Fotoskola: Lär dig mer om optik
Foto: Studiocasper/Istockphoto
Störande delar i oskärpan. Här ett exempel på hur små detaljer i oskärpan kan störa en annars trevlig bild. Det mesta av oskärpan är mjuk och trevlig. Men de två högdagerblänken är tydligt och skarpt sjukantiga eftersom bländaröppningen har den formen. Bilddata: Småbildskamera (fullformat) med Nikon AF 50 mm f/1,4D vid f/3,5, 1/50, ISO 1600.
Optiska fel
Inget objektiv är perfekt, det uppstår en massa optiska fel, eller aberrationer som de ofta kallas. De flesta felen orsakas av hur ljus bryts i glas. De flesta förvärras när vi försöker göra objektiv mer extrema: vidare bildvinklar, större maxbländare eller mer zoomomfång.
Att korrigera fel innebär ofta att lägga till linselement. Ju mer du vill korrigera, ju fler linselement får du. Här går vi igenom några av de vanligaste felen, hur de uppstår och hur de åtgärdas.
Vinjettering är att ljuset inte faller jämnt över hela sensorn, den absolut vanligaste varianten är att ljuset avtar ut mot bildens kanter och i synnerhet hörnen. Så länge vinjettering är linjär, alltså att ljuset minskar jämnt, är det enkelt att kompensera för den i efterhand. Är den däremot olinjär blir det svårt att kompensera för den utan att få fula effekter. Skall du designa bort vinjettering får du öka diametern.
Distorsion är att raka linjer i motivet blir krökta i bilden. Man skiljer på tunnformig, kuddformig och mustaschformad. Tunnformig innebär att mitten av bilden buktar utåt, kuddformig är motsatsen, att mitten buktar inåt. Mustaschformad är tunnformig i mitten och övergår sedan till kuddformig utåt kanterna.
Tunnformig och kuddformig distorsion är relativt enkel att kompensera i efterhand. Det innebär att du tappar lite av bildvinkeln och att du tappar lite av den ursprungliga upplösningen. Med dagens högupplösta sensorer kan man ta bort distorsion och ändå ha mycket upplösning kvar. Att designa bort distorsion innebär fler linselement och därmed ett längre, tyngre och dyrare objektiv.
CA, kromatisk aberration beror på att ljus i olika färger bryts lite olika i linselementen. CA finns i två varianter: Axiell/longitudiell där färger förskjuts i djupled, alltså att olika färger hamnar i olika skärpeplan och transversell/lateral där olika färger förskjuts i sidled, de hamnar bredvid varandra i bilden. Axiell CA förekommer över hela bildytan och kan dämpas genom att blända ned så skärpedjupet ökar. Lateral CA förekommer bara utåt kanterna i bilden
CA åtgärdas ofta genom att skapa så kallade apokromatiska grupper av linselement där färgfelen så att säga tar ut varandra så totalresultatet blir nära noll. Ett annat sätt att dämpa CA är att använda speciella och väldigt dyra glastyper i viktiga linselement, så kallade low dispersion, LD-glas. Vissa typer av CA kan ganska effektivt tas bort i efterbearbetningen om programmet känner till vilken typ av CA objektivet ger upphov till.
SA, sfärisk aberration innebär att ljus som passerar längre utåt kanterna av objektivet bryts lite annorlunda än det ljus som passerar närmare objektivets centrum. Det här är en effekt av att använda sfäriska linselement. Du kan dämpa SA genom att låta ljuset passera kombinationer av linselement eller genom att använda asfäriska linselement. Asfäriska element är en dyr lösning, men med moderna tillverkningstekniker börjar det bli vanligare. SA uppstår lättare i objektiv med stora maxbländare.
Överstrålning/flare/spökbilder handlar om att delar av ljuset reflekteras och så att säga studsar runt i objektivet och stör bilden. Det här får två typer av effekt i bilden, dels att kontrasten sjunker, du får en ”blaskig” bild och dels som artefakter eller spökbilder, i form av färgade cirklar eller fläckar. Bländaröppningens form kan påverka både formen på spökbilder och hur många det blir.
Överstrålning dämpas med hjälp antireflexbehandling av linsytor och med att objektivets insida målas med svart absorberande färg. Dessutom hjälper motljusskydd och att hålla objektivet rent från damm och annat.
En speciell och numera ovanlig form av överstrålning uppstår på grund av reflektioner från sensorn som träffar det bakersta linselementet och kan ge underliga regnbågseffekter i ljusa delar av bilden.
