کنتراست لنز و خطاهای رایج – قسمت دوم

در قسمت قبل در مورد کنتراست کلی و کنتراست لنز صحبت شد. کنتراست نهایی که معمولا با آن سرو کار داریم با هر دوی این تعاریف متفاوت است و عبارتست از کنتراست محلی یا تفکیک طیفی در یک محدوده معین از طیفها. در ترکیب فیلم و کاغذ عکاسی که منحنی های مشخصه آنها به یک شیوه خاص به هم وابسته اند، می توانیم کنتراست بالایی در ناحیه خیلی روشن تصویر (Highlight) (البته تفکیک خیلی زیادی در این ناحیه نداریم) و کنتراست پایینی در ناحیه تاریک و یا کنتراست بالایی در ناحیه تاریک و کنتراست کمی در ناحیه روشن تصویر داشته باشیم. در لنزها کنتراست های محلی عمدتا در مورد مشکلاتی مانند فلر (Flare) و یا نقاب نوری روی عکس (veiling Glare) بکار می رود و با پوشش های (coating) روی لنز ارتباط دارد. یک لنز ممکن است دقیقا همان سطح از کنتراست کلی مشابه یک لنز دیگر را داشته باشد (یعنی همان محدوده تیرگی تا روشنایی را منتقل نماید)، اما در شرایط خاصی کنتراست سایه بسیار بدتری داشته باشد. در نتیجه نمی تواند بین اختلافهای جزئی سایه های خاکستری در نواحی خیلی تاریک عکس تفکیک ایجاد نماید. (رنگ نیز تا حد زیادی با راندمان پوشش های لنز و تاثیر نسبی فلر در ارتباط است). هنگامی که از کنتراست محلی صحبت می شود همیشه یک علامت سوال بزرگ وجود دارد و آن اینست که در تمام شرایط واقعی عکاسی فلر و نقاب نوری بنوعی در عکس وجود دارد، تاثیر عوامل مختلف در میزان این مشکلات تا چه حد و به چه صورتی است. (نقاب نوری عبارت است یک تیرگی یا مه آلودگی کلی روی تصویر که به صورت یک نور مه مانند روی تمام تصویر پخش شده است). با وجود تحقیقات علمی بسیار زیادی که بر روی این قضیه انجام شده است، هنوز به نظر می رسد که این موضوع را دقیقا نمی توان کمی نمود یا تاثیر دقیق آن را بر روی یک سیستم معین در شرایط کار واقعی پیش بینی نمود. (منظور از سیستم لنز دوربین، فیلم، لنز بزرگنمایی و کاغذ است). فلز همیشه حتی در یک حد بسیار کم وجود دارد، ولی در دو سیستم متفاوت و در شرایط مختلف ظهور آن به یک شیوه نیست. قبل از اینکه پوشش های روی لنز اختراع شود، فلر لنز یکی از عوامل تصمصم گیری در مورد کیفیت تصویر بود. بهترین لنزها معمولا آنهایی بودند که می توانستند با تعداد المانهای کمتری راندمان بالایی داشته باشند، زیرا در این صورت سطوح تماس هوا و شیشه آنها کمتر شده و فلر کمتری تولید می شد. در لنزهای مدرن امروزی پوشش روی لنز دارای اهمیت حیاتی می باشد، در واقع تمام لنزهای زوم و بسیاری از لنزهای چند المانی با پوششهای فراوان، بدون این پوشش ها در اغلب موارد عکاسی به درد نخور هستند. معمولا پوشش روی لنز است که تفاوت بین یک لنز عالی با یک لنز متوسط را ایجاد میکند. آیا تا کنون دقت کرده اید که عکاسان اولیه 35 میلیمتری چقدر سعی می کرده اند از نور درخشان خورشید اجتناب نمایند. شاید با دیدن عکسها کسی فکر کند که تمام دهه 1940 هوا پوشیده از ابر بوده است! عکاسان دهه های 30 و 40 با آموزه های معلم تجربه، از راههای هوشمندانه بسیاری برای به حداقل رساندن فلر عکسهایشان در شرایط با استعداد فلر بالا استفاده می کرده اند. این تذکر آماتوری عکاسی که می گوید "هیچگاه در جهت تابش آفتاب عکس نگیر" از همین دوره بجای مانده است. این موضوع مربوط به دوره دوربینهای کوچک قبل از اختراع پوششهای چندگانه لنزها است. اهمیت کنتراست لنز image006 کنتراست کلی عبارتست از محدوده روشنترین تا تیره ترین طیف تصویر. رزولوشن عبارتست از توانایی لنز در تفکیک جزئیات ریز و کنتراست لنز عبارتست از توانایی لنز در تمایز بین نواحی کوچک همسایه با تفاوت طیفی در پرینت نهایی، که مجموعا درک ما از بافت (texture) و سطح را ایجاد می‌کنند. کنتراست محلی عبارتست از توانایی لنز در تفکیک طیفهای مختلف در یک محدوده