabel er en oversigt over de vigtigste optiske aberrationer og hvilken virkning blændeindstillingen har.

 

ABERRATIONER

BILLEDOMRÅDE

NEDBLÆNDING

SOFTWARE LØSNING

Kromatisk aberration (farvede kanter)

Billedhjørner

Ingen virkning

Ja

Defringe ( overeksponeret områder)

Højlys kanter blålig

Ingen virkning

Ja

 

 

 

 

Optisk vignetting

Mørke billedhjørner

Ca. 2 trin har effekt

Ja

Naturlig vignetting (især vidvinkel)

Mørke billedhjørner

Ingen virkning

Ja

 

 

 

 

Pudeforvrængning  (Tele )

Hele billedet

Ingen virkning

Ja

Tøndeforvrængning  (vidvinkel)

Hele billedet

Ingen virkning

Ja

 

 

 

 

Diffraktion ( Billedopløsning )

Hele billedet

Har negativ effekt

Nej

Dybdeskarphed

Hele billedet

Har positiv effekt

Nej

 

 

 

 

Flare og andre refleksioner

Hele billedet

Ingen virkning

Nej (Brug modlysblænde)

Astigmatisme

Billedhjørner

Lille positiv effekt

Nej

Billedkrumning

Hele billedet

Lille positiv effekt

Nej

Comatisk aberration

Billedhjørner

Har positiv effekt

Nej

Spherical aberration

Hele billedet

Har positiv effekt

Nej

Axial Colour aberration

Hele billedet

Lille positiv effekt

Nej

Drop in peripheral illumination

Billedhjørner

Har positiv effekt

Nej

 

Ved de første 6 aberrationer har nedblænding ( bortset fra Optisk vignetting ) ingen indflydelse på forvrængningerne, men der findes heldigvis software løsninger. Photoshop og Lightroom kan automatisk korrigere for fejlene, hvis kameraet eller objektivet er kendt af programmerne. I flere og flere redigeringsprogrammer er det muligt manuelt at korrigere for de nævnte optiske fejl.

Det er vigtigt at forstå at softwaremæssige løsninger ikke er uden bivirkninger. Kromatisk aberration f. eks. skyldes at forskelligt farvet lys har forskellig bølgelængde og derfor også har forskellig fokus punkt i en simpel optik. Det røde og blå billede har typisk ikke samme størrelse i mange objektiver Det kan vi justere for, men alt andet lige så betyder det lidt tab af detaljer. Med andre ord, det ville formentlig være bedre for billedkvaliteten, hvis objektivet i stedet var bedre korrigeret.

Diffraktion og dybdeskarphed er næsten 2 modsat rettede størrelser. Når vi blænder ned så falder opløsningen. For et D-SLR kamera allerede mærkbart ved blænde f/8 eller f/11. For et kompaktkamera måske allerede ved f/3.5. Til gengæld så vokser dybdeskarpheden.

Ved fuld blændeåbning tegner et fint objektiv knivskarpt i centrum, men det kniber jo længere vi bevæger os ud mod billedperiferien. På det problem hjælper kun nedblænding.

Find den gyldne middelvej!

De sidste aberrationerne, som er vist med kursiv skrift, er forvrængninger  som er svære at udpege på et billede. Refleksioner kan man naturligvis se og nogen gange er astigmatisme også meget tydeligt.

Astigmatisme skyldes at lodrette og vandrette linjer på en radial akse har forskellig fokus jo længere man bevæger sig ud mod billedperiferien.

Objektivfabrikanternes MTF målinger (kontrast) ved typisk 10 og 30 LP/mm omfatter også kurver for Sagittal og Meridional linjer.

Astigmatisme = forskellig opløsning af radial (Sagittal) og tangential (Meridional) linje mønstre. En hyppigt forekommende bygningsfejl i det menneskelige øje.

Indledningsvis blev det nævnt, at den bedste optiske kvalitet yder et objektiv ved ca. 2 til 3 trins nedblænding *( gælder ikke kompaktkameraer med meget små sensorer). Det er alt taget i betragning nok ikke helt forkert.

www.pixelonline.dk