Исправляем дисторсию и перспективу на фотографиях в Lightroom. Оптические аберрации (искажения) зрительной системы человека

Дисторсия в фотографии — это оптический эффект, при котором искривляются линии на фотографии

Дисторсия бывает в основном двух типов — бочкообразная (выпуклая, Barrel distortion) и подушкообразная (вогнутая, Pincushion distortion). Обычно дисторсию называют по простому ‘бочкой ‘ и ‘подушкой ‘. Но бывает и сложная или комплексная дисторсия (complex distortion), при которой искажения в разных областях изображения имеют разный тип и интенсивность. Комплексную дисторсию довольно сложно исправить с помощью графических редакторов, так как там дисторсия может идти ‘волнами’. Профессиональные фотографы комплексную дисторсию ласково именуют ‘верблюдом’, иногда ‘двугорбым верблюдом ‘, так как такая дисторсия часто дает своеобразные визуальные горбы и впадины на изображении. В зарубежной литературе можно встретить и другие интересные имена для дисторсии.

Объективы класса ‘Рыбий Глаз ‘ (Fish Eye) имеют очень сильную бочкообразную дисторсию, использование этих объективов позволяет создавать необычные фотографии, в которых дисторсия часто играет ключевую роль для создания нужного визуального эффекта. Обычно никто не корректирует дисторсию с объективов Fish Eye. Ниже пример снимка на объектив .

Пример фотографии с объектива Зенитар 16mm F2.8 MC Рыбий Глаз. Видны изогнутые прямые линии домов.

Рыбий глаз является широкоугольным объективом, потому его часто используют в помещениях с ограниченным пространством.

Фотографии людей на рыбий глаз. Съемка шахматного турнира.

Из-за того, что дисторсия в основном присуща широкоугольным объективам , а сами широкоугольные объективы особым способом передают перспективу изображения, то эффект дисторсии и особая передача перспективы могут придавать фотографиям необычный вид:

Особенно сложно снимать людей на сверх широкоугольные объективы:

Если у вас нет специализированного объектива класса Рыбий Глаз или супер-широкоугольного объектива, то эффект сильной дисторсии можно легко имитировать практически любой программой-обработчиком. Ниже я специально усилил бочкообразную дисторсию для создания визуального эффекта.

Обычно дисторсию легко откорректировать с помощью ПО, практически все редакторы имеют возможность компенсировать эффект дисторсии объектива, достаточно найти ползунок Distortion и покрутить его туда-сюда. Правда, при компенсации бочкообразной дисторсии обычно приходится обрезать часть кадра, так как в поле изображения попадает пустое пространство. Много камер имеют функцию автоматической коррекции дисторсии , при этом камера учитывая параметры объектива и максимально эффективно может откалибровать исходный снимок.

Корректировка дисторсии в Lightroom. Усиление подушкообразной дисторсии. Усиление бочкообразной дисторсии. Оригинал.

Подушкообразной дисторсией обычно страдают теле объективы, но уровень дисторсии у них достаточно низкий, чтобы визуально заметить недостаток на изображении. Из-за наличия подушкообразной дисторсии у теле объективов, говорят, что объективы делают изображение ‘плоским’, так как подушкообразность визуально уменьшает объем.

Личный опыт

На большинстве снимков заметить дисторсию довольно сложно, но есть моменты, когда дисторсия очень сильно мешает. При исправлении дисторсии в RAW конвертере не всегда можно добиться нужно результата. В общем случае, современные стандартные объективы имеют хорошо исправленную дисторсию. Дисторсию сложно заметить если на фотографии отсутствуют прямые линии.

Выводы:

Оптическая дисторсия — это искривление прямых линий на фотографиях. Дисторсия создает интересные визуальные эффекты, которые могут навредить фотографии, но могут и помочь создать необычный снимок. Исправить легкую дисторсию с помощью ПО не представляет труда.

Помощь проекту. Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Фильтр Photoshop CS6 «Коррекция дисторсии » исправляет искажения, вызванные объективом камеры. Перейдите Фильтр — Коррекция дисторсии . В диалоговом окне вы увидите вкладки «Автоматическая коррекция » и «Пользовательская коррекция ».

