aberrations optiques et leurs conséquences

[pepew]

Bonjour à tous,

j'ai cherché mais pas trouvé beaucoup d'infos.

Quelles sont les conséquences des différents types d'aberrations chromatiques : longitudinale, transversale, latérale.
Franges violettes, vertes&magenta, etc.

Qui fait quoi ?

Merci

[seba]

Oh c'est compliqué. Il faut chercher les infos (faciles à trouver).
Brièvement, on distingue les aberrations géométriques : aberration de sphéricité, coma, astigmatisme et courbure de champ, distorsion.
Et les aberrations physiques (ou chromatiques) : aberration chromatique longitudinale, transversale et latérale.
L'aberration chromatique longitudinale donne une valeur de cette aberration mais n'influe pas directement l'image.
L'aberration chromatique transversale découle de la première, est présente sur tout le champ, adoucit l'image et peut générer des franges autour des sujets.
L'aberration chromatique latérale augmente vers le bords de l'image et se traduit en bordant de liserés bleus ou rouges les sujets contrastés.

[seba]

L'aberration chromatique transversale découle de la première, est présente sur tout le champ, adoucit l'image et peut générer des franges autour des sujets.
L'aberration chromatique latérale augmente vers le bords de l'image et se traduit en bordant de liserés bleus ou rouges les sujets contrastés.

On peut rajouter que la première diminue en diaphragmant mais ne peut pas (ou difficilement) se corriger logiciellement.
La deuxième n'est pas réduite en diaphragmant mais se corrige facilement par logiciel.

[seba]

Sur ce dessin on voit l'aberration chromatique longitudinale et transversale.
Longitudinale : étalement en longeur des foyers selon la longueur d'onde.
Transversale : la diamètre des cercles là où le capteur coupe le faisceau.
En diaphragmant, l'étalement en longueur des foyers ne change pas mais le dimètre des cercles se réduit.
Conséquence de l'aberration chromatique transversale : douceur de l'image et halos colorés sur les contours des sujets contrastés.
Elle intéresse tout le champ.

[seba]

Et pour l'aberration chromatique latérale, un schéma qu'on trouve partout sur le net, y compris chez les fabricants.
Ce schéma est faux. La conséquence est juste (étalement latéral des couleurs) mais la cause est inexacte.
Qui peut dire pourquoi ? Quel est le schéma exact ?

[pepew]

Merci seba pour ces explications et ces illustrations !


Je ne peux pas répondre à ta dernière question, mes cours d'optique géométrique (et physique) sont trop loin, plus de 20 ans et je n'ai pas remis le nez dedans depuis...

Concernant les franges colorées, je distingue 2 types :
- vert/magenta en bordures des sujets contrastés,
- et violettes, essentiellement sur des points très contrastés, type reflets dans l'eau par exemple.

[dioptre]

Un site qui donne des détails :
http://toothwalker.org/optics.html

[Jean-Claude]

l'aberration longitudinale est souvent déjà corrigée en boîtier ou en développement RAW, Nikon est particulièrement fort là-dedans

L'aberration transversale doit se corriger dans le derawtiseur ou en post traitement, on l'élimine facilement et vite à 100%, suffit de savoir faire 
même méthode que l'élimination totale du moiré de chrominance.

[seba]

Un site qui donne des détails :
http://toothwalker.org/optics.html

Malheureusement le schéma est faux ausi.

[seba]

l'aberration longitudinale est souvent déjà corrigée en boîtier ou en développement RAW, Nikon est particulièrement fort là-dedans

Non pas du tout. C'est l'aberration latérale qui est corrigée.

[dioptre]

ou bien :

http://www.claudegabriel.be/Optique%20chapitre%203.pdf

[pepew]

yep. Merci dioptre.

Sinon pour le côté "faux" du schema...
Pourquoi le rouge convergerait plus que le vert sur les rayons du bas ?

[seba]

yep. Merci dioptre.

Sinon pour le côté "faux" du schema...
Pourquoi le rouge convergerait plus que le vert sur les rayons du bas ?

Oui c'est tout à fait ça. Sur le schéma on voit que le rouge converge plus que le vert en bas, ce qui est impossible car le rouge est moins réfracté que le vert.

