Uno dei tanti problemi che affliggono i fotografi e i fotoamatori, dipendente dalla non idealità delle lenti, è l'aberrazione cromatica.
Con aberrazione cromatica, per sommi capi, si intende il fenomeno per cui le differenti componenti della luce non si allineano nello stesso modo quando sono rifratte da una lente che presenta dispersione, ossia varia il suo indice di rifrazione con la lunghezza d'onda della luce. Esistono diversi tipi di aberrazione cromatica:
Aberrazione cromatica trasversa (o laterale), quando le componenti cromatiche della luce vengono traslate in una ben determinata direzione, diversa per ogni lunghezza d'onda; nell'immagine che segue (fonte: http://www.vanwalree.com/optics/chromatic.html) viene illustrato un esempio:
questo tipo di aberrazione si manifesta soprattutto sui raggi che incidono sul piano focale con un angolo diverso dal retto, e è più evidente in zone dell'immagine più esterne rispetto al centro
Aberrazione cromatica longitudinale: quando le varie componenti cromatiche sono a fuoco su piani diversi e paralleli. Dalla stessa fonte, uno schema di questo tipo di aberrazione:
questo tipo di aberrazione è più marcato al centro e si manifesta principalmente sui raggi che incidono sul piano focale ortogonalmente
Questi fenomeni non vanno confusi, anche se in un certo senso sono strettamente legati, con il purple fringing e il blooming: questi ultimi sono fenomeni dovuti all'interazione delle aberrazioni cromatiche delle lenti (presenti sempre anche se in maniera più o meno rilevante, a seconda delle correzioni presenti in uno schema ottico) con i sensori e i limiti di questi ultimi nel registrare l'intensità luminosa.
I due tipi di aberrazione sopra sommariamente descritti hanno effetti ben diversi sulle immagini, sia in digitale che in analogico: la seconda provoca una perdita globale di nitidezza, mentre la prima provoca la formazione di frange colorate (da qui il nome di purple fringing, anche se queste frange possono assumere altri colori) nelle zone di transizione ad alto contrasto. Questo tipo di fenomeni sono particolarmente presenti su obiettivi dalle focali corte, tipicamente grandangolari), ma possono essere presenti (e in questo caso in forma devastante, in quanto le frange sono più larghe, seppur meno marcate) anche sui teleobiettivi.
Gli effetti delle aberrazioni cromatiche sui sensori si manifestano come strisce colorate (ovviamente inesistenti nella realtà) in coincidenza di zone di transizione tonale ad alto contrasto, soprattutto dove sono presenti aree molto chiare. Anche il blooming si manifesta nelle stesse condizioni, ma consiste in una specie di "trabocco" dei toni chiari nelle zone più scure adiacenti, in forma di alone. Eccone un esempio:
Come potete vedere, nelle zone ad alto contrasto sono presente delle strisce (frange), in questo caso ciano-verdi e violetto-magenta, in posizione opposta: ossia, da un lato è presente una frangia ciano-verde, dall'altro lato c'è quella violetto-magenta. Queste frange si possono presentare anche come opposizione di giallo e blu, oppure di ciano e magenta, oppure ancora verde e rosso.
Il blooming, invece, pur presentandosi in condizioni analoghe (zone ad alto contrasto) normalmente presenta la frangia di un solo colore (per lo più blu), oppure nei casi più drammatici (ad esempio sorgenti luminose molto intense) come irregolarità nelle forme. Ecco un esempio di blooming "leggero":
In effetti in questo caso, oltre al blooming, è presente anche una leggera frangiatura dei bordi (meno evidente del caso precedente, ma della stessa sorta).
Contro l'aberrazione cromatica longitudinale c'è da fare ben poco, se non progettare con cura le lenti e gli schemi ottici: in effetti per questo problema viene affrontato in fase di progettazione e ridotto, compatibilmente con l'investimento, di quanto più possible: più si riduce questo problema, maggiore sarà la nitidezza globale dell'immagine.
Anche l'aberrazione cromatica trasversale si può correggere in fase di progettazione, ma nel caso di immagini digitali si può fare qualcosa in più, in virtù delle rappresentazioni digitali delle immagini stesse. La correzione è ovvia, e consiste nel traslare le componenti cromatiche della stessa entità con cui l'aberrazione le trasla, ma in direzione opposta. Per lo stesso motivo si può intuire perché non si può correggere invece l'aberrazione cromatica longitudinale: è noto che non c'è rimedio per le immagini sfocate, siano esse immagini a colori o immagini a scala di grigio, quali sono le componenti R, G e B di un'immagine digitale.
Nell'esempio che segue (stessa fonte sopra citata) è rappresentato cosa succede nel caso in cui la componente verde ha una traslazione verso il basso di un pixel:
si forma, come detto, una frangia verde e una magenta, sui lati opposti di una figura scura su fondo chiaro. E evidente che spostando il verde al posto che dovrebbe occupare in questo caso il difetto sparirebbe.
Col blooming, infine, c'è ben poco da fare: applicando le stesse correzioni applicabili per il purple fringing qualcosa si migliora, ma senza troppe speranze: l'unica soluzione possibile è quella di usare in fase di ripresa diaframmi non troppo aperti.
