Korekcja najczęstszych wad obiektywu

Transkrypt

1 Referat z przedmiotu Edycja i przetwarzanie grafiki Marek Pomocka Łukasz Stawiarz Informatyka Stosowana, IV rok Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie 9 czerwca 2008

2 Plan prezentacji Aberracja sferyczna

3 Plan prezentacji Aberracja sferyczna Aberracja chromatyczna

4 Plan prezentacji Aberracja sferyczna Aberracja chromatyczna Dystorsja

5 Plan prezentacji Aberracja sferyczna Aberracja chromatyczna Dystorsja Winietowanie

6 Plan prezentacji Aberracja sferyczna Aberracja chromatyczna Dystorsja Winietowanie Metody korekcji

7 Aberracja sferyczna Aberracja sferyczna jest to zjawisko zachodzace wtedy, gdy promienie przechodzace przez różne strefy soczewki, lub odbite od różnych stref zwierciadła, dochodza do różnych ognisk.

8 Aberracja sferyczna podłużna dodatnia i ujemna, soczewki nieskorygowane i przekorygowane

9 Aberracja sferyczna podłużna dodatnia i ujemna, soczewki nieskorygowane i przekorygowane Na ogół promienie bliskie osi optycznej sa mniej załamywane i dochodza do ogniska leżacego dalej od soczewki niż ognisko dla promieni brzegowych. Jest to dodatnia aberracja sferyczna podłużna, a o soczewce działajacej w ten sposób mówi się, że jest nieskorygowana.

10 Aberracja sferyczna podłużna dodatnia i ujemna, soczewki nieskorygowane i przekorygowane Na ogół promienie bliskie osi optycznej sa mniej załamywane i dochodza do ogniska leżacego dalej od soczewki niż ognisko dla promieni brzegowych. Jest to dodatnia aberracja sferyczna podłużna, a o soczewce działajacej w ten sposób mówi się, że jest nieskorygowana. Gdy promienie brzegowe maja dłuższa ogniskowa, wtedy aberracja sferyczna jest ujemna, a soczewka przekorygowana.

11 Aberracja sferyczna podłużna dodatnia i ujemna, soczewki nieskorygowane i przekorygowane Na ogół promienie bliskie osi optycznej sa mniej załamywane i dochodza do ogniska leżacego dalej od soczewki niż ognisko dla promieni brzegowych. Jest to dodatnia aberracja sferyczna podłużna, a o soczewce działajacej w ten sposób mówi się, że jest nieskorygowana. Gdy promienie brzegowe maja dłuższa ogniskowa, wtedy aberracja sferyczna jest ujemna, a soczewka przekorygowana. Podłużna aberracja sferyczna pojedynczej powierzchni sferycznej rośnie na ogół jak kwadrat apertury.

12 Aberracja sferyczna od czego zależy Efekt jest proporcjonalny do czwartej potęgi średnicy obiektywu i odwrotnie proporcjonalny do trzeciej potęgi ogniskowej. Efekt ten jest bardziej zauważalny dla małych liczb przysłony. f /# = N = 1 O gdzie O jest otworem względnym obiektywu, wyrażonym jako O = d f gdzie d jest średnica obiektywu, a f ogniskowa.

13 Przykład Rysunek: Obraz rozmyty z powodu aberracji sferycznej

14 Wzór szlifierzy soczewek gdzie 1 f f ogniskowa [ 1 = (n 1) 1 + R 1 R 2 n współczynnik załamania ] (n 1)d nr 1 R 2 R 1 promień krzywizny od strony źródła światła R 2 promień krzywizny od strony przeciwnej do źródła światła d grubość soczewki (odległość między powierzchniami mierzona wzdłuż osi soczewki)

15 Aberracja chromatyczna

16 Aberracja chromatyczna Aberracja chromatyczna spowodowana jest zjawiskiem rozszczepienia światła na soczewce, które z kolei jest spowodowane zmiana współczynnika załamania n wraz z długościa fali światła.

17 Aberracja chromatyczna Aberracja chromatyczna spowodowana jest zjawiskiem rozszczepienia światła na soczewce, które z kolei jest spowodowane zmiana współczynnika załamania n wraz z długościa fali światła. Ponieważ ogniskowa f jest zależna od n, co wynika z równania przedstawionego na poprzednim slajdzie, światło o różnych długościach fal będzie skupione w różnych miejscach.

