Περίθλαση – Σφάλματα των Φωτογραφικών φακών

Η περίθλαση είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περάσει μέσα από μια λεπτή σχισμή ή τρύπα. Σε αυτή την περίπτωση το φως εκτρέπεται από την ευθεία πορεία του και σχηματίζει φωτεινές και σκοτεινές περιοχές γύρω από την περιοχή που κανονικά θα έπρεπε να σχηματίζει μόνο ένα φωτεινό αποτύπωμα. Αυτό συμβαίνει και στο φωτογραφικό είδωλο όταν τα ανοίγματα των διαφραγμάτων του φακού είναι πολύ μικρά. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η ποιότητα της φωτογραφίας να μειώνεται όσο τα διαφράγματα πάνε από τα πιο ανοιχτά προς τα πιο κλειστά. Φαινόμενο περίθλασης έχουμε μέσα στον φακό και λόγω των λεπτών λεπίδων του διαφράγματος.

Εδώ έχουμε ένα από τα πιο δύσκολα φαινόμενα στην φωτογραφία που αντιμετωπίζεται μόνο με την σχεδίαση και κατασκευή φακών υψηλής ποιότητας. Στα ανοιχτά διαφράγματα τα φαινόμενα περίθλασης είναι απειροελάχιστα , αλλά έχουμε πολλά από τα υπόλοιπα σφάλματα των φακών να είναι πιο εμφανή. Χρωματικές και σφαιρικές εκτροπές και κάθε είδους παραμορφώσεις. Όσο κλείνουμε το διάφραγμα αυτά τα σφάλματα βελτιώνονται, αλλά αρχίζει να μειώνει την ποιότητα του φωτογραφικού ειδώλου η Περίθλαση. Ποιο διάφραγμα είναι το πιο κατάλληλο για να έχουμε όσο το δυνατόν πιο ποιοτικά αποτελέσματα; Αυτό εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ανάμεσα τους και η ανάλυση του αισθητήρα της φωτογραφικής μας μηχανής.

Για αυτό σαν γενικό κανόνα έχουμε ότι τα μεσαία διαφράγματα μας δίνουν τα πιο ποιοτικά αποτελέσματα στους φωτογραφικούς φακούς ή τουλάχιστον αποφεύγουμε τα πολύ κλειστά διαφράγματα ώστε να μην ξεπεράσουμε το λεγόμενο όριο περίθλασης.  Όμως ποια ακριβώς είναι τα διαφράγματα που ο κάθε φακός αποδίδει την μέγιστη ποιότητα του καλό θα είναι να το βρείτε με δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες που θα κάνετε εσείς, παρά να εμπιστεύεστε αμφίβολα τεστ που κάνουν οι άλλοι. Μια πολύ καλή πηγή όσο αφορά τα χαρακτηριστικά των φακών είναι το dxomark.com. Σε γενικές γραμμές πάντως αν βρείτε ακριβώς το μεσαίο διάφραγμα του κάθε φακού που σας ενδιαφέρει είναι σχεδόν βέβαιο ότι αυτό και τα κοντινά του διαφράγματα (-1, +1 στοπ) θα σας δώσουν καλά αποτελέσματα.

Ο Δημήτρης Ασιθιανάκης είναι φωτογράφος, δάσκαλος φωτογραφίας και πρόεδρος του Fotoart. Μπορείτε να τον βρείτε στο Facebook Dimitrios Asithianakis. Για τα μαθήματα του fotoart μπορείτε να ρωτήσετε  και στο τηλέφωνο 6944303397.

Παραμόρφωση – Distortion

Οι πιο αναγνωρίσιμες εκτροπές  (σφάλματα) των φωτογραφικών φακών είναι οι παραμορφώσεις. Οι παραμορφώσεις συμβαίνουν γιατί τα καμπύλα στοιχεία των φωτογραφικών φακών δεν καταφέρνουν να μεταφέρουν την εικόνα επίπεδη επάνω στο φιλμ ή στον αισθητήρα. Επειδή το φως διανύει άλλη απόσταση στις άκρες και άλλη στο κέντρο του φακού έχουμε διαφορά μεγέθυνσης που δημιουργεί την παραμόρφωση της εικόνας.

