Was ist die Ursache für diesen ungleichmäßigen Bokeh-Effekt?

Ein Freund von mir überlegt, eine gebrauchte Mittelformat-TLR-Filmkamera (eine Mamiya C330 ) zu kaufen , und hat mir einige der Testaufnahmen gezeigt, die er damit gemacht hat. Ich war beeindruckt von dem merkwürdig ungleichmäßigen Bokeh auf einigen Fotos, wie diesem:

^{_{(Das Gesicht des Probanden ist aus Gründen der Privatsphäre verschwommen, da es sich nicht um meine Kinder handelt.)}}

Betrachtet man den Hintergrund, insbesondere die Bäume am oberen Bildrand, so erkennt man deutlich, dass das Bokeh nicht kreisförmig, sondern elliptisch ist und die Längsachse der Ellipse orthogonal zur Linie von der Bildmitte zu sein scheint Bild. Es sieht fast wie eine kreisförmige Bewegungsunschärfe aus, als ob die Kamera während der Aufnahme gedreht wurde, aber die Unschärfe im Vordergrund macht deutlich, dass dies nicht der Fall ist.

Mir gefällt der Effekt, insbesondere die Art und Weise, wie das Auge in die Bildmitte gelenkt wird. (Es ist nicht so effektiv , in diesem besonderen Schuss, da gibt es kein starkes zentrales Thema für das Auge gezogen werden zu , aber in einige der anderen Fotos mit einer zentraleren Zusammensetzung funktionierte es wirklich gut.) Was ich frage mich jedoch, ist das, was es verursacht, und gibt es einen Namen dafür?

Ich kann irgendwie sehen, wie es entstehen kann, wenn das Licht diagonal durch die Iris in der Nähe der Bildränder läuft, hervorgehoben durch das relativ große Filmformat (meine eigene Kamera, mit der ich einen solchen Effekt nie wirklich bemerkt habe). ist eine Nikon-DSLR mit einem vergleichsweise kleinen APS-C-Sensor), aber ist das wirklich alles, oder ist etwas komplizierteres im Gange? Und wie könnte ich absichtlich den gleichen Effekt erzielen , wenn ich nicht selbst zum Mittelformat wechseln würde?

Ps. Hier ist eine Nahaufnahme des oberen Teils des Fotos (zum Vergrößern klicken):

Das Bild wurde mit dem Mamiya-Sekor 80 mm 1: 2,8-Objektiv aufgenommen. Leider kenne ich die genauen Einstellungen für Blende und Verschlusszeit nicht.

Die Form des Bokeh hängt mit der scheinbaren Form der Apertur der Linse zusammen.

Dies ergibt ein Bokeh, das ungefähr ein Kreis ist. Wenn sich das Motiv von der Mitte des Feldes entfernt, sieht das Bokeh aus wie ein Streifen des Kreises.

Dies kann durch Herunterfahren des Objektivs verringert werden.

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Form des Unschärfefelds und Katzenaugeneffekt .

Um diesen Effekt zu erzielen, benötigen Sie ein breiteres Sichtfeld im Objektiv (ein langes Objektiv kann die Blende niemals aus einem steilen Winkel sehen) und nehmen Sie weit auf.

Die Optik kann durch Betrachten der Lichtstrahlen durch das Linsensystem verstanden werden:

Dies ist jedoch nicht ganz so einfach, da die Linsenkonstruktion selbst auch die Form des Bokehs beeinflusst.

Der einzige Unterschied zwischen den vier Bildern ist das Objektiv. Jedes Objektiv hat eine andere vordere und hintere Pupillengröße sowie eine andere Anzahl und Form von Linsenblättern. Wenn dieser Effekt nicht durch das Objektiv verursacht wird, deutet dies auf andere Phänomene hin. Stattdessen sehen wir einen Unterschied zwischen verschiedenen Objektiven auf derselben Kamera, was darauf hinweist, dass die Linsenkonstruktion die Ursache für die Form und den Ort ist, an dem man die Natur dieses Bokehs verstehen sollte.

Letztendlich ist das Katzenauge-Bokeh eine Form der mechanischen Vignettierung, ähnlich wie wenn die Gegenlichtblende zu lang für das Objektiv ist und einen Teil der Szene blockiert.

Diese Art von Bokeh zeigt sich auch in der offensichtlichen Veränderung der Form bei DIY-Bokeh-Formfiltern:

Beachten Sie die Form des Herzens und der Mickymaus am Rand des Rahmens. Wenn man die Linse von diesen Punktlichtquellen aus betrachten würde, würde man sehen, dass die Form des Herzens oder der Mickymaus auf der Kamera der Form des Bokeh entspricht (mit einigen zusätzlichen Anpassungen für die scheinbare Form der Pupille). .

Dies ist die Feldkrümmung . Einfache Objektive projizieren natürlich ein gekrümmtes Feld, nicht ein flaches, das zu Filmen oder digitalen Sensoren passt. Moderne Objektive versuchen dies zu korrigieren, aber viele ältere Designs tun dies nicht. Tatsächlich wird es manchmal "Petzval-Effekt" genannt, nach einem klassischen Design, das für diesen Look berühmt ist.

