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球差、色差、慧差……这些术语啥意思?常见摄影像差汇总!

 新用户2695WSE1 2025-04-24 发布于山东

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现实中的物体长啥样,拍出来的照片就长啥样,这是理想化的情形。但实际成像与理想成像存在差异,这就是像差。

目前只有平面镜可以做到无像差,除此之外的所有光学成像系统都有像差,所以说镜子里才是最真实的你。

常见的光学像差有6种:色差、球差、彗差、场曲、畸变、像散。此外还有其它干扰成像的因素,如晕影、衍射、眩光、焦外成像等等。

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01
球差

在光轴上有一个点A,它发出的光线经过镜片折射后,理想情况会汇聚在B点。

但现实中,A发出的光线无法完全汇聚一个点了,而是变成一个同心圆。

这就是球差。凸透镜可以看作一个球面,入射光线与镜面中心和边缘的夹角不同,导致折射角度不同,从而无法准确汇聚到一点。

球差是降低镜头分辨率最主要的因素。大光圈时的球差更明显。

在镜头中加入“非球面镜片”校正折射光路,可有效改善球差现象。

02
慧差

其实慧差和球差的成因一样,但是慧差说的是在光轴外的物体。

光线斜着进入镜头,无法在成像平面清晰成像,这时候汇聚的不是球差那种同心圆了,而是表现为带有彗星状或水滴状的拖尾。

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大光圈时的慧差现象更明显。视场边缘的物体发出的光线倾斜角度最大,所以在照片边缘更容易观察到慧差。

下图是星空摄影照片边缘放大后的样子,可以观察到慧差。

03
色差

白光由多种有色光混合而成,不同颜色的光放大率和折射率不同,穿过镜片后无法再混合在一起,就出现了色差。

色差分为2种,在光轴上的叫位置色差,在光轴外的叫倍率色差。

无论是哪种,都会让照片中莫名多出一些彩色区域,如红色、蓝色、紫色的光边。

在镜头中加入“低色散镜片”,可有效改善色差现象。

04
像散

像散是光线在圆周方向和放射方向不能同时聚焦清晰造成的,可以简单理解为光轴外的点所发出的横向和竖向的光线无法准确汇合,看上去就像产生了重影。

在镜头的MTF曲线中,可以直观的看到像散数据,实线和虚线离得越远像散越大,像散在画面边缘尤为明显。

05
场曲

相机的传感器是一个平面,我们肯定希望能准确成像的面完全落在传感器上,但有时候一个平面物体成像会变成曲面物体。

场曲严重时照片无法同时聚焦清晰,中间清晰时边缘就模糊,边缘清晰时中间就模糊。

06
畸变

畸变是只现实中的直线在照片中变成曲线了。畸变分为桶形畸变(向外弯曲)和枕形畸变(向内弯曲),一般使用超广角镜头比较明显。

注意区分畸变和透视,原本笔直的树在照片中倾斜了,虽然倾斜但仍然是一条直线,这就属于透视,而不是畸变,透视只与拍摄距离有关。

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除了像差,一些其它的现象也会影响成像质量,我们简单了解一下。

 晕影 



照片周围比中间暗,也就是四周出现了暗角,这就是晕影,也叫渐晕。

这也是因为边缘的入射光线与镜面夹角大,所以光线能量衰减更多,从而导致亮度降低。缩小光圈,可以减少晕影。



 衍射 



光线穿过狭窄的缝隙时传播路径会出现弯曲的情况,这时候光线就会互相干扰,想象一下原本直线行驶的马路中间出现障碍物,大家拐弯躲避会互相干扰。

衍射一般只在小光圈时出现,虽然会降低成像的清晰度,但是也会带来星芒等特殊效果。



 眩光 



镜片的透光率无法达到100%,光线无法完全穿过镜片,有一部分会被镜片反射。一个镜头有很多组镜片,光线来回反射就会出现眩光和鬼影。

一般在正对着强光拍摄时更明显,在镜头避免添加低反镀膜可以提高透光率。有时候眩光也会让照片雾化,许多摄影师钟爱这种逆光时的朦胧感。



 焦外成像 



也叫焦外二线性,对上焦的地方是清晰的,距离焦平面越远的地方,应该是均匀的模糊虚化,但有时候也会出现例外,虚化的物体不均匀,甚至会出现一些奇奇怪怪的轮廓。



大光圈与最佳光圈


不难发现,许多像差都是由于入射光线与透镜中心和边缘的角度不同造成。使用大光圈时,入射光线的范围更广,像差也会更加明显。

正因为这样,所以许多镜头把光圈开到最大时,成像质量并不是最好的。但是收缩太小的光圈,又会出现衍射问题。于是,便有了最佳光圈这个说法,一般是F8左右,此时镜头的成像质量最佳。

厂家也在努力改善像差,争取做到最大光圈时的成像质量也很好,具体可以查看镜头信息。

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