Liczba promieni wokół latarni nie jest przypadkowa i nie zależy od jasności. Zależy od liczby listków przysłony — a reguła ma jeden nieoczywisty haczyk przy liczbie nieparzystej.
Do tej pory patrzyliśmy na dyfrakcję jako na coś, co psuje. Ma jednak drugą twarz, tę, dla której ludzie celowo przymykają przysłonę: promienie rozchodzące się od jasnych punktowych źródeł.
Mechanizm jest ten sam co wcześniej, tylko liczy się teraz nie sam otwór, a jego krawędzie. Prosta krawędź listka przysłony rozprasza światło w kierunku do siebie prostopadłym — tak samo jak szczelina rozlewa wiązkę w poprzek. Każdy listek daje więc jedną smugę, prostopadłą do swojej krawędzi.
I tu wchodzi reguła, która przy pierwszym spotkaniu wygląda na kaprys:
Sześciokąt ma trzy pary krawędzi równoległych. Smuga od górnej krawędzi i smuga od dolnej mają ten sam kierunek, więc pokrywają się — zostaje sześć promieni, po jednym na parę, w dwie strony. Pięciokąt nie ma ani jednej pary równoległych krawędzi, więc każda z pięciu daje własną smugę w dwie strony: dziesięć promieni.
Stąd reguła w pełnej postaci: parzysta liczba listków daje tyle promieni, ile listków; nieparzysta daje ich dwa razy więcej. Siedem listków to czternaście promieni, dziewięć to osiemnaście, jedenaście to dwadzieścia dwa.
Dwie uwagi praktyczne. Po pierwsze, gwiazdki wymagają prostych krawędzi — zaokrąglone listki, stosowane dla ładniejszego bokeh, dają promienie rozmyte i słabe. To jest bezpośredni kompromis: obiektyw o ładnym bokeh ma brzydkie gwiazdki i odwrotnie. Po drugie, siła gwiazdek rośnie z przymknięciem, bo maleje otwór, a rośnie względny udział krawędzi.
Nie każde jasne światło w kadrze daje gwiazdkę. Potrzebne są trzy rzeczy naraz i brak którejkolwiek wystarcza, żeby efektu nie było.
Źródło musi być małe. Promienie powstają na krawędzi przysłony i rozchodzą się z punktu. Źródło rozciągłe — okno, lampa z kloszem, odbite słońce w wodzie — daje tyle nakładających się gwiazdek, ile ma punktów, a ich suma jest zwykłą poświatą. Dlatego latarnia w nocy daje piękne promienie, a ta sama latarnia widziana z bliska już nie.
Przysłona musi być przymknięta. Przy pełnym otworze listki chowają się poza oprawę i otwór wyznacza okrągła tuleja — a okrąg nie ma krawędzi ustawionych w konkretnych kierunkach, więc rozprasza równomiernie we wszystkie strony. Efekt narasta z przymykaniem z dwóch powodów naraz: pojawiają się proste krawędzie, a udział krawędzi w całym obwodzie rośnie, bo otwór maleje.
Krawędzie muszą być proste. Producenci zaokrąglają listki, żeby bokeh przy przymkniętej przysłonie zostało bliższe koła — o czym w Dodatku AF. Zaokrąglona krawędź nie ma jednego kierunku, tylko cały ich wachlarz, więc jej wkład rozmazuje się zamiast składać w jeden promień. Ten sam obiektyw nie może mieć naraz okrągłego bokeh i ostrych gwiazdek — i jest to jeden z najczystszych kompromisów w całej tej książce.
Poza liczbą promieni jest jeszcze kilka cech, z których każda o czymś mówi.
Długość rośnie z przymknięciem. Skala kątowa rozproszenia na krawędzi to długość fali podzielona przez rozmiar otworu — czyli ta sama wielkość, która wyznacza krążek Airy'ego z Rozdziału 10. Przeliczona na matrycę daje wynik zależny wyłącznie od liczby przysłony, a nie od ogniskowej: przy f/16 promienie są dwa razy dłuższe niż przy f/8, niezależnie od tego, czy to szeroki kąt, czy tele.
Ostrość promienia zależy od prostoliniowości krawędzi, ale też od tego, jak dokładnie listki są wykonane i wzajemnie ustawione. Zestaw, w którym jeden listek odstaje o ułamek stopnia, daje gwiazdkę z jednym promieniem grubszym albo rozdwojonym — i jest to jedna z tych rzeczy, które odróżniają egzemplarze tego samego modelu.
Barwa jest tęczowa i to jest nieuniknione. Skala rozproszenia zależy od długości fali, więc czerwień rozchodzi się dalej niż błękit. Każdy promień jest więc lekko rozszczepiony wzdłuż swojej długości — bliżej środka chłodniejszy, na końcu cieplejszy. Efekt jest subtelny i właśnie ta subtelność jest tym, czego najczęściej brakuje gwiazdkom dokładanym w compie.
Warto też zauważyć, czego na tej liście nie ma. Nie ma jakości obiektywu ani ceny — gwiazdka jest zjawiskiem dyfrakcyjnym, czyli wynikającym z falowej natury światła, a nie z korekcji. Najdroższe szkło świata daje przy f/16 dokładnie tak samo długie promienie, jak najtańsze, o ile oba mają tyle samo listków i równie proste krawędzie. Różni je co najwyżej czystość: obiektyw o gorszym kontraście topi promienie w poświacie z Rozdziału 22.
Jest to zresztą jedyne zjawisko w tej części, którego nie da się poprawić żadną konstrukcją. Powłoki usuwają ghosty, czernienie usuwa glare, symetria usuwa dystorsję — gwiazdek nie usuwa nic poza zaokrągleniem listków, a to jest wybór, nie ulepszenie. Dyfrakcja jest, jak w Rozdziale 10, granicą, a nie wadą.
