Kromatikusan aberráltak vagyunk

Volt egy sci-fi novella, (Bob Shaw - Régmúlt napok fénye, hangosban is megvan) amiben feltalálták a lassú üveget, amit évekig szuper tájakon érleltek, azután eladták, és otthon beszerelve nem a sikátorra, tűzfalra nézett a nyomorúságos ablakod, hanem a tengerpartra, vagy havas hegyekre. 10 év alatt adta le, a 10 év alatt belehatolt fényt. Ez visszafele is igaz volt, ezért láthatta a családterápiára szoruló pár az üveges mester elhunyt nejét és gyerekét kintről, mikor belestek az ablakon. Szép fiction, sajnos ejsze marhaság (bár a novella bepróbálkozik valami tudományos ködösítéssel). A fény sebessége nem ugyanakkora a különböző hullámhosszakon (csak vákuumban). Vajon egy elég hosszú üvegszálon bevilágítva fehér fénnyel elég gyors záridővel simán elkaphatjuk a piros komponenset, úgy, hogy a zöld, és kék komponensek még meg se érkeznek a kameránkba?

Az LCA és a TCA. 

Na, hogyha különböző közegekben a fény sebessége hullámhosszanként eltérő, akkor azt is jelenti, hogy hullámhosszanként eltérően fogja törni egy lencse a bejövő fényünket. Meg is érkeztünk a kromatikus aberrációhoz, amit ezentúl CA-nak nevezünk. A két fő CA típust keressük:

Longitudinal-, axial CA, bokeh fringing, vagy LCA - abból adódik, hogy a különböző hullámhosszaknak különbözőek a fókuszpontjai. Amennyiben a látható spektrum közepét (mondjuk a zöldet) fókuszáljuk, a rövidebb hullámhosszak front- a hosszabb hullámok backfókuszosak lesznek. Ez például az infra fotózás esetében probléma (herélt gépek hajlamosak backfókuszra), régi lencsék erre fel is voltak készítve. A hiba tehát a kép közepén is előfordulhat, nagy fényerejű lencsékre jellemzőbb, rekeszeléssel nyilván javítható, a nagyobb mélységélességbe jobban belefér a front/back-fókuszos hullámhossz is. Ha a kép közepén csúnya elszíneződés van, ami enyhe defokuszálással javítható, akkor az is valószínűleg LCA. A szakirodalom azt állítja, szoftveresen nem javítható, ezt erős kétkedéssel fogadom. Az f3,5 már túl szűk rekesz (?), talán ezért nem észlelhető a 18-55mm-es objektívemen.

Forrás

Lateral, transverse kroma-aberráció, vagy TCA oka a különböző hullámhosszak különböző törése (hosszú hullámok kisebb, rövidebbek nagyobb szögben), gyakorlatilag a csatornák különféle nagyításban jelennek meg (nagyjából középre igazítva), a kép széle felé egyre hangsúlyosabb a méretkülönbség és a kép közepétől adott távolságra mindenütt egyforma.  A rekeszelés nem oldja meg a TCA-t, mivel nem tengelyirányú a probléma, de javítva az élességet adhat olyan illúziót, hogy némileg javult, mert keskenyedik az elmosódott fringe. A szoftveres javítások leginkább ezt tudják kezelni. 

18mm-en a TCA (a kép jobb felső sarkában)

200mm-en a TCA (a kép jobb felső sarkában)

A TCA miatt elvileg a kék csatorna a legnagyobb - ez  úgy jelenik meg, hogy kívül van a sárga csík, belül a bíbor (a Blue csatornán a fekete vonal nyilván sárga színű RGB-ben). 18mm-en ezt is tapasztaljuk, de 200mm-en már fordított a helyzet, a kék csatorna a legszűkebb.

Egyetlen lencsével nem lehet a CA-t megszüntetni. A szakirodalom szerint létezik elsődleges CA, amit a gyártók elég pöpecül egymásra ügyeskednek (akromát - kéttagú lencsék segítségével), illetve másodlagos CA, amit már költségesebb lenne megoldani, ezt tapasztaljuk a képeinken. Amúgy az apokromát lencsék (három vagy több színre korrigálnak) pl. a Nikon ED, nagyon drágáért pont azt állítja, hogy a kroma-hiba már a múlt. Hogy ezek a kalcium-floridos törékeny cuccok e és egyes objektívek pont ezért fehér foglalatúak (hőtágulás), vagy valami spéci csodaanyagok, azt mi nem bírtuk kikutatni ebben az internetes katyvaszban. Ilyen drága holmink meg nincs a sufniban.

