Coś naprawdę przydatnego, choć z uwagi na pracochłonność nie w każdym przypadku uzasadnione.

Co to jest aberacja chromatyczna?

W zależności od długości fali świetlnej (co odbieramy jako kolor) promienie świetlne biegną przez soczewki nieco inną drogą. I tak obraz tworzony przez układ optyczny ma nieco inny rozmiar dla poszczególnych barw. Im dalej od środka obrazu (od osi optycznej) tym różnica położenia obrazu różnych kolorów składowych, tego samego miejsca obiektu, jest większa.

Wizualnie objawia się to w ten sposób, że im bliżej krawędzi obrazu (fotografii), im dalej od jego środka, tym są silniejsze barwne obwódki na kontrastowych przejściach w obrazie (np. czarny otwór okna w białej ścianie).

Ale uwaga, nie każde "tęczowe krawędzie" mają za przyczynę aberację chromatyczną. W szczególności w miejscach prześwietlonych tworzą się często purpurowe smugi - np. gałąź na tle nieba. Opisana poniżej metoda służy do korekty efektów jedynie "prawdziwej" aberacji chromatycznej.

Jeden obraz wart tysiaca słów więc teraz obrazek:

przed korekcją:



po korekcji:

Proszę zawuważyć, na pierwszym obrazku z powyższego pocztu, że szkodliwość aberacji jest tym większa im dalej od środka - czarna linia położona dalej od środka fotografii jest "bardziej tęczowa".

Jeszcze garstka praktyki z teorią.
Powyższe zdjęcia były robione przez obiektyw x100 w mikroskopie, obiektyw planachromatyczny, tzn. bez korekcji aberacji chromatycznej (tak jak standardowe obiektywy achromatyczne używane w "normalnych" mikroskopach).

Jak można się domyślić aberacja chromatyczna daje się niwelować przez odpowiednią konstrukcję obiektywu i są obiektywy o mniejszej lub większej jej korekcji. Są obiektywy pod tym względem doskonałe, choćby zdecydowana większość fotograficznych obiektywów stałoogniskowych i lepsze, nieprzesadzone zoomy.

Jak się rzekło aberacja chromatyczna dotyczy nie tylko obiektywów mikroskopowych ale i każdych innych. W szczególności jest dobrze widoczna w większości aparatów cyfrowych.
Choć jest na tyle silnie wyrażona, że dostrzegalna, zwykle dopiero przy skrajnych osiągach ich obiektywów: max lub min zoom (ogniskowa), funkcje makro, max. zbliżenie (ogniskowanie).
Zmiana wielkości przysłony nie wpływa na "poprzeczną składową" aberacji chromatycnej - tą usuwalną poniższą metodą i tą bardziej rzucającą się w oczy, w obrazie.

Oczywiście jest sens zajmować się usuwaniem aberacji chromatycznej dopiero wtedy gdy przeszkadza, a nie w każdej fotografii będzie istotną zawadą.

Więc ...

Dalej będą zdjęcia zarodników Macrolepiota (procera?), w błękicie krezolowym (reakcja metachromatyczna), przez obiektyw x40 (apochromat - czyli ze znaczną korekcją aberacji chromatycznej - ale po drodze do zdjęcia jest jeszcze okular projekcyjny - który dodaje swoją aberację chromatyczną).

Generalnie jednak aberacja chromatyczna jest w tym obiektywie słabiej wyrażona, niż w prezentowanej powyżej "setce":



na zdjęciu czegoś bliższego życiu niż linijka szkiełka mikrometrycznego wygląda to tak:

przed i po korekcie efektu aberacji chromatycznej:



Z pozoru to samo ale proszę zwrócić uwagę na zarodniki położone najdalej od centrum fotografi. Na barwę ścian i ostrość obrazu.

W zasadzie obie wersje jednak ujdą dla potrzeb ilustracji strony tego gatunku.

No chyba, że ....