Если вы хотите сделать все просто, выберите «Автоматическую коррекцию ». Или перейдите на вкладку «Пользовательская коррекция » и вручную внесите необходимые изменения.

Вот перечень настроек автоматической коррекции:

Коррекция : Выберите проблему, которую нужно исправить. Найдите пояснения каждой из проблем на вкладке пользовательской коррекции. Отметим, что если при коррекции изображение растягивается или сокращается от его первоначальных размеров, выбирайте автоматическое масштабирование изображения. Выберите из выпадающего меню «Края » (всплывающее меню на Mac ), как вы хотите заполнить края — черным цветом, белым, прозрачные края или расширить пиксели изображения;
Критерии поиска : Выберите марку и модель камеры, а также модель объектива. Выбор правильного оборудования помогает Photoshop в выполнении более точной коррекции;
Профили объектива : Выберите соответствующий профиль. Для зум-объективов, щелкните правой кнопкой мыши (Cmd+клик на Mac ) и выберите наиболее подходящее фокусное расстояние. Если вы не можете найти свой профиль объектива, нажмите кнопку «Поиск в Интернете », чтобы найти профили, загруженные другими фотографами. Если вы хотите сохранить профиль для дальнейшего использования, нажмите на выпадающее меню «Профили объектива » (всплывающее меню на Mac ) и выберите «Сохранить онлайн-профиль локально ».

Вот настройки на вкладке «Пользовательская коррекция »:

Геометрическое искажение: Исправляет аномалии, такие как выпуклость и вогнутость, при которых прямые линии (соответственно ) отклоняются наружу или внутрь. Выберите инструмент «Устранить искажения » и перетащите его на изображение — или вы можете перетащить ползунок «Устранение искажений »;
Хроматическая аберрация: У вас получилась расплывчатая кайма цвета вокруг объектов? Фотографы называют это хроматической аберрацией. Кайма, аберрации, или как бы это не называлось — избавиться от них можно с помощью слайдеров Красной / Голубой или Синей / Желтой каймы . Инструменты «Перемещение сетки », «Рука » и «Лупа » помогут более удобно задать настройки;
Виньетка: Если у вас получился эффект виньетирования, с краями более темными, чем центр, перетяните ползунок слайдера «Количество », чтобы указать, на сколько вы хотите осветить или затемнить изображение. С помощью слайдера «Средняя точка » можно указать ширину применения эффекта;
Трансформация: Исправляет искажения перспективы, часто вызванные наклоном камеры при съемке. С помощью параметра «Трансформация » можно отрегулировать перспективу горизонтально или вертикально. Укажите угол поворота изображения для компенсации наклона камеры или корректировки зрительной точки. Вы также можете использовать инструмент «Выпрямление », чтобы повернуть наклоненное изображение:

Прочертите вдоль изображения линию, по которой вы хотите его выпрямить. Наконец, чтобы устранить пустые области, образовавшиеся при коррекции геометрических искажений, используйте настройки «Масштаб », чтобы обрезать эти области;
Просмотр / Показать сетку: Выберите, нужно ли при просмотре изображения накладывать на него сетку (из которой вы можете указать его размер ). Многие проблемы, такие как искажение перспективны, легче исправить с помощью сетки;
Инструменты «Перемещение сетки », «Цвет », «Рука », «Лупа »: Помогают вносить коррективы более удобно. Инструмент «Цвет » изменяет цвет сетки. Инструмент «Перемещение сетки » расчерчивает изображение линиями. Вы также можете контролировать увеличение с помощью элементов управления масштабом в левом нижнем углу диалогового окна.

Фильтр «Коррекция дисторсии » работает только с 8-битными и 16-битными изображениями. Вы можете отредактировать несколько фотографий одновременно, обработав их пакетно с помощью автоматизированной команды «Коррекции дисторсии ». Выберите Файл — Автоматизация — Коррекция дисторсии .

Перевод статьи «How to Use the Lens Correction Filter in Photoshop CS6 » был подготовлен дружной командой проекта .

