这种非均匀散景效果的原因是什么?


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我的一个朋友正在考虑购买一台二手中画幅胶片TLR相机(Mamiya C330),他向我展示了一些他用它拍摄的测试照片。像这样的照片中,我被奇怪的,不均匀的散景所震惊:

散景不均匀的照片
(出于隐私考虑,对象的脸模糊了,因为他们不是我的孩子。)

如果您查看背景,尤其是图片顶部的树木,则可以清楚地看到散景不是圆形的而是椭圆形的,椭圆的长轴似乎与从中心到直线垂直。图片。看起来几乎像是圆周运动模糊,好像相机在拍摄过程中旋转了一样,但是前景中没有模糊,很明显它不是。

我更喜欢这种效果,尤其是它吸引人眼球到图片中心的方式。(这不是在这个特殊的拍摄非常有效,因为有对眼睛被抽不强的核心主体,以,但在其他一些照片与更中心组成它的工作非常好。)什么我却知道,是什么原因造成的,并且有名称吗?

我可以看一下它是如何产生的,它是由光线斜向穿过图像边缘附近的虹膜的方式引起的,这是由于相对较大的胶卷格式(我自己的相机,我从未真正注意到这种效果,是带有相对较小的APS-C传感器的尼康数码单反相机),但是这真的就是全部了吗,还是发生了更复杂的事情?而且,如果我自己不切换到中等格式,又如何能有意实现相同的效果

附言 这是上面照片顶部的特写(单击放大):

非均匀散景的特写

照片是用Mamiya-Sekor 80mm f / 2.8镜头拍摄的。不幸的是,我不知道使用的确切光圈和快门速度设置。


在部分日食期间,我已经看到树叶之间的缝隙充当针孔相机,并将新月形的太阳图像投射到地面上。因此,我想知道散景的形状是否受到树叶之间的间隙(当然不会是完美的圆)以及镜头的间隙形状的影响。
zwol 2014年

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@Zack:它们肯定是(通常,散景点的形状是光源形状和相机点扩散函数的卷积),但是我非常确定叶子之间的实际间隙没有布置如图所示的圆形图案。
Ilmari Karonen 2014年

Answers:


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散景的形状与镜头光圈的外观形状有关。

继续直接,这将产生大约一个圆圈的散景。当拍摄对象远离视场中心移动时,散景开始看起来像圆圈的碎片。

可以通过关闭镜头来减少这种情况。

镜片

有关更多信息,请参见模糊补丁的形状猫眼效果

要达到这种效果,您需要在镜头中有更宽的视野(长镜头将永远无法从陡峭的角度看到光圈)并开阔地拍摄。


通过观察穿过透镜系统的光线可以了解其光学特性:

通过镜头的光路

但是,它并不是那么简单,因为镜头结构本身也可以起到散景的作用。

四个镜头,四个散景

四个图像之间的唯一区别是镜头。每个镜头的前后瞳孔大小以及镜头叶片数和形状都不同。如果此效果不是由镜头引起的,则表明存在其他现象。但是,相反,我们的确在同一台摄像机上看到了不同镜头之间的差异,这表明镜头的构造是形状的原因,而镜头的位置也应理解该散景的本质。

最终,猫眼散景是一种机械渐晕的形式,类似于当遮光罩对镜头来说太长并且遮挡了某些场景时。

在DIY散景形状过滤器中形状的明显变化中也可以看到这种散景:

图片 图片

注意框架边缘的心脏和米老鼠的形状。如果要去从那些点光源看镜头,就会看到相机上的心脏或米老鼠的形状就是散景的形状(对瞳孔的明显形状进行了一些额外的调整) 。


这似乎是合理的,但请注意,据我所知,这些参考文献是该在线声明的唯一来源。作者在自己的个人主页上说:“我没有专业从事摄影[或]光学[...],在日常生活中,我是一名水下声学家。” 现在,我也不是这些领域的专家,但是由于这与我读过的所有内容(可追溯到该领域的互联网帖子除外)相矛盾,因此,我希望看到更多参考。
mattdm 2014年