[Jean-Claude]

Non pas du tout. C'est l'aberration latérale qui est corrigée.

très juste je me suis mélangé les pinceaux

et c'est la longitudinale (typique des 1,4 à courte distance) qui se corrige facilement en post traitement ( étape de traitement spéciale prévue pour dans NX2 par ex. pouvant être appliquée localement et en chrominance seule pour faire invisible)

[Jean-Claude]

L'aberration longitudinale se voit le mieux sur les mires inclinées de microréglage AF, on  détecte à l'œil le point entre les  parties nimbées en magenta et en vert.

[seba]

Bon alors qui pourrait faire un schéma correct qui montre comment ça se passe pour l'aberration chromatique latérale (sauf PierreT car lui je sais qu'il sait) ?

[seba]

Les schémas qu'on trouve sur le net ont au moins le mérite (?) d'être d'une grande fantaisie.
Ici c'est le bleu qui se retoruve à l'extérieur et le rouge à l'intérieur, contrairement au schéma précédent.

[seba]

Et ici l'étalement des couleurs n'est pas dans un ordre logique : le rouge se trouve entre le bleu et le vert.
On trouve tout ça dans des "leçons" d'optique.

[Jean-Claude]

On s'en fiche l'imoortant pour le photographe est de savoir que la latérale est normalement fine et nette car dans le plan capteur, la longitudinale est plus large et floue car en avant ou en arrière.

Que la latérale est très souvent corrigée dans le boîtier, que la longitudinale se corrige en post traitement et que cette dernière est typique des très grandes ouvertures et courtes mise au point.

Avec tout ceci on sait ce qu'il y a lieu de faire à la prise de vue et après pour éliminer le phénomène totalement.

[seba]

On s'en fiche l'imoortant pour le photographe est de savoir que la latérale est normalement fine et nette car dans le plan capteur, la longitudinale est plus large et floue car en avant ou en arrière.

Que la latérale est très souvent corrigée dans le boîtier, que la longitudinale se corrige en post traitement et que cette dernière est typique des très grandes ouvertures et courtes mise au point.

Avec tout ceci on sait ce qu'il y a lieu de faire à la prise de vue et après pour éliminer le phénomène totalement.

Tu t'en fiches. Mais peut-être que 'autre sont intéresés.
A vrai dire c'est l'aberration transversale qu'on voit sur les photos (et pas longitudinale). On peut corriger les halos colorés mais la douceur et la perte de piqué sont plus problématiques.

[Franciscus Corvinus]

Je ne crois pas que l'aberration laterale soit dissosciable de l'aberration transversale (du point de vue optique, pas logiciel). D'une part. D'autre part, ce qui est faux sur tous ces schemas est que les points de focalisation des rayons rouges, verts et bleux sont sur un axe qui passe par le centre de la lentille (approximation lentille mince) et le sujet.

J'ai regardé d'ailleurs le cours d'optique en PDF, qui confirme; p. 30.

[seba]

Je ne crois pas que l'aberration laterale soit dissosciable de l'aberration transversale (du point de vue optique, pas logiciel). D'une part. D'autre part, ce qui est faux sur tous ces schemas est que les points de focalisation des rayons rouges, verts et bleux sont sur un axe qui passe par le centre de la lentille (approximation lentille mince) et le sujet.

Ce n'est pas directement lié.
Un objectif avec une aberration chromatique transversale importante peut tout à fait avoir une aberration chromatique latérale nulle.
Et inversement un objectif avec une aberration chromatique transversale très faible peut avoir du chromatisme latéral très important.

Oui ces schémas sont tous faux car les foyers devraient être alignés.

[seba]

Une comparaison intéressante.
Objectif : Nikkor 105/2,5.
Extrait du centre de l'image, à gauche ouverture 4 et à droite ouverture 22.
Cet objectif est assez bien corrigé de l'aberration chromatique, à 4 il y a une certaine douceur surtout due à l'aberration de sphéricité, à 22 l'image est excellente.

[seba]

Extrait du bord de l'image, ouvertures idem.
On voit que malgré tout il y a de l'aberration chromatique latérale, pour laquelle la réduction de l'ouverture n'a aucun effet.
Les logiciels corrigent facilement ça.

[seba]

Maintenant le même objectif mais coiffé d'une bonnette simple pour générer une importante aberration chromatique (et aussi sans doute d'autres aberrations).
Ouverture 4.
Image très douce, les lettres floues devant sont rougeâtres et les lettres floues derrières sont bleuâtres.

