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照片紫边是怎么产生的?消除紫边的方法有哪些?

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照片里的“紫色幽灵”:紫边成因与终结指南

你有没有在拍摄时,特别是在高光背景下,发现照片中物体边缘出现了一层淡淡的紫色或者青色?这就是我们常说的“紫边”或“色差”,它就像照片中的一个不速之客,影响着画面的美观。别担心,这并非你的相机出了什么毛病,而是光学现象在作祟。今天,我们就来深入剖析紫边的形成原因,并揭秘那些让紫色幽灵无处遁形的消除妙法。

紫边的“前世今生”:为何会“紫”?

紫边的产生,根源在于镜头的光学特性。相机镜头并非完美无瑕的单一块玻璃,它是由多片不同形状、不同材质的镜片组合而成,目的是为了矫正各种成像缺陷,获得清晰锐利的画面。然而,即便是最顶级的镜头,也难以完全消除一个基本问题:不同颜色的光线(也就是可见光谱中的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)在穿过镜片时,折射的角度会略有差异。

这种差异,我们称之为色差(Chromatic Aberration)。

纵向色差(轴向色差): 这是最常见的紫边产生原因。由于不同颜色的光线焦距不同,当相机对主体进行精确对焦时,波长较短的紫色、蓝色光线会比波长较长的红色、绿色光线更早地聚焦在成像传感器前,而波长更长的红色、黄色光线则会落在传感器后。 这样一来,当你在镜头前观察到画面时,高对比度的边缘(例如亮色背景前的暗色物体)就会出现紫色(通常是紫边)和绿色(通常是绿边)的重影。紫边往往出现在焦点前,绿边则出现在焦点后。

横向色差(倍率色差): 这种色差与焦距的放大率有关,它会导致画面边缘的颜色失真,形成一个彩色的边缘,但通常不如纵向色差那样明显,且分布在整个画面边缘。

那么,为什么我们特别容易看到“紫色”?

在可见光谱中,紫色光的波长最短,折射率也相对较高,这意味着它最容易在穿过镜片时发生偏折,从而产生最明显的色差。所以,当我们谈论紫边时,通常指的就是这种由短波长光线造成的色差。

哪些场景容易诱发紫边?

强烈的逆光或侧光: 当光源从主体后方或侧方照入时,背景往往非常明亮。在这种高对比度的情况下,物体边缘与明亮背景的界限分明,色差现象更容易暴露无遗。
拍摄高光边缘: 例如,拍摄树叶、建筑物的轮廓,或者金属、玻璃等反光材质。这些区域的光线明暗对比强烈,是紫边出现的温床。
使用大光圈拍摄: 大光圈意味着景深较浅,对焦区域相对狭窄。同时,大光圈也对镜头的光学性能提出了更高的要求,如果镜头的边缘成像质量不够理想,更容易出现色差。
廉价或设计不佳的镜头: 镜头的设计和镜片材质对色差的控制至关重要。廉价镜头或一些复古镜头可能因为光学设计上的限制,更容易产生紫边。

驱“紫”有术:消除紫边的实用方法

了解了紫边的“前世今生”,我们就可以更有针对性地去“治理”它了。消除紫边的方法主要分为两大类:拍摄时规避 和 后期处理修正。

一、 拍摄时规避:防患于未“紫”

虽然说完全避免紫边非常困难,但通过一些拍摄技巧,可以将其影响降到最低。

1. 调整拍摄角度和光线:
避免直接逆光: 如果可能,尝试调整你的拍摄角度,避免将明亮的光源置于主体背后。
寻找柔和的光线: 柔和的光线(如阴天、散射光)能够减弱高对比度,从而降低紫边的出现几率。
利用填充光: 如果必须在逆光环境下拍摄,可以考虑使用反光板或闪光灯为被摄主体进行补光,提亮暗部,减弱高光与暗部的对比度。

2. 收缩光圈:
“紫边是光圈越小越不明显” 这是一个普遍的规律。当光圈收缩(例如从f/1.4到f/4或f/5.6)时,镜头的景深会增加,同时镜头的衍射现象会减轻,这也能在一定程度上改善边缘的成像质量,减少色差的显现。所以,如果条件允许,稍微收缩一点光圈,对改善紫边会有帮助。

3. 重新对焦:
微调焦点: 有时候,轻微地调整焦点(向前或向后微调一点点)可以使紫边和绿边都消失在焦点之外。这需要一些经验,并且并非在所有情况下都有效。
对焦在主体边缘: 如果主体边缘与背景有明显的高对比度,尝试将焦点精准地对在主体最外层的边缘上,有时也能减轻色差。

4. 选择高品质镜头:
“一分钱一分货” 在镜头领域往往是适用的。一些高端镜头使用了特殊的镜片材料(如ED低色散镜片、UD超低色散镜片、萤石镜片等),这些材料能够显著降低不同颜色光线的折射差异,从而大幅减少色差。购买镜头时,了解其光学设计和评价,也是规避紫边的一个重要因素。