@mattdm考虑各种DIY 制作自己的散景。所述的形状表观透镜瞳孔散景的形状(这在光圈叶片数和形状也具有影响)。当您查看各种DIY散景时,通常会看到框架的边缘。i.stack.imgur.com/Bh1Pv.png-镜头光瞳的外观形状可以解释这一点。(和酵母,维基百科并没有很大的源极,但en.wikipedia.org/wiki/Bokeh#cite_ref-11

我并不认为您可以使散景散景,甚至可以在镜头边缘附近产生这种效果。我只是不这么认为。
mattdm

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我们是否同意散景的形状是视在镜片的瞳孔的形状(例如6叶片隔膜上的六边形散景?)并且机械渐晕(DIY散景滤镜)可以改变散景的形状?为什么这两个因素不能解释猫眼的散景?

您所描述的是镜头中的球差形式。接受透镜的情况就是这样,如果人们接受不平坦的焦面,则可以设计出一种更简单的透镜。但是,仅凭这一点并不能说明猫眼散景的形状,可以使用离焦区域的机械渐晕模型来准确地描述和理解它的形状。除此之外,如果要真正了解形状,最好将其发送给Physics.SE,以获取其光学和数学背景。

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这就是场曲。简单的镜头自然会投射出一个弯曲的视野,而不是与胶片或数字传感器匹配的平坦的视野。现代镜片试图对此进行校正,但许多较旧的设计却不能。实际上,在以这种外观而闻名的经典设计之后,有时也称其为“ Petzval效果” 。

有趣的是,就在本周,索尼展示了专门为此设计的弯曲数字传感器的原型 -通过弯曲传感器,镜头可以变得更简单,但仍然可以产生跨框清晰度。

在我的回答中,关于像场弯曲的更多信息(和示例),请问哪些像质特征使镜头好坏?,以及更多技术细节,请参见“平场聚焦”是什么意思?待办事项镜头具有焦平面或焦点球体/椭球体?


互联网上有一种流行的理论,认为这主要是由于光学渐晕造成的,正如目前接受的答案所说:“最终,猫眼散景是一种机械渐晕的形式,类似于当遮光罩太长而无法使用时。镜头并遮挡了一些场景。” 这听起来很合理,但与我从非Internet来源看到的情况相矛盾。不过,幸运的是,“遮光罩过长”的情况很容易复制,因此我决定进行一次简单的测试。

我有一个23mm f / 1.4镜头,碰巧一个56mm镜头的遮光罩在物理上也适合。因此,我进行了一系列图像拍摄,包括:没有遮光罩,相匹配的23mm遮光罩,56mm遮光罩和56mm遮光罩通过一块黑色的建筑纸和一些方便的纸胶带进一步延伸。在每种情况下,都将镜头设置为f / 1.4,并聚焦在我友善的小摄影助手Beefy上,以获取一些明显的背景高光伪影。结果:

没有罩

正确的23毫米引擎盖

23mm镜头和56mm遮光罩

56mm引擎盖加纸

我们可以看到,有在散景界产生影响,并在最后两个图像,你可以看到一定程度的“漩涡”中,特别是在纸管的情况。但是,与此处的示例图像(或与另一个问题中的示例图像相比)相比,效果不是很强,即使角落明显被56mm引擎盖遮盖住了或完全被管遮挡了。实际上,如果我不偏向于寻找“漩涡”,在这里,我可能会将其描述为“压缩在圆的边缘”。物理渐晕理论是不够的。镜片中正在发生其他变化,从而产生这种外观而不会完全失去棱角。

