Naturalne · cos⁴θOptyczne · obcięta źrenicaMechaniczne · osłonaTest · przymknij
Rozdział 30 / Matryca

Winietowanie: trzy zjawiska, jedna nazwa

Naturalne, optyczne i mechaniczne winietowanie mają inne przyczyny, inny kształt i inną reakcję na przymknięcie przysłony. Mylenie ich to najczęstszy powód, dla którego winieta w CG wygląda naklejona.

TL;DR
Naturalne · z samej geometrii

Winieta, której nie da się usunąć

Najbardziej podstawowe winietowanie nie ma nic wspólnego z jakością obiektywu. Wynika z tego, że róg kadru leży dalej od źrenicy niż środek i pod kątem do niej. Trzy niezależne czynniki geometryczne mnożą się przez siebie i dają razem czwartą potęgę kosinusa.

E(θ) = E₀ · cos⁴θ E — natężenie oświetlenia w danym punkcie kadru, E₀ — na osi, θ — kąt polowy. Trzy kosinusy z geometrii (odległość, rzut źrenicy, nachylenie matrycy) i jeden z prawa odwrotnych kwadratów.
Skąd cztery kosinusytrzy przyczyny geometryczne, jedna podwójna
źrenica matryca na osi do rogu θ 1 · droga do rogu dłuższa cos²θ 2 · źrenica widziana skrótem cos θ 3 · matryca nachylona do promienia cos θ razem cos⁴θ Żaden z trzech czynników nie zależy od konstrukcji obiektywu. Wszystkie trzy wynikają z tego, że róg leży dalej i pod kątem.
Pierwszy czynnik daje kwadrat, bo droga wchodzi do prawa odwrotnych kwadratów. Pozostałe dwa po jednym kosinusie.

Warto prześledzić te trzy czynniki, bo wtedy wzór przestaje być formułą do zapamiętania. Róg leży dalej od źrenicy niż środek — dokładnie o czynnik jeden przez kosinus — a natężenie maleje z kwadratem odległości, stąd pierwszy kosinus do kwadratu. Źrenica widziana z rogu jest elipsą, bo patrzy się na nią pod kątem; jej powierzchnia maleje o kolejny kosinus. Promień pada na matrycę ukośnie, więc rozkłada się na większej powierzchni — trzeci kosinus.

Skala jest większa, niż podpowiada intuicja, i rośnie gwałtownie przy krótkich ogniskowych — bo kąt polowy rogu rośnie razem z szerokością kadru.

Winietowanie naturalnepełna klatka, sam róg kadru
24 mm
PODGLĄD 144085135 mm 100%0 kąt rogu42,0° róg dostaje30,4% =1,72 działki
Dwudziestka czwórka na pełnej klatce traci w rogu 1,7 działki — z samej geometrii, przy obiektywie idealnym.

Liczby z tego wykresu bywają zaskoczeniem. Czternastka traci w rogu ponad trzy i pół działki zanim jeszcze weźmiemy pod uwagę cokolwiek związanego ze szkłem. Osiemdziesiątka piątka traci mniej niż jedną piątą działki, czyli praktycznie nic.

Konstruktorzy walczą z tym, odchodząc od modelu dziurki — projektując układ tak, żeby źrenica widziana z rogu kadru była większa niż z osi, co częściowo kompensuje spadek. Skuteczność jest częściowa i nigdy pełna. Winietowanie naturalne można zmniejszyć, ale nie usunąć — i to jest jedyne z tej trójki, o którym da się to powiedzieć.

Jest przy tym jeden przypadek, w którym prawo kosinusa czwartej potęgi przestaje obowiązywać, i warto go znać. W układach telecentrycznych po stronie obrazu — czyli takich, w których źrenica wyjściowa leży bardzo daleko, jak w Rozdziale 7 — promienie padają na matrycę niemal prostopadle niezależnie od miejsca w kadrze. Trzeci kosinus znika, a spadek jest wyraźnie łagodniejszy niż czwarta potęga.

Skąd biorą się cztery kosinusy i jak policzyć obcięcie źrenicy poza osią — Dodatek P.

Optyczne i mechaniczne · dwie pozostałe

Obcięta źrenica i coś, co zasłania

Winietowanie optyczne opisaliśmy już w Rozdziale 7, tylko pod inną nazwą. Oprawy soczewek, oglądane z rogu kadru, przesuwają się względem siebie i obcinają źrenicę — a obcięta źrenica przepuszcza mniej światła. To jest ta sama przyczyna, co kocie oko: jedno zjawisko, dwa objawy.

