Rozproszenie · wewnątrzObjaw · podniesiony czarnyMiara · spadek kontrastuFiltr dyfuzyjny · celowo
Rozdział 22 / Flara

Veiling glare: dlaczego czernie się podnoszą

Najczęstsza flara nie ma kształtu. Jest równomierną mgiełką, która podnosi czarny i zjada kontrast — i to ona, bardziej niż ghosty, odróżnia szkło stare od nowego.

TL;DR
Podział · dwa rodzaje zabłąkanego światła

Flara, która nie ma kształtu

W Rozdziale 3 policzyliśmy, ile światła zawraca na każdej powierzchni. Nie policzyliśmy, co się z nim potem dzieje — a dzieje się z nim dwie różne rzeczy, o zupełnie różnych skutkach.

Część zawraca w sposób uporządkowany: odbija się dokładnie dwa razy między dwiema gładkimi powierzchniami i trafia na matrycę jako rozpoznawalna plama. To jest ghost i ma własny Rozdział 23. Reszta rozprasza się bezładnie — na krawędziach soczewek, na ściankach tubusa, na mikroskopijnych nierównościach powłok, na kurzu — i dociera na matrycę ze wszystkich kierunków naraz.

Ta druga część nazywa się po angielsku veiling glare, czyli dosłownie „zasłaniającym blaskiem”, i nie ma dobrej polskiej nazwy. Nazwa jest jednak trafna: zachowuje się dokładnie jak cienka biała zasłona rozpięta przed obrazem.

Proporcje między jednym a drugim bywają zaskakujące. Ghosty, mimo że rzucają się w oczy, niosą zwykle ułamek całego zabłąkanego światła — bo tylko nieliczne z setek możliwych par powierzchni trafiają geometrią w matrycę. Cała reszta rozprasza się bezładnie. Widzialność i ilość idą tu więc w przeciwne strony: widać to, czego jest mało, a nie widać tego, czego jest dużo.

Dwa rodzaje zabłąkanego światłauporządkowane kontra bezładne
GHOST · dwa odbicia, jedna plama GLARE · rozproszenie, cały kadr tor określony · da się wskazać i zamaskować ścianka tubusa torów tysiące · nie da się wskazać ani odjąć
Ghosta widać i można go zakryć. Glare jest wszędzie po trochu — i dlatego jest problemem gorszym, mimo że mniej widocznym.

Różnica praktyczna jest zasadnicza. Ghost jest lokalny: zajmuje kilka procent kadru i w razie potrzeby da się go wymaskować. Glare jest globalny: dokłada się do każdego piksela naraz, a ponieważ nie wiadomo, ile go jest w którym miejscu, nie da się go odwrócić. Można go tylko nie wpuścić — i na tym polega cała walka konstruktorów, o której dalej.

Miara · jedna liczba, która robi całą różnicę

Ile kosztuje jeden procent

Glare mierzy się prosto: fotografuje się czarny obiekt w jasnym otoczeniu i sprawdza, ile światła zarejestrowano tam, gdzie powinno być zero. Wynik podaje się jako ułamek jasności najjaśniejszego miejsca kadru.

Liczby wychodzą pozornie znikome — jeden procent, pół procenta — i dlatego bywają lekceważone. Warto raz przeliczyć, co robią z kontrastem, bo skutek jest nieproporcjonalny do przyczyny.

Glare a kontrastscena o kontraście 1000:1
1,0%
SCENA · kontrast 1000:1 PO PRZEJŚCIU PRZEZ OBIEKTYW kontrast wyjściowy 92:1 czarny zarejestrowany jako 1,1% bieli strata 3,4 działki kontrastu
Jeden procent zabłąkanego światła obcina kontrast dziesięciokrotnie. To nie jest przesada rysunku.

Wynik zaskakuje przy pierwszym spotkaniu i warto go zapamiętać: jeden procent glare'u obcina kontrast tysiąc do jednego mniej więcej dziesięciokrotnie. Powód jest arytmetyczny — glare dokłada się do jasności bezwzględnej, a czerń jest z definicji miejscem, gdzie jasności bezwzględnej prawie nie ma. Procent bieli to jedna dziesiąta procenta czerni razy dziesięć.