Хорошо Плохо

В этой статье мы рассмотрим, как в Photoshop Elements 5 (или в полной версии Photoshop) соединить два изображения. Существует много программ для соединения изображений, но этот…

Коррекция искажений помогает скомпенсировать огрехи, присутствующие практически в каждом снимке камеры. К ним могут относиться затемнение углов кадра, искривление исходно прямых линий или цветная кайма вокруг контрастных границ. Несмотря на то, что они могут быть не особо заметны в исходном снимке, польза от их компенсации есть всегда. Однако при неаккуратном применении коррекция искажений может даже ухудшить снимок, и к тому же, в зависимости от предмета съёмки, некоторое несовершенство может оказаться только на пользу.

Результаты коррекции виньетирования, дисторсии и хроматических аберраций.
В масштабе 1:1 разница была бы ещё более заметна.

Общие сведения

Чаще всего коррекция призвана выправить один из трёх недостатков:

Виньетирование		Дисторсия		Хроматические аберрации

Виньетирование проявляется как нарастающее затемнение по направлению к краям кадра.
Дисторсия выражается в искривлении исходно прямых линий внутрь (бочка) или наружу (подушка).
Хроматические аберрации приводят к появлению цветной каймы на контрастных границах.

Однако программы коррекции искажений, вносимых объективом, обычно способны повлиять лишь на один вид искажений, потому важно уметь их различать. Следующие разделы описывают типы и причины появления искажений, рассказывают, когда их можно скорректировать, а также объясняют, как для начала минимизировать их влияние.

Всё, что написано в этой главе, в той или иной мере касается любой программы коррекции искажений, но уместно упомянуть и наиболее известные из них: это Adobe Camera RAW, Lightroom, Aperture, DxO Optics и PTLens.

1. Виньетирование

Этот термин описывает прогрессирующее снижение освещённости по направлению к углам кадра, и оно, пожалуй, проще всего поддаётся наблюдению и коррекции.

Внутреннее виньетирование	Физическое виньетирование	Коррекция виньетирования

Обратите внимание, что внутреннее виньетирование наиболее очевидно только
в левом верхнем и правом нижнем углах в связи с особенностями предмета съёмки,
хотя в действительности эффект во всех углах одинаков.

Типы и причины . Виньетирование может быть отнесено к одной из двух категорий:

Физическое виньетирование зачастую не поддаётся коррекции, иначе как кадрированием или ручным осветлением/клонированием. Проявляется как сильное, резкое затемнение, обычно только на самых краях кадра. Возникает вследствие применения серии фильтров или фильтров с толстой оправой, бленд и других объектов, физически блокирующих свет по краям кадра.
Внутреннее* виньетирование обычно легко устранить. Проявляется как прогрессирующее и обычно слабое затемнение по направлению от центра снимка. Возникает вследствие особенностей конструкции объектива и камеры. Обычно наиболее заметно на низших f-ступенях, в широкоугольных и телеобъективах, при наведении на удалённые объекты. Цифровые зеркальные камеры с урезанными сенсорами обычно менее подвержены виньетированию, поскольку затемнённые края оказываются откадрированы (при использовании полнокадровых объективов).

*Техническое примечание: внутреннее виньетирование делится на две подкатегории: оптическое и натуральное виньетирование. Первое можно минимизировать, закрыв диафрагму объектива (увеличив f-ступень), однако второе не зависит от настройки объектива. Как следствие, его невозможно избежать, если только нет возможности использовать объектив с меньшим углом зрения или же специальный компенсирующий фильтр, который задерживает часть света по направлению к центру изображения (не распространены, за исключением фильтров для камер большого формата).

Photoshop: регуляторы
коррекции виньетирования

Коррекция . Виньетирование зачастую может быть исправлено простым изменением регулятора количества (amount), хотя порой требуется также задать центр виньетирования, используя регулятор центральной точки (midpoint), хотя нужно это редко. Однако коррекция попутно усилит визуальный шум по краям, поскольку принцип её работы заключается по сути в применении радиального градиентного нейтрального светофильтра .

