CORSO DI FOTOGRAFIA
DIGITALE
LIVELLO AVANZATO
Alessandro Tintori
www.alessandrotintori.com
[email protected]
Aberrazioni e distorsioni ottiche
1
ABERRAZIONI E DISTORSIONI OTTICHE
Unit 11
Aberrazioni e distorsioni ottiche
2
Sommario
• Aberrazioni monocromatiche
• Aberrazione policromatiche
• Altri fenomeni aberranti
• Correzioni in Adobe Photoshop Lightroom
Aberrazioni e distorsioni ottiche
3
Aberrazioni
• Differenza tra immagine effettiva formata da un
obiettivo e l’immagine originale.
• Solitamente generano:
• Scarsa nitidezza
• Deformazione dell’immagine
• Differenze di colore
• Luminosità non uniforme
• Due tipologie:
• Policromatiche (dipendono dall’indice di rifrazione della
lunghezza d’onda della luce)
• Monocromatiche
Aberrazioni e distorsioni ottiche
4
Aberrazioni
• Aberrazioni di Siedel
• Aberrazione sferica
• Coma
• Astigmatismo
• Curvatura di campo
• Distorsione
• Difetti nella rappresentazione del colore
• Aberrazione cromatica
Aberrazioni e distorsioni ottiche
5
Altri fenomeni aberranti
• Diffrazione
• Vignettatura
• Bagliori (flare)
Aberrazioni e distorsioni ottiche
6
Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
7
Aberrazione sferica
• I raggi distanti dall’asse
ottico vanno a fuoco ad
una distanza differente
dalla lente rispetto a quelli
centrali.
• Dovuto al fatto che la lente
è prodotta a partire da una
sfera per economicità
costruttiva.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
8
Aberrazione sferica
http://www.marcocavina.com
Aberrazioni e distorsioni ottiche
9
Lenti asferiche
• Si risolve introducendo
lenti asferiche nei gruppi
ottici dell’obiettivo.
• Si riduce chiudendo il
diaframma perché si
escludono i raggi più
esterni della lente.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Obiettivi con lenti asferiche
Canon EF 24-105mm f/4L IS USM, 1.150$
(1 Super UD glass + 3 aspherical lenses)
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Coma
• Il nome deriva dal
caratteristico aspetto a
cometa delle immagini create
dai sistemi ottici che
presentano questo difetto.
• Quando il soggetto è
spostato lateralmente rispetto
all'asse ottico:
• i raggi che passano per il
centro di una lente sono
focalizzati ad una certa
distanza.
• I raggi che passano in periferia
sono focalizzati invece in un
punto diverso sull'asse.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
13
Coma
Aberrazioni e distorsioni ottiche
14
Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Astigmatismo
• I raggi che si propagano in
due piani intersecanti
l’asse ottico ad angoli
diversi hanno fuochi
differenti.
• I raggi viola M vanno a fuoco
in BM
• I raggi verdi S vanno a fuoco
in BS
• Proiettando l’immagine di
un punto, questo risulta
deformato.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Astigmatismo
Planar 1.4/50 a f/1.4 messa a fuoco centrale
http://toothwalker.org/optics/astigmatism.html
Aberrazioni e distorsioni ottiche
18
Astigmatismo
• Proiettando l’immagine di
un punto, questo risulta
deformato.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
19
Contenimento dell’astigmatismo
• Tutti gli obiettivi fotografici moderni sono corretti per
ridurre l’astigmatismo (tranne quelli delle fotocamere usa e
getta).
• Viene utilizzato uno schema di 3 lenti positive/negativo
detto «Tripletto di Cooke»:
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Curvatura di campo (di Petzval)
• Un oggetto piano
perpendicolare all’asse
ottico (oppure un oggetto
non piano oltre la distanza
iperfocale) non può essere
messo a fuoco sul piano
dell’immagine ma su una
superficie curva.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Distorsioni
• La distorsione provoca un
incurvamento delle linee
trasversali dell'immagine
derivante dal variare della
distanza dall'asse di
ripresa.
• La distorsione a cuscinetto
fa sì che le linee
trasversali si incurvino
verso il centro.
