هنرآکادمی

انحنای میدان (Field Curvature) در عکاسی چیست؟

انحنای میدان در عکاسی، که به‌ عنوان «پیچش میدان» یا «انحنای میدان پتزوال» نیز شناخته می‌شود، یک مشکل نوری رایج است که باعث می ‌شود یک جسم مسطح به‌جای اینکه بصورت یکنواخت در سراسر قاب، شارپ باشد فقط در قسمت یا قسمت ‌های خاصی از کادر شارپ به نظر برسد. این اتفاق به دلیل ماهیت منحنی عناصر نوری است که تصویر را به جای مسطح به صورت منحنی پخش می کنند و از آنجایی که تمام سنسورهای دوربین های دیجیتال، مسطح هستند؛ همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است نمی توانند کل تصویر را با فوکوس کامل بگیرند:

انحنای میدان (Field Curvature) در عکاسی چیست؟

در یک موقعیا انحنای میدان ساده مانند بالا، پرتوهای نور کاملا در مرکز کادر، در صفحه ی تصویر A (جایی که سنسور وجود دارد) متمرکز می‌ شوند. از آنجایی که تصویر منحنی است، با دور شدن از مرکز، درجه ی شدت شارپ شروع به کاهش می کند و در نتیجه وضوح کمتری در کادر میانی و وضوح بسیار کمتری در گوشه ها ایجاد می شود. تصویر دایره ای “گنبد مانند” به شکل سه بعدی در سمت راست تصویر نشان داده شده است. اگر بر روی گوشه ی تصویر فوکوس شود، که صفحه ی تصویر را نزدیک‌ تر می کند (تصویر B)، گوشه ‌ها شارپ به نظر می ‌رسند، در حالی که کادر میانی؛ میزان شارپ کمتری دارد و مرکز آن؛ کمترین میزان شارپ بودن را دارد. اثر انحنای میدان به خصوص توسط لنزهای قدیمی می تواند بسیار چشمگیر باشد.

مانند دیگر انحرافات نوری، انحنای میدان به لنزهای عکاسی محدود نمی شود – می توان آن را در میکروسکوپ، تلسکوپ و سایر ابزارهای نوری مشاهده کرد. در حالی که می توان صفحه ی تصویر را با دوربین ‌های فیلم خم کرد و انحنای میدان را جبران کرد، این کار در سنسورهای دیجیتالی که تصویر مسطح دارند امکان ‌پذیر نیست. علاوه بر این، با افزایش وضوح حسگر در دوربین های دیجیتال اخیر، تأثیر انحنای میدان، امروزه حتی بیشتر کاربردی تر و مشهود است.

 

انحنای میدان مواج (Wavy Field Curvature)

متأسفانه، انحنای میدان به نوع “ساده” که در بالا نشان داده شده محدود نمی شود. بیشتر لنز های مدرن، با برخی از عناصر نوری که به طور خاص برای کاهش اثر انحنای میدان ایجاد شده اند؛ عناصر نوری مختلفی را در داخل لنزها گنجانده اند. در نتیجه، همانطور که در زیر نشان داده شده است انحنای میدان می‌ تواند به اشکال مختلف، اغلب به شکل انحنای مواج ظاهر شود:

انحنای میدان مواج (Wavy Field Curvature)

لنزهایی که دارای انحنای میدان مواج می باشند، می توانند عملکرد شدید مرکز و گوشه را، بجز عملکرد ملایم وسط فریم نشان دهند. اگر به تصویر بالا نگاه کنید، خواهید دید که شکل تصویر منحنی، با لمس صفحه ی تصویر A در مرکز، جایی که کاملا در فوکوس است، شروع می‌شود. سپس تصویر در قاب میانی منحنی می شود و دوباره در گوشه ها برمی گردد. بنابراین، اگر در مرکز فوکوس کنید، هم مرکز و هم گوشه‌ ها شارپ به نظر می ‌رسند، اما کادر میانی هنگام مقایسه خیلی شارپ به نظر نمی ‌رسد. اگر در وسط فریم، جایی که تصویر صفحه ی B وجود دارد، فوکوس می کردید، وسط کادر شارپ به نظر می‌ رسید، در حالی که مرکز و گوشه ‌ها میزان شارپ کمتری خواهند داشت. این نوع انحنای میدان یک اتفاق بسیار رایج در لنزهای مدرن است و حتی در مورد لنزهای حرفه‌ ای که هزاران دلار ارزش دارند نیز صدق می کند.