Interessanterweise zeigte Sony erst in dieser Woche Prototypen eines speziell für diesen Zweck entwickelten gekrümmten digitalen Sensors. Durch das Krümmen des Sensors kann das Objektiv viel einfacher sein und dennoch die Schärfe über den gesamten Rahmen hinweg erzielen.

In meiner Antwort auf Welche Bildqualitätsmerkmale machen ein Objektiv gut oder schlecht? und weitere technische Details unter Was bedeutet "Flat Field Focus"? und Haben Linsen Brennebenen oder Brennkugeln / Ellipsoide?

Es gibt eine verbreitete Internet-Theorie, die besagt, dass dies hauptsächlich auf optische Vignettierung zurückzuführen ist - wie die derzeit akzeptierte Antwort hier lautet: "Letztendlich ist das Katzenauge-Bokeh eine Form mechanischer Vignettierung, ähnlich wie wenn die Gegenlichtblende zu lang für die ist Linse und blockiert einen Teil der Szene. " Das hört sich vernünftig an, widerspricht aber dem, was ich aus anderen Quellen als dem Internet gesehen habe. Glücklicherweise lässt sich die Situation "Gegenlichtblende zu lang" leicht nachbilden, sodass ich mich für einen einfachen Test entschied.

Ich habe ein 23 mm 1: 1,4-Objektiv, und es kommt vor, dass die Blende eines 56 mm-Objektivs auch physisch passt. Also habe ich eine Reihe von Bildern gemacht, mit: keiner Gegenlichtblende, der passenden 23-mm-Blende, der 56-mm-Blende und der 56-mm-Blende, die über ein Stück schwarzes Konstruktionspapier und ein handliches Klebeband noch weiter verlängert wurden. Stellen Sie das Objektiv in jedem Fall auf 1: 1,4 und konzentrieren Sie sich auf meinen freundlichen kleinen Fotografieassistenten Beefy , um einige offensichtliche Artefakte mit Hintergrundhighlights zu erhalten. Die Ergebnisse:

Wir können sehen, dass es einen Einfluss auf die Bokeh-Kreise gibt, und in den letzten beiden Bildern ist ein gewisser Grad an "Wirbel" zu sehen, insbesondere im Fall von Papierschläuchen. Aber die Wirkung ist nicht sehr stark im Vergleich zu dem Probenbild hier (oder das in dieser anderen Frage ), obwohl die Ecken sichtbar durch die 56mm Haube gesperrt - oder vollständig durch das Rohr blockiert. In der Tat, wenn ich nicht voreingenommen wäre, nach "Wirbel" zu suchen, könnte ich es hier stattdessen als "um den Rand des Kreises komprimiert" beschreiben. Die physikalische Vignettierungstheorie ist nicht angemessen; Bei Objektiven, die diesen Look erzeugen, ohne die Ecken gänzlich zu verlieren, ist etwas anderes im Gange.

Überprüfen Sie dieses Bild außerdem am oberen rechten Rand des sichtbaren Kreises im Papierschattentest. Die Hervorhebungsformen wechseln schnell von nahezu kreisförmigen zu halben Monden. Es sind die äußeren Linien dieser Halbmonde, die den Strudeleffekt in diesem Bild verursachen. In diesem Beispiel ist es schwer zu sagen , aber in den meisten Bildern mit dem Petzval-Effekt ist der Übergang allmählicher. Und obwohl das Liniendiagramm etwas anderes zeigt, sind diese Formen eindeutig kein "Katzenauge". Wiederum verursacht etwas anderes das - und es ist die Feldkrümmung.

Also, um wirklich diesen Effekt zu replizieren, können Sie versuchen , Ihre Gegenlichtblende erstreckt, aber für bessere Ergebnisse, können Sie entweder eine finden tatsächliche klassische Linse mit dem Petzval - Design , oder einigen neueren , aber immer noch „vintage“ Sowjetära Helios Linsen oder Nehmen Sie das kürzlich vorgestellte Petzval Art-Objektiv von Lomography für Canon EF- oder Nikon F-Fassungen.

Um auf den anderen Antworten aufzubauen, wird dies in der Tat durch eine Linse mit unterkorrigiertem Petzval verursacht. Es ist auch vignettiert, aber mehr in einer Ebene als in der anderen. Hier sehen Sie ein Strahlschnittdiagramm für ein großformatiges Tessarobjektiv, das auch als RIM-Diagramm oder H'-TanU'-Kurve bezeichnet wird. Auf einem RIM-Plot ist die Linie abgeschnitten, es zeigt Vignettierung an. Sie werden feststellen, dass dieses Beispiel in der Tangentialebene vignettiert ist, nicht jedoch in der Sagittalebene. Dies führt dazu, dass der Fleck und bei Defokussierung das Bokeh in der Sagittalebene größer ist als in der Tangentialebene.

Dies ist derselbe Zustand wie in Ihrem Beispiel, daher glaube ich, dass das jeweilige Objektiv sowohl ein unterkorrigiertes Petzval als auch eine "asymmetrische" Vignettierung aufweist, wie ich es nennen könnte.