انحراف کروماتیک یکی از پدیده های نوری است که زمانی رخ می دهد که پرتوهای نور با طول موج های مختلف از یک لنز یا سطح انکسار عبور می کنند. سپس به دلیل تفاوت در ضریب شکست، در نقاط مختلفی متمرکز می شوند. این پدیده معمولا باعث ایجاد حاشیه های رنگی (مانند قرمز و آبی) در اطراف تصاویر می شود. انحراف کروماتیک در دوربین ها، تلسکوپ ها و ابزارهای اپتیکی دیگر مخصوصا در مواقعی که از لنزهای ساده استفاده می شود، قابل مشاهده است. این مشکل به دلیل اختلاف سرعت نور در طول موج های مختلف، که باعث شکستن نور به درجات مختلف می شود، ایجاد می گردد.
معرفی انحراف کروماتیک
انحراف کروماتیک که به دلیل مشکل لنز به‌وجود می‌آید، کیفیت تصویر را به‌شدت پایین می‌آورد که به آن پراکندگی رنگ یا انحراف رنگی نیز می‌گویند. گرفتن عکس‌های باکیفیت به‌خصوص در سال‌های اخیر که کسب‌و‌کار‌های اینترنتی گسترش یافتند، اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. عکس‌های باکیفیت، خواه یا ناخواه باعث جلب توجه افراد می‌شود، بنابراین لازم است راه‌هایی که مانع رسیدن به این هدف می‌شوند را شناسایی کرده و در جهت رفع آن ها اقدام کنیم.
در این مقاله ما یاد خواهیم گرفت که انحراف کروماتیک چیست؟ چطور می‌توانیم آن را رفع کنیم؟ و…. پس با ما همراه باشید.
زمانی‌که رنگ‌ها به‌وسیله لنز، خم و یا شکسته می‌شوند، باعث می‌شود در نقطه کانونی عدم تطابق رخ بدهد و رنگ‌ها نتوانند با‌هم ترکیب شوند، در این حالت می‌گویند انحراف رنگی یا انحراف کروماتیک رخ داده است. انحراف کروماتیک معمولا حاشیه‌های بنفش رنگ است که در نواحی با کنتراست بالا در عکس‌ها اتفاق می‌افتد.
👈 برای دریافت خدمات عکاسی در استودیو عکاسی صنعتی با کارشناسان ما در تماس باشید.
علت ایجاد انحراف کروماتیک
شاید برایتان سؤال پیش بیاید که علت ایجاد انحراف چیست؟ این اتفاق وقتی می‌افتد که نور عبور شده از لنز شما، در زاویه‌های مختلف خم می‌شود. ممکن است بعضی از طول موج‌های نور، زمانی که از عدسی عبور می‌کنند، بیشتر از بقیه خم بشوند، که این کار باعث ظاهر شدن رنگ‌های بنفش، سبز، آبی و قرمز در قسمت‌های ناخواسته می‌شود.
پس متوجه شدید که انحراف کروماتیک یک مشکل رایج است که به‌وسیله لنزها ایجاد می‌شود. همانطور که برای هر مشکلی راه‌حلی وجود دارد، برای این کار نیز روش‌هایی وجود دارد که می‌توانید به‌هنگام عکس‌برداری از آن استفاده کرده و این مشکل را به حداقل برسانید.
چنانچه تبدیل به یک مشکل جدی شد، می‌توانید با استفاده از برنامه‌هایی مانند Lightroom یا Photoshop آن را حذف کنید.