18 Aberracja chromatyczna Aberracja chromatyczna spowodowana jest zjawiskiem rozszczepienia światła na soczewce, które z kolei jest spowodowane zmiana współczynnika załamania n wraz z długościa fali światła. Ponieważ ogniskowa f jest zależna od n, co wynika z równania przedstawionego na poprzednim slajdzie, światło o różnych długościach fal będzie skupione w różnych miejscach. Aberracja chromatyczna soczewki jest widoczna jako kolorowe aureole na brzegach obiektów.

19 Aberracja chromatyczna schemat Rysunek: Aberracja chromatyczna schemat

20 Przykład Rysunek: Aberracja chromatyczna przykład

21 Dystorsja

22 Dystorsja Dystorsja nie jest pierwotna aberracja, lecz skutkiem innych aberracji. Przy dystorsji okazuje się, że poprzeczne powiększenie liniowe w obrazie zmienia się wraz z odległościa od osi optycznej, co sprawia, że obiekt kwadratowy wyglada jak beczułka lub poduszka do szpilek (pincushion).

23 Dystorsja Dystorsja nie jest pierwotna aberracja, lecz skutkiem innych aberracji. Przy dystorsji okazuje się, że poprzeczne powiększenie liniowe w obrazie zmienia się wraz z odległościa od osi optycznej, co sprawia, że obiekt kwadratowy wyglada jak beczułka lub poduszka do szpilek (pincushion). Dystorsja nie wpływa na ostrość obrazu, co najwyżej zmienia położenie punktów obrazu.

24 Dystorsja występowanie

25 Dystorsja występowanie Gdy soczewka jest dostatecznie cienka, dystorsja nie występuje.

26 Dystorsja występowanie Gdy soczewka jest dostatecznie cienka, dystorsja nie występuje. Kiedy stosuje się przesłonę dla zmniejszenia aberracji sferycznej, wtedy może pojawić się dystorsja.

27 Dystorsja występowanie Gdy soczewka jest dostatecznie cienka, dystorsja nie występuje. Kiedy stosuje się przesłonę dla zmniejszenia aberracji sferycznej, wtedy może pojawić się dystorsja. Dystorsja beczkowa jest typowa dla obiektywów szerokokatnych oraz typu rybie oko, które projektuja cała półkule na płaszczyznę.

28 Dystorsja występowanie Gdy soczewka jest dostatecznie cienka, dystorsja nie występuje. Kiedy stosuje się przesłonę dla zmniejszenia aberracji sferycznej, wtedy może pojawić się dystorsja. Dystorsja beczkowa jest typowa dla obiektywów szerokokatnych oraz typu rybie oko, które projektuja cała półkule na płaszczyznę. Dystorsja poduszkowa może występować w starszych teleobiektywach

29 Dystorsja beczkowa i poduszkowa schematy

30 Dystorsja beczkowa i poduszkowa schematy Rysunek: Dystorsja beczkowa

31 Dystorsja beczkowa i poduszkowa schematy Rysunek: Dystorsja beczkowa Rysunek: Dystorsja poduszkowa

32 Przykłady

33 Przykłady Rysunek: Dystorsja beczkowa

34 Przykłady Rysunek: Dystorsja beczkowa Rysunek: Dystorsja poduszkowa

35 Winietowanie

36 Winietowanie Winietowanie jest wada obrazu polegajac a na niedoświetleniu brzegów kadru.

37 Winietowanie Winietowanie jest wada obrazu polegajac a na niedoświetleniu brzegów kadru. Przyczyny moga być mechaniczne

38 Winietowanie Winietowanie jest wada obrazu polegajac a na niedoświetleniu brzegów kadru. Przyczyny moga być mechaniczne optyczne

39 Winietowanie Winietowanie jest wada obrazu polegajac a na niedoświetleniu brzegów kadru. Przyczyny moga być mechaniczne optyczne naturalne

40 Winietowanie Winietowanie jest wada obrazu polegajac a na niedoświetleniu brzegów kadru. Przyczyny moga być mechaniczne optyczne naturalne typowe dla aparatów cyfrowych