Skala kątowa w liczbach, tabela dla kolejnych przysłon i rachunek na krążek Airy'ego, z którego to wynika — Dodatek D.
Gwiazdki są wśród zjawisk z tej części wyjątkiem: ich kształt wynika z jednej liczby, którą znamy z metryczki albo odczytujemy z bokeh. Nie trzeba tu ani biblioteki elementów, ani zgadywania.
Przepis jest krótki. Weź maskę jasnych źródeł, rozciągnij ją w N kierunkach rozłożonych równomiernie po okręgu — gdzie N wynika z reguły parzystej i nieparzystej — i dodaj wynik do obrazu. Kierunki muszą być prostopadłe do krawędzi listków, a nie dowolne, więc gwiazdka ma określoną orientację względem kadru, tę samą co wielokąt w bokeh.
Maskę warto przy tym wyciąć progiem znacznie wyższym niż intuicyjny. Gwiazdki powstają tylko na źródłach o jasności przekraczającej resztę kadru o rzędy wielkości — czyli na kilku pikselach, a nie na wszystkim, co jest jasne. Zbyt niski próg daje promienie na białej koszuli i na chmurze, co jest jednym z najszybciej rozpoznawalnych błędów, bo w rzeczywistości nigdy się nie zdarza.
Trzy rzeczy, na których podrobione gwiazdki najczęściej się sypią:
Zależność orientacji warto wykorzystać jako kontrolę własnej pracy. Jeśli w ujęciu jest jednocześnie nieostre światło i gwiazdka, ich kąty muszą się zgadzać: promień biegnie prostopadle do boku wielokąta, więc gwiazdka jest obrócona względem bokeh o połowę kąta między sąsiednimi promieniami. Sprawdzenie zajmuje chwilę i wyłapuje błąd, którego inaczej nikt nie zauważy świadomie.
Ostatnia uwaga dotyczy proporcji. Gwiazdka jest zjawiskiem o bardzo dużym zakresie jasności: przy źródle promienie są niemal tak jasne jak ono samo, a na końcu tysiące razy słabsze. Dodawanie ich z liniowym spadkiem daje efekt zbyt równomierny i zbyt widoczny; realny spadek jest gwałtowny na początku i długi w ogonie, i to on odpowiada za wrażenie, że promień „ginie w powietrzu”, a nie kończy się w konkretnym miejscu.
Policz promienie, żeby poznać listki. Parzysta liczba promieni oznacza tyle samo listków; nieparzysta jest niemożliwa, a liczba nieparzysta listków daje jej dwukrotność. Sześć promieni to sześć listków, czternaście to siedem. Jedna informacja więcej o obiektywie, za darmo, z każdego nocnego ujęcia.
Gwiazdki i kocie oko wykluczają się nawzajem. Gwiazdki wymagają przymknięcia, kocie oko z Rozdziału 7 znika po przymknięciu. Jeśli widzisz w kadrze oba naraz, patrzysz na dwa różne ujęcia albo na coś dołożonego.
Przy dokładaniu sprawdź orientację względem bokeh. Wielokąt bokeh i gwiazdka pochodzą z tej samej przysłony, więc ich kąty są ze sobą sztywno związane: promienie idą prostopadle do boków wielokąta. Zgodność tych dwóch rzeczy jest szczegółem, którego nikt świadomie nie sprawdza, a którego brak każdy zauważa.
Została ostatnia pozycja tej części i jedyna, która nie dotyczy obiektywów obrotowo symetrycznych. W następnym rozdziale zobaczymy, dlaczego smugi anamorficzne są poziome, dlaczego bywają niebieskie i w którym miejscu sypią się próby ich podrobienia — a wszystko trzy wyniknie z tego samego cylindra, który w Rozdziale 20 miał tylko ścisnąć obraz.
Promienie wokół świateł mają jeszcze trzy źródła, wszystkie dające podobny obraz i wszystkie zachowujące się inaczej. Rozróżnienie bywa potrzebne, bo decyduje o tym, czy da się je odtworzyć tym samym mechanizmem.
Filtr gwiazdkowy. Płytka z wygrawerowaną siatką równoległych rowków. Każdy rowek dyfraktuje tak samo jak krawędź listka, więc daje promień prostopadły do siebie. Rozpoznaje się go po tym, że liczba promieni nie zmienia się z przysłoną i po tym, że promienie są zwykle bardzo długie i jednakowe.
Rzęsy przysłony w kamerach z bardzo wieloma listkami. Przy kilkunastu listkach promienie robią się liczne, krótkie i zlewają w wieniec. To wciąż ten sam mechanizm, ale przy takiej gęstości gwiazdka przestaje być policzalna i czyta się jako poświata — co jest jednym z powodów, dla których zestawy kinowe nie idą w bardzo duże liczby listków.
Konstrukcje z podporami lustra. W teleskopie zwierciadlanym lustro wtórne trzyma się na krzyżaku, a jego ramiona diffraktują jak krawędzie. Stąd czteropromienne gwiazdki na zdjęciach astronomicznych — z czterech ramion, ustawionych parami równolegle, powstają cztery promienie, dokładnie według reguły parzystości z tego rozdziału.
Wspólny mianownik warto zapamiętać, bo upraszcza całe zagadnienie: każda prosta krawędź na drodze światła daje promień prostopadły do siebie. Przysłona, rowek w filtrze, ramię krzyżaka, a nawet pęknięcie w powłoce — mechanizm jest ten sam, zmienia się tylko, co tę krawędź tworzy.