二、 后期处理修正:让“紫色幽灵”无处遁形

即使在拍摄时尽力规避,紫边有时仍会“如影随形”。这时,后期处理就成为了拯救照片的“救世主”。

现代的图像处理软件(如Adobe Lightroom、Photoshop、Capture One等)都提供了强大的紫边消除工具。

1. Lightroom / Camera Raw 中的“镜头校正”功能:
自动校正(Profile Corrections): 这是最常用也是最方便的方法。在“镜头校正”模块中,勾选“启用镜头配置文件校正”。软件会自动识别你使用的相机型号和镜头型号(前提是EXIF信息完整),并加载相应的镜头配置文件。这些配置文件包含了该镜头的光学特性数据,软件会根据这些数据自动校正镜头的畸变、暗角和色差。通常情况下,勾选这一项就能大幅度改善甚至消除紫边。
手动校正(Manual Corrections): 如果自动校正效果不理想,或者你使用的镜头不在软件的配置文件库中,可以切换到“手动”选项卡。在这里,你会看到两个滑块:“远红外”(Remove Chromatic Aberration)和“红色/绿色”(Red/Green Fringe)。
远红外滑块: 这个滑块主要是用来修正横向色差,但也对一些纵向色差有一定效果。向右滑动可以减少颜色偏移。
红色/绿色滑块: 这是专门用来处理纵向色差的。当你发现物体边缘有紫色或青色时,观察紫边出现在红绿滑块的哪一侧。
紫色偏移(通常是紫边): 紫色是由红色和蓝色混合而成。当紫边出现时,通常是红色光线和蓝色光线没有精确对齐。你可以尝试向红色方向滑动滑块,或者向蓝色方向滑动滑块(软件内部算法会识别为修正紫边)。
绿色偏移(通常是绿边): 绿色偏移则与之相反,向绿色方向滑动滑块。
使用方法: 放大照片,找到有紫边的区域。逐一尝试滑动红/绿滑块,观察紫边是否消失。通常只需要微小的调整即可。 记住,过度的调整会导致画面失去细节或出现其他颜色失真。

2. Photoshop 中的“镜头校正”滤镜:
在Photoshop中,你可以选择“滤镜”>“镜头校正”。在弹出的对话框中,同样有“自定义”选项卡,可以在这里进行手动调整,与Lightroom的手动模式类似,也有“移除色差”的选项,以及更精细的红色/青色和蓝色/黄色滑块来校正红绿和蓝黄的色差。
“去朦胧”滤镜的妙用: 有时,在“滤镜”>“其他”>“去朦胧”中,将“去朦胧”滑块向右拖动一些,也能起到锐化边缘和减少色差的效果,但要注意不要过度,以免画面出现不自然的锐利感。

3. 局部调整工具(例如画笔工具/减淡工具):
对于一些顽固的紫边,或者你只想局部修正,可以使用Photoshop的画笔工具,选择与背景颜色相近的颜色,小心地涂抹在紫边区域。
“减淡工具”(Dodge Tool) 也可以用来提亮紫色区域,使其不那么显眼。但是这种方法需要非常精细的操作,并且容易留下痕迹。

4. 第三方插件:
一些专业的图像处理插件(如Topaz DeNoise AI, Luminar Neo 等)也内置了强大的色差校正功能,它们可能通过AI算法提供更智能、更自然的处理效果。

后期处理的注意事项:

保留原始文件: 在进行任何后期处理之前,务必确保你拥有原始的RAW文件或未压缩的JPEG文件。
局部放大观察: 进行色差修正时,务必将照片放大到100%甚至更高,仔细观察紫边是否完全消除,以及是否有新的瑕疵产生。
适度原则: 任何修正都应以“不破坏画面原貌”为前提。过度锐化或过度饱和颜色,都会让照片显得不自然。
RAW格式的优势: 如果你使用的是RAW格式拍摄,由于其记录了更多的原始图像信息,你在后期处理色差时会有更大的空间和更好的效果。JPEG格式在压缩过程中会损失一些信息,可能导致色差修正效果打折扣。

结语:拥抱不完美,追求更佳

紫边是摄影过程中一个普遍存在的光学现象,但随着镜头技术的进步和后期处理能力的提升,它早已不再是不可逾越的障碍。通过理解紫边的成因,我们在拍摄时可以更有意识地规避;而在后期,我们也有着丰富多样的工具来解决它。

下次当你再看到照片中的“紫色幽灵”时,不必惊慌。掌握了这些方法,你就能从容应对,让你的每一张照片都呈现出最纯净、最动人的色彩。记住,摄影是一个不断学习和探索的过程,每一次对细节的关注,都会让你离心中的完美画面更近一步。

网友意见

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去看看三棱镜,原理一样。都是不同波长的光折射率不同引起的光的分解。不明白评论一下,我明天再细说。

二更。

首先是光的折射,这个一般不用咋说,贴个图

然后是凸透镜成像,利用光的折射,将一点的光线全部汇聚于相应的另一点,就能成像。

然后是光的色散。光线通过不同介质,不同波长(不同颜色)的光,折射出的角会微微不一样。入射角越大,差异越大。


把上面三点总结一下,就是,光通过镜头这个复杂的光学体系,红光和紫光这类可见光边缘的光就会分离出来。大概就是这个意思。

进一步得到推论,越是成像边缘(也是照片边缘)的像,色散越严重。为了抑制这种现象,人们把镜头从一个凸透镜开发成了一系列等效于凸透镜的镜片组。下面的是佳能的大白。


从截面图可以看出,它有非常复杂的光学结构来抑制色散等画面缺陷。下面也是一种抑制色散的手段。

这个是萤石,是佳能的专利。具体效果如下。

色散得到了显著的抑制。

这是600mm定焦,就使用了两片萤石。这种镜头一般都价格偏高。人民币能抑制色散。

看完了点个赞呗~

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欢迎关注我的专栏,《光学系统像差杂谈》系列文章,带你深入浅出了解各种光学系统像差的来龙去脉。

题主提到的问题与色差有关,可以重点看这篇文章:

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