¿Cuál es la causa de este efecto bokeh no uniforme?

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Un amigo mío está pensando en comprar una cámara TLR de película de formato medio usada (una Mamiya C330 ), y me mostró algunas de las fotos de prueba que había tomado con ella. Me llamó la atención el bokeh curiosamente no uniforme en algunas de las fotos, como esta:

Foto con bokeh no uniforme
(La cara del sujeto se volvió borrosa en aras de la privacidad, ya que no son mis hijos).

Si observa el fondo, especialmente los árboles en la parte superior de la imagen, puede ver claramente que el bokeh no es circular sino elíptico, y que el eje largo de la elipse parece ser ortogonal a la línea desde el centro de la imagen. imagen. Casi parece un desenfoque de movimiento circular, como si la cámara se girara durante la toma, pero la falta de desenfoque en primer plano deja en claro que no lo es.

Prefiero el efecto, especialmente la forma en que atrae la atención hacia el centro de la imagen. (No es tan eficaz en este tiro particular, ya que no hay una fuerte tema central para el ojo que se puede sacar a , pero en algunas de las otras fotos con una composición más central funcionó muy bien.) Lo que me pregunto, sin embargo, es lo que lo está causando, y ¿hay un nombre para eso?

Puedo ver cómo podría surgir de la forma en que la luz viaja diagonalmente a través del iris cerca de los bordes de la imagen, enfatizada por el formato de película relativamente grande (mi propia cámara, con la que nunca he notado tal efecto, es una réflex digital Nikon con un sensor APS-C comparativamente pequeño), pero ¿es eso todo lo que hay o hay algo más complicado? ¿ Y cómo podría lograr deliberadamente el mismo efecto , a menos que yo mismo cambie al formato medio?

PD. Aquí hay un primer plano de la parte superior de la foto de arriba (haga clic para ampliar):

Primer plano de bokeh no uniforme

La foto fue tomada con la lente Mamiya-Sekor 80mm f / 2.8. Desafortunadamente, no sé la configuración exacta de apertura y velocidad de obturación utilizada.

Ilmari Karonen
fuente
Durante eclipses solares parciales, he visto brechas entre las hojas de los árboles que actúan como cámaras estenopeicas y proyectan imágenes del sol creciente en el suelo. Así que tengo que preguntarme si las formas del bokeh están siendo influenciadas por las formas de los espacios entre las hojas (que, por supuesto, no serán círculos perfectos), así como la lente.
zwol
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@Zack: Seguramente lo son (en general, la forma de un punto bokeh es una convolución de la forma de la fuente de luz y la función de dispersión del punto de la cámara), pero estoy bastante seguro de que los espacios reales entre las hojas no estaban dispuestos en el patrón circular que se muestra en la foto.
Ilmari Karonen

Respuestas:

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La forma del bokeh está relacionada con la forma aparente de la apertura de la lente.

Directamente, esto producirá un bokeh que es aproximadamente un círculo. A medida que el sujeto se aleja del centro del campo, el bokeh comienza a verse como una astilla del círculo.

Esto se puede reducir deteniendo la lente.

lentes

Se puede leer más sobre esto en Forma del parche borroso y efecto de ojo de gato .

Para lograr este efecto, necesita un campo de visión más amplio en la lente (una lente larga nunca verá la apertura desde un ángulo pronunciado) y dispara de par en par.


La óptica de esto se puede entender al observar los rayos de luz a través del sistema de lentes:

camino de luz a través de la lente

Sin embargo, no es tan simple ya que la construcción de la lente en sí misma también juega con la forma del bokeh.

cuatro lentes, cuatro bokeh

La única diferencia entre las cuatro imágenes es la lente. Cada lente tiene un tamaño de pupila delantera y trasera diferente y un recuento y forma de cuchilla de lente. Si este efecto no fue causado por la lente, entonces indicaría algunos otros fenómenos. Pero, en cambio, vemos una diferencia entre diferentes lentes en la misma cámara, lo que indica que la construcción de la lente es la causa de la forma y el lugar donde uno debe mirar para comprender la naturaleza de este bokeh.

En última instancia, el bokeh de ojo de gato es una forma de viñeteado mecánico similar a cuando el parasol del objetivo es demasiado largo para el objetivo y bloquea parte de la escena.

