Hvordan forutsi bokeh?

[Simen1]

Jeg har eksperimentert litt med bokeh for å se om jeg finner en måte å forutsi formen på "bokeh"-auraen som skarpe lyspunkter ute av fokus gir.

 

Her er et par eksempler tatt med en Sigma 70mm f/2,8 makro på det samme kameraet, med samme blenderåpning på f/8. Hvorfor blir de så forskjellige? Hvordan kan formen (sirkel, 9-kant, 18-armet stjerne) forutsies?

 

[Gissan]

Jeg vil tro at det går på hvor langt ute av fokus lyset er...

Endret 26. februar 2008 av Gissan

[Anew]

Jeg kan ikke forklare teorien her - men det er jo en åpenbar forskjell mellom de to bildene, nemlig fokusavstanden (og dermed dybdeskarpheten).

 

Diffraksjonsstjernene opptrer når høylysene er tegnet skarpt, bokeh når de tegnes uskarpt.

 

Som vi var inne på i chat-tråden tidligere i dag, så kan du grovt sett forutsi formen ut i fra størrelsen på blenderne:

 

Stor blenderåpning gir rundere bokeh (her spiller mange faktorer inn - bla. antallet blenderlameller og deres utforming, men også andre optiske egenskaper), mindre blenderåpning blir mer kantete. Liten blenderåpning og stor dybdeskarphet gir diffraksjonsstjerner.

Endret 26. februar 2008 av Anew

[Simen1]

Hvis noen vet om en ligning eller tommelfingrerregel om sammenhengen mellom formen på bokeh, fokusavstand, avstand til lyspunktet, brennvidde og blenderåpning så ville jeg blitt glad

[k-ryeng]

Hvis noen vet om en ligning eller tommelfingrerregel om sammenhengen mellom formen på bokeh, fokusavstand, avstand til lyspunktet, brennvidde og blenderåpning så ville jeg blitt glad

Er temmelig heftig fysikk det der, mulig det finnes tommelfingerregler, men de likningene jeg har sett tror jeg helst ikke du vil se ;-) Fresnel-integraler er stikkord...

[Simen1]

Diffraksjonsstjernene opptrer når høylysene er tegnet skarpt, bokeh når de tegnes uskarpt.

Ups, dette lærte jeg jo av deg tidligere i dag. Jeg trodde høylysene var litt ute av fokus men det er jammen ikke lett å se på skalaen på makro-objektivet.

 

Hva er det som bestemmer hvor fremtredende stjerneeffekten blir?

 

k-ryeng: Kjør gjerne på med noen fresnel-integraler for morroskyld. Kunne vært morsomt å se hva som er proporsjonalt med hva og hvilke variable som inngår.

[pederk]

Hvorfor bruker du ikke bare DOF-knappen på kameraet, så får du preview av hvordan det kommer til å se ut?

[Anew]

Ok. Nå savner jeg Opera. Hadde skrevet et svar, og kom ved et uhell borti forward-knappen på musen. Opera ville ha hatt den uferdige posten parat med back-kanppen, men åpenbart ikke Firefox.

 

Diffraksjon er kvantefysikk, og jeg er på skikkelig tynn is her, men jeg antar at stjernene vil bli mer fremtredende jo mer du blender ned, siden det vil skape mer diffraksjon. Prøv selv.

Som du kan se, så er lyskildens intensistet viktig.

 

Fresnel-integraler: http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_integral . Jeg takler en ligning i ny og ne, men dette blir for mye for meg.

[Simen1]

pederk: Det er ikke så lett å se så fine detaljer i søkeren, særlig ikke når det er mørkt ute og man bruker ganske liten blenderåpning.

 

Jeg bruker DOF-knappen av og til men vil gjerne ha litt teoretisk bakgrunn så jeg vet hvordan jeg kan styre bokeh og stjerneeffekten slik jeg ønsker.

[Simen1]

Jeg kom forresten over en test av bokeh på noen objektiver. Tenkte at noen av dere kunne være interessert i det.

 

What have we learned?

 

1. Bokeh has several components, including edge effects around out-of-focus highlights and false edges in the rendering of out-of-focus details.

2. Bokeh rendering is not the same in all situations, and some lenses will be better than others in some situations and worse in other situations. The Vega in this test has produced some really ugly bokeh, not consistent with these results. Lens bokeh is not a single value, and each lens requires considerable experience to understand where it is good and where it is not.