• La distorsione a barilotto le
rende curve verso
l'esterno.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
24
Distorsioni
• La distorsione a barilotto è
piuttosto comune e tipica degli
obiettivi grandangolari.
• La distorsione a cuscinetto è
più rara ed è presente
tipicamente nei teleobiettivi.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
25
Distorsione a barilotto
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Aberrazione cromatica
• Difetto nella formazione
dell’immagine dovuto ai
diversi valori di rifrazione
delle diverse lunghezze
d’onda che compongono la
luce che attraversa una
lente.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Aberrazione cromatica
• Si manifesta come un
alone attorno all'oggetto
osservato, rosso da una
parte e blu dall'altra.
• Rosso e blu sono infatti ai
due estremi dello spettro
della luce visibile e sono
quindi i colori per i quali la
differenza di rifrazione è
maggiore.
Esempio di aberrazione cromatica: i bordi delle
foglie appaiono blu invece che verdi.
http://it.wikipedia.org/wiki/Aberrazione_cromatica
Aberrazioni e distorsioni ottiche
29
Aberrazione cromatica
Lente di correzione o doppietto cromatico
http://it.wikipedia.org/wiki/Aberrazione_cromatica
Aberrazioni e distorsioni ottiche
• Il problema viene risolto:
• Utilizzando lenti multiple di
materiali con diversa
dispersione (doppietto
acromatico).
• Inserendo negli obiettivi lenti
costruite con materiali a
bassa dispersione come la
fluorite.
• Chiudendo il diaframma (si
aumenta la profondità di
fuoco).
30
Obiettivi con elementi alla fluorite
• “One optical difference
between low-priced lenses
and more expensive,
professional lenses often
is the degree of correction
for chromatic
aberrations…”
John Paul Caponigro, Canon USA Digital Learning
Center
Canon EF 70-200mm f/2.8L IS II USM, 2.500$
23 elements in 19 groups
(1 fluorite and 5 Ultra Low Dispersione UD elements)
Aberrazioni e distorsioni ottiche
31
Canon EF 85mm f/1.2L USM, Canon EOS 5D, a f/1.2
Autofocus sulla croce
Aberrazioni e distorsioni ottiche
Leggermente sfuocato manualmente
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Dipendenza delle aberrazioni da diaframma e distanza
dall’asse ottico
Asse ottico
Aberrazione
D
Y
Aberrazione sferica
D3
-
Coma
D2
Y
Astigmatismo
D
Y2
Curvatura di campo
D
Y2
Distorsione (%)
-
Y2
Colore assiale
D
-
Colore laterale
-
Y
D = Diaframma; Y = Distanza dall’asse ottico
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Diffrazione
• Quando un'onda passa
attraverso un foro che ha una
larghezza simile alla lunghezza
d'onda, essa cambia il suo
angolo di propagazione.
• La luce, dato che ha una
natura ondulatoria, è affetta da
diffrazione.
• Leggera diffusione che riduce
la nitidezza.
• Fenomeno significativo solo
con i diaframmi più chiusi.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
34
Effetto del diaframma sulla diffrazione
Aberrazioni e distorsioni ottiche
35
Effetto del diaframma sulla diffrazione
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Vignettatura
• Riduzione della luminosità dell'immagine alla
periferia rispetto al centro.
• Dovuta a:
• Ottiche scadenti
• Paraluce non idonei alla focale dell’obiettivo
• Filtri troppo spessi
• Può essere utilizzata in modo creativo per
concentrare l’attenzione dello spettatore verso il
centro dell’immagine.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
38
Vignettatura
© 2000 Alessandro Tintori
Aberrazioni e distorsioni ottiche
39
Vignettatura
http://it.wikipedia.org/wiki/File:RioparaguayJune2005.jpg
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Vignettatura meccanica
• I raggi di luce emanati dai punti della scena fuori
asse sono parzialmente bloccati da oggetti
esterni (filtri, lenti aggiuntive, paraluce) che fanno
abbassare la luminosità dell'immagine alla
periferia.
• Non dipende dall'apertura, essendo un fenomeno
meccanico.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Vignettatura ottica
• Attenuazione della luce ai bordi dovuta alla
costruzione della lente.
