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色像差与动态范围检测

52RD.com 2007年6月22日 Mr. OH            评论:3条 查看 我来说两句
  

色像差(Chromatic Aberration)和动态范围(Dynamic Range) 在数字相机上表现的差异,较难用肉眼直接察觉。色像差本身牵涉镜头与镜片原始设计与材质,而动态范围更是从感光原件性能到影像韧体处理流程等都有影响。这两种性能,对一般的玩家来说,比较难以瞭解,甚至即使是老经验的摄影师,往往也是到了拍摄特定场景时才发现此一差异。虽然,目前的后制技术已经可以修復色像差所造成的影响,但是对动态范围来说,已经失去细节的部分还是很难还原。

  • 什么是色像差

        色像差(Chromatic aberration),主要成因是当光线通过不同介质时,不同频率的光波产生不同的折射路径,至终将光线分解为由红到紫的彩色光谱;这个现象同样也存在于摄影镜头的光学镜片之中,因而导致各色光线无法落在同一点而形成晕开的色散。由于多数人的视觉习惯是以相片的中心为起点,而这种现象常发生于劣质镜头拍摄照片之边缘处(见下图所示),一般的使用者较难察觉到此一情况。

        色像差可分为两大类1.光轴的色像差 :起因于镜片本身的材质影响进入镜片的光线 路径,并造成各种颜色的色光折射率不同,让蓝色光系在离焦点较近处成像,红色系则在较远处;可藉由不同折射系数的光学镜片和设计(例如:萤石)得到修正。2. 倍率色像差:发生在镜片相互修正上,当凹面镜补偿了焦点位置的光轴色像差之后,整体产生的色光仍然不能一致 所导致。这是因为色光的波长不同,焦距亦不一样,所以产生的影像的倍率便因颜色而异,影像的大小会产生色偏移。

镜头设计上的缺陷,常导致某特定角度、焦段、光圈时,边缘影像有紫光或色像差(Chromatic Aberration)产生

上左图:使用 ED 或 萤石镜片镜头可呈现正常画质 / 上右图:设计差的镜头可见明显色像差(红与蓝)       

  • 数据化量测 CA 色像差的结果

        我们藉由检测 ISO12233 的同时,同步校正 KonicaMinolta D7D 于色像差CA的表现,位于镜头中央(见下左图),由于位于光轴的中心,不容易发生 CA 的情形。相对地,越远离焦点中央,镜头出现色像差的程度就越明显,以此测试为例,可以明显的看出蓝紫色光谱的偏差。

        色像差主要的参考指标为 Chromatic Aberration(area),这个数字越大代表光轴上实际焦点距离与理想焦点产生位差越远,例如上测试图之中,色彩散色达到 1.2 pixel 画素之遥。不过,既然色像差是很难避免发生的情形,那么色像差值的多少,方属于合理范围呢?

         从以肉眼盼读 CA 的经验值来推断,CA(area)值:0-0.5之间,几乎是肉眼难以辨别,可以是极佳的影像表现(例如:测试图中央);CA介于0.5-1.0之间,长期受过影像训练的人员可以勉强辨识色像差的存在;CA值介于 1.0-1.5 之间,一般人肉眼即可辨识,属于较中等的镜头表现;而 CA值超过 1.5 以上者,镜头表现就相当糟糕了(见上范例样图)。

附註:常见的紫光效应(Purple Fringing)或(Blooming)并不属于镜头(片)色像差,而是感光器 CCD/CMOS 本身的瑕疵所造成。      

  • 动态范围检测(Dynamic Range)

       动态范围(Dynamic Range)在电子学上的解释为『接收器所能接收信号极限所涵盖的范围』,换做是数字相机的 话,就是亮部与暗部的细节检测了(也有一说是黑与白的极端表现)。

        一般数字相机 的使用者很少会碰到如此极端的状况,除非是拍摄夜景、晨昏风景等,才会有机会接触到大范围的极端反差情况,例如上图:天空界 - 黄框属于白光亮部 Over 曝光细节;地上界 - 蓝框属于黑色暗部 Under 部分。动态范围大的影像器材,两者都可以表现出相当的细腻程度(例如:山脚下房子、边坡上草坪清楚可见);相对地动态范围不足的相机或扫描器,遇到这个部分就只能以全白或全黑来显示,无法看到相对的细节成份。

  • 数据化动态范围检测

        一般测试动态范围 (Dynamic range)主要是量测 Kodak Q-13/Q-14 透射稿 (Transmission step charts),因为透射稿浓度范围(注意:非动态范围)Density 可达到至少 3.0以上,约相当 10个 f-stops;至于反射稿 (Reflective charts)其浓度范围约只有 1.90,大约只有 6.3 个f-stops(Q-13 反射稿的浓度范围从 0.05~1.95 共有20格,每格增加 0.1浓度比)。

(52RD.com)
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      评 论
      3楼 msy(游客) 219.238.*.* 发表于 2007-8-9 14:19 回复
      看不懂啊...
      2楼 52RD网友 220.248.*.* 发表于 2007-7-5 09:27 回复
      常见的紫光效应(Purple Fringing)为社么属于不CA现象?请说明哇!!
      1楼 bbbcoup(游客) 74.116.*.* 发表于 2007-6-27 23:27 回复
      不错!收藏了!
      共有评论3篇 查看所有评论
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