3. Wider apertures do not necessarily improve bokeh.

4. Specular highlights and other out-of-focus bright spots don't tell the whole bokeh story.

5. Longer focal lengths improve bokeh. If smooth rendering is important, get a longer lens and back up.

6. Double-gauss designs aren't necessarily bad, but the bad ones are really bad.

7. Sonnar designs don't necessarily have better bokeh, but they have the potential.

8. Reputation for good bokeh (e.g., the Jupiter) don't always show in actual results.

9. Lens complexity seems to have little bearing on bokeh. Lens design, however, is paramount.

10. Apertures shapes are not really an issue with bokeh, especially near wide open. In none of these tests was aperture shape the main determinant in apparent bokeh quality. So, we should stop counting aperture blades. The lens with the most aperture blades was the B&L Tessar, but it had uniformly the worst bokeh.

11. Bokeh is subjective, but it is not an illusion.

12. Canon knows how to design a zoom lens. Nikon didn't do too badly, either.

13. The Biometar is NOT better than the Vega, at least in these tests.

14. The inexpensive Zeiss Jena Sonnars provide a lot of bokeh quality for the buck.

[jpsalvesen]

Jeg har også lekt litt med bokeh. Hittil har jeg funnet ut at jo nærmere kamera fokus sitter, jo større blir "bokeh-rundingen", altså sirklene dannet av lyskilder. Du får kun sirkler på åpen blender (f/2.8 på objektivet du brukte). Om du blender ned, så ser du tydelig hvor mange lameller du har i blenderen din - 8 i ditt tilfelle. Stjernene kommer som sagt på grunn av diffraksjon rundt en lyskilde som er fokusert skarp.

[k-ryeng]

Hva er det som bestemmer hvor fremtredende stjerneeffekten blir?

Det er formen på blenderen som avgjør, får du et lite hakk i sirkelen vil den gi en tagg på stjernen.

 

k-ryeng: Kjør gjerne på med noen fresnel-integraler for morroskyld. Kunne vært morsomt å se hva som er proporsjonalt med hva og hvilke variable som inngår.

Kan scanne noen sider fra fotonikk-boken jeg brukte, så kan du lese litt. Der omtales Fraunhofer-diffraksjon og Fresnel-diffraksjon, som er to litt forskjellige tilnærminger... Virkeligheten er et sted midt i mellom ;-)

 

Edit: scanneren min klusser litt, så det blir heller dårlig med scanning... Er en ny på vei (tror jeg), men må vente litt med det.

 

Uansett - diffraksjonsmønsteret er strengt avhengig av formen på blenderen, for perfekt sirkulære blendere er det nokså greit, men straks du begynner å lage hakk med diafragma, blir det straks mye verre. Med perfekt Fraunhofer-diffraksjon på sirkulær blender, vil du få konsentriske sirkler med avtakende intensitet for økende radius. Vi så et par eksempler på dette i testen til Rick Denney. Fresnel-diffraksjon vil blande inn gaussisk fordeling av intensitet ved passering av en blender, som vil smøre dette utover noe. Derfor vil realiteten alltid være noe intensitet i overgangen mellom de konsentriske sirklene i Fraunhofer-diffraksjon, men graden vil variere, bl.a. med hvor "lang" selve blenderen er.

 

Oppsummert vil diffraksjonsmønsteret være en blanding av:

1: en skygge av blenderen

2: Fresnel-diffraksjonsmønster, som er en konvolusjon av den normaliserte blenderfunksjonen p(X,Y) og exp{-j*pi*(X^2 + Y^2) der X og Y er avstander x og y normalisert med sqrt(lambda*d)

3: Fraunhofer-diffraksjonsmønster, som er proporsjonal med den kvadrerte absoluttverdien av Fourier-transformasjonen til blenderfunksjonen, eller I(x,y)=(I_i/(sqrt(lambda*d))*|P(v_x, v_y)|^2 om du vil...

 

For å få noe fornuftig ut av dette, må du ha en god matematisk beskrivelse (funksjon) av formen på blenderen for ulike verdier. Lykke til ;-)

Endret 27. februar 2008 av k-ryeng

[silverhalide]

..

Du får kun sirkler på åpen blender (f/2.8 på objektivet du brukte). Om du blender ned, så ser du tydelig hvor mange lameller du har i blenderen din - 8 i ditt tilfelle...

 

Dette kommer selvsagt an på objektivet som er i bruk. Nikkor 50mm f1.4 AF-D tegner tydelig kantete Bokeh alt ved f1.6-f1.8!! Akkurat på det punktet skuffer objektivet voldsomt, og er største grunnen til at det sitter mye hjemme på hylla til fordel for Nikkor 85mm f1.4 for min del. Om bare Zeiss og Leica laget kremobjektiver for DSLR (og nei, da mener jeg ikke sette klistremerket sitt på det)

[k-ryeng]

..