Stąd bierze się fakt, dla którego producenci walczą o ostatnie dziesiąte procenta odbicia, choć w bilansie energii są bez znaczenia. Przejście z powłoki wielowarstwowej dającej 0,2% na 0,1% zmienia przepuszczalność o niecały procent — i jednocześnie podwaja kontrast w cieniach. Cała różnica między szkłem dobrym a bardzo dobrym siedzi w tej jednej wielkości.

Warto przy tym zauważyć, że glare nie jest wielkością stałą dla obiektywu. Zależy od tego, ile jasnego światła w ogóle wpada w układ, a więc od sceny. Ten sam obiektyw w równomiernie oświetlonym wnętrzu daje czernie głębokie, a skierowany pod słońce — szare. Dlatego dane producenta podaje się dla ustalonego układu testowego i dlatego nie da się ich przenieść wprost na plan.

Ma to bezpośrednie przełożenie na sposób pracy z materiałem. Glare zmienia się w obrębie jednej sceny, ujęcie po ujęciu, razem z tym, gdzie stoi kamera względem światła. Ustawienie jednej wartości dla całej sekwencji jest więc uproszczeniem — czasem dopuszczalnym, ale zawsze uproszczeniem, i warto sprawdzić, czy w tej konkretnej sekwencji uchodzi.

Jest jeszcze jeden powód, dla którego akurat ta wada jest tak istotna dla artysty CG, choć w rozmowach o obiektywach pada rzadziej niż flara czy bokeh. Dotyczy każdego ujęcia bez wyjątku. Ghosty pojawiają się, gdy w kadrze jest jasne źródło; kocie oko, gdy przysłona jest otwarta; smugi, gdy szkło jest anamorficzne. Podniesiona czerń jest w każdym kadrze nakręconym rzeczywistym obiektywem — i jej brak jest tym, co najczęściej zdradza render, zanim widz zdąży zauważyć cokolwiek innego.

Źródła · skąd bierze się rozproszenie

Cztery miejsca, w których światło błądzi

Warto wiedzieć, skąd glare pochodzi, bo lista tłumaczy zarówno różnice między obiektywami, jak i to, co pogarsza sytuację na planie.

Powierzchnie soczewek. Nawet z najlepszą powłoką każda odbija resztkę, a przy dwudziestu powierzchniach resztki się sumują. To jest źródło podstawowe i jedyne, na które konstruktor ma pełny wpływ — liczbą granic i jakością powłok.

Krawędzie soczewek. Szlifowany brzeg szkła jest matowy i rozprasza we wszystkie strony. Co gorsza, światło, które trafiło pod duży kąt, nie może wyjść ze szkła przez całkowite odbicie wewnętrzne z Rozdziału 2 — więc wędruje w soczewce jak w światłowodzie, aż dotrze do krawędzi. Dlatego krawędzie w dobrych obiektywach są czernione, i dlatego jest to jedna z pierwszych rzeczy, na których się oszczędza.

Ścianki tubusa. Metal jest matowany i czerniony, a mimo to odbija kilka procent. Konstrukcje dobre mają dodatkowo przesłony — pierścienie zwężające światło w miejscach, gdzie wiązka użyteczna jest wąska, a zabłąkana szeroka. Kosztują grosze i widać je na przekroju jako karby.

Wszystko, co dołożysz z przodu. Filtr to dwie nowe powierzchnie, i to powierzchnie płaskie, równoległe i ustawione prostopadle do osi — czyli w konfiguracji najgorszej z możliwych, bo odbicie wraca dokładnie tam, skąd przyszło. Filtr dyfuzyjny robi to celowo i w kontrolowany sposób, o czym w Dodatku AB.

Cztery drogi zabłąkaniaprzekrój tubusa
filtr 1 · filtr — dwie płaskie powierzchnie, odbicie wraca wprost 2 · powierzchnie soczewek — resztka po powłoce, ×20 3 · krawędzie szkła — matowe, rozpraszają 4 · ścianki tubusa — czernione, ale nie idealnie
Tylko drugie źródło zależy od jakości optyki. Pozostałe trzy zależą od wykończenia — i dlatego dwa obiektywy o identycznym przekroju bywają różne.

Podział ten ma praktyczne znaczenie przy ocenie szkła. Rozproszenie na powierzchniach zależy od projektu i powłok, więc jest cechą modelu. Trzy pozostałe źródła zależą od wykończenia i stanu egzemplarza — a te bywają różne w dwóch sztukach z tej samej serii, co wraca do rozrzutu opisanego w Rozdziale 21.