Skala winietowania optycznego bywa większa od naturalnego i jest to jeden z powodów, dla których dobre szerokie kąty są tak duże. Konstruktor może je zmniejszyć tylko jednym sposobem — poszerzając wszystko, co stoi na drodze wiązki, jak opisuje blok „Zaawansowane" w Rozdziale 7. Masa idzie więc nie w jasność, tylko w to, żeby róg kadru dostał pełną źrenicę.

Winietowanie mechaniczne nie ma nic wspólnego z optyką. Coś fizycznie zasłania część wiązki: za długi kaptur, zbyt gruby filtr, pierścień adaptera, oprawa nakręcona na obiektyw o zbyt małej średnicy. Objaw jest inny niż w dwóch pozostałych — ciemnienie ma wyraźną krawędź, a nie płynne przejście.

Warto zauważyć, że mechaniczne jest jedynym z trzech, które nie należy do obiektywu. Zależy od tego, co ktoś na niego nakręcił, więc zmienia się między ujęciami tego samego dnia i tym samym szkłem. Przy pracy z materiałem oznacza to jedno: profilu winiety nie można przenosić między ujęciami bez sprawdzenia, nawet jeśli metryczka podaje ten sam obiektyw i tę samą przysłonę.

Trzy profileten sam kadr, trzy przyczyny
NATURALNEOPTYCZNEMECHANICZNE gładkie, od samego środka płaskie w środku, spadek przy brzegu ostra krawędź, tylko w rogach
Trzy profile są rozróżnialne gołym okiem, o ile wie się, czego szukać. Krzywa poniżej każdego kadru to przekrój jasności przez środek.

Kształty różnią się na tyle, że rozpoznanie nie wymaga żadnego pomiaru. Naturalne zaczyna spadać od samego środka, bo kosinus maleje od zera. Optyczne jest płaskie w środku i spada dopiero tam, gdzie oprawy zaczynają obcinać. Mechaniczne nie ma przejścia — jest jasno, a potem nagle ciemno, i zwykle tylko w rogach.

Test · dwie działki rozstrzygają

Jak je odróżnić

Test jest jeden i zajmuje tyle, co zrobienie drugiego zdjęcia: przymknij przysłonę o dwie działki i porównaj. Trzy zjawiska reagują na to zupełnie inaczej, bo trzy mają różne przyczyny.

RodzajPrzyczynaPo przymknięciuKształtDa się usunąć
Naturalnegeometria kąta polowegobez zmiangładkie, od środkanie
Optyczneobcięcie źrenicy przez oprawyznikapłaskie w środkuprzymknięciem
Mechaniczneprzeszkoda w torzebez zmian, czasem ostrzejszeostra krawędźzdjęciem przeszkody

Kolumna trzecia rozstrzyga między optycznym a resztą, kolumna czwarta między naturalnym a mechanicznym. Dwa spojrzenia i wiadomo.

Jest jeszcze jedna różnica, przydatna przy materiale, w którym nie da się zmienić przysłony: winietowanie mechaniczne bywa niesymetryczne. Kaptur nakręcony krzywo albo filtr wsunięty niedokładnie zaciemnia mocniej po jednej stronie. Dwa pozostałe są zawsze obrotowo symetryczne, bo obie ich przyczyny są symetryczne z definicji.

Drugim rozstrzygnięciem bez zmiany przysłony jest ogniskowa, o ile materiał zawiera ujęcia różnymi. Naturalne zmienia się z nią gwałtownie i przewidywalnie — według krzywej z widgetu wyżej. Optyczne też się zmienia, ale nieregularnie, bo zależy od konstrukcji. Mechaniczne zwykle znika przy dłuższych ogniskowych całkowicie, bo wiązka przestaje sięgać do przeszkody. Trzy różne zachowania w tej samej sekwencji dają odpowiedź bez żadnego testu na planie.

Test przymknięciatrzy zjawiska, trzy reakcje
NATURALNEOPTYCZNEMECHANICZNE f/2 f/8 bez zmian znika bez zmian, ostrzejsze
Środkowa kolumna jest jedyną, która się zmienia. To jest cały test — i wystarcza, żeby wiedzieć, czym winietę odtwarzać.
W CG · winieta jako maska, nie jako gradient

Odtwarzanie

Winieta dołożona w compie prawie zawsze pochodzi z jednego narzędzia, które rysuje gładki, kołowy gradient. Wygląda to jak winietowanie naturalne — i dlatego pasuje wyłącznie wtedy, gdy w plate'cie było właśnie ono.