Οι παραμορφώσεις των φωτογραφικών φακών είναι συνήθως τριών ειδών. Στην πρώτη περίπτωση οι ευθείες γραμμές γίνονται καμπύλες που συγκλίνουν προς τα μέσα, αυτή η παραμόρφωση ονομάζεται  βαρελοειδής γιατί οι γραμμές μοιάζουν σαν τις φέτες ενός βαρελιού, ενώ στην δεύτερη περίπτωση που οι καμπύλες γραμμές ανοίγουν προς τα έξω, αυτή η παραμόρφωση ονομάζεται τραπεζοειδής ή παραμόρφωση μαξιλαριού για καρφίτσες. Κι ας δεχτούμε ότι αυτοί οι όροι κάπως αποδίδουν τους αγγλικούς όρους  barrel  distortion και pincushion distortion. Υπάρχει και ένας τρίτος τύπος παραμόρφωσης στους φωτογραφικούς φακούς που είναι συνδυασμός των δυο παραπάνω, αλλά τον συναντάμε πιο σπάνια και ονομάζεται μουστακοειδής παραμόρφωση (mustache distortion).

Τα τρία είδη του σφάλματος παραμόρφωσης

Βαρελοειδής παραμόρφωση

Τραπεζοειδής παραμόρφωση

Μουστακοειδής παραμόρφωση

Η διόρθωση των παραμορφώσεων των φωτογραφικών φακών γίνεται πλέον στα περισσότερα προγράμματα επεξεργασίας εικόνας, αλλά και από το λογισμικό των φωτογραφικών μηχανών. Σε γενικές γραμμές οι φακοί που υποφέρουν από παραμορφώσεις είναι οι ευρυγώνιοι και οι ζουμ, αν και μπορεί να συναντήσουμε παραμορφώσεις και σε φακούς που δεν είναι αναμενόμενο.

Σφάλμα Χρωματικής Εκτροπής (Chromatic Aberration)

Ένα από τα πιο συνηθισμένα σφάλματα των φωτογραφικών φακών είναι η χρωματική εκτροπή. Επειδή τα διαφορετικά χρώματα που περιλαμβάνει το λευκό φως έχουν διαφορετικό μήκος κύματος, οπότε και διαφορετικό δείκτη διάθλασης, αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τα διαφορετικά χρώματα να εστιάζονται με διαφορετικό τρόπο με αποτέλεσμα την μείωση της ποιότητας του φωτογραφικού ειδώλου κυρίως λόγω της δημιουργίας χρωματικών περιγραμμάτων (Color fringe). Το σφάλμα χρωματικής εκτροπής είναι πιο έντονο στα άκρα της εικόνας και μεγαλύτερο στους φακούς με μεγάλη εστιακή απόσταση, στους τηλεφακούς δηλαδή.

Αντιμετώπιση του σφάλματος χρωματικής εκτροπής

Οι κατασκευαστές φακών αντιμετώπισαν το σφάλμα χρωματικής εκτροπής με διάφορους τρόπους. Ειδικά κρύσταλλα από φθόριο και σπάνιες γαίες, ειδικές επιστρώσεις οδήγησαν σε φακούς που λιγότερο ή  περισσότερο διόρθωναν το σφάλμα χρωματικής εκτροπής. Οι πρώτοι φακοί που διόρθωναν κάπως το πρόβλημα και  μπορούσαν τα εστιάσουν σωστά τα 2 από τα βασικά χρώματα ονομάστηκαν  αχρωματικοί. Όταν κατασκευάστηκαν φακοί που εστίαζαν σωστά  και τα τρία βασικά χρώματα, ονομάστηκαν αποχρωματικοί και οι εταιρείες τους διαφήμιζαν και με την τεράστια ένδειξη ΑPO επάνω στους ίδιους τους φακούς. Σήμερα δεν θα το δείτε συχνά καθώς οι περισσότεροι φακοί είναι αποχρωματικοί, παρόλο που αρκετοί παρουσιάζουν σφάλμα χρωματικής εκτροπής.

