หน้าแรก · Lab · Lens artifact ขั้นสูง

LA1 Ghost ของ lens flare

ghost เรียงบนเส้นจากไฟผ่านกลางภาพไปอีกฝั่ง

Lens artifact ขั้นสูง · ~7 นาที · ฟรี

1 อธิบาย

Ghost คือภาพของแสงจ้าที่สะท้อนไปมาระหว่างผิวแก้วสองผิวในเลนส์ แสงที่หลงทางนี้ไม่ได้โฟกัสเป็นจุด จึงตกบนเซนเซอร์เป็นรูปเบลอของรูรับแสง ถ้า iris กลมก็ได้ ghost กลม ถ้าหรี่ iris ที่มีใบเหลี่ยมก็ได้ ghost เป็นเหลี่ยม และขอบของชิ้นเลนส์จะตัด ghost ให้แหว่งเมื่อไฟอยู่ใกล้ขอบภาพ แต่ละดวงมีขนาดและสีต่างกันตามคู่ผิวแก้วและ coating ghost ในห้องนี้ trace จริงผ่านเลนส์ Double-Gauss 50 มม.

การสะท้อนทุกครั้งเกิดรอบแกนแสงเดียวกัน ghost ทุกดวงจึงอยู่บนเส้นตรงจากดวงไฟผ่านกลางภาพไปอีกฝั่ง ไฟขยับ ghost ฝั่งตรงข้ามขยับสวนทาง ลากดวงไฟดู แล้วสลับ coating กับ f-stop: แก้วเปล่าให้ ghost สว่างขึ้นราว 10–30 เท่าและเกือบไม่มีสี หรี่เป็น f/5.6 แล้ว ghost เล็กลงและคมขึ้น ส่วนจำนวนใบ iris กำหนดแฉกแสง: ใบคู่ได้ n เส้น ใบคี่ได้ 2n เส้น

ghost = C + t · (L − C) · t < 0 → the far side

2 ลงมือลอง

โจทย์: วางดวงไฟให้ ghost ที่มีดาว ★ (ดวงเล็กสว่างฝั่งตรงข้าม) ไปอยู่ในวงเป้า

ghost ★ อยู่ที่ t ≈ −0.9 คือราว 0.9 เท่าของระยะไฟถึงกลางภาพ แต่อยู่อีกฝั่ง คิดย้อนจากเป้า: ไฟ ≈ กลาง + (เป้า − กลาง) ÷ (−0.9) แล้วขยับเก็บอีกนิด เพราะในเลนส์จริง t เปลี่ยนเล็กน้อยตามตำแหน่งไฟ (ดูค่า t ในช่องตัวเลข)

SkyVFX Lab · LA1interactive · 1001

3 เจาะลึก

flare หนึ่งดวงประกอบด้วยอะไรบ้าง

เวลาเห็น "flare" ในภาพ จริง ๆ คือของสามสี่อย่างซ้อนกัน แต่ละอย่างเกิดคนละที่ในเลนส์ จึงมีกฎของตัวเอง ถ้าแยกออกได้ จะรู้ว่าต้องสร้างอะไรและวางตรงไหน

ชิ้นส่วนเกิดจากหน้าตา
Ghostแสงสะท้อนสองครั้งระหว่างผิวแก้วรูป iris เรียงบนเส้นผ่านกลางภาพ
Starburst / glintการเลี้ยวเบนที่ขอบใบ irisแฉกรอบดวงไฟ
Veiling glareแสงกระเจิงจากฝุ่น รอย และผนังกระบอกเลนส์ (รอยเปื้อนก็ให้ลุคแบบ diffusion ได้ ดู LA7)ฝ้าบาง ๆ ดำยกทั้งเฟรม (ดู LA4)
Glow รอบไฟแสงกระจายใกล้แกนฟุ้งนุ่มรอบแหล่งแสง

ทำไม ghost เรียงเป็นเส้นตรง

ชิ้นแก้วในเลนส์ทุกชิ้นมีจุดศูนย์กลางอยู่บนแกนเดียวกัน แสงที่สะท้อนไปมาจึงยังสมมาตรรอบแกนนั้น ghost ทุกดวงตกบนเส้นที่ลากจากไฟผ่านจุดศูนย์กลางของเลนส์ ดวงที่ t เป็นบวกอยู่ฝั่งเดียวกับไฟ ดวงที่ t ติดลบอยู่อีกฝั่งและเคลื่อนสวนทาง

เลนส์ที่มีผิวแก้ว S ผิว มีคู่สะท้อนได้ S(S−1)/2 คู่ เลนส์ซูมที่มีชิ้นแก้วเยอะจึงมี ghost เยอะและรกกว่าเลนส์ prime แต่ส่วนใหญ่จางจนมองไม่เห็น เห็นชัดจริงไม่กี่ดวง

ghost ที่หลุดจากเส้นไฟ–กลางภาพ คนดูรู้สึกว่าผิดทันที

รูปร่าง สี และขนาด

ghost คือภาพ iris ที่เบลอ เปิดรูรับแสงกว้าง ghost จะกลมนุ่ม หรี่รูรับแสง ghost จะเป็นเหลี่ยมคมตามจำนวนใบ แต่ละดวงต้องมีขนาดและความแรงไม่เท่ากัน สีมาจาก coating ของผิวแก้วคู่นั้น และขอบ ghost มักมีสีเหลื่อมเล็กน้อย ghost ที่ไม่มีสีเหลื่อมเลยดูเป็น CG