انواع انحراف کروماتیک
انحراف کروماتیک یکی از مشکلات رایج در سیستم های اپتیکی است که به دلیل تفاوت در انکسار نور با طول موج های مختلف ایجاد می شود. این پدیده باعث ایجاد حاشیه های رنگی در تصاویر می شود و دو نوع اصلی دارد. هر یک از آن ها انواع در شرایط خاصی مشاهده می شوند و به شکل های مختلف بر کیفیت تصویر تاثیر می گذارند. در اینجا، انواع انحراف کروماتیک و توضیحاتی در مورد هر یک آورده شده است:
انحراف کروماتیک طولی
انحراف کروماتیک طولی زمانی اتفاق می افتد که پرتوهای نور با رنگ های مختلف در امتداد محور اپتیکی (یعنی خط مرکزی سیستم اپتیکی) به نقاط مختلف از صفحه تصویر متمرکز می شوند. این نوع انحراف به دلیل تفاوت در میزان انکسار پرتوهای نوری با رنگ های مختلف به وجود می آید. طول موج های کوتا ه‌تر (مانند نور آبی) بیشتر انکسار می یابند و در نقطه ای نزدیک تر به لنز متمرکز می شوند. در حالی که طول موج های بلندتر (مانند نور قرمز) کمتر انکسار می یابند و در فاصله ای دورتر از لنز متمرکز می شوند. این تفاوت در فاصله تمرکز باعث می شود که تصاویر در ناحیه های مختلف تصویر به طور واضح تشکیل نشوند و حاشیه های رنگی در اطراف اشیاء پرنور و در مرزهای تصویر نمایان شوند.
انحراف کروماتیک عرضی
این نوع انحراف کروماتیک زمانی رخ می دهد که رنگ های مختلف نور به نقاط مختلف از صفحه تصویر منتقل می شوند. اما این انتقال در جهت عمودی یا افقی صفحه تصویر است. در این حالت، همه رنگ ها به طور همزمان در یک نقطه متمرکز نمی شوند. در عوض، هر رنگ در جایی متفاوت از صفحه تصویر قرار می گیرد. این نوع انحراف باعث می شود که تصویر نهایی دارای حاشیه های رنگی یا پراکندگی رنگ ها در اطراف اشیاء باشد. انحراف کروماتیک عرضی معمولا در لنزهای ساده و سیستم های اپتیکی غیر پیشرفته مشاهده می شود و تاثیر زیادی بر کیفیت و دقت تصویر دارد.
در مجموع، انحراف کروماتیک یک چالش رایج در سیستم های اپتیکی است که می تواند تاثیر زیادی بر کیفیت تصویر و وضوح آن بگذارد. طراحی های پیچیده تر و استفاده از مواد و تکنیک های پیشرفته می توانند این مشکلات را تا حد زیادی کاهش دهند.
جلوگیری از انحراف کروماتیک
همانطور که ذکر شد؛ برای کاهش یا جلوگیری از انحراف کروماتیک را‌ه‌کار‌هایی وجود دارد، که در ذیل به چند مورد از آن اشاره می‌کنیم:
👈 برای مشاهده نمونه کاتالوگ معرفی شرکت و دریافت مشاوره در خصوص خدمات طراحی کافیست با کارشناسان ما تماس بگیرید.
استفاده از لنزهای باکیفیت
یکی از ابتدایی‌ترین راه برای به حداقل رساندن انحراف این است که یک لنز باکیفیت بالا بخرید. هر چقدر شیشه خوب باشد، انحراف کروماتیک کمتری به‌وجود خواهد آمد. چرا که با‌کیفیت‌ترین لنزها ازجمله Canon 17-40mm، برای کم کردن جداسازی نور در زمان عبور از عنصر‌های شیشه‌ای ساخته شده‌اند. لنزهای دارای عناصر کم پراکندگی، برای کاهش حاشیه‌های رنگی بسیار خوب هستند و می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید.
افزایش مقدار دیافراگم
یک روش دیگر برای به حداقل رساندن انحراف رنگی، توقف کردن است. منظور از این حرف این است که مثلا، اگر با لنز f/2.8 کار می‌کنید، نهایت به f/4 یا f/5.6 اکتفا کنید. چرا که اکثر حاشیه‌های رنگ ناپدید می‌شوند.
نزدیک نگه داشتن موضوع به مرکز
روش دیگر، در مرکز کادر قرار دادن سوژه است؛ چرا که یک نوع از انحراف جانبی فقط در قسمت‌های لبه فریم اتفاق می‌افتد. با قرار گرفتن سوژه در مرکز تصویر، این نوع از انحراف را می‌توانید کاهش دهید. زمانی‌که انحراف کروماتیک از کنترل خارج شد، از پس پردازش استفاده کنید.