- chcemy pokazać jakiś fragment w większym powiększeniu, zwłaszcza fragment dalej od centrum fotografii,
- (i/lub) interesuje nas wyraźny obraz drobne detale, np. we wnętrzu komórek, urzeźbienie,
- (i/lub) barwa detali jest istotna


W tym wypadku chciałem użyć fotografii do ilustracji efektu metachromatyczności ściany komórkowej przy barwieniu błękitem krezolowym (CRB, Cresyl Blue). Polega on na odmiennym wybarwianiu się zewnętrznej części ściany komórkowej i jej wewnętrzej części.

przed i po korekcie efektu aberacji chromatycznej:


przed i po:



Prosze zauważyć, że w większości miejsc "tęcza" skutecznie maskuje błękitne zabarwienie zęwnętrza ściany i fioletowo-czerwone wewnętrznej części ściany komórkowej.

Na pożegnanie przykładów (przed przejściem do "jak to się robi"). Ostatnie życiowe przykłady, zarodniki Scleroderma (verrucosum?), pod x100.

w przekroju optycznym przez środek - proszę oczywiście zwrócić uwagę na odleglejsze od centrum partie fotografii
przed i po:



w przekroju optycznym "po wierzchu" - proszę zauważyć, jaki skutek daje korekta efektu aberacji chromatycznej "w masie" (tj. nie na krawędziach) - tu nie widzimy jakichś konkretnych "tęczowych obwódek" - za to proszę zobaczyć jak poprawia się wyrazistość obrazu, szczególnie urzeźbienia zarodnika na godz. 5
przed i po:




No i teraz jak to się robi ...

(wiadomość edytowana przez Marek 18.lutego.2006)

Więc teoria korekty efektu aberacji sferycznej na fotografii wygląda tak:

1. obraz cyfrowy zapisany jest w trzech dopełniających się barwach - czyli zapisany jest jako trzy osobne obrazy: czerwony, zielony i niebieski.

2. jak wiemy rozmiar tego samego obiektu w każdym z tych trzech kolorów jest nieco inny

3. różnica rozmiarów jest funkcją odległości od osi optycznej, która zakładamy, że powinna się pokrywać ze środkiem fotografii
innymi słowy, w centrum fotografii wszystkie obrazy "zchodzą się" im dalej od centrum tym bardizej "rozjeżdzają się"

4. możemy teraz zlikwidować ten rozjazd np. w następujący sposób
- obraz zielony zostawiamy w spokoju, jako punkt odniesienia (raz, że zielony jest w środku widzialnego spektrum, dwa, że ludzkie oko jest najbardziej czułe właśnie na tą barwę, trzy. że obiektywy koryguje się w pierszym rzędzie dla tej barwy a potem jak się da to i dla pozostałych)
- obraz czerwony tak rozciągamy lub ścieśniamy wględem środka fotografii aby spasować go z obrazem zielonym,
- obraz niebieski rozciągamy względem środka fotografii tak aby spasować go z obrazem zielonym

i gotowe

Jako się rzekło, wielkość rozjazdu jest funkcją odległości od osi optycznej. Żeby było trudniej jak wygląda ta funkcja tego nie wiemy, co więcej nie jest ona raczej liniowa i oczywiście jest różna dla różnych układów optycznych (inny obiektyw, inny zoom, inne nastawienie odległości i będzie zmiana funkcji).

Na szczęście każdą krzywą można jakoś aproksymować. W użytym przeze mnie narzędzu aproksymuje się stopień rozjazdu obrazu za pomocą wielomianu czwartego stopnia - czyli trzeba określić 4 współczynniki tej funkcji (zmienną jest odległość w pikselach od centrum fotki).

Pionierzy wyznaczali te współczynniki na poły ręcznie. Teraz jest narzędzie istotnie wspomagające to trudne dzieło.

Dobrą wieścią jest to, że wystarczy określić te współczynniki tylko raz dla danego układu - określony mikroskop - okular - złączka i nastawienia optyki aparatu [jeśli foto przez obiektyw aparatu]).

Złą wieścią jest to, że to robota żmudna (choć z czasem przychodzi wprawa) określenie jednego zestawu współczynników może zająć i kilka godzin.