Искусственное виньетирование . Некоторые фотографы в действительности добавляют виньетку к своим снимкам, чтобы привлечь внимание к центральному предмету, а также чтобы визуально уменьшить жёсткость границ кадра. Однако применять её стоит уже после финального кадрирования (заимствуя из английского, этот приём называют виньетированием "пост-кроп").

2. Дисторсия: бочка, подушка и перспектива

Этот термин описывает искривление исходно прямых линий внутрь или наружу, которое может повлиять на отображение объёма:

Синяя точка отображает направление
камеры; красные линии отмечают
сходимость параллельных прямых.

Подушка . Она появляется, когда исходно прямые линии искривляются внутрь кадра. Обычно ей подвержены телеобъективы или дальнее фокусное расстояние вариобъектива (зума).
Бочка . Появляется, когда исходно прямые линии искривляются наружу. Обычно присуща широкоугольным объективам или широкоугольному (ближнему) фокусному расстоянию вариобъектива.
Искажение перспективы* . Проявляется в сходимости исходно параллельных прямых. Его причиной является положение камеры (оно появляется, если линия зрения камеры не перпендикулярна параллельным прямым); на примере деревьев или архитектуры это обычно означает, что камера не направлена к линии горизонта.

При съёмке пейзажей обычно наиболее заметны искажения горизонта и деревьев. Положение линии горизонта в центре кадра может помочь минимизировать влияние всех трёх видов дисторсии.

Коррекция . К счастью, каждый из вышеприведенных типов дисторсии поддаётся коррекции. Однако применять её следует, только когда это необходимо, - например, когда предмет съёмки содержит выраженно прямые линии или имеет чёткую геометрию. Чаще всего наиболее чувствительна к дисторсии архитектурная съёмка, тогда как в пейзажах она значительно менее заметна.

Программы обработки изображений обычно предлагают регуляторы для бочки/подушки, а также перспективных искажений по горизонтали и вертикали. Не забудьте использовать координатную сетку (если возможно), чтобы упростить себе оценку результатов обработки на предмет прямоты и параллельности линий.

Недостатки . Поскольку края кадра в процессе коррекции дисторсии искривляются, обычно требуется кадрирование, которое может повлиять на композицию. Кроме того, коррекция перераспределяет разрешение в изображении; в результате удаления подушки края станут несколько резче (за счёт центра), тогда как удаление бочки усилит резкость в центре (за счёт краёв). Например, для широкоугольных объективов бочка обычно является способом борьбы с размытием краёв, которое типично для объективов этого типа.

3. Хроматические аберрации

Хроматические аберрации (ХА) проявляются как неприглядная цветная кайма на контрастных границах. В отличие от предыдущих двух недостатков объективов, хроматические аберрации обычно видны только при просмотре снимка на экране в полном размере или в отпечатках большого размера.

Вышеприведенная коррекция эффективна, поскольку присутствуют
преимущественно радиальные ХА, которые легко удалить.

Типы и причины . Хроматические аберрации, пожалуй, наиболее разнообразны и сложны в подавлении, а их влияние существенно зависит от предмета съёмки. К счастью, феномен ХА можно достаточно легко понять, разделив его на три составляющих:

Технические примечания. Чистые радиальные ХА случаются, когда каналы цветности изображения записывают различные относительные размеры (однако все они находятся в чётком фокусе). Чистые соосные ХА возникают, когда каналы цветности имеют одинаковый относительный размер,
но некоторые из них находятся не в фокусе. В случае окрашивания может иметь место комбинация
радиальных и соосных ХА, однако в масштабах микролинзы сенсора , а не объектива .

