왜 때때로 광원이 별처럼 보입니까?

예를 들어이 사진을 참조하십시오 :

내 경험상 노출이 길수록이 효과를 더 강하게 관찰 할 수 있습니다. 이 올바른지? 이 별들의 생성에 영향을 미치는 다른 요소가 있습니까?

이것은 Fraunhofer 회절 의 아름다운 예인 것 같습니다 . 빛의 파동 특성 때문입니다. 효과는 파장 (즉, 색상)에 따라 다릅니다. 사실상 무한한 거리에서 나온 밝은 빛이 좁은 슬릿을 통과하여 빛 이 슬릿에 수직 으로 퍼질 때 가장 두드러집니다 . 이것은 점과 같은 광선을 한 쌍의 줄무늬로 확산시킵니다.

작은 조리개를 사용하면 인접한 블레이드로 형성된 모서리에 슬릿 같은 상황이 생깁니다. 따라서 이미지 에 비교적 강렬하고 뾰족한 단색 광원과 좁은 조리개 가 조합 된 경우 블레이드와 직각을 이루는 두 방향으로 점 에서 나오는 같은 색의 줄무늬가 나타납니다 . 다이어프램이 일자형 블레이드로 형성되면 두 배가됩니다.블레이드와 같은 줄무늬. 그러나 평행 블레이드의 줄무늬가 일치합니다. 따라서 홀수의 블레이드가있는 다이어프램 (두 개의 블레이드가 평행하지 않은 경우)은 블레이드보다 두 배 많은 방사형 줄무늬가 있지만 짝수의 블레이드가있는 다이어프램의 경우 (대향 블레이드가 평행 한 경우) 블레이드와 같은 수의 줄무늬를 제공하지만 쌍 은 밝습니다 .

정사각형 조리개를 통한 Fraunhofer 회절에 대한 회절 에 대한 Wikipedia 기사 의 첫 번째 이미지에 고전적인 예가 나와 있습니다. 네 개의 잘 정의 된 줄무늬가 나타납니다.

이론은 여기에 더 설명되어 있습니다 . 이 설명은 CA Padgham에 의해 1967 년에 출판되었습니다 . 켄 로크웰 은 보케 에 대한 그의 토론 에서 언급했다 .

우리는 항상 일정량의 회절이 존재할 것으로 기대해야합니다. 대부분의 사진에서 보통 미미하고 평균입니다. 세밀하게 살펴보면 모든 이미지에 나타나는 흐릿함에 약간의 기여를합니다. 강렬한 단색광, 작은 조리개, 직선 다이어프램 블레이드 등 여러 가지 요소를 결합한 이미지에서만 이미지가 두드러집니다. 이 정보는 노출에 대한 이러한 요소를 (가능한 한) 변경하여 별을보다 두드러지게 만들거나 별을 억제 할 수있는 방법을 보여줍니다.

마지막으로, 노출 시간은 관찰 한 바와 같이이 효과의 발생과 관련이 있지만, 밝은 점을 사용한 노출은 항상 빛을 기록하는 데 필요한 시간보다 훨씬 더 길어지기 때문에 만 : 나머지 부분을 보려고합니다. 훨씬 더 어두운 장면. 회절 줄무늬의 밝기는 당신이 충분히 짧은 노출을 사용하면 것을 멀리 자신의 소스에서 너무 급격히 감소 제대로 조명 스스로를 노출, 줄무늬가 실질적으로 눈에 보이지 않는 것입니다. 예를 들어, 배경에 희미하지만 여전히 눈에 띄는 광원이 있습니다. 원거리에서 창문처럼 보입니다. 그들도 자신의 줄무늬가 있어야하지만 그 줄무늬는 너무 희미합니다. (적절한 소프트웨어 필터링이이를 가져올 수 있습니다.)

John과 Pearsonartphoto의 설명에 따라 조리개 날이 만나는 회절 때문입니다. 조리개 블레이드가 몇 개나 있는지 테스트하는 깔끔한 방법입니다!