Este tipo de bokeh también se puede ver en el cambio aparente de la forma en los filtros de forma bokeh DIY:

imagen imagen

Tenga en cuenta la forma del corazón y mickey mouse en el borde del marco. Si uno fuera a mirar la lente desde esas fuentes de luz puntuales, se vería que la forma del corazón o el mouse de mickey en la cámara es la forma del bokeh (con algunos ajustes adicionales para la forma aparente de la pupila) .

scottbb
fuente
Esto parece plausible, pero tenga en cuenta que, por lo que puedo decir, estas referencias son la única fuente de este reclamo particular en línea. Y el autor, en su página biográfica, dice: "No estoy profesionalmente involucrado en fotografía [u] óptica [....] En la vida diaria trabajo como acústico subacuático". Ahora, tampoco soy un profesional en estos campos, pero dado que esto contradice todo lo demás que he leído (aparte de las publicaciones de Internet que se pueden rastrear hasta ese momento), me gustaría ver más referencias.
mattdm
@mattdm considera que los diferentes bricolaje hacen tu propio bokeh . La forma de la pupila del lente aparente es la forma del bokeh (esto también tiene impacto en el recuento y la forma de la lámina del diafragma). Y cuando miras los diversos bokeh de bricolaje, a menudo ves en el borde del marco. i.stack.imgur.com/Bh1Pv.png : esto se explica por la forma aparente de la pupila del lente. (y sí, Wikipedia no es una gran fuente, pero es.wikipedia.org/wiki/Bokeh#cite_ref-11 )
No estoy discutiendo que puedes hacer un bokeh con forma, o incluso que este efecto puede ocurrir cerca del borde de la lente. Simplemente no creo que eso sea lo que está pasando aquí.
mattdm
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¿Estamos de acuerdo en que la forma del bokeh es la forma de la pupila de la lente aparente (como el bokeh hexagonal en el diafragma de 6 hojas) y que el viñeteado mecánico (un filtro de bokeh DIY) puede cambiar la forma del bokeh? ¿Por qué no estos dos factores explican bokeh ojo de gato?
Lo que está describiendo es una forma de aberración esférica en la lente. Aceptando que este es el caso con una lente, se puede diseñar una lente más simple si se acepta una superficie focal no plana. Sin embargo, eso solo no tiene en cuenta la forma del bokeh del ojo de gato, que puede describirse y entenderse con precisión utilizando el modelo de viñeteado mecánico del área desenfocada. Yendo más allá de esto, si uno quiere una comprensión real de la forma, es probable que sea una buena pregunta enviarla a Physics.SE para obtener los antecedentes de la óptica y las matemáticas.
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Esta es la curvatura del campo . Las lentes simples proyectan naturalmente un campo curvo, no plano para que coincida con los sensores digitales o de película. Las lentes modernas intentan corregir esto, pero muchos diseños antiguos no lo hacen. De hecho, a veces se le llama el "efecto Petzval" después de un diseño clásico famoso por este aspecto.

Curiosamente, solo esta semana, Sony mostró prototipos de un sensor digital curvo diseñado específicamente por este motivo: al curvar el sensor, la lente puede ser mucho más simple y aún así ofrecer nitidez en todo el marco.

Hay más información sobre (y ejemplos de) curvatura de campo en mi respuesta a ¿Qué características de calidad de imagen hacen que una lente sea buena o mala? , y más detalles técnicos en ¿Qué significa "Flat Field Focus"? y lentes ¿Tienen los planos focales o esferas focales / elipsoides?


Existe una teoría predominante de Internet que sostiene que esto se debe principalmente al viñeteado óptico, como la respuesta actualmente aceptada aquí dice: "En última instancia, el bokeh del ojo de gato es una forma de viñeteado mecánico similar a cuando el parasol del lente es demasiado largo para el lente y bloquea parte de la escena ". Esto suena razonable, pero contradice lo que he visto de fuentes que no son de Internet. Afortunadamente, sin embargo, la situación de "parasol demasiado largo" se replica fácilmente, así que decidí hacer una prueba simple.

Tengo una lente de 23 mm f / 1.4, y sucede que el parasol de una lente de 56 mm también se ajusta físicamente. Entonces, hice una serie de imágenes, con: sin parasol, el parasol a juego de 23 mm, el parasol de 56 mm y el parasol de 56 mm se extendió aún más a través de un trozo de papel de construcción negro y algunas cintas de gaffers siempre útiles. En cada caso, configure la lente en f / 1.4 y enfóquese en mi pequeño y amigable asistente de fotografía, Beefy , para obtener algunos obvios artefactos destacados de fondo. Los resultados:

sin capucha

capucha correcta de 23 mm

Lente de 23 mm con parasol de 56 mm

Capucha de 56 mm extendida con papel

Podemos ver que hay es un impacto en los círculos de bokeh, y en las dos últimas imágenes, se puede ver un cierto grado de "remolino", sobre todo en el caso de papel de tubo. Pero, el efecto no es muy fuerte en comparación con la imagen de muestra aquí (o con la de esta otra pregunta ), a pesar de que las esquinas están visiblemente bloqueadas por la campana de 56 mm, o completamente bloqueadas por el tubo. De hecho, si no estuviera predispuesto a buscar "remolino", aquí podría describirlo como "comprimido alrededor del borde del círculo". La teoría de viñetas físicas no es adecuada; Algo más está sucediendo en las lentes que producen este aspecto sin perder las esquinas por completo.