Poprawka wymaga trzech rzeczy i wszystkie są tanie.

Zmierz profil, nie zgaduj kształtu. Odczytaj jasność wzdłuż linii od środka do rogu na jednolitej powierzchni w plate'cie. Kształt tej krzywej powie ci od razu, z którym z trzech zjawisk masz do czynienia — i da profil do wpisania.

Pamiętaj, że winieta nie jest kołowa. Zależy od kąta polowego, więc jej linie stałej jasności są okręgami w polu widzenia, a nie w kadrze. Na prostokątnym kadrze oznacza to, że rogi są ciemniejsze niż środki krawędzi — i narzędzie rysujące elipsę wpisaną w kadr daje kształt jakościowo inny.

Winieta idzie przed ziarnem. Powstaje w obiektywie, więc w łańcuchu z Dodatku Y leży przed warstwą czułą. Ciemniejszy róg ma więc więcej względnego szumu, dokładnie tak jak każde inne niedoświetlenie — i to jest szczegół, którego winieta dodana na końcu nie odtworzy.

Warto też pamiętać, że winieta wpływa na coś więcej niż jasność. Ciemniejsze rogi to rogi niedoświetlone, a niedoświetlenie zmienia dwie rzeczy naraz: podnosi względny szum, jak liczy Rozdział 27, i przesuwa je w inne miejsce krzywej tonalnej. Przy silnej winiecie róg kadru bywa więc nie tylko ciemniejszy, ale i mniej kontrastowy — bo leży w innym fragmencie charakterystyki nośnika.

Dla dopasowania elementu znaczy to, że sam gradient jasności nie wystarcza. Element wstawiony w róg powinien dostać także podniesiony szum i lekko obniżony kontrast — obie rzeczy w proporcji do tego, o ile działek winieta go przyciemniła. Jest to poprawka rzadko robiona i widoczna dokładnie tam, gdzie element dotyka krawędzi kadru.

Ostatnia uwaga dotyczy sytuacji odwrotnej i częstszej, niż się wydaje. Wiele kamer i wywoływarek koryguje winietowanie automatycznie, rozjaśniając rogi. Plate może więc mieć winietę usuniętą — a razem z nią podniesiony szum w rogach, bo rozjaśnienie podnosi też szum. Element CG z dołożoną winietą będzie wtedy pasował gorzej niż bez niej.

Z praktyki

Zmierz profil na jednolitej ścianie, nie na scenie. W realnym kadrze jasność zmienia się z treści i nie da się oddzielić winiety od oświetlenia. Jeśli w materiale nie ma jednolitej powierzchni, poszukaj nieba albo poproś o klatkę testową — jedna wystarczy na cały zestaw.

Sprawdź, czy winieta w ogóle jest. Automatyczna korekcja w kamerze i w wywoływarce jest dziś domyślnie włączona. Plate bez winiety to nie jest błąd — to jest stan, do którego trzeba dopasować element, zamiast dokładać mu winietę „bo tak wygląda film”.

Przy zoomie zmierz na obu końcach. Winietowanie zmienia się z ogniskową i to dwukrotnie: naturalne rośnie ku krótkiemu końcowi z kosinusa, optyczne bywa najgorsze tam, gdzie konstrukcja jest najbardziej napięta. Jedna wartość na cały zakres nie wystarczy, tak samo jak przy dystorsji w Rozdziale 19.

Słowniczek
winietowanie naturalne
Spadek oświetlenia jak cos⁴ kąta polowego. Wynika z geometrii, nie z konstrukcji, i nie znika po przymknięciu.
winietowanie optyczne
Obcięcie źrenicy przez oprawy przy patrzeniu poza osią. Ta sama przyczyna, co kocie oko. Znika po przymknięciu.
winietowanie mechaniczne
Zasłonięcie wiązki przez przeszkodę w torze — kaptur, filtr, adapter. Ma ostrą krawędź i bywa niesymetryczne.
kąt polowy
Kąt między osią optyczną a kierunkiem na dany punkt kadru. To od niego, a nie od odległości w pikselach, zależy winietowanie naturalne.
Idź głębiej
Dodatek P — Winietowanie w liczbach Dodatek AE — Geometria źrenic