اجتناب و دوری از صحنه‌های با کنتراست بالا
اولین چیزی که باید انجام دهید، اجتناب از موقعیت‌هایی است که باعث می‌شود حاشیه‌های زیاد رنگ به وجود بیاید. نکته‌ای که وجود دارد این است که بیشتر صحنه‌ها انحراف رنگی خیلی زیادی ایجاد نمی‌کنند. تنها چیزی که باید دقت کنید، کم کنتراست نگه داشتن سوژه است.
انحراف کروماتیک طولی چیست؟
وقتی طول موج‌های گوناگون رنگ، پس از عبور از عدسی در یک نقطه همگرا نباشند، انحراف کروماتیک طولی که به اسم حاشیه بوکه نیز شناخته می‌شود، رخ می‌دهد.
لنز‌هایی با مشکلات انحراف طولی، حاشیه‌های اطراف اشیاء را در سراسر تصویر نشان می‌دهند. ترکیبی از رنگ‌های آبی، قرمز، بنفش و یا هر کدام به شکل جدا می‌توانند در اطراف اجسام ظاهر شوند. با متوقف کردن لنز، می‌توان انحراف کروماتیک طولی را به شکل چشمگیری کاهش داد.
لنزهای پرایم با دیافراگم سریع، بیشتر از لنزهای کندتر مستعد انحراف هستند. همچنین Lightroom 4.1 دارای ابزاری به نام De-Fringe است که امکان انتخاب قطره چکان چشمی را از قسمت “Lens Corrections” به شما می‌دهد. شما می‌توانید رنگ حاشیه‌ای را انتخاب کنید که باید اصلاح شود. با ابزاری مثل این، می‌توان حاشیه‌های این‌چنینی را از بین برد یا به حداقل رساند.
انحراف کروماتیک عرضی چیست؟
انحراف کروماتیک عرضی که به عنوان “انحراف رنگی جانبی” نیز شناخته می‌شود، زمانی که طول موج‌های گوناگون رنگ، در یک زاویه در موقعیت‌های گوناگون در امتداد صفحه کانونی متمرکز بشوند، رخ می‌دهد. برخلاف LoCA، Lateral Chromatic Aberration در مرکز نمایش داده نمی‌شود و تنها در قسمت‌هایی با کنتراست بالا، در گوشه‌های تصویر قابل مشاهده است.
متأسفانه اکثر لنزها دارای انحرافات طولی و عرضی هستند. شما می‌توانید برای حداقل کردن این انحرافات، متوقف کردن لنز (برای LoCA) و رفع انحرافات جانبی در نرم افزار‌های پس از پردازش مانند Lightroom و Photoshop استفاده کنید.
جدیدأ اکثر تولیدکنندگان لنز از تکنیک‌هایی برای کاهش انحرافات با استفاده از طرح‌های نوری آکروماتیک/آپوکروماتیک و عنصر‌های با پراکندگی فوق‌العاده کم استفاده می‌کنند. البته انحراف کروماتیک هنوز در بیشتر لنزهای پرایم و زوم یک وجود دارد که باید یاد بگیریم چگونه با آن‌ها برخورد کنیم. جالب این‌جاست که بیشتر دوربین‌های DSLR مدرن برای کاهش و یا حتی حذف انحرافات کروماتیک لنز، از تکنیک‌های خاص پس‌پردازش درون دوربین استفاده می‌کنند. پکیج‌های نرم‌افزاری بسیاری نیز قادر به مقابله با انحرافات کروماتیک هستند.
تفاوت انحراف کروماتیک و انحراف هندسی در اپتیک
در اپتیک، انحراف کروماتیک و انحراف هندسی دو نوع مختلف از خطاهای نوری هستند که بر کیفیت تصویر تاثیر می گذارند. این دو نوع انحراف به دلایل متفاوتی ایجاد می شوند و تاثیرات مختلفی بر روی تصاویر و سیستم‌های اپتیکی دارند. در ادامه به تفاوت های اصلی بین این دو انحراف اشاره می شود:
علت ایجاد انحراف
انحراف کروماتیک به دلیل تفاوت در انکسار نور با طول موج های مختلف ایجاد می شود. هر رنگ از نور (با طول موج های مختلف) به طور متفاوتی توسط لنزها یا سطوح اپتیکی انکسار می یابد. این اختلاف در انکسار باعث می شود که رنگ های مختلف نور در نقاط مختلفی متمرکز شوند و موجب ایجاد حاشیه های رنگی و کاهش وضوح تصویر شود. انحراف کروماتیک نتیجه تفاوت های فیزیکی در نحوه رفتار نورهای مختلف در مواد نوری است.