Además, revise este recorte desde el borde superior derecho del círculo visible de la prueba de sombra de papel. Las formas resaltadas cambian rápidamente de casi circulares a medias lunas. Son las líneas externas de esas medias lunas las que causan el efecto de remolino en esta imagen. Es difícil saberlo en esta muestra, pero en la mayoría de las imágenes con el efecto Petzval, la transición es más gradual. Y, a pesar de que el diagrama lineal ilustra lo contrario, estas formas claramente no son "ojo de gato". Una vez más, algo más está causando esto, y es la curvatura del campo.

primeros planos destacados

Por lo tanto, para replicar realmente este efecto, podría intentar extender el parasol, pero para obtener mejores resultados, puede encontrar una lente clásica real con el diseño de Petzval , o algunas lentes Helios de la era soviética más recientes pero aún "vintage" , o elija la lente de arte Petzval recientemente lanzada por Lomography para las monturas Canon EF o Nikon F.

mattdm
fuente
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¿Estás seguro? Puedo ver cómo la curvatura del campo cambiaría el enfoque entre el centro y los bordes de la imagen, pero no veo cómo cambiaría la forma del bokeh. (Ps. Busqué en Google "curvatura de campo" y encontré esta página que ilustra diferentes aberraciones ópticas. Lo que veo en esta foto se parece más a su ilustración de "astigmatismo sagital", aunque no estoy muy seguro de si ese es el mismo efecto que el visto en la foto, tampoco.)
Ilmari Karonen
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Estoy casi seguro . Si llega a la física del diseño óptico, la curvatura de campo y el astigmatismo tangencial y sagital están todos interrelacionados y todo se vuelve bastante complicado, y está muy lejos de mi área de especialización. Tenga en cuenta que cuando busca esas cosas, obtiene principalmente diagramas y gráficos de prueba, y páginas sobre astrofotografía. Eso está muy bien, pero desde el punto de vista de reconocer este efecto y replicarlo, la curvatura del campo petzval es lo que buscas.
mattdm
Aquí hay alguna evidencia interesante de que una lente con una corrección excelente para la curvatura del campo (Zeiss 85mm Planar) aún demuestra el bokeh del ojo de gato. verybiglobo.com/…
Michael C
@MichaelClark Sí, no dudo en absoluto que las viñetas mecánicas pueden afectar la forma de los reflejos desenfocados, incluida la creación de un efecto ojo de gato. Pero, no creo que esa sea la fuente (o al menos, no la única fuente) del aspecto Petzval, que es más suave y penetrante.
mattdm
Creo que es una combinación de viñeteado mecánico y curvatura de campo y / o astigmatismo. Tenga en cuenta que cuando aumenta la cantidad de viñetas, empuja los bordes más cerca del centro y comprime el efecto. ¿Qué 23mm f / 1.4 específico estabas usando?
Michael C
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Para construir sobre las otras respuestas, esto en realidad es causado por una lente con petzval mal corregido. También está viñeteado, pero más en un plano que en el otro. Aquí puede ver una gráfica de intercepción de rayos para una lente Tessar de gran formato, también conocidas como gráficas RIM o curvas H'-TanU '. En un trazado RIM de la línea se recorta, indica viñeteado. Notará que este ejemplo está viñetado en el plano tangencial, pero no en el plano sagital. Esto hace que la mancha y cuando se desenfoque el bokeh sea más grande en el plano sagital que en el plano tangencial.

Esta es la misma condición que tiene su ejemplo, por lo que creo que la lente en particular ha corregido mal el viñeteado así como el viñeteado "asimétrico", como podría llamarlo.

Brandon Dube
fuente
Entonces, ¿la característica forma de ojo de gato de los reflejos se debe a la viñeta como se explica en la respuesta de @ MichaelT? ¿Es posible obtener el aspecto "remolino" sin viñetas, por ejemplo, la curvatura de campo sola? Por el contrario, ¿puede ocurrir ese aspecto cuando solo hay viñetas y no hay curvatura de campo?
mattdm
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Un caso suficientemente fuerte de cualquiera de los dos lo produciría, pero las cosas tendrían que ser bastante extremas para que uno pueda replicarlo de forma aislada. La forma "aplastada" de este ejemplo (más ancha que alta) no es posible sin viñetas o astigmatismo.
Brandon Dube
Brandon, eres un recurso fenomenal! ¿Puede proporcionar algún enlace para comprender las tramas de RIM? Por ejemplo, ¿cómo se generan: solo numéricamente, o se pueden muestrear desde una lente real? ¿Y a qué corresponde el eje x de cada gráfico? Si no hay buenas fuentes que expliquen esto, puede ingresarlo como una Q y responder a sí mismo aquí.
Footwet
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@feetwet, aunque no es explícitamente una guía para leer diagramas de RIM, escribí un artículo para photozone usándolos ampliamente aquí . También hay algunos detalles de ellos aquí . El eje X es la ubicación en la pupila, por lo que el lado izquierdo es el borde inferior y el lado derecho es el borde superior. Avíseme si tiene alguna otra pregunta sobre ellos.
Brandon Dube