آشنایی با انواع انحرافات لنز در عکاسی؛ بررسی تفاوت‌ها و تاثیر آن‌ها بر کیفیت تصاویر

انحرافات لنز در عکاسی به مشکلاتی اشاره دارند که هنگام تمرکز نور در لنز ایجاد می‌شوند و بر کیفیت تصویر تأثیر می‌گذارند. این انحرافات می‌توانند منجر به تغییرات رنگ، اعوجاجات و مشکلات فوکوس شوند که تصاویر نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در این مقاله، به بررسی انواع مختلف انحرافات لنز و روش‌های کاهش آن‌ها خواهیم پرداخت.

انحراف لنز چیست؟

انحراف لنز به مشکلاتی اطلاق می‌شود که هنگام متمرکز کردن نور در داخل لنز رخ می‌دهند. این مشکلات به این دلیل ایجاد می‌شوند که اشعه‌های نوری که از لنز عبور می‌کنند، نمی‌توانند در یک نقطه واحد به هم برسند.

تأثیر انحرافات لنز در عکاسی

انحرافات لنز انواع مختلفی دارند و می‌توانند بر وضوح، فوکوس، بزرگنمایی، اعوجاج و رنگ‌های تصویر تأثیر بگذارند. در نتیجه، این مشکل مانع از تشکیل تصویر دقیق و بدون نقص می‌شود.

انحرافات لنز در عکاسی نجومی

این نوع انحرافات در عکاسی نجومی بیش از سایر شاخه‌های عکاسی مشهود است. دلیل این موضوع، میزان بسیار کم نور در مقایسه با پس‌زمینه‌ی تاریک و گسترده‌ای است که عکاس با آن مواجه است.

آیا می‌توان از انحرافات لنز جلوگیری کرد؟

متأسفانه، این موضوع غیرممکن است. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر تکنولوژیکی از ابتدای قرن ۱۹ میلادی تا امروز، و حتی با استفاده از گران‌ترین و پیشرفته‌ترین لنزها که شامل هزاران عنصر در گروه‌های اپتیکال مختلف هستند، همچنان شاهد نقص‌هایی در تصاویر هستیم. به همین دلیل، بسیاری از عکاسان از نرم‌افزارهای ویرایش عکس برای برطرف کردن این نقص‌ها، که تحت عنوان انحرافات لنز شناخته می‌شوند، استفاده می‌کنند.

آیا طراحی یک لنز بدون انحراف ممکن است؟

طراحی لنزی که هیچ‌گونه انحرافی نداشته باشد، غیرممکن است. اصلاح یکی از انحرافات ممکن است باعث ایجاد یا تشدید یک انحراف دیگر شود و نیاز باشد عناصر بیشتری را به لنز اضافه کنید که در نهایت باعث پیچیده شدن اوضاع خواهد شد.

حرکت عناصر مختلف لنزهای زوم باعث افزایش انحرافات لنز خواهد شد. این بدان معناست که در اکثر لنزهای زوم، شاهد انحرافات قابل‌تشخیصی هستیم.

حتی بهترین لنزهای پرایم هم با مشکلاتی روبه‌رو هستند. برای مثال:

• لنز Zeiss 21mm f/2.8 که نمونه‌ای عالی از یک لنز واید با فوکوس کاملاً واضح است، از اعوجاج سبیلی (Mustache Distortion) رنج می‌برد.
• لنز کلاسیک نیکون 28mm f/1.4 دارای کمای بسیار شدید است.
• canon-lens/" target="_blank">لنز کانن 50mm f/1.2 دچار مشکل انحنای میدان (Field Curvature) است.

عکاسان حرفه‌ای به‌خوبی از نقاط ضعف لنزهای خود آگاه هستند و از آن‌ها به بهترین شکل ممکن استفاده می‌کنند. برای مثال، لنز Sigma 50mm f/1.4 در دیافراگم‌های بازتر از f/2.8 عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد. به همین دلیل، یک عکاس حرفه‌ای برای ثبت تصاویر باکیفیت، از دیافراگم‌های پایین‌تر در این لنز استفاده نمی‌کند.

انواع انحرافات لنز

انحرافات لنز به دو دسته تقسیم می‌شوند: رنگی و تک‌رنگ (Chromatic و Monochromatic). هرکدام از این دو نوع، زیرمجموعه‌های مختلفی دارند که به‌عنوان یک عکاس باید با آن‌ها آشنا باشید.