Радиальные хроматические аберрации устранить проще всего. Они проявляются как двуцветная кайма в направлениях от центра изображения и нарастают к его краям. Обычно кайма бывает сине-фиолетовой, но может присутствовать и сине-жёлтый компонент.
Соосные хроматические аберрации коррекции не поддаются, либо она возможна лишь частично, с нежелательными эффектами в других частях изображения. Проявляются как одноцветное гало вокруг контрастной границы и меньше зависят от положения в кадре. Гало зачастую приобретает пурпурный оттенок, его цвет и размер могут порой быть улучшены некоторым смещением фокусировки объектива вперёд или назад.
Окрашивание засветок обычно коррекции не поддаётся. Это уникальный феномен цифровых сенсоров , который приводит к избирательным засветкам - на уровне сенсора создаются цветные пятна, обычно синие или пурпурных оттенков. Наиболее часто они случаются в резких, зеркальных засветках при использовании компактных камер с высоким разрешением. Классическим примером являются границы верхушек деревьев и листва в ярком белом небе.

Некоторая комбинация разных типов ХА присутствует в любом снимке, однако их сравнительное влияние может существенно меняться в зависимости об выбранного объектива и предмета съёмки. Как радиальные, так и соосные ХА более заметны в дешёвых объективах, тогда как окрашивание засветок более заметно в старых компактных камерах; все они становятся более заметны при высоком разрешении.

Примечание : хотя соосные ХА и окрашивание обычно равномерны по всем границам, они могут не выглядеть таковыми, в зависимости от яркости и цвета конкретной границы. В связи с этим их зачастую путают с радиальными ХА. Радиальные и соосные ХА порой также называют поперечными (латеральными) и продольными, соответственно.

Коррекция хроматических аберраций может существенно повлиять на резкость и качество изображения - особенно по краям кадра. Однако лишь некоторые компоненты ХА могут быть удалены практически полностью. Сложность состоит в том, чтобы определить и применить соответствующий инструментарий к каждому из компонентов по отдельности - не усугубив при этом остальные. Например, подавляя соосные ХА в одной части изображения (ошибочно используя для этого инструментарий для радиальных ХА), вы скорее всего ухудшите внешний вид остальных частей.

Начните с обработки высококонтрастной границы вблизи края кадра и контролируйте процесс, используя для оценки эффективности экранный масштаб 100-400%. Зачастую лучше всего начинать с радиальных ХА, используя регуляторы красно-голубого и сине-жёлтого, посколькуих проще всего удалить. Затем всё, что осталось, скорее всего является комбинацией соосных ХА и окрашивания, которые можно уменьшить, используя инструмент для удаления каймы (Photoshop: "Defringe"). Неважно, с каких параметров настройки вы начнёте, здесь результата добиваются исключительно опытным путём.

Фрагмент из верхнего левого угла предыдущего снимка.

Впрочем, не стоит надеяться на чудо; некоторое окрашивание и соосные ХА практически всегда присутствуют. Особенно это заметно на источниках освещения ночью, звёздах и прямых отражениях от металла и воды.

Автоматические профили коррекции объективов

Многие современные программы обработки снимков в формате RAW могут корректировать недостатки объективов, используя предустановки для широкого набора сочетаний камер и объективов. Если эта возможность доступна, она может сэкономить массу времени. Adobe Camera RAW (ACR), Lightroom, Aperture, DxO Optics и PTLens предоставляют такую возможность в своих последних версиях.

Не бойтесь регулировать корректировку от стандартного значения до 100% (полная коррекция). Кто-то предпочтёт сохранить некоторую виньетку и дисторсию, но при этом полностью устранить хроматические аберрации, например. В случае ХА, впрочем, наилучшие результаты обычно достигаются последующей доводкой вручную.

Если вы используете коррекцию объектива как часть процесса обработки фотографий, очерёдность её применения может повлиять на результат. Шумоподавление обычно более эффективно до коррекции ХА, однако повышение резкости следует производить после удаления ХА, поскольку может на него повлиять. Впрочем, если вы используете программы обработки формата RAW, незачем беспокоиться о порядке применения - он будет правильным.

Дополнительная информация

Смежные темы освещаются в следующих статьях:

Порядок обработки изображений
Хороший способ понять, на каком этапе должна производиться коррекция объектива.
Качество объектива: ЧКХ, разрешение и контраст
Обзор остальных параметров объектива, влияющих на качество изображения.
Что такое объективы
Интерактивная визуализация принципов работы объектива для начинающих.