두 번째 질문에 대답하기 위해 노출 길이는 효과에 직접 영향을 미치지 않습니다. 두 가지 주요 요소가 있습니다. 첫 번째는 조리개 크기 (작은 크기 여야 함)이며 장시간 노출은 작은 조리개로 진행되는 경향이 있습니다. 두 번째 요소는 광원으로 촬영해야한다는 것입니다. 이것은 인공 조명으로 밤에만 발생하는 경향이 있으므로 사람들은 다시 긴 노출을 사용하여 바람을 피 웁니다.

다음은 요점을 설명하기 위해 노출이 매우 짧은 효과의 예입니다 (내가 아닙니다!).

(c) photogeek133

Ok 플래시가 스트로브로 설정된 상태에서 장시간 노출 되었으나 각 표시등이 아주 짧은 시간 동안 켜져있었습니다. 다른 두 가지 재료-스트로브로 촬영 및 작은 조리개 (f / 14)가 스타 패턴을 생성하는 것입니다.

당신이보고있는 것은 카메라의 조리개 모양의 결과입니다. 예를 들어 카메라 전면에 하트 모양이나 다른 "필터"를 넣으면 해당 조명 대신 다른 모양이 나타납니다.

노출이 길수록이 영향을 더 강하게 관찰 할 수 있다고 추측 할 수 있습니다. 실제로 일어나는 일은 조리개가 작을수록이 영향이 더 많이 나타납니다.

이를 위해 설계된 필터 인 별빛이 있지만 필터가 없으면 일반적으로 조리개 날이 직선 인 렌즈의 조리개가 더 단단해 보일 때 효과가 나타납니다. 블레이드가 똑 바르면 효과가 더 두드러집니다.

따라서,이 밝고 고정 된 광원은 렌즈의 조리개에 의해 빛이 구부러지고 별 패턴은 조리개의 6 개의 블레이드에서 육각형으로 정의 된 날카로운 점에 의해 생성됩니다. 별 광선이 모두 조명에 대해 같은 방향으로 가고 있음을 알 수 있습니다. 조리개 블레이드 때문입니다.

그건 그렇고, 나는 샷을 좋아한다.

왜 때때로 광원이 별처럼 보입니까? 글쎄, 나는 나의 의견을 바꾸었고 지금은 별이 회절 효과에서 나온 일반적인 의견을 공유합니다. 반사보다 회절을 선호하는 가장 강력한 주장은 별 패턴의 대칭 특성, 즉 N이 홀수 인 경우 N 홍채 블레이드가 2 * N 스파이크를 생성한다는 데 있습니다.

http://www.stfmc.de/misc/diffcontrarefl/tlf.html에서 질문에 대한 답변을 찾을 수 있다고 생각합니다 .

이것은 정답은 아니지만 @ whuber 's answer 에서 회절 패턴 계산에 대한 확장입니다 .

먼저 회절 적분이 있습니다. 함수 U의 _p는 거리 (AT 관찰 평면에서 복소 진폭 설명 엑스 _P , y를 _P 광축으로부터)와 거리 L의 _Z 소스 (회절 대상물의 일종, 예를 들어 핀홀, 카메라 개구 등에서 ) U _S는 소스 평면에서 복소 진폭을 설명하는 함수이며; 매우 작은 핀 홀의 경우 dirac delta 기능을 사용할 수 있습니다 . 편의상 회절 객체가 좌표계의 원점이라고 말하면 U _의 세 번째 변수 는 0입니다. 변수 x _s와 Y _의 인수에 객체가 약간 크기가있을 수 있다는 사실에 대한 bookkeep X-Y 평면.

이것은 끔찍한 정수처럼 보이지는 않지만 k 와 r _sp 는 더 큰 것을 나타내는 표기법입니다.

e 의 분자 와 분모 모두에서 함수에 제곱 항을 갖는 근호를 갖는 함수를 통합하는 것은 실제로 매우 힘든 일입니다.

이항 계열 표현을 사용하고 고차 항을 절단하여 제곱근을 제거하여 적분을 단순화합니다. 프라운호퍼 통합은 하나가이 조건을 필요로 할 때 보유; 프레 넬 적분 한 3 개 용어를 필요로 할 때입니다. 그것의 증거에 대한 몇 가지 방해가 있지만, 이것의 범위를 벗어납니다.

Fresnel과 Fraunhofer 회절 적분을 얻기 위해 이러한 것들을 조작하기 시작할 때, 우리는 세 가지 양을 얻습니다.

