Quelle est la cause de cet effet bokeh non uniforme?

Un de mes amis envisage d'acheter un appareil photo TLR à film moyen format (un Mamiya C330 ), et il m'a montré quelques-uns des clichés d'essai qu'il avait pris avec. J'ai été frappé par le bokeh curieusement non uniforme sur certaines photos, comme celle-ci:

^{_{(Le visage du sujet est flou pour des raisons d'intimité, car ce ne sont pas mes enfants.)}}

Si vous regardez l'arrière-plan, en particulier les arbres en haut de l'image, vous pouvez clairement voir que le bokeh n'est pas circulaire mais elliptique, et que le grand axe de l'ellipse semble être orthogonal à la ligne du centre de la image. Cela ressemble presque à un flou de mouvement circulaire, comme si la caméra avait été tournée pendant la prise de vue, mais l'absence de flou au premier plan montre clairement que ce n'est pas le cas.

J'aime plutôt l'effet, surtout la façon dont il attire le regard vers le centre de l'image. (Ce n'est pas efficace dans ce plan particulier, car il n'y a pas de sujet fort central pour l'œil à tirer à , mais quelques - unes des autres des photos avec une composition plus centrale , il a très bien fonctionné .) Ce que je me demande, cependant, est ce qui cause, et est - il un nom pour elle?

Je peux en quelque sorte voir comment cela pourrait découler de la façon dont la lumière se déplace en diagonale à travers l'iris près des bords de l'image, accentuée par le format de film relativement grand (mon propre appareil photo, avec lequel je n'ai jamais vraiment remarqué un tel effet, est un reflex numérique Nikon avec un capteur APS-C relativement petit), mais est-ce vraiment tout ce qu'il y a à faire, ou y a-t-il quelque chose de plus compliqué? Et comment pourrais-je délibérément obtenir le même effet , sans passer moi-même au format moyen?

Ps. Voici un gros plan du haut de la photo ci-dessus (cliquez pour agrandir):

La photo a été prise avec l'objectif Mamiya-Sekor 80 mm f / 2,8. Malheureusement, je ne connais pas les paramètres exacts d'ouverture et de vitesse d'obturation utilisés.

La forme du bokeh est liée à la forme apparente de l'ouverture de l'objectif.

Tout droit, cela produira un bokeh qui est approximativement un cercle. Alors que le sujet s'éloigne du centre du champ, le bokeh commence à ressembler à un ruban du cercle.

Cela peut être réduit en arrêtant l'objectif.

Plus d'informations à ce sujet peuvent être lues à Shape of the flur patch et Cat's eye effect .

Pour obtenir cet effet, vous avez besoin d'un champ de vision plus large dans l'objectif (un objectif long ne verra jamais l'ouverture sous un angle raide) et photographiez grand ouvert.

L'optique de ceci peut être comprise en regardant les rayons lumineux à travers le système de lentilles:

Cependant, ce n'est pas aussi simple que cela, car la construction de l'objectif elle-même joue également dans la forme du bokeh.

La seule différence entre les quatre images est l'objectif. Chaque lentille a une taille de pupille avant et arrière et un nombre et une forme de lame de lentille différents. Si cet effet n'était pas causé par la lentille, cela indiquerait d'autres phénomènes. Mais au lieu de cela, nous voyons une différence entre différents objectifs sur le même appareil photo, ce qui indique que la construction de l'objectif est la cause de la forme et l'endroit où il faut chercher pour comprendre la nature de ce bokeh.

En fin de compte, le bokeh en œil de chat est une forme de vignettage mécanique similaire à lorsque le parasoleil est trop long pour l'objectif et bloque une partie de la scène.

Ce type de bokeh peut également être vu dans le changement apparent de la forme dans les filtres de forme de bokeh bricolage:

Notez la forme du cœur et de la souris mickey au bord du cadre. Si l'on devait aller regarder l'objectif à partir de ces sources lumineuses ponctuelles, on verrait que la forme du cœur ou de la souris mickey sur la caméra est la forme du bokeh (avec quelques ajustements supplémentaires pour la forme apparente de la pupille) .

C'est la courbure du champ . Les objectifs simples projettent naturellement un champ incurvé, pas plat pour correspondre à un film ou à des capteurs numériques. Les objectifs modernes tentent de corriger cela, mais de nombreux modèles plus anciens ne le font pas. En fait, il est parfois appelé «effet Petzval» d'après un design classique célèbre pour ce look.