Mindenesetre a fenti két képen az RGB csatornákat egymásra villogtatva azt találtuk, hogy nem a kék-piros csatornákra leképezett vonalak esnek egymástól a legtávolabb, hanem a kék-piros mintha egymásra lenne ügyeskedve, és a zöld csatorna lóg ki. Egyértelmű, hogy a lencsetervezők érdeme, hogy ezt a szórást leszűkítették.

Alant a 18-55mm és 55-200mm alaplencséim két végét teszteljük, nyitott, illetve szűk rekesszel, (annak a pár olvasónak, aki eddig eljutott az olvasásban, zoomoló szkriptet nem csinálok):

18mm f3,5 TCA

18mm f10 TCA

Hogy melyik színpár hibája az elsődleges és melyik a másodlagos, azt firtattuk, de nem találtunk rá egyértelmű választ. Lehet, hogy lencsénként változik? Logikusan persze az elsődleges CA a kék-piros lenne (a spektrum két vége), a másodlagos pedig a spektrum közepe és szélei között, tehát a zöld-bíbor (amit tapasztalunk is), de a szakirodalom ezt nem erősítette meg.

A tesztképek színhibáit természetesen eltúloztuk (szaturáció + vibrance), és a következő a tapasztalatunk: sugárirányban nem figyelhető meg hiba. A központtól azonos távolságra minden irányban nagyjából ugyanazt a komplementer színpárt találjuk hibaként, de a középponttól távolodva ezek változnak kék-sárgából zöld-magentába vagy vörös ciánba. A rekeszelés valóban csak élesebbé, ezáltal keskenyebbé teszi a fringet, de javítani nem javít a dolgon.

200mm f5,6 TCA

Úgy tűnik 200mm-en az f5,6 már nem elég szűk rekesz ahhoz, hogy eltüntesse az LCA-t (lásd a középrész nagyításának kékes elszíneződését). F10-es rekeszeléssel azonban prímán megszűnik ez a hiba:

200mm f10 TCA

A Canon bridge tesztképei is azt bebizonyították, hogy a zoom különböző tartományaiban teljesen más színpárokkal jelentkezhet a kroma-hiba. Kínunkban gyorsan összeütöttünk egy kísérletet egy nagyon primitív kínai nagyítóval illetve egy hasonló kvalitású kukker frontlencséjével is. A nagyítólencse reményeim szerint semmire sincs korrigálva, tehát leplezetlenül kellene mutassa a lencsehibákat. A kukker frontlencséje viszont egy ragasztott kéttagú darab, ez már kellene virítson némi korrekciót. Nem gondoltuk volna, hogy ilyen nehéz lesz relative éles képet készíteni ezekkel az üvegekkel.

kínai nagyító

Erős jóindulattal (eltúlzott vibrance+szaturáció) a nagyító lencse mutat némi kék-piros színhibát. Nem építettünk bele rekeszt, a középső részen látható némi LCA is. A ragasztott lencse viszont durván piros színűnek képezi le a fekete vonalakat, ez vagy durva LCA, vagy a tükröződésgátló réteg az oka. Vagy mindkettő. Nem túl meggyőző.

kukker frontlencse

A távcső ragasztott lencséje gyakorlatilag szivárványszínben is tud szórni.

Tehát nem tudtuk meg, hogy mi számít elsődleges és másodlagos kroma-hibának, de hajlunk arra, hogy mégis a kék-piros.

A képeinken ezek mellett mindenféle színű fénymű- és melléktermékek, artifactek keletkeznek, aminek ezerféle oka lehet, az objektív-okok (érted!) mellett a demozaikoló eljáráson, a szenzorok mikrolencséin és főleg a lapos (sunyi) szögben beeső fény viselkedésén, a senzor-bloomon  keresztül a kósza UV és infra behatásokig bármi. Sőt leginkább egyszerre az összes. Emiatt is lehetséges az, hogy ahány leírás, annyiféleképpen vannak megkeverve az információk az interneten.

Az ACR azonban tökéletesen javítja még a profil nélküli, szedett-vedett lencsék kroma-hibáit is. Michel Thoby kísérletét viszont nem tudtuk reprodukálni, régi cikk lehet, azóta a lens correction funkciók sokkal intelligensebbek.