Qual é a causa desse efeito bokeh não uniforme?

Um amigo meu está pensando em comprar uma câmera TLR de filme de médio formato usada (uma Mamiya C330 ), e ele me mostrou algumas das fotos de teste que havia tirado com ela. Fiquei impressionado com o bokeh curiosamente não uniforme em algumas fotos, como esta:

^{_{(O rosto do sujeito ficou borrado por questão de privacidade, já que eles não são meus filhos.)}}

Se você observar o plano de fundo, especialmente as árvores na parte superior da imagem, poderá ver claramente que o bokeh não é circular, mas elíptico, e que o longo eixo da elipse parece ser ortogonal à linha do centro da tela. imagem. Parece quase um borrão de movimento circular, como se a câmera tivesse sido girada durante a foto, mas a falta de borrão no primeiro plano deixa claro que não é.

Gosto do efeito, principalmente da maneira como ele chama a atenção para o centro da imagem. (Não é tão eficaz neste tiro particular, já que não há forte tema central para o olho a ser desenhado para , mas em algumas das outras fotos com uma composição mais central funcionou muito bem.) O que eu estou querendo saber, no entanto, é o que está causando isso e existe um nome para ele?

Eu posso ver como isso pode surgir da maneira como a luz viaja na diagonal pela íris perto das bordas da imagem, enfatizada pelo formato de filme relativamente grande (minha própria câmera, com a qual eu nunca percebi esse efeito, é uma Nikon DSLR com um sensor APS-C relativamente pequeno), mas isso é realmente tudo o que existe, ou há algo mais complicado acontecendo? E como eu poderia conseguir deliberadamente o mesmo efeito , sem mudar para o formato médio?

Ps. Aqui está um close da parte superior da foto acima (clique para ampliar):

A foto foi tirada com a lente Mamiya-Sekor 80mm f / 2.8. Infelizmente, não sei as configurações exatas de abertura e velocidade do obturador usadas.

A forma do bokeh está relacionada à forma aparente da abertura da lente.

Em frente, isso produzirá um bokeh que é aproximadamente um círculo. À medida que o assunto se afasta do centro do campo, o bokeh começa a parecer uma lasca do círculo.

Isso pode ser reduzido ao parar a lente.

Mais sobre isso pode ser lido em Shape of the blur patch e efeito de olho de gato .

Para conseguir esse efeito, você precisa de um campo de visão mais amplo na lente (uma lente longa nunca verá a abertura de um ângulo acentuado) e fotografe bem aberto.

A ótica disso pode ser entendida observando os raios de luz através do sistema de lentes:

No entanto, não é tão simples assim, como a própria construção da lente também desempenha a forma do bokeh.

A única diferença entre as quatro imagens é a lente. Cada lente possui diferentes tamanhos de pupila frontal e traseira, além de formato e contagem de lâminas. Se esse efeito não foi causado pelas lentes, isso indicaria outros fenômenos. Mas, em vez disso, vemos uma diferença entre diferentes lentes na mesma câmera, indicando que a construção da lente é a causa da forma e o local em que devemos procurar entender a natureza desse bokeh.

Por fim, o bokeh do olho de gato é uma forma de vinheta mecânica semelhante a quando o para-sol da lente é muito longo para a lente e bloqueia parte da cena.

Esse tipo de bokeh também pode ser visto na aparente alteração da forma nos filtros de forma de bokeh DIY:

Observe a forma do coração e do mouse mickey na borda do quadro. Se alguém visse a lente a partir dessas fontes de luz pontuais, veria que a forma do coração ou do mouse mickey na câmera é a forma do bokeh (com alguns ajustes adicionais para a forma aparente da pupila) .

Essa é a curvatura do campo . As lentes simples projetam naturalmente um campo curvo, não plano para combinar com filme ou sensores digitais. As lentes modernas tentam corrigir isso, mas muitos modelos mais antigos não. De fato, às vezes é chamado de "efeito Petzval" após um design clássico famoso por esse visual.