Gdy mamy już współczynniki przesunięcia po promieniu, to używamy innego programu do odpowiedniego automatycznego rozciągnięcia lub ścieśnienia obrazów składowych i złożenia nowego obrazka w całość.

Teraz co to za programy i skąd je wziąść ...

Do samej kalibracji - określenia współczynników używa się darmowego programiku PTShift - używanego spod niedarmowego Adobe Photoshop - stąd:
http://www.pinlady.net/vr/

dodam, że pod linkiem instructions są instrukcje jak zainstalować, jest to skrypcik używany pod Adobe Photoshop CS lub CS2 i umożliwia wizualne określenie stosownego stopnia przesunięcia obrazu w danym punkcie, zapisuje wszystkie określone punkty i wylicza współczynniki
* tak jak piszą w poradach najwygodniej zrobić z niego akcję Photoshop uruchamianą skrótem klawiszowym

Zanim jednak użyjesz tego programu potrzebujesz jeszcze dwóch rzeczy.

A. darmowej biblioteki PanoTools (libpano12). Wersja 16-bitowa do pobrania tu:
- https://sourceforge.net/projects/panotools/
wejść w Files, wziąść
istalacja polega po prostu na umieszczeniu pliku libpano12.dll w c:\windows\system32

B. programiku który w oparciu o współczynniki robi "radial shift" czyli promieniste przesunięcie obrazów niebieskiego i czerwonego

- są dwie wersje możliwe

- darmowe programy command-linowe z pakietu PTools (Panorama Tools) - ale uwaga - mimo wielu prób i eksperymentów nie osiągałem właściwych rezultatów (przesuniecia były odrobinę inne (i gorsze), przy tych samych współczynikach użytych w narzędziu o którym dalej)

- także darmowych filtrów dla Adobe Photoshop, zwanych Panorama Tools Plugins
wesja 16-bitowa jest dostępna tu:
http://epaperpress.com/ptplugins/index.html
tamże informacja o instalacji, która polega na wkopiowaniu do odpowiedniego folderu AdobePhotoshop

Jak masz już wszystko i określisz współczynniki można zrobić z akcji "radial shift" droplet Photoshopa, umieścić go na pulpicie i wrzucać nań pliki do korekty.

Z tym, że zmianę aktualnych współczyników w radial shift (gdy konieczna) trzeba robić ręcznie (np. fotki z innego obiektywu niż ostatnio korygowane) - bo droplet, ani akcja, tego nie parametryzuje.

----

I to byłoby z mojej strony na tyle jeśli chodzi o korekcję efektu aberacji sferycznej na zdjęciach.


(wiadomość edytowana przez Marek 18.lutego.2006)

Miałem dopisać wcześniej, ciekawostka, która demaskuje metodę korygowania efektu aberacji chromatycznej na zdjęciu.

Na zdjęciach zarodników Macrolepiota (w dużym powiększeniu zobaczycie tajemnicze krążki)
- szare na niekorygowanym zdjęciu,
- na korygowanym zdjęciu ich obraz jest rozbity na trzy krążki: cyan, magenta, yellow - czyli pogorszyło się im gdy reszcie obrazu się polepszyło wzajemne pozycjonowanie obrazów.

Na oryginalnej fotografii są szare, bez śladów aberacji chromatycznej, bo źródło tych obrazków znajduje się już daleko za obiektywem - są to cienie (dyfrakcyjne?) rzucane przez drobinki kurzu przylegające do osłony filtra na sensorze CCD w aparatu fotograficznym.

Na fotografii korygowanej ich obraz jest rozbity na trzy składowe barwy i możemy naocznie przekonać się jak duże przesuniecia i w jakim kierunku zostaly przeprowadzone.

Pośrodku mamy krążek purpurowy (barwa dopełniająca do nieruszanego zielonego obrazu).

Ku centrum fotografii mamy krążek żółty (dopełnienie do ruszanego niebieskiego obrazu), od centrum mamy cyan - dopełnienie do ruszanego czerwonego obrazu).

Widać też, że wielkość przesunięć jest większa w miarę oddalania się od centrum fotografii.