Du får kun sirkler på åpen blender (f/2.8 på objektivet du brukte). Om du blender ned, så ser du tydelig hvor mange lameller du har i blenderen din - 8 i ditt tilfelle...

Dette kommer selvsagt an på objektivet som er i bruk. Nikkor 50mm f1.4 AF-D tegner tydelig kantete Bokeh alt ved f1.6-f1.8!!

Tja, du vil få helt sirkulære tegninger når det er vidåpent (f/1.4), da er ikke lamellene i bruk. Blender du ned, vil de brukes, og vil avtegne kanter, selv om det bare er litt nedblendet.

 

 

Om bare Zeiss og Leica laget kremobjektiver for DSLR (og nei, da mener jeg ikke sette klistremerket sitt på det)

Zeiss lager jo objektiver som du kan sette på Nikon-kameraer da, ligger til og med i produktguiden. Scandinavian Photo selger dem... Det er Zeiss som du kjenner dem - hel manuelt og helmekanisk...

[silverhalide]

..

Tja, du vil få helt sirkulære tegninger når det er vidåpent (f/1.4), da er ikke lamellene i bruk. Blender du ned, vil de brukes, og vil avtegne kanter, selv om det bare er litt nedblendet.

..

 

Det er jeg klar over, og samtidig vet du like godt som meg om du har brukt dette objektivet at det ikke er noe rosenrødt på f1.4, faktisk ganske begredelig. 85mm f1.4 tegner behagelig helt ned i f2.8 - så dette er rett og slett snakk om at Nikon f1.4 er kjip.

 

..

Zeiss lager jo objektiver som du kan sette på Nikon-kameraer da, ligger til og med i produktguiden. Scandinavian Photo selger dem... Det er Zeiss som du kjenner dem - hel manuelt og helmekanisk...

 

Dette har jeg notert meg for lengst, men det hjelper så lite om de ikke er i nærheten av hva de lager for M-mount, Contax G og Contax 645- og da snakker vi bla. om Bokeh.

Endret 27. februar 2008 av Schnoodleboy

[jpsalvesen]

..

Du får kun sirkler på åpen blender (f/2.8 på objektivet du brukte). Om du blender ned, så ser du tydelig hvor mange lameller du har i blenderen din - 8 i ditt tilfelle...

 

Dette kommer selvsagt an på objektivet som er i bruk. Nikkor 50mm f1.4 AF-D tegner tydelig kantete Bokeh alt ved f1.6-f1.8!! Akkurat på det punktet skuffer objektivet voldsomt, og er største grunnen til at det sitter mye hjemme på hylla til fordel for Nikkor 85mm f1.4 for min del. Om bare Zeiss og Leica laget kremobjektiver for DSLR (og nei, da mener jeg ikke sette klistremerket sitt på det)

 

Stemmer. Nikkor 85mm f/1.4 har 9 blader i blenderen. Det gjør at bokeh blir ganske pent også når man begynner å blende ned. Nikkor 50mm f/1.4 har 7 blader.

 

Nå er dette sikkert bare en liten del av historien, for det er tonnevis med fototeknikk jeg ikke 100% forstår ennå.

Endret 27. februar 2008 av jpsalvesen

[Freem@n]

Hurtig svar: Hadde du i bilde to fokusert manuelt til en avstand på 1 meter eller noe (ala det første bildet), og lyskildene hadde vært like langt fra hverandre ville du fått relativt lik bokeh. Altså lyskildene fra bilde nummer to vil tegnes likt som bilde en.

 

Geometrisk er dette ikke så vanskelig å sette opp om man tenker seg objektivet som en (konveks) linse. Man vil fort se, med geometriske lover for lysbrytning, at lys fra kilder som er utenfor depth-of-field-området vil tegnes på forskjellige plasser på bildebrikken og dermed se ut være ute av fokus (ref. dybdeskarphet). Hvordan disse områdene tegnes avhenger av diffraksjonsmønsteret.

 

Men jeg tror fortsatt at første avsnitt er svaret trådstarter leter etter.

 

Blenderlameller gir deg ofte svaret på formen (og omvendt). På mitt 50mm f/1.2 ai-s tegnes slike området som 9-kanter (objektivet har 9 blader) om man ser nøye etter.

Endret 27. februar 2008 av Freem@n