Дисторсия (от distorsio лат. - искривление) - это оптическое искажение пространства. Наиболее характерно дисторсия проявляется при использовании широкоугольных объективов. Бывает дисторсия трех видов: бочкообразная (выпуклая), подушкообразная (вогнутая) и перспективная .

Подушкообразная дисторсия характерна для широкого угла. На телеобъективах она отсутствует, но зато может проявляться подушкообразная дисторсия (обычно от фокусного расстояния 200 мм и выше). Портретные и штатные объективы (например, 85 мм и 50 мм) наименее подвержены эффекту дисторсии, там она практически не заметна. Так что корректировать дисторсию чаще всего надо при съемке на широкоугольные объективы.

Когда дисторсия наиболее заметна?

Когда в кадре присутствуют прямые линии по всей его площади. К примеру, при съемке архитектуры широкоугольным или сверх-широкоугольным объективом вам непременно нужно будет заняться коррекцией дисторсии подушкообразной. А если точка съемки была низкой - то привет, дисторсия перспективная!*

Однако, есть в этом и позитивные моменты. Как я уже говорил ранее, кадры, сделанные сверх-широкоугольными объективами (т.н. «рыбий глаз») имеют ярко выраженные оптические дисторсии. Но в данном случае это не минус, а плюс объектива, его сильная сторона и этим он так ценится в фото-сообществе. Уверяю вас, никакой штатник, портретник и тем более телевик не смогут дать такого яркого вау-эффекта, когда охватывается пространство на все 180 градусов! И это, кстати, еще не предел для фишая! Существуют экземпляры, позволяющие за одно срабатывание затвора сделать фото на 270 градусов! Хотя, конечно, у каждого объектива есть свое предназначение и свои сильные стороны, определенный шарм у фишаев все же имеется:)

Коррекция дисторсии

К счастью, в случае необходимости, каждое из перечисленных выше искажений можно исправить. В пейзажной фотографии, кстати, дисторсии менее заметны, чем, например, фото архитектуры, изобилующее вертикальными линиями.

В качестве примера берем фото с бочкообразной дисторсией, на котором есть оба вида линий (горизонтальные и вертикальные), это наилучшим образом продемонстрирует эффективность инструментария Lens Correction. Если вы прочитали профиль на иллюстрации справа, то уже знаете, что фотография снята «сладкой парочкой» - полнокадровым фотоаппаратом и фишай-объективом.

Для начала исправим дисторсию - применим профиль и более точно откорректируем результат слайдером. Как видите, мы помахали ручкой бочкообразной дисторсии. Осталось выровнять горизонтальные и вертикальные линии.

Также здесь можно исправлять перспективные искажения. Для этого воспользуемся слайдерами, отвечающими за соответствующую коррекцию. А выстроить правильную геометрию кадра поможет специальная сетка (появляется по нажатию клавиши V). На иллюстрации вы видите, что вертикальная дисторсия уже исправлена.

Итак, все линии выстроены практически идеально (на иллюстрации используемые слайдеры отмечены). Из-за того, что мы исправляли бочкообразную дисторсию, у нас в нижней части кадра по центру произошла незначительная потеря информации. Поэтому финальный штрих - кадрирование (шестой инструмент в верхнем левом углу иллюстрации). Чтобы автоматически скадрировать, оставив все полезное пространство и исключить «съеденное» - ставим галочку напртив функции Constrain to Image (см. иллюстрацию).

Недостатки коррекции дисторсии

В результате коррекции искажений может потребоваться обрезание (кадрирование) изогнутых краев исправленного кадра, это может повлиять на композицию. Коррекция также перераспределяет разрешение изображения: при подушкообразной дисторсии после коррекции может подняться резкость по краям кадра по отношению к центру. При исправлении бочкообразной дисторсии - наоборот, резкость по краям кадра может упасть.

*Перспективная дисторсия технически не является искажением, поскольку она - естественное проявление передачи объективом трехмерного пространства. Наш мозг в свою очередь «знает», как правильно выглядят объекты в реальности, и следовательно, воспринимает сходящиеся линии на фото (в тех случаях, когда они должны быть параллельны), как не соответствующие действительности. Для корректного отображения перспективы используются специальные tilt/shift объективы, в которых свойства наклона /сдвига линз позволяют исключить появление перспективной дисторсии.

