Unschärfegröße und Bokeh-Charakter
Die Größe einer fernen Unschärfescheibe folgt der Eintrittspupille: Brennweite geteilt durch die Blendenzahl. Eine ideale 50mm f/1 und das Canon 50mm f/1.0 L liegen bei 50.0 mm und 50.0 mm. Die Durchmesser passen zusammen. Die Scheiben nicht.
Eine dünne Linse bricht jeden Strahl in einer Ebene. Ein reales lichtstarkes Objektiv schickt das Bündel durch einen Stapel gekrümmter Linsen. Die Scheiben hier sind die Strahlrechnung dieses Stapels. Sie zeigen drei Dinge, die eine dünne Linse nicht hat: eine vom Tubus beschnittene Ecke, eine Iris, die abgeblendet zum Polygon wird, und eine Helligkeit aus der sphärischen Aberration.
| Optische Eigenschaft | Ideale dünne Linse | Gerechnetes Patentobjektiv |
|---|---|---|
| Ecke, offen | Ein Kreis. Mitte und Ecke sind gleich. | Vom Tubus zum Katzenauge beschnitten. |
| Abgeblendet | Bleibt ein Kreis. | Nimmt das Polygon der Lamellen an. |
| In der Scheibe | Gleichmäßig von der Mitte zum Rand. | Weich, gleichmäßig oder hell am Rand. |
| Oberfläche | Glatt. | Zwiebelschalen sind nicht gezeichnet. Eine apodisierte Scheibe läuft am Rand aus. |
Katzenauge und Swirl
Offen schickt ein Spitzlicht in der Mitte ein rundes Bündel durch den Tubus. Zur Ecke hin trifft es schräg auf. Der vordere Rand schneidet eine Seite ab, der hintere die andere. Übrig bleibt eine Mandel, eine Zitrone oder ein D. Das ist das Katzenauge.
Die Mandel ist zur Bildmitte hin kürzer und um die Mitte herum länger. Ein Hintergrund voller solcher Lichter legt sich als Ring ums Motiv. Das ist der Swirl eines Biotars wie beim Helios 44-2 58mm f/2. Jede Zeichnung hier ist ein einzelnes Spitzlicht: Mitte, 60 % des Wegs nach außen, und die 90-%-Ecke.
In dieser Rechnung ist das Helios 44-2 58mm f/2 bei f/2 in der Ecke zu 61 % rund. Das Nikon NIKKOR Z 135mm f/1.8 S Plena ist bei f/1.8 zu 100 % rund. Bei f/4 kommt die Helios-Ecke auf 95 % zurück, weil die Iris dann kleiner ist als die Ränder, die das Bündel beschnitten haben. Ein schnelles modernes Objektiv ist dort nicht automatisch rund: das Nikon NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct liegt bei f/0.95 bei 55 %, das Sony FE 50mm F1.2 GM bei f/1.2 bei 43 %.
Form durch die Blendenlamellen
Offen liegen die Lamellen am Rand, und der Tubus bestimmt die Form. Abgeblendet übernimmt das Spitzlicht die Silhouette der Iris.
Das Nikon 58mm f/1.2 Noct-NIKKOR hat 7 gerade Lamellen, die Mitte wird zum Siebeneck. Das Nikon NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct hat 11 gerundete Lamellen, dieselbe Blendenzahl bleibt näher am Kreis. Eine gerade Lamellenzahl zeichnet ebenso viele lange Beugungsstrahlen um eine Laterne. Eine ungerade Zahl teilt sie in doppelt so viele. Dieser Simulator zeichnet die Iris. Die Strahlen zeichnet er nicht.
Z 58mm f/0.95 Noct mit dem 58mm f/1.2 Noct-NIKKOR vergleichen
Cremiger Verlauf und helle Ränder
Bei einer idealen Linse treffen die Strahlen vom Glasrand in derselben Entfernung scharf wie die Strahlen aus der Mitte. Sphärische Aberration verschiebt die Randstrahlen. Hinter dem Motiv ändert das, wo das Licht in der Scheibe sitzt.