Fait intéressant, Sony a présenté cette semaine des prototypes d'un capteur numérique incurvé spécialement conçu pour cette raison - en incurvant le capteur, l'objectif peut être beaucoup plus simple tout en offrant une netteté à travers le cadre.

Il y a plus d'informations sur (et des exemples de) courbure de champ dans ma réponse à Quelles caractéristiques de qualité d'image rendent un objectif bon ou mauvais? , et plus de détails techniques sur Que signifie "Flat Field Focus"? et les lentilles ont-plans focaux ou des sphères / ellipsoïdes focaux?

Il existe une théorie répandue sur Internet qui soutient que cela est principalement dû au vignettage optique - comme le dit la réponse actuellement acceptée ici, "En fin de compte, le bokeh en œil de chat est une forme de vignettage mécanique similaire à lorsque le parasoleil est trop long pour le l'objectif et bloque une partie de la scène. " Cela semble raisonnable, mais contredit ce que j'ai vu de sources non Internet. Heureusement, cependant, la situation de «parasoleil trop long» est facilement reproductible, j'ai donc décidé de faire un test simple.

J'ai un objectif 23 mm f / 1,4, et il arrive que le pare-soleil d'un objectif 56 mm s'adapte également physiquement. J'ai donc fait une série d'images avec: pas de pare-soleil, le pare-soleil correspondant de 23 mm, le pare-soleil de 56 mm et le pare-soleil de 56 mm étendus encore plus via un morceau de papier de construction noir et du ruban de gaffers toujours pratique. Dans chaque cas, réglez l'objectif sur f / 1,4 et concentrez-vous sur mon petit assistant de photographie amical, Beefy , pour certains artefacts de surbrillance d'arrière-plan évidents. Les resultats:

Nous pouvons voir qu'il y a un impact sur les cercles bokeh, et dans les deux dernières images, vous pouvez voir un degré de « tourbillon », en particulier dans le cas des tubes de papier. Mais, l'effet n'est pas très fort par rapport à l'image échantillon ici (ou à celle de cette autre question ), même si les coins sont visiblement bloqués par le capot de 56 mm - ou complètement bloqués par le tube. En fait, si je n'étais pas partisan de rechercher "tourbillon", ici, je pourrais plutôt le décrire comme "comprimé autour du bord du cercle". La théorie du vignettage physique n'est pas adéquate; quelque chose d'autre se passe dans les lentilles qui produisent ce look sans perdre complètement les coins.

En outre, vérifiez ce recadrage à partir du bord supérieur droit du cercle visible du test de l'ombre du papier. Les formes en surbrillance passent rapidement de presque circulaire à demi-lunes. Ce sont les lignes extérieures de ces demi-lunes qui provoquent l'effet de tourbillon dans cette image. C'est difficile à dire dans cet exemple, mais dans la plupart des images avec l'effet Petzval, la transition est plus progressive. Et, malgré le diagramme linéaire illustrant le contraire, ces formes ne sont clairement pas "l'oeil de chat". Encore une fois, quelque chose d'autre est à l'origine de cela - et c'est la courbure du champ.

Donc, pour vraiment reproduire cet effet, vous pouvez essayer d'étendre votre pare-soleil, mais pour de meilleurs résultats, vous pouvez soit trouver un objectif classique avec le design Petzval , soit des objectifs Helios de l'ère soviétique plus récents mais toujours "vintage" , ou prenez l'objectif d'art Petzval récemment lancé par Lomography pour les montures Canon EF ou Nikon F.

Pour s'appuyer sur les autres réponses, cela est en effet provoqué par une lentille avec un petzval sous-corrigé. Il est également vignetté, mais plus dans un plan que dans l'autre. Ici, vous pouvez voir un tracé d'interception de rayons pour une lentille tessar de grand format, ceux-ci sont également connus sous le nom de tracés RIM ou courbes H'-TanU '. Sur un tracé RIM de la ligne découpée, cela indique un vignettage. Vous remarquerez que cet exemple est vignetté dans le plan tangentiel, mais pas dans le plan sagittal. Cela fait que le spot et, quand il est défocalisé, le bokeh est plus grand dans le plan sagittal que dans le plan tangentiel.

C'est la même condition que votre exemple a, donc je pense que l'objectif particulier a sous-corrigé petzval ainsi que le vignettage "asymétrique", comme je pourrais l'appeler.