انواع انحرافات کروماتیک

انحرافات کروماتیک که با عنوان Color Fringing نیز شناخته می‌شوند، زمانی رخ می‌دهند که لنز نمی‌تواند طول موج‌های مختلف رنگ را در یک نقطه‌ی واحد متمرکز کند. پراکندگی رنگ‌های مختلف نور در این حالت مشابه زمانی است که یک منشور، نور سفید را به یک رنگین‌کمان تبدیل می‌کند.

طراحان لنز توانسته‌اند انحرافات رنگی را در بسیاری از لنزها اصلاح کنند، به همین دلیل این لنزها قادر هستند تمامی طول موج‌ها را در یک نقطه‌ی واحد متمرکز کنند و در نتیجه دقت رنگی بالایی دارند. با این حال، انحرافات کروماتیک در لنزهایی که دیافراگم خیلی باز دارند یا هنگام عکاسی از صحنه‌هایی با کنتراست بالا، همچنان مشهود هستند.

برای مثال، زمانی که از یک سوژه‌ تاریک در مقابل پس‌زمینه‌ روشن عکاسی شود، ممکن است هاله‌ رنگی (اغلب بنفش) در لبه‌های سوژه نمایان گردد که باعث کاهش وضوح تصویر خواهد شد. به‌عنوان نمونه، اگر از یک سوژه‌ی مشکی در برابر پس‌زمینه‌ای سفید عکاسی شود، ممکن است در اطراف سوژه یک حاشیه‌ی رنگی تار دیده شود که باعث جدایی آن از پس‌زمینه خواهد شد.

انواع انحرافات رنگی

۱. انحرافات رنگی طولی (Longitudinal Chromatic Aberration – LoCA)

این نوع انحراف که به حاشیه بوکه نیز معروف است، زمانی رخ می‌دهد که طول موج‌های مختلف رنگ، پس از عبور از لنز، همگی در یک نقطه متمرکز نشوند. این مشکل باعث تغییر رنگ در اطراف سوژه شده و در تمام تصویر، از مرکز تا لبه‌ها قابل مشاهده است.

ویژگی‌های انحراف رنگی طولی:

• بیشتر در لنزهایی با دیافراگم باز مشاهده می‌شود.
• در لنزهایی با دیافراگم بسته‌تر، این مشکل کمتر دیده می‌شود.
• بستن دیافراگم می‌تواند این نوع انحراف را تا حد زیادی کاهش دهد.

۲. انحراف رنگی عرضی (Lateral Chromatic Aberration – LCA)

این نوع انحراف به دلیل زاویه‌ی نوری که وارد لنز می‌شود، رخ می‌دهد. در این حالت، طول موج‌های مختلف رنگ، روی یک صفحه، اما در نقاط مختلف متمرکز می‌شوند.

ویژگی‌های انحراف رنگی عرضی:

• فقط در لبه‌های کادر قابل مشاهده است.
• بستن دیافراگم، این انحراف را برطرف نمی‌کند.
• بیشتر عکاسان این مشکل را در ادیت عکس یا با استفاده از قابلیت‌های داخلی دوربین اصلاح می‌کنند.

انحرافات مونوکروم یا تک‌رنگ

انحرافات مونوکروم زمانی رخ می‌دهند که لنز در متمرکز کردن یک رنگ خاص از نور ناتوان باشد. این مشکل ناشی از نقص‌های اپتیکی در طراحی لنز است. در سال 1857، ریاضیدان آلمانی فیلیپ لودویگ ون سیدل پنج نوع انحراف مونوکروم را شناسایی و تشریح کرد. امروزه، این انحرافات به‌عنوان انحرافات سیدل شناخته می‌شوند. با وجود گذشت بیش از 150 سال از کشف این انحرافات، طراحان لنز هنوز نتوانسته‌اند آن‌ها را به‌طور کامل از بین ببرند. در ادامه به بررسی انواع انحرافات مونوکرام می‌پردازیم :

انحرافات کروی

 عناصر شیشه‌ای کروی داخل لنز باعث می‌شوند که نور در نقاط مختلفی روی سنسور متمرکز شود. لنز نوری که از لبه‌ها وارد می‌شود را بیش از نوری که از مرکز وارد می‌شود می‌شکند. علاوه بر طراحی لنز، کیفیت مواد مورد استفاده در ساخت لنز و نحوه قرارگیری عناصر لنز در داخل بدنه روی مقدار این نوع انحراف تاثیر گذار است. انحرافات کروی باعث کاهش قدرت کانونی لنز، رزولوشن و کیفیت تصویر می‌شود. استفاده از دیافراگم‌های بسته‌تر باعث کاهش این نوع انحرافات خواهد شد. همچنین عناصر کروی موجود در فواصل کانونی بازتر و لنزهای تله‌فوتو به شکل موثرتری می‌توانند اشعه‌های نوری که از لبه‌های لنز وارد می‌شوند را متمرکز کنند و به همین خاطر در این لنزها انکسارات کروی کمتر به چشم می‌خورند.