此外,从纸阴影测试中,从可见圆的右上边缘检查该作物。高光形状从近圆形过渡到半月形。正是这些半月形的外线导致了此图像中的漩涡效应。在这个示例中很难说出来,但是在大多数具有Petzval效果的图像中,过渡是渐进的。并且,尽管线图另有说明,但是这些形状显然不是“猫眼”。同样,其他原因导致了这种情况,这就是场曲率。

特写集锦

因此,要真正复制这种效果,您可以尝试扩展镜头遮光罩,但是要获得更好的效果,您可以找到具有Petzval设计实际经典镜头,或者使用一些较新但仍“老式”的苏联时代Helios镜头,或者拿起Lomography公司最近推出的适用于佳能EF或尼康F卡口的Petzval艺术镜头


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你确定吗?我可以看到场曲率如何改变图像中心和边缘之间的焦点,但是我看不到它如何改变散景的形状。(Ps。我用Google搜索“场曲”,发现该页面说明了不同的光学像差。虽然我不确定这是否与所看到的效果相同,但我在这张照片中看到的看起来更像是他们对“矢状像散”的说明。在照片中,任一)。
ILMARI Karonen

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基本上可以肯定。如果您要研究光学设计的物理学,那么场曲率,切向和矢状像散都是相互关联的,并且都变得相当复杂-脱离了我的专业领域。请注意,在搜索这些内容时,您将主要获得图表和测试图以及有关天文摄影的页面。一切都很好,但是从识别此效果并复制它的角度来看,您所追求的是petzval场曲。
mattdm

这里有一些有趣的证据表明,对场曲进行了出色矫正的镜头(Zeiss 85mm Planar)仍然显示出猫眼的散景。verybiglobo.com/…–
迈克尔·C

@MichaelClark是的,我完全不怀疑机械渐晕会影响离焦高光的形状,包括产生猫眼效果。但是,我认为这不是Petzval外观的来源(至少不是唯一的来源),它更平滑,更普及。
mattdm '16

我认为这是机械渐晕和场曲和/或散光的结合。请注意,当增加渐晕效果时,您会将边缘推向更靠近中心的位置,从而压缩效果。您使用什么特定的23mm f / 1.4?
Michael C

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为了建立在其他答案的基础上,这确实是由未正确校正petzval的镜片引起的。它也渐晕,但在一个平面上比在另一个平面上更多。 在这里,您可以看到大尺寸tessar镜头的光线截距图,也称为RIM图或H'-TanU'曲线。在RIM的图上,该线被裁剪,表示渐晕。您会注意到,此示例在切向平面而不是矢状平面内渐晕。这会导致光斑,并且散焦时,散景在矢状平面中要比在切向平面中大。

这与您的示例所具有的条件相同,因此,我相信特定的镜头可能无法正确校正petzval以及“不对称”的渐晕,正如我所称的那样。


那么,如@MichaelT的答案所解释的那样,由于渐晕而突出的特征猫眼形状是吗?是否有可能在没有渐晕的情况下获得“漩涡状”的外观-例如仅视场弯曲?相反,只有渐晕而没有场曲时,会出现这种外观吗?
mattdm 2015年

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足够强的情况下,任何一个都会产生它,但是要使其被一个人孤立地复制,就必须变得极端。如果没有渐晕或散光,此示例的“压缩”形状(宽于其高度)是不可能的。
布兰登·杜贝

布兰登,您真是不可思议的资源!您可以提供任何链接来了解RIM图吗?例如,如何生成它们:仅以数字形式生成,还是可以从真实镜头中采样?每个图的x轴对应什么?如果没有很好的消息来源对此进行解释,则可以在此处输入“ Q”并进行自我回答。
footwet

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@feetwet虽然不是明确地阅读RIM绘图的指南,但我在photozone上写了一篇文章,在此广泛使用了它们。也有他们的一些细节在这里。X轴是瞳孔中的位置,因此左侧是下边缘,右侧是上边缘。如果您还有其他疑问,请与我联系。
布兰登·杜贝
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