Unterkorrigiert sammelt sich das Licht in der Mitte und läuft weich aus. Das Canon 50mm f/1.0 L rechnet bei f/1 weich auslaufend. Gleichmäßige Korrektur füllt die Scheibe und lässt einen klaren Rand. Das Nikon NIKKOR Z 135mm f/1.8 S Plena rechnet gleichmäßig. Überkorrigiert stapelt sich das Licht am Rand, die Seifenblase. Das Helios 44-2 58mm f/2 rechnet bei f/2 hell gerandet. Der Verlauf ist diese Klasse aus der Strahlrechnung, kein Foto einer Lampe.
Zwiebelschalen, Asphären und Apodisation
Asphärische Linsen halten ein lichtstarkes Objektiv kleiner. Das Patent gibt die asphärische Kurve an, und die Rechnung folgt dieser Kurve. Sie folgt nicht den feinen konzentrischen Rillen, die eine Pressform auf dem Glas lassen kann. Diese Rillen, die Zwiebelschalen, sind eine Fertigungstextur. Sie liegen außerhalb dieser Simulation, zusammen mit Vergütung und Exemplarstreuung.
Das Patent des Nikon NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct hat 3 asphärische Flächen. Das Sony FE 50mm F1.2 GM hat 2. Die Scheiben zeigen trotzdem die Pupille und die Klasse der sphärischen Aberration, keine Rillen.
Apodisation ist ein radialer Filter an der Blende. Er dunkelt den Pupillenrand ab, sodass eine echte Scheibe ausläuft statt hart zu enden. Diese Scheiben nutzen dasselbe Gewicht wie das 3D-Portrait. Canon RF 85mm F1.2 L USM DS und Canon RF 85mm F1.2 L USM teilen eine Eckkontur von 48 %, und der DS-Filter lässt den Rand jeder Scheibe auslaufen. Beim Canon RF 85mm F1.2 L USM DS liegt der Filter bei etwa T2.2 bei f/1.2. Beim Fujifilm XF 56mm F1.2 R APD bei etwa T1.7. Beim Minolta 135mm f/2.8 [T4.5] STF bei T4.5 bei f/2.8.
Skizzen der Idee, keine Strahlrechnung.
Außerdem: Kompression, Crop-Faktor, Schärfentiefe, Wie der Simulator rechnet und Objektivvergleiche.
Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Unschärfe und Bokeh?
Unschärfe ist die Größe der Scheibe. Sie folgt der Eintrittspupille, Brennweite geteilt durch die Blendenzahl. Bokeh ist die Form dieser Scheibe und das Licht darin: der Eckenschnitt, die Lamellen und die Helligkeit aus der sphärischen Aberration.
Was erzeugt das Katzenauge?
Offen wird ein schräges Bündel von den vorderen und hinteren Tubusrändern beschnitten. Übrig bleibt die Überlagerung zweier Kreise. Blendet man ab, bis die Iris kleiner ist als diese Ränder, wird die Ecke wieder runder. Bei f/2 ist das gerechnete Helios 44-2 in der 90-%-Ecke zu 61 % rund, bei f/4 zu 95 %. Das Nikon Z 135mm f/1.8 S Plena bleibt bei f/1.8 zu 100 % rund.
Warum werden Hintergrundlichter zu Polygonen?
Abgeblendet nimmt das Spitzlicht die Form der Iris an. Gerade Lamellen geben ein klares Polygon. Gerundete Lamellen und eine höhere Zahl bleiben näher am Kreis. Das Nikon 58mm f/1.2 Noct-NIKKOR hat 7 gerade Lamellen. Das Nikon Z 58mm f/0.95 S Noct hat 11 gerundete Lamellen.
Was macht eine Bokeh-Scheibe cremig oder hell gerandet?
Sphärische Aberration verschiebt den Fokus der Randstrahlen. Unterkorrektur sammelt das Licht in der Mitte, der Rand läuft aus. Überkorrektur sammelt es am Rand, die Seifenblase. In dieser Rechnung ist das Canon EF 50mm f/1.0L bei f/1 weich auslaufend, das Plena gleichmäßig und das Helios 44-2 bei f/2 hell gerandet.
Sieht man hier Zwiebelschalen?
Nein. Zwiebelschalen sind mikroskopische Rillen vom Pressen oder Schleifen einer Asphäre. Die Rechnung folgt der asphärischen Kurve im Patent und setzt diese Textur nicht dazu. Der radiale Verlauf eines Apodisationsfilters ist auf der Scheibe des Canon RF 85mm F1.2 DS gezeichnet, mit derselben Gaußkurve wie im 3D-Portrait.