Inny efekt.
Żółta obwódka na korygowanych obrazkach jest także efektem braku w tym miejscu niebieskiego komponentu - obrazek niebieski uległ największemu skurczeniu.

A tego dlaczego niebieski obrazek ma się kurczyć skoro niebieski wystaje po dośrodkowych krawędziach (patrz pierwszy obrazek w wątku) to nie rozumiem - ale to podobno taka odwrócona logika.

Może ktoś może to zweryfikować i wyjaśnić :)

Jeszcze jeden dodatek. W zasadzie powinien być na początku.

Można w prosty i tani sposób poradzić sobie w zupełności z problemem aberacji chromatycznej. Jako powiedziano na początku, bieże się ona z tego, że fale świetlne z tego samego punktu obiektu o różnej długości chodzą przez soczewki różnymi drogami i w efekcie skupiają się w innych punktach obrazu.


Tym rozwiązaniem jest użycie światła o jednej długości fali - światła monochromatycznego. Mamy wtedy z głowy nie tylko składową poprzeczną tej aberacji ale i składową poosiową manifestującą się rozmyciem obrazu.

W praktyce sprowadza się to do użycia filtrów światła o możliwie wąskim spektrum. Od biedy zwykłych filtrów mikroskopowych z zabarwionego szkła. Używałem też filtrów interferencyjnych (takie coś co wygląda jak np. zielone lusterko) - te mają naprawę wąskie spektrum przepuszczanego światła.

Zwykle używa się filtrów zielonych lub żółtozielonych - bo dla tej barwy oko ludzkie jest najczulsze.

Fotografię robimy wtedy czarno-białą, jako się rzekło jednobarwną.

Ciekawy jest sens użycie tego w aspekcie fotografii cyfrowej - gdzie sensor ma osobne dołki dla barw składowych - zielonego, niebieskiego i czerwonego.
("zielonych dołków" jest tyle samo co niebieskich i czerwonych razem). I bez filtrów "na wejściu" światła do obiektywu obraz jest filtrowany na barwy składowe "na wyjściu" z obiektywu (i okularu).

Teoretycznie więc fotografując w świetle zielonym nie uzyskamy wiele lepszego rezultatu aparatem cyfrowym, niż fotografując w świetle białym i potem (oczywiście obrabiając z pliku RAW) wycinająć komponent R, B i sprowadzając Saturation do 0.
A fotografując w świetle czerwonym lub niebieskim uzyskamy wręcz pogorszczenie ilości informacji o detalach.

Poniże poddana takiej obróbce ("monochromatyzacji cyfrowej") fotografia barwna prezentowana wcześniej (źródło do obróbki było wzięte bez korekcji aberacji chromatycznej):

porówanie z wcześniej prezentowaną wersją barwną tego samego obiektu (po korekcie ab. chr.)


Trudno mi powiedzieć aby fot. cz-b. była w tym wypadku lepsza :)

Proszę jednak zauważyć, że w 80% przypadków, w mykologii pod mikroskopem barwa nie jest do niczego potrzebna (poza zwiększeniem kontrastu) - pomijam amyloidalne reakcje :) Piotrku.

Tym niemniej barwne fotografie spod mikroskopu są chyba "bardziej seksi".

(wiadomość edytowana przez Marek 18.lutego.2006)

Postawiłeś Marku tak wysoko poprzeczkę, że żeby cokolwiek odpowiedzieć trzeba się chyba z tym przespać :)

Oj, Piotrku, powiedział akurat ktoś, kto co rusz stawia nie tyle poprzeczki, co kłody z mikroskopijnych, znanych kilku ludziom na świecie, workowców :) a ja tak średnio raz do roku coś wyprodukuję w tym guście.

Jakby ktoś grzebał pod podanymi wyżej linkami do softu - to radzę zobaczyć do czego oryginalnie służy zestaw Pano Tools - to dopiero poprzeczka - jakie panoramiczne cuda ludzie kleją z fotek, obrotowe panoramy 360st., zdjęcia 1Gigapikselowe i inne takie :)