Nhiễu xạ

Nhiễu xạ hay diffraction là hiện tượng sóng ánh sáng bị uốn và lan rộng khi đi qua một khe hoặc khẩu độ có kích thước nhỏ.

Trong nhiếp ảnh nhiễu xạ trở nên đáng chú ý khi người chụp khép khẩu ngày càng nhỏ như từ f/8 sang f/11 f/16 hoặc f/22.

Khép khẩu giúp tăng độ sâu trường ảnh nhưng đồng thời làm ảnh hưởng của nhiễu xạ tăng lên. Kết quả là chi tiết rất nhỏ có thể không còn được tái tạo sắc nét như trước.

Đây là lý do khẩu độ nhỏ hơn không đồng nghĩa với ảnh nét hơn.

Khi ánh sáng đi qua khẩu độ nó không hội tụ thành một điểm lý tưởng tuyệt đối trên cảm biến. Một nguồn sáng điểm sẽ tạo thành một mẫu nhiễu xạ có vùng sáng trung tâm thường được gọi là Airy disk.

Khi khẩu độ được khép nhỏ hơn kích thước của Airy disk tăng lên. Những chi tiết nằm rất gần nhau vì vậy trở nên khó phân biệt hơn.

Trong mô hình quang học đơn giản đường kính Airy disk tại mặt phẳng ảnh có thể được biểu diễn gần đúng bằng công thức d = 2.44 × λ × N.

Trong đó λ là bước sóng ánh sáng và N là f-number. Điều này cho thấy khi f-number tăng thì kích thước vùng nhiễu xạ cũng tăng.

Tuy nhiên không tồn tại một khẩu độ duy nhất mà tại đó mọi máy ảnh đều đột nhiên bị nhiễu xạ.

Mức độ nhìn thấy nhiễu xạ còn phụ thuộc vào kích thước cảm biến độ phân giải mật độ pixel chất lượng ống kính cách xử lý ảnh kích thước hiển thị khoảng cách xem và mức độ phóng lớn.

Vì vậy câu nói như “f/11 luôn bị diffraction” hoặc “f/8 là khẩu độ nét nhất cho mọi máy ảnh” đều quá đơn giản.

Một ống kính có thể đạt độ sắc nét rất tốt ở f/5.6 hoặc f/8 nhưng điều đó còn phụ thuộc vào chính thiết kế của ống kính và hệ thống máy ảnh đang sử dụng.

Khi mở khẩu rất lớn chất lượng ảnh có thể bị giới hạn bởi quang sai của ống kính. Khi khép khẩu vừa phải một số quang sai giảm và độ nét có thể cải thiện.

Nhưng nếu tiếp tục khép khẩu quá nhỏ ảnh hưởng của nhiễu xạ bắt đầu tăng lên. Vì vậy thường tồn tại một vùng khẩu độ tạo ra sự cân bằng tốt giữa quang sai độ sâu trường ảnh và diffraction.

Trong ảnh phong cảnh người chụp thường muốn nhiều lớp trong ảnh cùng rõ nên dễ có xu hướng khép xuống f/16 hoặc f/22. Tuy nhiên việc khép khẩu tối đa chưa chắc mang lại nhiều chi tiết nhất.

Trong một số trường hợp sử dụng f/8 hoặc f/11 kết hợp với cách lấy nét phù hợp có thể tạo kết quả tốt hơn việc khép khẩu quá sâu.

Với macro vấn đề trở nên phức tạp hơn vì độ sâu trường ảnh vốn rất mỏng. Người chụp có thể cần khẩu độ nhỏ nhưng đồng thời phải cân nhắc ảnh hưởng của diffraction.

Một giải pháp trong những trường hợp cần độ sâu trường ảnh rất lớn là focus stacking. Người chụp chụp nhiều ảnh ở các khoảng lấy nét khác nhau rồi ghép chúng thay vì tiếp tục khép khẩu.

Trên cảm biến có độ phân giải cao nhiễu xạ có thể được quan sát ở mức pixel sớm hơn khi phóng ảnh lên 100 phần trăm. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa bức ảnh lập tức trở nên không sử dụng được.

Độ phân giải cảm biến cao vẫn có thể ghi nhận thêm chi tiết ngay cả khi hệ thống đã chịu một mức ảnh hưởng nhất định của diffraction.

Vì vậy khái niệm diffraction limited không nên được hiểu như một đường ranh cứng mà sau đó chất lượng hình ảnh đột nhiên sụp đổ.

Trong thực tế lựa chọn khẩu độ luôn là sự đánh đổi. Người chụp cần cân bằng giữa độ sâu trường ảnh lượng ánh sáng chất lượng quang học và mức nhiễu xạ có thể chấp nhận.

Cách dễ nhất