41 Mechaniczne winietowanie Mechaniczne przedłużenia obiektywu, takie jak

42 Mechaniczne winietowanie Mechaniczne przedłużenia obiektywu, takie jak zbyt długa osłona obiektywu

43 Mechaniczne winietowanie Mechaniczne przedłużenia obiektywu, takie jak zbyt długa osłona obiektywu dodatkowe/nakręcane filtry (zwykle UV lub polaryzacyjny)

44 Mechaniczne winietowanie Mechaniczne przedłużenia obiektywu, takie jak zbyt długa osłona obiektywu dodatkowe/nakręcane filtry (zwykle UV lub polaryzacyjny) jedno i drugie moga spowodować sytuację, w której rogi obrazu otrzymuja mniej światła niż otrzymałyby przy ich braku.

45 Rysunek: Typowy przykład mechanicznego winietowania

46 Winietowanie optyczne Rysunek: Winietowanie optyczne. Efekt ten zmniejsza się wraz ze zwiększaniem wartości przysłony.

47 Winietowanie optyczne - w zależności od wartości przesłony

48 Winietowanie naturalne 1 luminancja jest to wielkość fotometryczna wyrażajaca gęstość powierzchniowa natężenia światła (wg sjp.pwn.pl)

49 Winietowanie naturalne W przeciwieństwie do winietowania mechanicznego i optycznego, winietowanie naturalne nie jest zwiazane z blokowaniem promieni światła, lecz z naturalnym spadkiem luminancji 1. Spadek luminancji jest aproksymowany przez prawo cos 4 spadku luminancji: spadek luminancji jest proporcjonalny do czwartej potęgi funkcji cosinus kata, pod którym światło dociera do błony fotograficznej/filmowej lub macierzy czujników. 1 luminancja jest to wielkość fotometryczna wyrażajaca gęstość powierzchniowa natężenia światła (wg sjp.pwn.pl)

50 Winietowanie naturalne W przeciwieństwie do winietowania mechanicznego i optycznego, winietowanie naturalne nie jest zwiazane z blokowaniem promieni światła, lecz z naturalnym spadkiem luminancji 1. Spadek luminancji jest aproksymowany przez prawo cos 4 spadku luminancji: spadek luminancji jest proporcjonalny do czwartej potęgi funkcji cosinus kata, pod którym światło dociera do błony fotograficznej/filmowej lub macierzy czujników. Szczególne podatne na naturalne winietowanie sa obiektywy używane w szerokokatnych dalmierzowych aparatach fotograficznych oraz obiektywy aparatów kompaktowych. 1 luminancja jest to wielkość fotometryczna wyrażajaca gęstość powierzchniowa natężenia światła (wg sjp.pwn.pl)

51 Wykres luminancji dla jednego z aparatów fotograficznych

52 Winietowanie naturalne 2 Charakterystyczna cecha obiektywów retrofocus jest mocno ujemna (czyli rozpraszajaca) przednia część obiektywu oraz dodatni tył tworzacy obraz. 3 więcej informacji dsimanek/3d/telecent.htm

53 Winietowanie naturalne Teleobiektywy, szerokokatne obiektywy lustrzanek jednoobiektywowych typu retrofocus 2 oraz obiektywy telecentryczne 3 sa mniej narażone na naturalne winietowanie. 2 Charakterystyczna cecha obiektywów retrofocus jest mocno ujemna (czyli rozpraszajaca) przednia część obiektywu oraz dodatni tył tworzacy obraz. 3 więcej informacji dsimanek/3d/telecent.htm

54 Winietowanie naturalne Teleobiektywy, szerokokatne obiektywy lustrzanek jednoobiektywowych typu retrofocus 2 oraz obiektywy telecentryczne 3 sa mniej narażone na naturalne winietowanie. Winietowanie naturalne nie może być poprawione zwiększaniem wartości przesłony. 2 Charakterystyczna cecha obiektywów retrofocus jest mocno ujemna (czyli rozpraszajaca) przednia część obiektywu oraz dodatni tył tworzacy obraz. 3 więcej informacji dsimanek/3d/telecent.htm

55 Winietowanie typowe dla aparatów cyfrowych Światło padajace prostopadle na sensor aparatu cyfrowego powoduje powstanie silniejszego sygnału niż światło padajace na niego pod katem ostrym. Większość cyfrowych aparatów fotograficznych przetwarzajac dane w formacie RAW do standardowych formatów, takich jak JPEG lub TIFF, dokonuje rekompensacji tego zjawiska.