جالب است بدانید که تغییر مکان عناصر لنز به هنگام فوکوس یا زوم ممکن است باعث افزایش یا کاهش اعوجاج در لنز شما شود. این تغییرات می‌توانند بسته به نوع لنز و فاصله کانونی آن، تاثیرات متفاوتی روی کیفیت تصویر داشته باشند.

انحرافات کماتیک

این نوع انحراف زمانی رخ می‌دهد که یک نقطه‌ی نور به جای اینکه به صورت مستقیم از مرکز لنز وارد شود، با زاویه خاصی از لبه‌های لنز وارد می‌شود. لنز نمی‌تواند به صورت همزمان اشعه‌های نوری که به صورت زاویه‌دار وارد آن شده‌اند را متمرکز کند و در نتیجه این اشعه‌ها در یک نقطه خاص بازتاب خواهند خورد و یک هایلایت به شکل ستاره‌ی دنباله‌دار در تصویر ایجاد خواهند کرد. انواع انحرافات کماتیک به شرح زیر است:

• کمای خارجی (Positive Coma): دنباله‌ی نور به سمت بیرون تصویر کشیده می‌شود.
• کمای داخلی (Negative Coma): دنباله‌ی نور به سمت داخل و مرکز تصویر قرار می‌گیرد.

آستیگماتیسم مماس یا سهمی

آستیگماتیسم زمانی رخ می‌دهد که اشعه‌های نور از صفحه‌ سهمی وارد لنز می‌شوند و در نقاط متفاوتی نسبت به اشعه‌های وارد شده از صفحات مماس متمرکز می‌شوند. این موضوع باعث بروز اعوجاج در لبه‌ها و گوشه‌های تصویر خواهد شد. منابع نوری موجود در لبه‌های کادر به‌طور معمول به شکل یک خط از بالا-راست کادر به سمت پایین-چپ آن یا برعکس کشیده می‌شوند.

تمامی لنزها تا حدودی دارای آستیگماتیسم هستند، اما این مشکل بیشتر زمانی رخ می‌دهد که طراحی اپتیکال لنز کاملاً موازی یا متقارن نباشد. این نوع انحرافات به‌ویژه در عکاسی نجومی شایع است و به مانند اکثر انحرافات خارج از محور، با بستن دیافراگم می‌توان تاثیر آن‌ها را کاهش داد.

انحنای میدان

این نوع انحراف که به‌طور ویژه به‌دلیل فرمولی از یک ریاضیدان به نام جوزف پتزوال با عنوان انحنای میدان پتزوال نیز شناخته می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که لنز به‌جای متمرکز کردن اشعه‌های نور روی یک سطح صاف، آن‌ها را روی یک سطح منحنی متمرکز می‌کند. این موضوع باعث بروز مشکلات فوکوس در تمام سطح تصویر می‌شود.

در این حالت، مرکز تصویر به نظر می‌رسد که در فوکوس قرار دارد، اما لبه‌ها خارج از فوکوس خواهند بود. تمام لنزها به نوعی سطح خمیده دارند و به همین دلیل تصویر آن‌ها روی سنسور صاف تشکیل نمی‌شود؛ بلکه این تصویر روی یک سطح خمیده ایجاد خواهد شد.

می‌توان گفت که انحنای میدان یک انحراف طبیعی است. با این وجود، این انحراف بیشتر در لنزهای قدیمی دیده می‌شود تا لنزهای مدرن‌تر. همچنین، بستن دیافراگم لنز می‌تواند تا حد زیادی تاثیرات این مشکل را کاهش دهد.

اعوجاج لنز

اعوجاج زمانی رخ می‌دهد که لنز یک تصویر بزرگتر را روی سنسور یا صفحه فیلم می‌تاباند و تصویر نمی‌تواند یک‌سویی خود را حفظ کند. این مشکل بیشتر زمانی اتفاق می‌افتد که قصد دارید از خطوط صاف عکاسی کنید. خمیدگی یا انحراف خطوط می‌تواند موجب شود که صحنه‌ی عکاسی شده، غیرواقعی به نظر برسد.