[seba]

Ouverture 22, le fait de diaphragmer diminue considérablement l'aberration chromatique transversale (ça n'a aucun effet sur l'aberration chromatique longitudinale qui n'a d'effet sur une photographie que par l'aberration chromatique transversale qu'elle induit), et d'autres aberrations mais pas l'aberration chromatique latérale.

[seba]

Extraits du centre.
A 4, brume générale et piqué en berne.
A 22, tout va bien.

[seba]

Extraits du bord.
A 4, c'est comme au centre, en plus il y a de l'aberration chromatique latérale mais qui est noyée dans la brume.
A 22, l'aberration chromatique transversale a disparu mais pas l'aberration chromatique latérale qui maintenant apparaît bien.

[jmd2]

bonjour

quel est le but de la question initiale ?

car en pratique, avec les progrès incroyables des corrections logicielles, les "défauts" optiques ne sont plus vraiment des handicaps (sauf défaut extrême ou s on veut des tirages de grandes dimensions)

[seba]

car en pratique, avec les progrès incroyables des corrections logicielles, les "défauts" optiques ne sont plus vraiment des handicaps (sauf défaut extrême ou s on veut des tirages de grandes dimensions)

Certains défauts sont corrigeables facilement (distorsion et aberration chromatique latérale), d'autres moins et d'autres pas du tout.

[seba]

Certains défauts sont corrigeables facilement (distorsion et aberration chromatique latérale), d'autres moins et d'autres pas du tout.

Enfin j'imagine que la correction logicielle ne peut pas tout puisque les opticiens essaient de faire des objectifs le mieux corrigés possible.

[jmd2]

Enfin j'imagine que la correction logicielle ne peut pas tout puisque les opticiens essaient de faire des objectifs le mieux corrigés possible.

oui pour certains défauts, non pour d'autres si leur correction logicielle est facile. voir la réponse précédente de... seba 

je pense qu'aujourd'hui on étudie un objectif en même temps qu'on affine  le logiciel qui va corriger ses défauts
on pourra parler de couple objectif/logiciel.

[seba]

ou bien :

http://www.claudegabriel.be/Optique%20chapitre%203.pdf

A noter que l'aberration chromatique latérale est expliquée de manière tout à fait erronée dans ce document.

[pepew]

Seba, merci !
L'aberration chromatique latérale s'exprime partout (dans le plan de netteté ou pas) alors que l'aberration chromatique transversale s'exprime plus en dehors de la zone de netteté ?

[Verso92]

Enfin j'imagine que la correction logicielle ne peut pas tout puisque les opticiens essaient de faire des objectifs le mieux corrigés possible.

C'est une évidence.
C'est la même chose dès qu'on s'attaque au P/T d'une image : on a beau dire qu'on peut tout faire en P/T, plus on partira d'une image par défaut de qualité, équilibrée dans ses valeurs de contraste et de couleurs, plus on obtiendra facilement un bon résultat...

[Jean-Claude]

Tu t'en fiches. Mais peut-être que 'autre sont intéresés.
A vrai dire c'est l'aberration transversale qu'on voit sur les photos (et pas longitudinale). On peut corriger les halos colorés mais la douceur et la perte de piqué sont plus problématiques.

tu te joue des films par rapport à tout ceci.

Je fais des démos régulièrement dans les formations que j'assure et ou je montrè que l'on peut parfaitement corriger ces aberrations sans aucune perte 

[seba]

L'aberration chromatique latérale s'exprime partout (dans le plan de netteté ou pas) alors que l'aberration chromatique transversale s'exprime plus en dehors de la zone de netteté ?

L'aberration chromatique latérale est nulle sur l'axe et augmente vers les bords (s'il y en a, tous les objectifs n'en ont pas), et est indépendante de l'ouverture. Les couleurs sont étalés radialement comme par un prisme (du rouge au bleu). Les contours des objets contrastés ont une bordure rouge ou bleue. Hors plan de mise au point je n'ai pas trop fait attention, en fait on la remarque surtout sur des images bien nettes.
L'aberration chromatique transversale (s'il y en a) est uniforme sur tout le champ. Elle diminue si on diaphragme. Dans le plan de netteté, elle adoucit l'image (un peu comme un soft focus), dégrade le piqué et les contours des objets contrastés sont bordés par un halo, en général vert ou magenta. Hors du plan de mise au point, les objets blancs brillants ont un halo (vert ou magenta). Tous ces effets sont diminués ou quasiment supprimés en diaphragmant.