56 Metody korekcji... zaprezentuje Łukasz Í Ï

57 Źródła J.R. Meyer-Arendt Wstęp do optyki, Wydanie I. Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1977 Polska i angielska wikipedia Wiki Panorama Tools Serwis optyczne.pl Strona na temat optyki fotograficznej

58 Programy Silkypix PTLens Radcor: Lens Correction Lens Corrector Pro

59 Referat z przedmiotu Edycja i przetwarzanie grafiki. Część praktyczna Marek Pomocka Łukasz Stawiarz Informatyka Stosowana, IV rok Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie 9 czerwca 2008

60 1) Silkypix 2.0 Program umożliwia korekcję na poziomie plików RAW. Korekcję wad obiektywu umożliwia okno Lens aberration controller otwierane przy pomocy przycisku Lens. W oknie tym od góry znajdują się kontrolki do korekty winietowania, dystorsji oraz aberracji chromatycznej. Nie posiadając pliku RAW, musimy skorzystać z innych programów.

61 2) RadCor Program freeware korzystający z pliku korekcji przygotowywanego do programu PTLens. Aby dokonać korekcji z wykorzystaniem tych danych, nalezy podać dane na temat obiektywu (niebieska ramka). Korekcję winietowania przeprowadza się kontrolkami poniżej (zielona ramka). Ręcznej korekcji dystorsji oraz korekcji aberracji chromatycznej dokonac można przełączając sie pomiędzy trybami (czerwona ramka). Plusem programu jest tryb wsadowy, natomiast minusem słabe dopracowanie program potrafi przestać w penym momencie nanosić korekty.

62 3) PTLens Program o wiele bardziej przyjazny użytkownikowi, ale niestety od pewnego momentu przestał być freeware. Wersja trial pozwala na korektę tylko10 obrazków. Dużymi plusami tego programu jest odczytywanie danych EXIF, możliwośc użycia jako wtyczka do Photoshopa czy Photo-Painta, oraz przyjazny interfejs. W każdym momencie możemy zobaczyć obrazek przed/po korekcji klikając na niego myszką i przytrzymując. Wygodna jest także lista obrazków w folderze, na którym pracujemy, dzięki czemu możemy przełączać się szybko pomiędzy nimi. Korekta dystorsji odbywa sie automatycznie po odczytaniu danych EXIF (czerwone ramki). Korekcje zniekształceń możemy wybierać też ręcznie (niebieska ramka) Pozostałe korekcje dokonujemy przełączając się pomiędzy odpowiednimi panelami (zielona ramka). W momencie, gdy zdjęcie dalej bedzie obrabiane w programie graficznym, wygodniej jest użyć tego programu jako wtyczki, bądź skorzystać z wielu wtyczek dostępnych w internecie.

63 4) Lens Corrector Pro Przykład jednej z płatnych wtyczek. Wersja demo jest niestety tylko demonstracyjną, gdyż nie pozwala na zastosowanie zmian do obrazka. Wtyczka umożliwia szybką korekcję dystorsji (czerwona ramka), ale pozwala także na korekcję w wybranej płaszczyźnie oraz szereg korekcji perspektywy (niebieska ramka). Niestety, mimo, że płatna, nie radzi sobie ze wszystkimi zniekształceniami. Na szęście powstało wiele podobnych wtyczek, a sporo z nich jest na licencji freeware.

64 5) Lens Correction Przykład jednej z wielu darmowych wtyczek. Posiada tylko dwie kontrolki do sterowania korektą dystorsji, ale momentami działa o wiele lepiej, niż poprzednio opisana.

65 6) Przykłady korekcji Korekcja winiety (Silkypix 2.0) Korekcja dystorsji beczkowej (RadCor, automat) Korekcja aberracji chromatycznej (PTLens) tu wystapił problem, gdyż we własnych zdjęciach cięzko było znaleźć przykład aberracji, a internet nie był łaskawy.

66 Korekcja dystorsji poduszkowej (Lens Correction)