W CG · najtańsza poprawka, jaką można zrobić

Podniesienie czerni jako operacja

Renderer nie ma glare'u, bo nie ma powierzchni, krawędzi ani tubusa. Promień albo trafia w geometrię, albo leci w tło — nie ma trzeciej możliwości, w której odbija się od czegoś, czego w scenie nie zamodelowano. Czernie w renderze są doskonałe, i to jest jedna z najłatwiej rozpoznawalnych cech obrazu syntetycznego.

Poprawka jest prosta i tania: dodać do obrazu stałą wartość, proporcjonalną do jasności sceny. Warto jednak zrobić to jako dodawanie, a nie jako podniesienie punktu czerni krzywą, bo różnica jest istotna. Glare fizycznie dokłada światło, więc jasne partie zmieniają się procentowo znikomo, a ciemne kilkukrotnie. Krzywa podnosząca czerń robi coś podobnego, ale nie identycznego — i przy porównaniu bok w bok widać, że render „siedzi płasko” zamiast się rozjaśnić.

Dodawanie kontra krzywadwie operacje, które wyglądają podobnie
wejście wyjście dodanie stałej równoległe przesunięcie wejście krzywa punktu czerni zbiega w bieli tu różnica
Obie operacje podnoszą czerń. Tylko pierwsza podnosi też biel — a glare fizycznie podnosi jedno i drugie, bo dokłada światło wszędzie.

Ilość ustala się z plate'u i jest to pomiar, nie ocena. Znajdź w materiale miejsce, które powinno być czarne — cień pod obiektem, otwarte drzwi, tkanina — i odczytaj jego wartość. To jest twoje g. Ten sam pomiar powtórz w ujęciu ze światłem w kadrze i bez niego; różnica między nimi mówi, ile glare'u pochodzi od źródła, a ile jest stałe.

Ostatnia uwaga dotyczy kolejności i wynika z tego, gdzie zjawisko zachodzi w rzeczywistym torze. Glare powstaje w obiektywie, czyli po uformowaniu obrazu, ale przed matrycą i przed jakąkolwiek obróbką. W compie należy więc do warstwy optycznej — po rozmyciu i po dystorsji, a przed ziarnem i przed korekcją barwną. Wstawiony po gradingu zachowuje się jak mgła w kadrze, a nie jak flara w szkle.

Z praktyki

Zmierz czerń w dwóch ujęciach, nie w jednym. Ujęcie ze słońcem w kadrze i sąsiednie bez niego dają dwie wartości. Różnica to glare zależny od źródła, wartość niższa to podstawa stała. Bez tego rozróżnienia dołożysz stałą mgiełkę do wszystkich ujęć w sekwencji, także tych, w których jej nie było.

Podnoszenie czerni jest operacją odwracalną tylko w jedną stronę. Do renderu można dodać; z plate'u nie da się odjąć, bo nie wiadomo, ile było gdzie. Dlatego przy dopasowywaniu zawsze podnosi się render do plate'u, nigdy odwrotnie — a jeśli plate wygląda na zbyt mglisty, to jest decyzja produkcyjna, nie techniczna.

Uwaga na filtry w metryczce. Jeśli w danych ujęcia widnieje filtr dyfuzyjny, część podniesionej czerni pochodzi z niego, a nie z obiektywu — i zachowuje się inaczej: mocniej wokół świateł, słabiej w pozostałych miejscach. Odtwarzanie tego stałą wartością daje wynik zbyt równomierny.

Słowniczek
veiling glare
Równomierne rozproszone światło dokładające się do całego kadru. Objawia się podniesieniem czerni i spadkiem kontrastu.
ghost
Zabłąkane światło uporządkowane: konkretne odbicie między dwiema powierzchniami, dające rozpoznawalną plamę.
przesłona wewnętrzna (baffle)
Pierścień w tubusie zwężający światło tam, gdzie wiązka użyteczna jest wąska. Tania i skuteczna obrona przed glarem.
czernienie krawędzi
Matowanie i barwienie brzegu soczewki, żeby światło uwięzione w szkle nie wracało do toru optycznego.
współczynnik glare
Ułamek jasności najjaśniejszego miejsca kadru rejestrowany tam, gdzie powinno być zero.
Idź głębiej
Dodatek X — Odtwarzanie flary w compie Dodatek AB — Filtry: dyfuzja, ND, IRND, polaryzator