• اعوجاج بشکه‌ای زمانی رخ می‌دهد که لبه‌های تصویر کوچکتر از مرکز آن هستند.
• اعوجاج بالشتکی به حالتی اطلاق می‌شود که صحنه در لبه‌های کادر بزرگتر دیده می‌شود.

این دو نوع اعوجاج بیشتر در لنزهای زوم و در فواصل کانونی وایدتر آن‌ها مشاهده می‌شوند، اما در لنزهای پرایم واید یا Long نیز ممکن است این نوع انحرافات دیده شوند.

چطور انحرافات لنز را کاهش دهیم؟

برای کاهش انحرافات لنز در هنگام عکاسی، می‌توانید از روش‌ها و تکنیک‌های زیر استفاده کنید:

استفاده از دیافراگم‌های مناسب

بستن دیافراگم (اف‌استاپ‌ها) می‌تواند کمک کند تا انحرافات کروماتیک و اعوجاجات کاهش یابد. به‌ویژه در لنزهایی با دیافراگم باز، می‌توان با بستن دیافراگم به میزان مناسب (مثلاً f/5.6 یا f/8) این مشکلات را کاهش داد.

انتخاب لنز مناسب

انتخاب لنزهایی که طراحی بهتری دارند و کمتر دچار انحرافات هستند می‌تواند موثر باشد. لنزهای باکیفیت معمولاً انحرافات کمتری دارند، به‌ویژه در لنزهای پرایم که معمولاً به دلیل ساختار ساده‌تر و عدم وجود حرکت‌های پیچیده عناصر، مشکلات کمتری دارند.

اصلاح در نرم‌افزارهای ویرایش عکس

استفاده از نرم‌افزارهای ویرایش تصویر مانند Adobe Lightroom یا Photoshop می‌تواند به شما کمک کند تا انحرافات رنگی، اعوجاج و دیگر مشکلات ناشی از لنز را پس از عکاسی اصلاح کنید. بسیاری از این نرم‌افزارها از پروفایل‌های لنز برای اصلاح خودکار استفاده می‌کنند.

فاصله کانونی و زاویه عکاسی

سعی کنید در هنگام عکاسی از فاصله کانونی مناسب استفاده کنید. به‌ویژه در لنزهای زوم، تغییر فاصله کانونی می‌تواند به ایجاد انحرافات بیشتر منجر شود. همچنین، دقت در زاویه گرفتن دوربین می‌تواند از بروز اعوجاجات ناشی از خطوط مستقیم جلوگیری کند.

استفاده از فیلترهای اصلاحی

برخی فیلترها می‌توانند در کاهش انحرافات کروماتیک و اعوجاج کمک کنند.برای مثال فیلترهای پولاریزه و ND می‌توانند به کنترل تابش نور و کاهش مشکلات رنگی کمک کنند.

افزایش دقت فوکوس

در هنگام فوکوس، اطمینان حاصل کنید که فوکوس دقیقاً روی سوژه اصلی قرار گرفته باشد. فوکوس اشتباه یا نامناسب می‌تواند منجر به انحرافات رنگی و ناتوانی در ایجاد تصویر واضح شود.

تصویر برداری با تنظیمات مناسب

در مواقعی که نیاز به عکاسی از صحنه‌های با کنتراست بالا دارید (مانند سوژه‌های تاریک در برابر پس‌زمینه روشن)، بهتر است از تکنیک‌های مختلفی مانند عکاسی HDR (High Dynamic Range) استفاده کنید تا انحرافات رنگی کاهش یابد.

استفاده از اصلاحات در دوربین

بسیاری از دوربین‌های دیجیتال مدرن دارای تنظیماتی هستند که می‌توانند انحرافات لنز را در زمان عکاسی اصلاح کنند. این اصلاحات معمولاً در تنظیمات پروفایل لنز دوربین فعال می‌شوند و به‌طور خودکار برخی از انحرافات را اصلاح می‌کنند.

سخن آخر

در نهایت فهمیدیم که  با وجود پیشرفت‌های تکنولوژیک در طراحی لنزها، انحرافات همچنان جزء جدایی‌ناپذیر این ابزارها هستند. اگرچه نمی‌توان از آن‌ها به‌طور کامل جلوگیری کرد، با آگاهی از انواع مختلف انحرافات و استفاده از تکنیک‌های مختلف، می‌توان تا حد زیادی کیفیت تصاویر را بهبود بخشید. عکاسان حرفه‌ای می‌توانند با تنظیمات مناسب، انتخاب لنزهای مناسب و ویرایش هوشمندانه، تصاویر خود را از این مشکلات نجات دهند.