همچنین، رفتار انحنای میدان می تواند بر اساس فاصله متفاوت باشد. برخی از لنزها در حالی که سطحی نسبتا قوی از انحنای میدان را در بی نهایت نشان می دهند، در دامنه ی کوتاه و عملا بدون انحنایی مرئی، خوب به نظر می رسند. اثر انحنای میدان بر اساس طراحی لنز متفاوت است. لنزهای کوتاه بُرد (فوق عریض، عریض و معمولی) که زیر 50 میلی متر هستند معمولا انحنای میدان بیش تری دارند. از سوی دیگر، لنزهای تله فوتو اغلب دارای انحنای میدان بسیار کم یا بدون انحنا هستند.

چطور بفهمیم لنز دارای انحنای میدان است یا خیر

ممکن است از خود بپرسید که آیا لنز(هایی) که استفاده می کنید دارای انحنای میدان هستند یا خیر. قبل از شروع جستجوی خود، باید بدانید که هر لنز دارای انحنای میدان است – برخی قوی تر از بقیه. در حالی که طرح ‌های نوری مدرن، انحنای میدان را در نظر می ‌گیرند و دارای عناصر خاصی در طراحی نوری هستند تا آن را کاهش دهند. بیش تر لنز ها هنوز از آن رنج می ‌برند. در واقع، حتی بسیاری از لنزهای حرفه ای گران قیمت از برندهای معروف (نیکون، کنون، زایس، لایکا، و غیره) دارای انحنای میدان بسیار واضحی هستند.

ساده ترین راه برای فهمیدن اینکه آیا لنز از انحنای میدان رنج می برد یا خیر، نگاه کردن به داده های MTF ارائه شده توسط شرکت سازنده است. به عنوان مثال، به نمودار MTF زیر از دوربین نیکون 28mm f/1.8G نگاهی بیندازید:

انحنای میدان (Field Curvature) در عکاسی چیست؟

توجه داشته باشید که خطوط، چگونه انحنا پیدا می کنند – آن ها از بالا شروع می‌شوند، سپس در وسط منحنی می‌ شوند، سپس دوباره به سمت بالا خم می‌ شوند، و بعد به سمت پایین تغییر مسیر می دهند. این یک نمونه ی کلاسیک از انحنای میدان “مواج” است، که در آن؛ مرکز شارپ است، قاب میانی میزان شارپ کمتری دارد، گوشه‌ها دوباره شارپ هستند و سپس گوشه ‌های انتهایی شارپ نیستند. همانطور که در بررسی دوربین نیکون 28mm f/1.8G نشان دادم؛ دقیقا همین اتفاق را در هنگام آزمایش لنز دیدم، و در اینجا تعدادی برش 100% برای نشان دادن این موضوع وجود دارد:

Field Curvature در عکاسی لنز

لنز، کاملاً در f/1.8  باز است و از انحنای میدان مرئی رنج می ‌برد. مرکز، شارپ به نظر می رسد، در حالی که فریم میانی در مقایسه با گوشه ها، بهتر از وسط فریم است (اگر در وسط فریم فوکوس کنم، مرکز و گوشه، هر دو دارای میزان شارپ کمتری به نظر می رسند). دیدن این اتفاق، چیز عجیبی است اما این تنها لنزی نیست که از چنین انحنایی رنج می ‌برد – سایر لنزهای نیکون، حتی لنزهای گران‌ تر دوربین نیکون 24-70mm f/2.8G نیز مشکل مشابهی دارند.

چطور انحنای میدان را کاهش دهیم

مانند سایر انحرافات نوری همچون انحراف کروماتیک، بهترین راه برای کاهش انحنای میدان، متوقف کردن لنز است. اگر لنز دارای مقادیر انحنای میدان کم تا متوسط ​​باشد، کمی توقف، آن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. اما اگر لنز از انحنای میدان شدید رنج ببرد، ممکن است مجبور شوید برای کاهش آن، در f/8 یا f/11 متوقف شوید. گاهی اوقات حتی توقف تا کوچک ترین دیافراگم (که در آن نقطه، انکسار شروع می شود) آن را به طور کامل از بین نمی برد.

در مورد لنز نیکون 28mm f/1.8G فوق الذکر، در f/8 این اتفاق می افتد:

Field Curvature در عکاسی

همانطور که می بینید، هر دو قاب مرکزی و میانی، بسیار شارپ تر به نظر می رسند، اما فریم میانی هنوز در مقایسه با آن کمی ضعیف تر می باشد (که طبیعی است).