Вот мы и рассмотрели основные недостатки фотографической оптики и научились, как избежать их появления. А также овладели методами их нейтрализации при появлении на снимках.

Надеюсь, теперь ваши фотографии станут еще лучше. По крайней мере, в техническом плане стать таковыми они просто обязаны!

Юрий Кривенко , специально для funPhoto.ua

Как и любой «неидеальной» оптической системе, человеческому глазу свойственны оптические дефекты — аберрации, которые снижают качество зрения, искажая изображение на сетчатке. Аберрация — это любое угловое отклонение узкого параллельного пучка света от точки идеального пересечения с сетчаткой при его прохождении через всю оптическую систему глаза.

В технической оптике качество оптической системы определяется аберрациями плоского или сферического фронта световой волны при прохождении через эту систему. Так, глаз без аберраций имеет плоский волновой фронт и дает наиболее полноценное изображение на сетчатке точечного источника (так называемый «диск Эйри», размер которого зависит только от диаметра зрачка). Но в норме, даже при остроте зрения 100%, оптические дефекты преломляющих свет поверхностей глаза искажают ход лучей и формируют неправильный волновой фронт, в результате чего изображение на сетчатке получается более крупным и асимметричным.

Количественной характеристикой оптического качества изображения является среднеквадратичное значение ошибок отклонения реального волнового фронта от идеального. Немецкий математик Зернике (Zernike) ввел математический формализм, использующий серии полиномов для описания аберраций волнового фронта. Полиномы первого и второго, т. е. низших порядков, описывают привычные для офтальмологов оптические аберрации — близорукости, дальнозоркости и астигматизма. Менее известны полиномы высших порядков: третий соответствует коме — это сферическая аберрация косых пучков света, падающих под углом к оптической оси глаза. В ее основе лежит асимметрия оптических элементов глаза, в результате которой центр роговицы не совпадает с центром хрусталика. К аберрациям четвертого порядка относится сферическая аберрация, которая в основном обусловлена неравномерностью преломляемой силы хрусталика в различных его точках. Более высокие порядки известны как нерегулярные аберрации.

Как измеряется волновой фронт

Оптическая система считается хорошей, если коэффициенты Зернике близки к нулю и, следовательно, среднеквадратичное значение ошибок волнового фронта меньше 1/14 длины световой волны (критерий Марешаля). Исходя из данных этого коэффициента можно прогнозировать остроту зрения, моделируя изображение любых оптотипов на сетчатке. Для определения аберраметрии зрительной системы человека используется специальный прибор — аберрометр. В клиниках «Эксимер» использует аберрометр Wave Scan компании «VISX Inc» (США).

В настоящее время известно несколько методов определения аберраций глаза, основанных на разных принципах.

Первый из них — это анализ ретинального изображения мишени (retinal imaging aberrometry) . На сетчатку проецируются два параллельных лазерных луча с длиной волны 650 нм и диаметром 0,3 мм, один из которых падает строго по зрительной оси и является опорным, а другой расположен на заданном расстоянии от него. Далее регистрируется степень отклонения второго луча от точки фиксации опорного луча, и таким образом последовательно анализируется каждая точка в пределах зрачка.

Второй принцип — анализ вышедшего из глаза отраженного луча (outgoing refraction aberrometry). Широко применялся в астрономии для компенсации аберраций в телескопах при прохождении через атмосферу и космическое пространство. С помощью диодного лазера с длиной волны 850 нм в глаз направляется коллимированный пучок излучения, который, пройдя через все среды глаза, отражается от сетчатки с учетом аберраций и на выходе попадает на матрицу, состоящую из 1089 микролинз. Каждая микролинза собирает неискаженные лучи в своей фокальной точке, а подверженные аберрации лучи фокусируются на некотором расстоянии от нее. Полученная информация обрабатывается компьютером и представляется в виде карты аберраций. На этом принципе построена работа Wave Scan.

