色差
一、定义
色差（Chromatic Aberration, CA）是光学系统中因色散现象导致的一种像差。其本质是透镜材料对不同波长光线的折射率差异，导致白光无法汇聚于同一点，从而在图像中产生彩色伪影，降低成像质量。
二、现象
色差在图像上主要表现为以下两种形式：
- 彩色镶边：这是最直观的现象。在高反差边缘（如树枝与天空的交界处、黑白格边缘），图像会出现明显的颜色伪影，常见的有紫边、绿边或红青边。
- 色彩分离与模糊：主要见于大光圈拍摄时。合焦波长呈现清晰影像，焦前和焦后区域则出现颜色分离，例如高光边缘一侧呈紫红色，另一侧呈绿色，导致整个画面清晰度下降。
注：紫边的成因并不单一。镜头横向色差导致的RGB通道错位、纵向色差导致的离焦光晕，以及传感器像素饱和后电荷溢出，都可能产生紫边。其中，传感器饱和引起的紫边不属于色差，而是高光像素电荷溢出到相邻像素，经白平衡校正后呈现紫色的结果，在小像素（<2μm）传感器中尤为严重。
三、成因
色差的物理根源在于光学材料的色散特性，即折射率随波长变化。在可见光波段，大多数光学玻璃的折射率随波长增大而减小。短波长的蓝光折射率较高，穿过透镜时偏折更大；长波长的红光折射率较低，偏折更小。
色差的程度取决于玻璃的色散特性，通常以阿贝数（Abbe number）量化。阿贝数低的玻璃色散强，产生的色差更为显著；阿贝数高的玻璃被称为低色散玻璃或冕牌玻璃，色散较弱。光学设计中，材料选择直接影响色差校正的难度和效果。
除材料因素外，透镜曲率、孔径大小和视场角也会影响色差的表现。大口径透镜因边缘光线偏折更大，轴向色差更为突出；广角镜头因视场边缘光线入射角大，横向色差更为明显。
注：“色差”与”像素偏移“两者均表现为图像中的彩色伪影，但根源不同。色差源于镜头材料对不同波长光线的折射率差异，属于光学缺陷，其伪影在画面边缘更明显，其中纵向色差随光圈变化，横向色差不随光圈变化。像素偏移则源于传感器物理错位或去马赛克算法错误，属于硬件或处理缺陷，其伪影在整幅画面均匀分布，不随镜头设置变化。简言之，前者是镜头没把不同颜色的光对齐，后者是传感器或算法没把不同颜色的像素对齐。
四、类型：
色差通常分为两类：纵向色差（轴向色差）和横向色差（倍率色差、垂轴色差）。
纵向色差
由于不同波长光线的聚焦位置沿光轴前后偏移，导致图像整体或局部的模糊和出现伪彩色。具体表现为：焦前出现紫红色光晕，焦后出现绿色光晕。在光圈全开时，浅景深使离焦波长的光晕尤为明显；收缩光圈可增大景深，在一定程度上减轻轴向色差的影响。
抑制方法：可通过消色差/复消色差设计（如胶合透镜、低色散玻璃）或收缩光圈增大景深来减轻。
纵向色差无法从单一图像中直接测量，根本原因在于焦平面上的离焦光斑与物体本身的细节无法分离。
横向（垂轴）色差
不同波长光线在像平面上以不同放大率成像，仅画面边缘或高对比处出现径向彩色镶边（如蓝紫边），中心区域不受影响。这是因为中心区域的光线入射角较小，色散效应不明显；而边缘区域光线入射角大，导致不同波长光线放大率差异显著，形成方向性的彩色镶边。
抑制方法：可通过对称式光学结构来抑制。当镜头的孔径光阑前后镜组完全对称，且放大率为1:1时，前后镜组产生的横向色差大小相等、方向相反，从而相互抵消。但在非1:1放大率下（如拍摄近景或远景时），物距与像距不等，光路不再对称，这种抵消效果就会减弱。因此，现代成像系统通常采用后期软件校正方法。软件校正通过分析图像中颜色通道的偏移，以绿色通道为基准，对红色和蓝色通道施加径向缩放或位移变换，使三通道影像对齐，从而减轻彩色伪影。
四、横向色差测试
横向色差（倍率色差/垂轴色差）的测试旨在量化镜头边缘的径向彩色镶边程度，评估不同波长光线在像平面上的放大率差异，为镜头光学设计优化、成像质量评价提供数据支持。
测试工具：
二、测试工具
- 高对比测试卡：采用ISO 12233标准测试卡（含高对比黑白线条边缘）或点图（Dot Chart），用于模拟高反差边缘场景；
- 被测模组：DUT（需支持RAW格式拍摄，避免JPEG压缩导致的色彩失真）；
- 三脚架：确保相机稳定，避免拍摄时的抖动；
- 均匀光源：立式多色温补光光源，可模拟不同色温、照度。
- 图像分析软件：RIQA图中质量分析软件。