• L’attenuazione è proporzionale alla quarta
potenza del coseno dell’angolo θ di scostamento
dall’asse ottico:
• Le ottiche grandangolari sono più soggetti perché
θ è maggiore.
• Si può correggere riducendo l’apertura.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Vignettatura digitale
• La luce che colpisce il
sensore
perpendicolarmente
produce un segnale più
intenso rispetto alla luce
che lo colpisce
obliquamente.
• Difetto corretto spesso dal
microprocessore.
• L’uso di microlenti sui
fotodiodi riduce l’effetto.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
43
Flare
Aberrazioni e distorsioni ottiche
44
Flare
• I flare non sono aberrazioni ma possono
compromettere la qualità dell’immagine più di
esse.
• I flare possono essere di diverso tipo:
• Macchie colorate.
• Immagini fantasma.
• Aloni.
• Foschia su tutta l’immagine.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Cause del flare
• Il flare è causato dai raggi luminosi che
colpiscono la pellicola o il sensore nel punto
sbagliato o da raggi riflessi che non avrebbero
dovuto colpire la pellicola o il sensore.
• Possibili cause:
• Riflessione dovute all’interfaccia aria vetro attraversata
•
•
•
•
dai raggi luminosi.
Il barilotto delle lenti.
Le lamelle del diaframma.
Particelle di sporco presenti sul vetro dell’obiettivo.
Infiltrazioni di luce nella fotocamera.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Lenti con trattamento antiriflesso
• L’avvento delle lenti con trattamento antiriflesso
ha ridotto molto l’incidenza della riflessione della
luce tra le lenti dell’obiettivo e l’incidenza della
rifrazione nell’interfaccia aria/vetro.
• Le prestazioni dei trattamenti antiriflesso non
sono costanti lungo lo spettro luminoso e
dipendono anche dall’angolo d’incidenza della
luce.
• Le riflessioni residue sono dell’ordine dello 0,51% rispetto a circa il 4% di un vetro non trattato.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
47
Come si forma un flare e l’importanza del paraluce
http://toothwalker.org
Aberrazioni e distorsioni ottiche
48
Esempio di flare causato da vetro sporco
© 2014 Daniela Ravelli
Aberrazioni e distorsioni ottiche
49
Canon EF 24-105mm f/4.0L IS USM
• I primi 10.000 pezzi
prodotti erano affetti da
problemi di flare dovuti a
riflessioni provocate da un
difetto nel rivestimento
interno.
• Canon risolve il problema
gratuitamente.
• Acquisto usato?
Controllare il numero di
matricola…
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Diaframma fantasma (Aperture ghosting)
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Velatura (Veiling glare)
http://toothwalker.org
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Profilo dell’obiettivo
• Modulo Develop
• Pannello Lens Corrections
• L’obiettivo utilizzato è
individuato mediante i dati
EXIF dell’immagine.
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Profilo dell’obiettivo
• Nel caso non sia
riconosciuto
automaticamente, si può
scegliere marca e modello
dell’obiettivo ed
eventualmente il profilo.
• Con Amount, la
correzione può essere
personalizzata in termini
di:
• Distorsione
• Vignettatura
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Personalizzazione del profilo
• Eventuali correzioni alle
percentuali di distorsione
e/o vignettatura possono
essere salvate in un nuovo
profilo associate a quello
specifico l’obiettivo.
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Rimozione dell’aberrazione cromatica
• Il check box Remove
Chromatic Aberration è
quello del pannello Basic.
• Risolve i problemi di:
• aberrazione cromatica
laterale (bordi rosso/verdi,
bordi blu/gialli).
• Perdita di carica dei CCD
(sottili bordi viola).
• Non risolve:
• L’aberrazione cromatica
assiale (bordi viola e verdi).
• Flare (bagliori).
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Correzione dell’aberrazione cromatica
Aberrazioni e distorsioni ottiche
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Correzione dell’aberrazione cromatica
Aberrazioni e distorsioni ottiche
59
Correzione dell’aberrazione cromatica
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Riferimenti
• Ansel Adams, La fotocamera, Zanichelli.
• www.wikipedia.org
• www.usa.canon.com
• www.treccani.it
• www.fotografareindigitale.com/
• blogs.adobe.com/lightroomjournal
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