Co to jest aberracja chromatyczna?

Dyspersja światła

Czy zdarzyło Ci się zauważyć kolorową obwódkę, która pojawiła się krawędziach fotografowanych lub filmowanych przez Ciebie obiektów?

Jest to rodzaj optycznego defektu obrazu, z którym bardzo często zmagamy się podczas realizacji twórczych projektów – nawet w sytuacjach, gdy pracujemy z obiektywem o naprawdę fantastycznej jakości wykonania.

Skąd się bierze ów defekt i czy da się mu skutecznie zapobiegać? 

Słowo aberracja w dosłownym tłumaczeniu oznacza odstępstwo od normy; w kontekście filmowo-fotograficznym aberracja skorelowana jest z wadą optyczną obiektywów, a konkretniej z ich wewnętrznym układem soczewek, które powodują bardzo chaotyczne załamywanie się promieni świetlnych o zróżnicowanych długościach fali – rodzaj niekontrolowanego rozproszenia się składowych widma światła widzialnego uwarunkowany jest dyspersją światła. 

Dyspersja jest zjawiskiem ściśle powiązanym z efektem aberracji i wpływa na pojawienie się charakterystycznej kolorowej poświaty wokół przedmiotów w naszym kadrze.

Dyspersja jest przede wszystkim odpowiedzialna za rozszczepienie światła białego na jego poszczególne barwne składowe – a każda soczewka będąca elementem układu optycznego dowolnego obiektywu posiada właściwości dyspersyjne, bez względu na cenę czy też markę konkretnego szkła. 

Poszczególne długości fal świetlnych załamują się w naszych obiektywach w sposób bardzo zróżnicowany – warto zapamiętać, że najsłabiej załamują się częstotliwości fal odpowiedzialnych za wrażenie światła czerwonego, natomiast fale krótsze – dające odpowiednio efekt światła fioletowego bądź niebieskiego – załamują się znacznie bardziej.

Efekt aberracji wpływa więc bezpośrednio na chromatyczność obrazów, czyli na sposób reprodukowania poszczególnych barw przez obiektyw, a także na ostrość kadru.

Ze względu na zróżnicowany stopień dyspersji w odniesieniu do różnych częstotliwości fal, poszczególne kolory obrazów wydają się być bardziej ostre niż pozostałe, a fakt ten powoduje, że nie ma możliwości zarejestrowania obrazu jednolicie ostrego dla wszystkich barw jednocześnie. 

Rodzaje aberracji chromatycznej

W kontekście obrazów filmowo-fotograficznych wyróżniamy dwa podstawowe typy aberracji chromatycznej – podłużną oraz poprzeczną:

• Pierwszy rodzaj aberracji dotyczy sytuacji, w których poszczególne składowe widma – czyli widziane przez nas barwy – nie mają tego samego punktu ogniskowania w płaszczyźnie ogniskowania obiektywu. Wówczas rejestrujemy na obrazach kolorowe obwódki na przedmiotach – szczególnie w miejscach z dużym kontrastem, mówiąc kolokwialnie „pod światło”.
  
  
• Drugi rodzaj aberracji dotyczy przesunięcia punktu ogniskowania w lewo lub prawo względem osi optycznej obiektywu – wówczas rejestrujemy przesunięcia kolorów względem siebie, a poszczególne odwzorowania barwne nakładają się jedno na drugie, co daje efekt przesunięcia się krawędzi rejestrowanego obiektu. 

Fotografia z widoczną aberracją chromatyczną

Ta sama fotografia w powiększeniu – widać wyraźnie kolorową obwódkę na kontrastowym obiekcie

Jak redukować aberrację chromatyczną?

Aberracja chromatyczna, która czasem w interesujący sposób może podkreślić wizję artystyczną danego twórcy oraz przyczynić się do stworzenia oryginalnej plastyki obrazu, zazwyczaj jest jednak efektem ubocznym powstałym na wskutek niedoskonałości optycznej konstrukcji obiektywów. 

Obecnie producenci prześcigają się w coraz to doskonalszych sposobach na redukcję efektu aberracji chromatycznej między innymi poprzez implementowanie soczewek niskodyspersyjnych. 

Wyróżniają się one dużo mniejszą tendencją do załamywania światła, a fakt ten bardzo korzystnie przekłada się oczywiście na reprodukcję chromatyczności – czyli na poprawne odwzorowanie barwne na naszych fotografiach oraz filmach. 

Najniższym współczynnikiem załamywania się światła charakteryzują się bardzo drogie w produkcji soczewki typu ED (extra low dispersion) występujące również pod nazwą SLD lub UD i LD, które stosuje się do produkcji obiektywów apochromatycznych – w ich wnętrzu znajdują się różne zestawy soczewek, dzięki którym prawie całkowicie udaje się zlikwidować efekt aberracji chromatycznej dla barw podstawowych – czyli czerwonej, zielonej oraz niebieskiej (RGB).

Na rynku mamy całkiem spory wybór obiektywów, których konstrukcja została wzbogacona w niskodyspersyjne soczewki – mimo wszystko zawsze warto zorientować się czy specyfikacja naszego wymarzonego obiektywu uwzględnia chociażby jedną soczewkę typu ED. 

Szkło ED znajdziemy przykładowo w obiektywie dedykowanym makrofotografii OM System M. Zuiko Digital ED 90 mm f/3.5 Macro IS PRO, a także w stałoogniskowym obiektywie Viltrox 75 mm f/1.2 FX,czy też w klasycznej 50-tce ze światłem f/1.4 w serii G Master od firmy Sony.

Co jeszcze możesz zrobić, aby skutecznie ograniczyć aberrację chromatyczną? 

• unikaj rejestracji ujęć o wysokim kontraście – czyli takich, gdzie tłem dla fotografowanego lub filmowanego obiektu jest zazwyczaj kolor biały lub gdy znajduje się za nim po prostu silne źródło światła,
  
  
• wybieraj obiektywy o krótszej ogniskowej – światło ma wtedy do przebycia krótszą drogę, więc „rozjechanie się" punktów skupienia dla poszczególnych barw jest mniejsze; ta zasada sprawdzi się jednak tylko w przypadku redukcji aberracji podłużnej (osiowej) występującej w centrum kadru,
  
  
• przymykaj przysłonę – zwykle to właśnie ujęcia z maksymalnie otwartym obiektywem „aberrują” najbardziej, ponieważ wówczas mamy największe różnice w głębi ostrości,
  
  
• skorzystaj z dobrodziejstw oprogramowania w samym aparacie – algorytmy korygujące od poszczególnych producentów potrafią skutecznie poradzić sobie z efektem aberracji chromatycznej (efekt będzie jeszcze bardziej satysfakcjonujący jeśli dodatkowo korzystasz z dedykowanych systemowych obiektywów),
  
  
• używaj profili korekcyjnych dostępnych w programach do postprodukcji obrazu (Lightroom, Da Vinci Resolve),
  
  
• kupując obiektyw upewnij się, że do jego budowy wykorzystano soczewki niskodyspersyjne.

Ikonografia:
Justyna Miodońska