Curiosamente, apenas nesta semana a Sony mostrou protótipos de um sensor digital curvo projetado especificamente por esse motivo - curvando o sensor, a lente pode ser muito mais simples e ainda assim produzir nitidez em todo o quadro.

Há mais informações sobre (e exemplos de) curvatura de campo na minha resposta a Quais características de qualidade de imagem tornam uma lente boa ou ruim? e mais detalhes técnicos em O que significa "Flat Field Focus"? e As lentes possuem planos focais ou esferas focais / elipsóides?

Existe uma teoria predominante da Internet que sustenta que isso se deve principalmente à vinheta óptica - como a resposta atualmente aceita aqui diz: "Em última análise, o bokeh do olho de gato é uma forma de vinheta mecânica semelhante a quando o para-sol da lente é muito longo para a lente". lente e bloqueia parte da cena ". Isso parece razoável, mas contradiz o que eu vi de fontes que não são da Internet. Felizmente, porém, a situação do "pára-sol por muito tempo" é facilmente replicada, então decidi fazer um teste simples.

Eu tenho uma lente de 23mm f / 1.4 e acontece que o capuz de uma lente de 56mm também se encaixa fisicamente. Então, eu fiz uma série de imagens, com: sem capa de lente, a capa de 23 mm, a capa de 56 mm e a capa de 56 mm se estenderam ainda mais através de um pedaço de papel de construção preto e fita de alguns sempre úteis. Em cada caso, ajuste a lente para f / 1.4 e concentre-se no meu simpático assistente de fotografia, Beefy , para obter alguns artefatos óbvios de destaque no plano de fundo. Os resultados:

Nós podemos ver que não é um impacto sobre os círculos bokeh, e nas últimas duas imagens, você pode ver um certo grau de "redemoinho", particularmente no caso de papel-tubo. Mas, o efeito não é muito forte comparado à imagem de amostra aqui (ou à da outra pergunta ), mesmo que os cantos sejam visivelmente bloqueados pelo capô de 56 mm - ou completamente bloqueados pelo tubo. De fato, se eu não estivesse inclinado a procurar por "redemoinho", aqui, eu poderia descrevê-lo como "comprimido ao redor da borda do círculo". A teoria da vinheta física não é adequada; outra coisa está acontecendo nas lentes que produzem esse visual sem perder totalmente os cantos.

Além disso, confira este corte na borda superior direita do círculo visível no teste de sombra de papel. As formas de destaque transitam rapidamente de quase circular para meia-lua. São as linhas externas dessas meias-luas que causam o efeito de redemoinho nesta imagem. É difícil dizer nesta amostra, mas na maioria das imagens com o efeito Petzval, a transição é mais gradual. E, apesar do diagrama de linhas que ilustra o contrário, essas formas claramente não são "olho de gato". Novamente, algo mais está causando isso - e é a curvatura do campo.

Portanto, para realmente replicar esse efeito, você pode tentar estender o para-sol da lente, mas para obter melhores resultados, você pode encontrar uma lente clássica real com o design Petzval ou algumas lentes Helios da era soviética mais recentes, mas ainda assim "vintage" , ou pegue a recém-lançada lente artística Petzval da Lomography para montagens Canon EF ou Nikon F.

Para construir sobre as outras respostas, isso é realmente causado por uma lente com petzval não corrigido. Também está com vinheta, mas mais em um plano que no outro. Aqui você pode ver um gráfico de interceptação de raios para uma lente tessar de grande formato, também conhecidos como gráficos RIM ou curvas H'-TanU '. Em um gráfico RIM da linha é cortada, isso indica vinhetas. Você notará que este exemplo é vinheado no plano tangencial, mas não no plano sagital. Isso faz com que o ponto e, quando desfocado, o bokeh seja maior no plano sagital do que no plano tangencial.

Esta é a mesma condição que o seu exemplo tem, então acredito que a lente em particular tenha petzval não corrigida, bem como vinhetas "assimétricas", como eu poderia chamá-la.