Третий принцип основан на компенсаторной юстировке падающего на фовеолу светового пучка. В настоящее время этот способ применяется в качестве субъективного аберрометра, требующего активного участия пациента. В ходе исследования через вращающийся диск с отверстиями 1 мм, расположенный на одной оптической оси со зрачком, в глаз направляется пучок света. При вращении диска узкие параллельные пучки света проходят через каждую точку зрачка и при отсутствии аберраций проецируются на фовеолу, куда направлен другой луч с контрольной меткой в виде крестика. Если у пациента имеется близорукость, дальнозоркость, астигматизм или другие аберрации более высоких порядков, то он заметит несовпадение этих точек с крестиком и с помощью специального устройства должен будет их сопоставить. Угол, на который он смещает точку, отражает степень аберраций.

Разнообразие офтальмологических приборов, созданных с учетом новейших технологий и основанных на различных принципах действия, делает реальным не только качественную, но и количественную оценку аберрации низших и высших порядков, а также влияющих на них факторов.

Основные причины появления аберраций в оптической системе глаза

Формы и прозрачность роговицы и хрусталика; состояние сетчатки; прозрачность внутриглазной жидкости и стекловидного тела.
Увеличение диаметра зрачка . Если при диаметре зрачка равном 5,0 мм превалируют аберрации 3—го порядка, то при его увеличении до 8,0 мм возрастает доля аберраций 4 —го порядка. Рассчитано, что критический размер зрачка, при котором аберрации высших порядков оказывают наименьшее влияние, составляет 3,22 мм.
Аккомодация . Отмечено, что с возрастом аберрации увеличиваются, и в период от 30 до 60 лет аберрации высшего порядка удваиваются. Возможно, это связано с тем, что со временем эластичность и прозрачность хрусталика уменьшается, и он перестает компенсировать роговичные аберрации. Аналогично происходит и при спазме аккомодации.
Спазм аккомодации встречается достаточно часто у людей разного возраста. В офтальмологии под спазмом аккомодации понимается излишне стойкое напряжение аккомодации, обусловленное таким сокращением ресничной мышцы, которое не исчезает под влиянием условий, когда аккомодация не требуется. Проще говоря, спазм аккомодации — это длительное статичное перенапряжение, глазной мышцы, например, из-за длительной работы за компьютером и возникновение вследствие этого компьютерного синдрома. Спазмы аккомодации могут развиваться при всех рефракциях (включая астигматизм). Спазм аккомодации вызывает ложную близорукость или усиливает близорукость истинную.
Состояние слезной пленки. Была обнаружено, что при разрушении слезной пленки аберрации высших порядков увеличиваются в 1,44 раза. Одна из разновидностей нарушения слезной пленки — синдром сухого глаза .
Синдром сухого глаза возникает в связи с пересыханием поверхности роговицы от редкого моргания и непрерывного смотрения на объект работы. Исследования показали, что при работе на компьютере, а также при чтении человек моргает в три раза реже, чем обычно. В результате чего слезная пленка высыхает и не успевает восстанавливаться. Причинами возникновения синдрома сухого глаза могут быть: большие нагрузки на глаза при чтении и работе за компьютером, сухой воздух в помещениях, неправильное питание с недостаточным количеством витаминов, большая загрязненность воздуха, прием некоторых медикаментов.
Ношение контактных линз. Выявлено, что мягкие контактные линзы могут вызывать волновые монохроматические аберрации высокого порядка, тогда как жесткие контактные линзы значительно уменьшают аберрации 2-го порядка. Однако асферичность поверхности жестких контактных линз может быть причиной сферических аберраций. Асферические контактные линзы могут вызывать большую нестабильность остроты зрения, чем сферические контактные линзы. Мультифокальные контактные линзы могут индуцировать аберрации по типу комы и 5—го порядка.

В настоящее время разработана методика проведения индивидуализированной коррекции зрения (Super Lasik, Custom Vue ) на основе аберрометрии, которая позволяет, максимальным образом компенсируя все возможные искажения в зрительной системе, добиваться отличных результатов в практически любых сложных случаях.