Prendendo quindi in considerazione il solo purple fringing (ripeto, dovuto all'aberrazione cromatica trasversale), esistono molti software che eseguono questa correzione, tutti basati sul progenitore di questi tool: le librerie Panotools scritte da Helmut Dersch, professore all'università di Scienze Applicate (una specie dei nostri Politecnici e facoltà di Ingegneria) di Furtwangen: queste librerie, sotto forma di codice C, sono state compilate in librerie dinamiche (DLL) e intorno ad esse sono state sviluppati dei plugin per i programmi di fotoritocco più diffusi, come Photoshop.
Il problema dell'usare questi plugin è che bisogna conoscere a fondo come si comporta ciascuna ottica in nostro possesso, calcolare i giusti coefficienti da applicare (oppure andare per tentativi) e correggere così le immagini: i vantaggi sono quelli di avere un controllo totale sull'aberrazione trasversale, ma gli svantaggi di doversi calcolare tutto a mano rendono questo metodo praticamente inutilizzabile. Non cito link a queste librerie e questi plugin perché la scarsa praticità li rende sconsigliabili per la maggior parte dei fotoamatori.
Non c'è da stupirsi se vi dico che lavorare con i file raw rende più facile l'operazione e dà risultati migliori: purtroppo gli unici software che compiono questi miracoli sui file raw sono entrambre a pagamento e sono Nikon Capture (solo per le fotocamere Nikon) e Photoshop CS/CS2, col suo plugin Camera Raw.
In Nikon Capture (versione 4.3) la correzione dell'aberrazione cromatica è automatica, e si ottiene semplicemente spuntando una voce nella maschera delle Preferenze del programma, "Enable chromatic aberration correction", nella voce "Performance". Ovviamente l'abilitazione di questo controllo comporta un rallentamento non indifferente nell'apertura del file, ma la correzione è pressoché perfetta. Suppongo che Nikon abbia creato un profilo per i suoi obiettivi (e a quanto mi dicono per un gran numero dei più diffusi obiettivi universali) e applichi di default la formula che trasla le componenti cromatiche in maniera da correggere il tutto. Un esempio, applicato sull'esempio di sopra:
Come vedete le frange verdi-ciano sono sparite: è rimasto del blooming azzurro solo su un alto: Capture ha tolto bene l'aberrazione cromatica, molto evidente nella foto mostrata sopra (stessa foto aperta con PS senza alcuna correzione.
Adobe Photoshop (versione CS o superiore) offre all'interno di Camera Raw un'eccellente strumento per controllare questo tipo di aberrazione, sotto la palette "Lente"; muovendo i cursori "Correggi margine rosso/ciano" e "Correggi margine blu/giallo" si può regolare finemente la correzione, come mostrato nella figura che segue:
Inoltre regolando i parametri "Attenuazione luminanza" e "Riduzione disturbo colore" contenuti nella palette Dettagli di Camera Raw si può limitare (e a volte ridurre del tutto) anche il blooming, se in forma leggera. Come vedete, anche in questo caso le bande verdi e violette sono scomparse.
Camera Raw ha il vantaggio di rendere la regolazione indipendente da eventuali profili (ad esempio per lenti di nuova produzione o non comprese nella lista), ma ha lo svantaggio di dover essere regolato a mano: regolazione, peraltro, molto rapida.
I migliori risultati, ovviamente, si ottengono lavorando con i file raw, perché i colori, come ho già spiegato qui, vengono ricostruiti per interpolazione, e il lavoro svolto per la correzione dell'aberrazione può essere fatto in maniera molto più accurata direttamente prima o durante l'interpolazione della matrice Bayer.
Non tutto è perduto, però, per chi non vuole o non può lavorare in raw. Photoshop CS2 (solo questa versione) ha un nuovo filtro (Filters->Distort...->Lens corrections...) che tra le altre cose ha una sezione in tutto e per tutto identica a quella appena vista in Camera Raw. L'intervento su un'immagine in jpg sarà molto più pesante e non garantirà effetti qualitativamente paragonabili, ma è già qualcosa. Aggiungo che questo filtro permette la correzione di altri difetti delle lenti come vignettatura, distorsione e linee cadenti, ma questo è un altro argomento.
Per chi non avesse Photoshop CS2, infine, esiste un tool gratuito e molto potente: PTlens, liberamente scaricabile da qui, sotto forma di plugin per Photoshop e tutti i software che supportano i suoi plugin, oppure come software stand-alone. Questo plugin, basato anch'esso sulle Panotools (di cui di fatto è un'interfaccia molto amichevole) è nato inizialmente per correggere la distorsione, male che affligge in maniera particolare le immagini fatte con le fotocamere compatte, ma è stato esteso con altre interessantissime funzioni come correzione di vignettatura e appunto aberrazione cromatica.
Anche in questo caso si è lavorato parametrizzando gli obiettivi in dei profili, per quanto riguarda la correzione della distorsione, ma per la correzione delle aberrazioni cromatiche si deve lavorare (almeno nella versione disponibile al momento, la 6.1.1) esattamente come con Photoshop: da notare che questo plugin è in grado di lavorare su immagini a 16 bit, esattamente come il filtro di Photoshop, con un margine di correzione quindi molto prossimo a quello ottenibile con i file raw.
Di seguito lo stesso esempio, corretto con PTlens.
Anche in questo caso rimane il blooming e una leggera traccia di banda ciano, ma sostanzialmente il purple fringing è stato ridimensionato.
http://www.vanwalree.com/optics/chromatic.html
http://photocreations.ca/radial_distortion/
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