متاسفانه رفع انحنای میدان در نرم افزارهای پساتولید مانند فتوشاپ و لایت روم غیرممکن است.

ارزیابی عملکرد لنز

این یک واقعیت شناخته شده است که لنزها در مرکز کادر بهترین عملکرد را دارند و کیفیت تصویر آن ها می تواند به سمت لبه ها بدتر شود. در واقع، عملکرد نوری لنزها اغلب با یکنواختی میزان شارپ در سراسر فریم ارزیابی می‌شود، بنابراین برای بررسی کنندگان لنز، نشان دادن عملکرد مرکز و گوشه با استفاده از نمودارهای آزمایشی مختلف، یک روش نسبتاً رایج است. با این حال، مشکل اکثر چنین ارزیابی ‌هایی این است که انحنای میدان را در نظر نمی گیرند و اغلب به نتایج اشتباه می ‌رسند. وقتی نوبت به آزمایش لنزها می رسد، معمولاً دو روش وجود دارد. روش اول شامل تمرکز در مرکز کادر و سپس نگاه کردن به مرکز و گوشه، هنگام ارزیابی میزان شارپ است. روش دوم، فوکوس در مرکز و سپس فوکوس در گوشه به طور جداگانه است تا هر یک به طور مختص به خود بررسی شوند. برخی به طور جداگانه در مرکز، فریم میانی و گوشه فوکوس می کنند. هر دو روش به طور بالقوه می توانند به نتایج و یافته های متفاوتی منجر شوند. روش اول، عملکرد وحشتناکی را در هر بخش از تصویر فریم که در معرض انحنای میدان شدید قرار دارد نشان میدهد، در حالی که روش دوم نشان می‌ دهد که یک لنز، به طور بالقوه چه چیزی را می‌ تواند در قسمت‌ های جداگانه ی قاب، نه در کل تصویر، تشخیص دهد.

هنگام آزمایش لنزها، تیم ما در آکادمی هنر همیشه از اولین روش استفاده می کند، که به این معناست که یک بار فوکوس را در مرکز به دست می آورند و سپس عملکرد را در سراسر کادر ارزیابی میکنند. ما معتقدیم که این روش، بدلیل در نظر گرفتن تأثیر انحنای میدان، تنها راه مناسب برای ارزیابی عملکرد لنز است. اگر لنز از انحنای میدان سنگین رنج ببرد؛ اعدادی که در گوشه قرار دارند و فریم میانی، بصورت بالقوه به میزان قابل توجهی کمتر خواهند بود. اگر می خواستیم روی هر بخش از قاب به طور جداگانه فوکوس کنیم، این کار تاثیر انحنای میدان را پنهان می کرد، که معتقدیم یک مسئله ی نوری جدی است که نادیده گرفته شده است. علاوه بر این، هنگام کار روی زمینه، افراد به ندرت در قسمت حاشیه ای کادر؛ فوکوس لازم را بصورتی جداگانه از مرکز بدست می آورند. بیش تر سیستم‌ های فوکوس خودکار به گونه ‌ای طراحی شده ‌اند که نزدیک به مرکز قاب قرار بگیرند.

تنها مشکل بالقوه ی ارزیابی ‌های آزمایشگاهی ما این واقعیت است که برخی از لنزها، انحنای میدان مشخصی را در فواصل نزدیک نشان می ‌دهند، اما تقریبا در بی ‌نهایت هیچ انحنای درستی ندارند (مهم است که عکاسان طبیعت این مسئله را بدانند). ما مطمئنا از این معضل ویژه آگاه هستیم و در حال تلاش برای اضافه کردن نتایج آزمایشی مضاعف برای ارائه ی داده های انحنای میدان، برای فوکوس نزدیک و بی نهایت هستیم. از این رو، ارائه ی داده ‌های آزمون فقط برای فواصل نزدیک، یا فقط برای سوژه های موجود در بی ‌نهایت، اطلاعات کافی و وافی را برای ارزیابی کامل اثر انحنای میدان فراهم نمی کند.

اگر به مطالب بیشتر علاقه مند هستید، در لیست زیر شماری از مقالات در مورد انواع دیگر انحرافات و مسائلی که قبلاً در آکادمی هنر منتشر کرده بودیم آورده شده است: