Como funciona uma lente tilt-shift e por que resolve certos problemas?

Então, eu entendo que uma lente de mudança de inclinação resolve certos problemas com a filmagem de edifícios e a obtenção de linhas retas, mas o que eu não entendi é o porquê . Estou procurando as razões técnicas (talvez diagramas?) Para explicar por que a inclinação e / ou a mudança têm esse efeito ou outros efeitos desejáveis ​​(ou indesejáveis).

Você não usa o elemento de inclinação das lentes tilt-shift para fixar a perspectiva, apenas o elemento de mudança.

Inclinar inclina (ou oscila - esse é o termo para uma inclinação horizontal) no plano de foco. É usado principalmente para aumentar a profundidade de campo aparente. Imagine que você está tirando uma foto de um campo de futebol. Você quer que todo o campo esteja em foco, mas está usando uma câmera de grande formato e não pode parar muito longe. Graças aos movimentos (inclinação / deslocamento), você pode inclinar para baixo o seu plano de foco; portanto, em vez da vertical, ele é inclinado para a frente, cobrindo o campo. Você perde o foco no céu, mas isso realmente não precisa estar em foco, certo? O engraçado é que, embora você incline parte da lente, a cena que está enquadrando nunca muda.

Tudo isso é abordado neste excelente artigo da Wikipedia sobre o princípio Scheimpflug .

Mudar é bem simples. Dentro da câmera, sua lente funciona um pouco como uma lente de projeção na tela de um filme. É por isso que distâncias focais maiores oferecem mais "zoom" - o mesmo acontece quando você afasta o projetor da tela. Sua lente projeta e cria imagens no sensor ou no filme - assim como você a projeta na tela de um cinema. Com 99% das lentes, a posição da lente é fixa e a imagem mostrada no sensor é grande o suficiente para cobri-la ... ou, às vezes, não, é quando as vinhetas acontecem. Com as lentes de mudança, seu círculo é muito maior; portanto, quando você muda, você realmente move a lente na frente do sensor, como se estivesse movendo um projetor.

Fotografar em grande formato realmente ajuda a entender que uma câmera não é um objeto fixo, são dois planos que podem interagir entre si de várias maneiras.

Este é o meu entendimento intuitivo da lente de mudança, com base no artigo da Wikipedia e, principalmente, o primeiro diagrama desse artigo:

Digamos que queremos filmar um prédio alto, onde estamos no nível base. Nosso campo de visão não permite que todo o edifício seja capturado no quadro. De fato, quando a câmera está nivelada, metade do quadro é "desperdiçado" na imagem do solo.

É óbvio que, se inclinarmos a câmera para capturar todo o edifício, obteremos as linhas verticais convergentes devido ao efeito de perspectiva.

Se tivéssemos um filme maior (sensor), o FoV era maior e poderíamos capturar todo o edifício. Então, deslocar a lente para cima em relação ao centro da imagem "estende" efetivamente o quadro na direção oposta, agora temos uma "meia moldura" maior e capturamos todo o edifício, enquanto reduzimos a outra "meia moldura" "e elimine o chão!

Quanto à parte de inclinação - considere que na geometria óptica é mais ou menos simétrica em torno do centro da lente. Agora, o plano de foco nítido é paralelo à lente. Então, quando você fotografa, digamos, o chão, que não é paralelo à lente, você vê o efeito do DoF. Agora, se você inclinar a lente, o plano de foco nítido também será inclinado. Dessa forma, você obtém no filme um DoF muito mais profundo do plano não paralelo que está gravando.

Se o seu plano de filme for paralelo ao objeto, nenhuma linha será distorcida. Por outro lado, se você inclinar o plano do filme para que não fique mais paralelo ao assunto, as linhas convergem para a borda mais distante do plano do filme e divergem da borda mais próxima do plano do filme.

Usando uma lente tilt shift, você pode manter o plano do filme paralelo ao assunto e apenas mover a lente para mudar o que está no campo de visão.

Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Perspective_control_lens

Deixe-me primeiro explicar a parte da inclinação. Uma imagem é projetada diretamente da lente para a câmera. Se a lente estiver inclinada em relação ao sensor, diferentes partes da imagem estarão focadas em diferentes comprimentos. A localização em foco depende de três coisas. A primeira é a distância da lente ao sensor. A segunda é a distância do plano da lente ao objeto de interesse. O terceiro é a distância focal. O que está acontecendo na parte de inclinação é que existem comprimentos diferentes do sensor ao plano da lente. Assim, como a distância focal permanece constante, a localização da parte em foco deve mudar.

A parte do turno é um pouco mais difícil, mas deixe-me tentar. O que acontece é que você está movendo a lente para cima e para baixo. Isso faz com que uma área diferente fique em foco, mas as linhas ainda permanecem como você a possui originalmente.

As outras respostas são ótimas, mas eu queria acrescentar mais uma coisa.

Você pode fazer a mesma correção no Photoshop ou com várias outras ferramentas (algumas ferramentas panorâmicas podem ser usadas dessa maneira, como o Autopano Pro).

Então, por que se preocupar mais com lentes tilt-shift? Como quando você corrige isso no software, os resultados podem deixar algumas áreas muito menos nítidas do que outras - porque quando você corrige a distorção, você literalmente "estica" muito alguns pixels, e essas áreas ficam muito menos nítidas (enquanto em outras áreas você está comprimir pixels e eliminar detalhes).

Se você olhar em volta, poderá encontrar lentes de inclinação / mudança de terceiro desvio para a maioria das montagens, se você realmente quiser explorar usando uma. Ou você pode alugar um para sua câmera.