Κλασική περίπτωση χρωματικής εκτροπής σε τηλεφακό

Η επόμενη λύση ήρθε από τους υπολογιστές. Τα σφάλματα χρωματικής εκτροπής διορθώνονται πλέον στα προγράμματα ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, αλλά και από τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές την στιγμή της λήψης. Πρώτη η Canon διόρθωσε σφάλματα χρωματικής εκτροπής των φακών της κατευθείαν με το λογισμικό της φωτογραφικής μηχανής, ενώ την ακολούθησαν και οι άλλες εταιρείες. Οπότε ουσιαστικά σφάλμα χρωματικής εκτροπής στους φακούς σας μπορεί να συναντήσετε μόνο άμα χρησιμοποιείται φακούς από ανεξάρτητους κατασκευαστές ή φακούς που είναι κατασκευασμένοι παλιότερα.

Τα Σφάλματα των σύγχρονων Φωτογραφικών Φακών

Οι φωτογραφικοί φακοί παρουσιάζουν διάφορα σφάλματα. Η μεγάλη πρόκληση για τις κατασκευάστριες εταιρείες είναι να σχεδιάζουν φακούς που να διορθώνουν σε μεγάλο βαθμό ή να εξαλείφουν εντελώς τα σφάλματα των φακών που σαν αποτέλεσμα έχουν την πτώση της ποιότητας της φωτογραφικής εικόνας. Τα σφάλματα των φωτογραφικών φακών απασχολούσαν και θα απασχολούν την φωτογραφική κοινότητα από τις πρώτες απλές σχεδιάσεις των φωτογραφικών φακών με ένα στοιχείο μέχρι τις πολύπλοκές σημερινές σχεδιάσεις φακών με την βοήθεια των ηλεκτρονικών υπολογιστών, με τα πολλά οπτικά στοιχεία και ομάδες.

Σφάλμα σφαιρικής εκτροπής

Στην μάχη κατά των σφαλμάτων των φωτογραφικών φακών έχουν μπει από την μια τα προγράμματα επεξεργασίας που διορθώνουν αρκετά από τα σφάλματα, αλλά και το ίδιο το λογισμικό των φωτογραφικών μηχανών που προσπαθεί να βελτιώσει τα σφάλματα καμπυλότητας, τις παραμορφώσεις, καθώς και τις χρωματικές εκτροπές. Τα σφάλματα των φωτογραφικών φακών χωρίζονται και σε κατηγορίες. Στα γεωμετρικά και στα χρωματικά σφάλματα καθώς και στα σφάλματα στον άξονα και στα πλάγια. Υπάρχουν σφάλματα των φακών που επηρεάζουν  γενικά την ποιότητα της φωτογραφίας μειώνοντας την ευκρίνεια, το κοντράστ και τον χρωματικό κορεσμό, αλλά υπάρχουν και σφάλματα που εμφανώς αλλοιώνουν τμήματα της φωτογραφίας. Για το καθένα από τα σφάλματα που υπάρχει στην παρακάτω λίστα θα ακολουθήσει αναλυτικό άρθρο. Σημαντική διευκρίνηση που πρέπει να κάνω ότι εδώ δεν αναφέρομαι μόνο στα σφάλματα των απλών φακών που μελετάει η οπτική, αλλά στα σφάλματα και τα προβλήματα των σύνθετων φωτογραφικών φακών που μας τα δείχνει η καθημερινή φωτογραφική εμπειρία.

Σφάλμα χρωματικής εκτροπής

Τα κύρια σφάλματα των φωτογραφικών φακών που έχουν σαν αποτέλεσμα την μείωση της ποιότητας του φωτογραφικού ειδώλου είναι:

Σφαιρική Εκτροπή

Σφάλμα Κόμης (Κόμα)

Αστιγματισμός

Καμπυλότητα πεδίου

Παραμόρφωση

Χρωματική Εκτροπή

Περίθλαση

Χάσιμο Φωτεινότητας στα Άκρα (Βινιετάρισμα)

Ο Δημήτρης Ασιθιανάκης είναι φωτογράφος, δάσκαλος φωτογραφίας και πρόεδρος του Fotoart. Μπορείτε να τον βρείτε στο Facebook Dimitrios Asithianakis. Για τα μαθήματα του fotoart μπορείτε να ρωτήσετε  και στο τηλέφωνο 6944303397