باریک، مثلا در نواحی سایه سمت چپ تصویر فوق. (چاپ پلاتینیوم پالادیوم) به نظر می رسد که کنتراست لنز در ساختارهای تقریبا درشت اولین عامل تصمیم گیری در مورد کیفیت اپتیکال در لنز دوربین است. مثلا لنز قدیمی Leica 7-element 50mm Summicron برای کنتراست بالا در 5 lp/mm بهینه شده بود و در شرایط مطلوب عکاسی (یعنی پرهیز از فلر بالا و عدم استفاده از دیافراگم خیلی باز) این لنزها می توانند هنوز تصاویر خارق العاده ای ایجاد نمایند. همچینی بسیار جالب است که کنتراست ظاهری لنز را می توان با روشهای دیجیتالی شبیه سازی نمود و این می تواند به عنوان نقطه ضعف عکاسی فیلمی مطرح شود که وابسته به نظر نهایی بیننده از چاپ می باشد. شارپ کردن تصویر تنها میکروکنتراست ظاهری را افزایش می دهد نه رزولوشن واقعی جزئیات را. اما رزولوشن ساختارهای خیلی ریز به کیفیت عکسهای چاپ شده کمک چندانی نمی کند و تنها وقتی صحبت از کیفیت لنز باشد به عنوان یک پارامتر مقایسه مهم می باشد. تفرق نور عکاسان آماتور بر اساس شنیده ها سعی می کنند بیشتر با دیافراگم F8 عکاسی کنند. ولی چرا F8؟ وقتی دانشمندان در ابتدای پژوهش در مورد خواص نور بودند، فهمیدند که نوری که از یک سوراخ کوچک عبور می‌کند تصویری دقیقتر نسبت به نوری که از یک سوراخ بزرگتر می گذرد ایجاد می‌کند. به هر حال، این سوراخ تا حدی می تواند کوچک باشد که پدیده مزاحم تفرق نور که شارپنس سوارخ کوچک را در هم می ریزد ایجاد نشده باشد. تفرق نور هنگامی روی می دهد که امواج نور از میان یک سوراخ کوچک عبور نموده و نور نزدیک به لبه سوراخ خمیده شود. در مورد عکاسی سوراخ کوچک همان دیافراگم یا پرده شاتر است و هر چه که دیافراگم کوچکتر باشد تفرق نور نقش بیشتری در بر هم زدن شارپنس دیافراگم های کوچک بازی می کند. برای بررسی این موضوع یک سری عکسهای آزمایشی از بازترین دیافراگم تا بسته ترین دیافراگم گرفته شده است. با دقت در این عکسها می توان دید که با ببستن دیافراگم تصاویر بهبود می یابد تا به دیافراگم F5.6 یا F8 برسیم و بعد از آن هر چه دیافراگم را بیشتر ببندیم کیفیت بتدریج کاهش بیشتری پیدا میکند. با مقایسه یک عکس که در F22 گرفته شده با همان عکس در F2.8 (با لنز Nikkor 80-200mm f2.8) مشاهده می شود که تصویر در هر دوی این دیافراگم ها نسبت به دیافراگم های متوسط دارای رزولوشن ضعیفتری است. از دست رفتن رزولوشن از F11 به پایین برای این لنز 80-200mm به علت تفرق نور است. امواج نور که از لبه دیافراگم عبور می‌کنند خمیده شده و روی کیفیت تصویر اثر بدی می گذارند. نور در لبه ها پخش شده و به امواج تحت تاثیر قرار نگرفته نور اضافه می شود، بنابر این هر چه دیافراگم کوچکتر باشد، نور پخش شده بیشتری به تصویر اضافه می شود. این نور پخش شده در هر جاییکه نور از کنار یک لبه همانند لبه های تیغه دیافراگم عبور می کند، وجود دارد. دلیل دیگری برای استفاده از دیافراگم های متوسط بجای دیافراگم های باز وجود دارد. وقتی که دیافراگم کاملا باز است، تمام سطح لنز استفاده می شود و وجود احتمالی اندکی مشکل در عدسی های لنز می تواند برای عکس مشکل ساز شود. (معمولا این مشکلات در لبه های عدسی ها وجود دارد و با کیفیت ترین جای عدسی ها مرکز آنهاست). با کوچکتر شدن دیافراگم لنز از بخش کمتری از لبه های عدسیهای لنز استفاده می شود و بنابر این بتایج با کیفیت تری تولید می شود. با کاهش دیافراگم در حدود متوسط می توان عوامل دیگری نظیر کاهش میزان نور را نیز کاهش داد. بر اساس تئوری اگر لنزی بسازید که دارای دیافراگم صفر باشد، هیچ تفرق نوری نخواهید داشت و 100 درصد کنتراست دارید. ولی در واقعیت طراحی و ساخت لنزی سریع با کیفیت عالی در دیافراگم های باز (حتی با در نظر نگرفتن عکاسی در دیافراگم دست نیافتنی f/0 ) کاری بسیار مشکل است. لنزهایی که می توانند در دیافراگم های باز به خوبی دیافراگم های بسته عمل کنند دارای قیمتهای بسیار بالایی می باشند. اعوجاج تصویر یکی از مشخصات تعیین کننده کیفیت لنز این است که تصویر ایجاد شده روی فیلم یا سطح سنسور نسبت به خود اشیاء و سوژه دارای چه حد از اعوجاج است. این مشخصه نیز عملکرد لنز در لبه ها را نشان می دهد. انحراف مثبت به عنوان انحراف بالشتکی (Pincushion) معروف است که خطوط صاف در لبه عکس به سمت داخل خمیده می شوند، مثل اینکه لبه ها فشرده شده باشد، و انحراف منفی با نام انحراف خمره ای (Barrel) نامیده می شود و لبه ها به سمت بیرون خمیده می شوند، همانند یک خمره که به سمت بیرون خمیدگی دارد. لنزهای زوم اغلب در انتهای محدوده واید لنز دارای مشکل انحراف خمره ای و در انتهای محدوده تله لنز دارای انحراف بالشتکی هستند. مثلا لنز پرکاربرد 80-200mm وقتی روی یک شیئ بصورت واید و تله کامل فوکوس می کینم دارای این انحرافات می باشد. برای دیدن این تغییرات حتی نیاز به گرفتن عکس هم نیست و این مشکلات در منظره یاب دوربین نیز بخوبی مشاهده می شود. البته خود منظره یاب ها هم مشکلات اعوجاج مربوط به خودشان را دارند. انحنای تصویر این مشکل هنگامی پدیدار می شود که مرکز تصویر در فوکوس بوده و لبه های آن خارج از فوکوس است و بر عکس. این مشکل از آنجا ناشی می شود که ما می خواهیم یک شیئ 3 بعدی را روی یک سطح دو بعدی فیلم یا سنسور تصویر نماییم. چون در حالت عادی تصویری که یک عدسی تشکیل می دهد، روی یک سطح خمیده تشکیل می شود و نمی توان این تصویر را درون یک صفحه صاف قرار داد. برای حل این مشکل در لنزها علاوه بر استفاده از المانهای مختلف با اشکال و انحناهای مختلف، همیشه سعی می شود کادر ثبت شده روی فیلم یا سنسور در مرکز دایره تصویر تشکیل شده توسط لنز باشد. چون این انحنا در مرکز دایره تصویر بیشتر بوده و هر چه از مرکز دور شویم تصویر بیشتر خارج از فوکوس و خمیده می شود. خطای کروی بنوعی همانند خطای انحنای تصویر است و عبارتست از اینکه نوری که از مرکز لنز وارد می شود در فاصله ای متفاوت با نوری که از لبه ها ی لنز وارد شده، فوکوس می شود. کما (Coma) عبارتست از کشیده شدن یک چشمه نقطه ای نور روی فیلم یا سنسور، هنگامی که خارج از مرکز لنز وارد دوربین می شود. از آنجا که این پدیده شبیه ستاره دنباله دار (Comet) است، به این پدیده هم Coma گفته اند. انعکاس تصویر این مشکل در دوربین های دیجیتال بر اثر انعکاس تصویر تشکیل شده بر روی سنسور تصویر که سطحی بسیار براق و صاف دارد بر روی سطح آخرین المان لنز (المانی که به سنسور نزدیکتر است) ایجاد میشود و بصورت یک دایره نورانی شبح مانند و عجیب در عکسها دیده می شود. برای رفع این مشکل از پوششهای ویژه بر روی سطح آخرین المان لنز استفاده می‌شود. خطای رنگی قبلا در این مورد در چند مقاله صحبت شده است. ولی در اینجا برای اینکه مبحث خطاهای رایج در لنزها کامل شود دوباره بطور خلاصه در مورد آن توضیح می دهم. خطای رنگی هنگامی روی می دهد که امواج مختلف نور (قرمز، سبز و آبی) پس از عبور از لنز در یک نقطه فوکوس نمی شوند. در نتیجه این مشکل خطای لبه های رنگی (Fringing) که در مناطق پرنور تصویر مشاهده می شود به وجود می آید. استفاده از شیشه با تفرق نوری بسیار پایین (ED) باعث می شود که امواج نوری در یک نقطه فوکوس شده و از تشکیل لبه های رنگی جلوگیری شود.خطاهای نوری معمولا در لنزهای تله فتو بوجود می آید که به همین دلیل در این لنزها اخیرا از شیشه های ED و پوشش های ویژه استفاده می شود. به هرحال، با گسترش دوربین های دیجیتال در بین حرفه ای ها و آماتورهای علاقمند، انتظار می رود استفاده از المانهای دارای تفرق نوری پایین ED برای کاهش لبه های رنگی (که معمولا به صورت لبه های رنگی بنفش، آبی، صورتی و گاهی سبز دیده می شود) در بیشتر لنزهای امروزی گسترش یابد.