Koma innebär att ljusa punkter återges lite förvrängda. Istället för en punkt blir de utdragna, som en komet med en kort svans. Koma sänker skärpan i synnerhet i kanterna på bilden och är extra märkbar och störande när du tar nattbilder där punktformiga ljuskällor som stjärnor eller lampor blir förvrängda. Koma åtgärdas på ungefär samma sätt som sfärisk aberration och kan ofta dämpas helt enkelt genom att blända ned.
Krökt skärpeplan. Sensorn är plan, men det är inte alltid bilden som projiceras av objektivet är riktigt lika plan. Vilket förstås innebär att skärpan blir sämre ju längre ut mot kanterna i bilden du tittar. Enklaste åtgärden är att blända ned vilket dämpar eller helt tar bort problemet. Skall man designa bort sådana problem slutar det ofta med att man måste öka diametern på objektivet.
Snett skärpeplan eller decentrering handlar om att ett objektiv är felmonterat eller skadat. Ett eller flera linselement lutar eller sitter inte riktigt i mitten. Ljusstarka vidvinkel- eller normalzoomar är uppbyggda av många rörliga linselement och därmed extra känsliga för smällar eller stötar.
Läs mer
Artikeln är publicerad i Fotosidan Magasin 5/2016
Fotosidan är gratis! Som inloggad får du smarta funktioner. Du kan ladda upp 10 bilder och få kritik på dem. Du får vårt nyhetsbrev. Du kan skapa köp&sälj annonser mm
26 Kommentarer
Logga in för att kommentera
Det kan ju vara värt att upprepa: artikeln innehåller en del förenklingar som kan få någon genuint optikkunnig person att skruva lite besvärat på sig :)
Den som vill kan få texterna som pdf, genom att meddela sin e-postadress genom Fotosidan.
Jag skulle dock vilja veta lite mer i detalj hur man resonerar kring en linskonstruktion vid utveckling, och varför vissa linsgrupper ser ut som de gör, med exempel.
Exakt hur fungerar ett vanligt fast normalobjektiv? Det är ju ändå mer än en lins, exempelvis, fastän ögat bara har en lins och inget problem med ex. kromatiska fel, vad jag vet.
"Optiskskolan del 2 - nu nördar vi vi till det" :)
Men vi vet helt enkelt inte hur stor gruppen är som vill gräva sig vidare och mer i detalj.
- - -
Angående ögat så är det vanskligt att jämför det med objektiv - vår mänskliga syn är oerhört komplex och består till att börja med bara delvis av information från ögonen - för det mesta hämtas minst lika mycket från minnet. Och sedan har vi en hel mängd bearbetning (bildmanipilation!) av det som ögonen rent fysiskt ser, där vi gör allt från kompensera för optiska fel till att kasta bort information som bedöms oviktig. Sist men inte minst har människors syn helt klart kromatiska fel - de finns knappt två människor som uppfattar färg exakt likadant :)
Givet! Släpp loss!
Kanske går att göra flera olika för olika nördighet.
1 Lätt nördig = för alla
2 mellan nördig = för vetgiriga.
3 Super nördiga = för de som behöver veta mer än nödvändigt.
;-)
Hur intresserad man än är av denna kunskap och teknik i övrigt så påverkar den ju resultatet av bilderna och valet av objektiv vid rätt tillfälle ;)
Jag tog emot erat råd för ett antal år sedan och använde ett objektiv i taget på olika motiv/uppdrag/ställen och prövade att ta ut gränserna.. vilket lärt mig vad som skall med i "trunken" inför olika uppdrag nu.
Tack igen för en mycket bra genomgång.
https://petapixel.com/2013/08/05/zeiss-f0-7-you-can-now-rent-two-of-the-largest-aperture-lenses-ever-made/
Bara en liten notering på det praktiska planet. Rent formellt borde det var lätt att korrigera plus och minusdistorsion i det digitala mörkrummet - tyvärr är det många gånger inte så. I den verkliga fotografin plåtar man sällan från ett rakt plan till ett annat rakt plan, man håller kameran i alla möjliga plan gentemot motivet. Det får som följd att om man digitalt i efterhand korrigerar en besvärande plusdistorsion i den ena delen av bilden, så får man ofta en oskön minusdistorsion i en annan del av bilden. Som i så många andra fall blir det bäst om det är så rätt som möjligt från början - låg distorsion hos objektivet.
Vad som förvånar mig en aning är hur bra en del billig massproducerad optik kan vara.
Väldigt ofta håller dagens objektiv tillräckligt hög kvalititet "good enough" utan att kosta skjortan.
Kanske finns det en tumregel som säger att man bör tänka sig för innan man köper en billig zoom med väldigt stort zoomomfång. Även om dagens superzoomar blir bättre och bättre.