경우 NFD * ( θ의 _D ) ⁽²⁾ << 1 프레 넬 적분 유효하다. 이것이 사실이고 Nfs << 1이면 Fraunhofer 적분이 유지됩니다.

두 가지 적분은 다음과 같습니다.

프레 넬 :

프라운호퍼 :

어디

,

그리고 ν _x 및 ν _y 는 주어진 치수에서의 광원의 크기를 광원의 거리와 광원의 거리로 나눈 값으로 나눈 값입니다. 일반적으로 ν _s = d / ( λx _s )로 표시됩니다.

Wikipedia의 내용에도 불구하고 왜 하나 또는 다른 것이 필요할 수 있는지에 대한 @ whuber의 질문에 대답하려면 약간의 생각이 필요합니다.

"영상 렌즈의 초점면에서 ..."주석은 아마도 교과서에서 들었을 것입니다. 그리고 그 의미는 회절의 원인 (예 : 핀홀, 슬릿 등)입니다. 출처)는 매우 멀리 떨어져 있습니다. 불행히도, 렌즈는 프라운호퍼 통합이 허용하는 것보다 거리가 멀고 근접 할 수있을뿐만 아니라 회절은 카메라 렌즈 시스템 내부에서도 발생합니다.

카메라의 조리개의 회절에 대한 정확한 모델은이고 N 양면 개구 ( N 렌즈의 조리개 블레이드 # 임) starburst 패턴을 생성하는 화상의 물건의 위치에 점 광원에 의해 조명.

물체가 실제로 멀리 떨어져 있으면 (몇 미터는 괜찮을 것입니다) 포인트 소스는 마치 마치 평면파처럼 행동하고 Wikipedia에서 수행 된 파생물은 양호합니다.

예를 들어, 이중 가우스 50mm 렌즈의 조리개는 이미지 평면에서 40 ~ 60mm 정도입니다. 그것은 (이 사출 동공의 위치입니다)보다 큰 거리에 대한 물리적 정지 뒤에 렌즈의 부부 몇 군데 있지만, 어디 사출 동공은하지 않다 U _의 ( X의 _S , Y _들 , 0) 함수는 중심!

500nm 및 1mm 조리개 조명의 경우 Fraunhofer 적분이 유효한지 확인할 수 있습니다. (0.001) ² / (500 * 10 ^-9 * 50 * 10 ^-3 ) 또는 40과 같거나 >> 1이며 Fraunhofer 적분이 유효하지 않습니다. 가시광 선의 경우 조리개 조리개가 검출기에서 밀리미터 정도되는 한 Nfs 는 1보다 작은 위치에있을 것입니다.

이 방정식은 Wikipedia의 방정식과 약간 다를 수 있습니다. Vamivakas 교수가 가르치는 로체스터 광학 대학의 OPT 261 간섭 및 회절을 참조 할 것입니다. Hecht의 Optics 방정식은 상당히 유사해야합니다. 방정식을위한 복잡한 진폭 얻기 위해, 방사도 (일명 강도 또는 밝기), 당신은 결과의 제곱 크기를 취할 것입니다.

여기에 예가 있으며 개인적으로 나는 그 효과를 좋아합니다. 내가 링크 할 것과 같이 사진에 약간의 예술성을 추가 할 수 있습니다.

원인은 50mm의 조리개 날 때문입니다.

내가 촬영하는 모든 밝은 조명으로 사진을 과다 노출시키지 않기 위해 조리개를 닫아야하기 때문에 노출은 별의 2 차입니다. 조명 만 비추면 건물에 노출하고 싶은 사진에 검은 색 만 표시됩니다.

따라서 작은 조리개 설정 (이 샷의 f / 20)을 보정하려면 적절한 노출을 얻기 위해 시간 노출 (20 초)을 늘려야합니다. 따라서 과다 노출을 방지하기 위해 조리개에서 숫자를 늘리거나 닫으면 회절이 발생하거나 크게 증폭됩니다.

exif 정보를 참고하십시오.

• Canon EOS-1Ds Mark III
• Canon EF50mm f / 1.8 II
• ƒ / 20.0
• 25 초
• ISO-100

https://www.flickr.com/photos/eyeinfocus/25494167814/in/album-72157661802536456/