Je donnerai plus tard une explication correcte, j'ai fait un beau dessin mais j'ai oublié de le mettre sur ma clé USB.

[seba]

Je fais des démos régulièrement dans les formations que j'assure et ou je montrè que l'on peut parfaitement corriger ces aberrations sans aucune perte  

On peut donc dire que les fabricants perdent leur temps à vouloir la corriger dans leurs objectifs.
Tu sauras donc, à partir de l'image de gauche, avoir le résultat de droite.

[fhi]

Et pour l'aberration chromatique latérale, un schéma qu'on trouve partout sur le net, y compris chez les fabricants.
Ce schéma est faux. La conséquence est juste (étalement latéral des couleurs) mais la cause est inexacte.
Qui peut dire pourquoi ?

Ils accusent la lentille de tous les maux et oublient de représenter "l'interférence" avec le diaphragme 

[seba]

Ils accusent la lentille de tous les maux et oublient de représenter "l'interférence" avec le diaphragme  

Ah oui, c'est ça, c'est bien ça.

[seba]

Voici des schémas corrects.
Sur le net il est difficile de trouver une explication correcte car 99 fois sur 100 on va trouver des explications inexactes. Comme celles des fabricants par exemple (Nikon, Canon...) ce qui est plutôt navrant.
Je n'ai pas trouvé une seule page sur internet traitant de photographie où on trouve la bonne explication du chromatisme latéral.
Par contre dans les bouquins d'optique c'est toujours bon. Et c'est de là que je tire mon explication.
Sur le net il faut chercher chromatisme de grandeur apparente (ce qui est différent du chromatisme de grandeur) pour tomber sur des explications correctes.
Dans le premier dessin on fait converger les couleurs à leurs foyers respectifs, dans les deux dessins suivants on trace les rayons en partant des foyers et en s'appuyant sur les bords du diaphragme.

[seba]

On peut facilement visualiser ça avec une lentille simple (donc non corrigée) diaphragmée.
Si le diaphragme et placé quelque peu en avant ou en arrière de la lentille, le chromatisme latéral apparaît (images de gauche et de droite).
Si le diaphragme est placé tout contre la lentille, plus de chromatisme latéral (image du milieu).

[seba]

Avec un objectif corrigé (Noflexar 640/9) : le diaphragme, pour des raisons pratiques, est placé en arrière de l'objectif constitué d'un simple doublet achromatique collé. Ceci génère un chromatisme latéral notable.
A droite, j'ai placé un diaphragme devant, tout contre la lentille : on voit qu'il n'y a plus du tout de chromatisme latéral.

[fhi]

Merci pour les exemples concrets

[Opticien]

Et pour l'aberration chromatique latérale, un schéma qu'on trouve partout sur le net, y compris chez les fabricants.
Ce schéma est faux. La conséquence est juste (étalement latéral des couleurs) mais la cause est inexacte.
Qui peut dire pourquoi ? Quel est le schéma exact ?

Ben..., pourquoi des radiations de longueurs d'ondes # se mettraient à diverger à la sortie du 2ème dioptre (verre-air) et non depuis le 1er dioptre (air-verre) ? Erreur manifeste..

[seba]

Ben..., pourquoi des radiations de longueurs d'ondes # se mettraient à diverger à la sortie du 2ème dioptre (verre-air) et non depuis le 1er dioptre (air-verre) ? Erreur manifeste..

Ce n'est pas tout à fait faux mais le dessinateur ne s'est pas vraiment soucier de réalisme en ce qui concerne le trajet des rayons à l'intérieur de la lentille.
Mais même si on ne les représente pas, on voit ce genre de schéma (ici d'origine Nikon...).
L'erreur est que, pour le faisceau désaxé, le rouge converge à la fois plus que le bleu (rayon du haut) et moins que le bleu (rayon du bas).

[Verso92]

Ce n'est pas tout à fait faux mais le dessinateur ne s'est pas vraiment soucier de réalisme en ce qui concerne le trajet des rayons à l'intérieur de la lentille.

Ohhhhh...

[seba]

Ohhhhh...

Et pan sur le bec ! Impardonnable.