در مقابل، انحراف هندسی به دلیل تغییرات هندسی در طراحی سیستم اپتیکی یا انکسار غیرکامل نور در مسیر خود ایجاد می شود. انحراف هندسی می تواند ناشی از طراحی اشتباه لنزها، فاصله نادرست بین اجزای اپتیکی یا سطح منحنی ناصحیح باشد. به عبارت دیگر، در انحراف هندسی، نور به شکلی که مورد انتظار است، از نقطه مطلوب عبور نمی کند و منجر به تغییر در هندسه و شکل تصویر می شود.
تاثیر بر کیفیت تصویر
انحراف کروماتیک باعث ایجاد حاشیه های رنگی در اطراف اشیاء و لبه های تصویر می شود. این پدیده در تصاویر پرکنتراست (مثل تصاویر با نوردهی زیاد یا محیط های روشن) یا در نقاط حاشیه ای تصویر نمایان می شود. انحراف کروماتیک موجب کاهش وضوح و دقت رنگ ها می شود و تصویر نهایی را به طور غیرمنتظره ای تغییر می دهد.
اما، انحراف هندسی باعث تغییر در شکل هندسی تصویر می شود. برای مثال، ممکن است که تصویر به جای دایره، بیضی شکل شود (که به آن دیسترویشن گفته می شود) یا تغییرات دیگری در ابعاد و نسبت های تصویر به وجود آید. انحراف هندسی می تواند موجب از بین رفتن دقت هندسی تصویر و اعوجاج آن شود.
نحوه اصلاح و کنترل
برای مقابله با انحراف کروماتیک معمولا از لنزهای APO ، عدسی های فلورایت، عدسی های پراکندگی پایین LDیا پردازش های دیجیتال برای اصلاح رنگ ها استفاده می شود. این تکنیک ها باعث می شوند که رنگ ها به طور دقیق تری در یک نقطه متمرکز شوند و از ایجاد حاشیه های رنگی جلوگیری شود.
اما برای کاهش انحراف هندسی، از لنزهای غیرکروی و طراحی های دقیق تر برای تنظیم فاصله کانونی و هندسه اجزای اپتیکی استفاده می شود. همچنین، فیلترهای اصلاحی و الگوریتم های پردازش تصویر نیز می توانند برای تصحیح اعوجاج های هندسی در تصاویر دیجیتال به کار روند.
نوع نور و مواد تاثیرگذار
انحراف کروماتیک مرتبط با طول موج های مختلف نور است و عمدتا بر روی رنگ های مختلف تاثیر می گذارد. به همین دلیل، بیشتر در سیستم های اپتیکی که از یک لنز برای تمامی رنگ ها استفاده می کنند، مشاهده می شود. در مقابل، انحراف هندسی به شکل هندسی نور و نحوه برخورد آن با سطح یا لنزها بستگی دارد. همچنین بیشتر تحت تاثیر ساختار فیزیکی لنز و طراحی سیستم اپتیکی است.
هر کدام از این انحراف ها نیاز به راهکارهای خاصی برای اصلاح و بهبود دارند تا کیفیت تصویر در سیستم های اپتیکی حفظ شود.
نتیجه‌گیری
شما با خواندن این مقاله متوجه شدید که انحراف کروماتیک چیست و روش‌های به حداقل رساندن آن چه می‌باشد.
با توجه به مطالبی که در مقاله ذکر شد شما می‌توانید با استفاده از لنزهای باکیفیت بالا، افزایش مقدار دیافراگم یا با متوقف کردن لنز، انحراف کروماتیک یا همان انحراف رنگی را به حداقل برسانید. اگر با این وجود تصویرتان پر از انحراف کروماتیک ناخوشایند بود، اصلا جای نگرانی ندارد؛ چرا که می‌توانید با لایت روم آن را حذف کنید!
نکته قابل توجه این است که از عدسی استفاده کنید که حداقل انحراف را ایجاد کند.