แฉก starburst มาจากขอบใบ iris ใบละสองแฉก ใบคู่แฉกทับกันได้ n แฉก ใบคี่ไม่ทับได้ 2n แฉก หรี่รูรับแสงมากแฉกยิ่งยาวคม ถ้า plate มีแฉก 14 เส้น แปลว่าเลนส์มีใบ iris 7 ใบ

ใส่ flare ให้ดูจริง

flare มีอยู่เมื่อแหล่งแสงอยู่ในเฟรมหรือใกล้ขอบเท่านั้น ไฟถูกบัง flare ต้องหรี่ตาม flare อยู่บนแก้ว ไม่ติดกับฉาก จึงใช้ 2D track ของแหล่งแสงขับตำแหน่ง แล้วให้ ghost วิ่งตามเส้นผ่านกลางภาพเอง ความสว่างของไฟเปลี่ยนขนาดของ flare ที่ตาเห็นมากกว่าระยะห่าง

ใช้น้อย: ghost ใหญ่นุ่มไม่กี่ดวงดูดีกว่าลูกปัดเล็ก ๆ เป็นแถว ดูในขณะเคลื่อนไหว แล้วลองลดลงครึ่งหนึ่ง ใส่การกระพริบเล็ก ๆ ให้ไฟและ flare ทุกชั้นเต้นพร้อมกัน

  1. 1Track แหล่งแสง
  2. 2ghost บนเส้นผ่านกลาง
  3. 3ความแรงตามไฟ (บัง = หรี่)
  4. 4Merge plus ก่อน shake (LA7)

4 ในงานจริง

ทำใน Nuke

  1. track แหล่งแสงไว้ที่เดียว แล้วให้ทุกชั้นอ่านตำแหน่งจาก track นั้น glow รอบไฟ link กับ track ได้ตรง ๆ แต่ ghost แต่ละดวงต้องใช้ expression ตำแหน่ง = กลาง + t·(track − กลาง) โดยมีค่า t ของตัวเอง (t ติดลบสำหรับฝั่งตรงข้าม) ถ้า link ghost กับ track ตรง ๆ ทุกดวงจะไปกองอยู่บนไฟ
  2. Flare หลายตัวซ้อนกันได้ (ghost ใหญ่นุ่ม, ghost เล็ก, glow) แยกเป็นสายของตัวเอง แล้ว Merge plus เข้า comp ในสาย camera หลัง diffusion และ glow หลัก ก่อน shake (ดู LA7)
  3. Glint สำหรับแฉก ตั้งจำนวนแฉกให้ตรงกับใบ iris ของเลนส์ใน plate
  4. Grade gain ของทุกชั้นผูกกับ expression กระพริบตัวเดียวกัน และลดลงเมื่อไฟถูกบัง (roto หรือ key ของตัวบัง)

พลาดบ่อย → แก้ยังไง

  • ✗ วาง ghost ตามใจ ไม่อยู่บนเส้นไฟ–กลางภาพ✓ ทุก ghost = กลาง + t·(ไฟ − กลาง) ขยับไฟแล้ว ghost ต้องเลื่อนตามเส้นเอง
  • ✗ ghost ทุกดวงขนาดและสีเท่ากัน✓ ให้แต่ละดวงต่างกัน และใส่สีเหลื่อมเล็ก ๆ ที่ขอบ
  • ✗ flare ยังอยู่ทั้งที่ไฟออกนอกเฟรมไปไกลหรือถูกบัง✓ ผูกความแรงกับการมองเห็นไฟ ไฟหาย flare หาย
  • ✗ จำนวนแฉกไม่ตรงกับเลนส์✓ นับแฉกใน plate iris ใบคู่ให้แฉกเท่าจำนวนใบ ใบคี่ให้แฉกสองเท่า แฉก 14 หรือ 18 เส้นจึงแทบทุกครั้งคือ 7 หรือ 9 ใบ

เช็กก่อนส่งช็อต

  • ghost ทุกดวงอยู่บนเส้นผ่าน optical centre ทุกเฟรม
  • ความแรงตามไฟ: บังแล้วหรี่ ออกเฟรมแล้วหาย
  • รูปทรง ghost และจำนวนแฉกตรงกับ iris ของเลนส์
  • ดูในขณะเล่น แล้วลองลดลงครึ่งหนึ่ง

5 เช็กตัวเอง

เช็กตัวเอง 1 ข้อ

ดวงไฟเลื่อนไปทางขวาบน ghost ที่อยู่ฝั่งตรงข้ามจะเลื่อนไปทางไหน

สิ่งที่ได้เรียน

🔒 ตอบคำถามด้านบนก่อน แล้วการ์ดนี้จะเปิด

คำถามเพิ่ม

1. ดวงไฟอยู่ตรงกลางเฟรมพอดี ghost จะอยู่ที่ไหน

2. plate มีแฉกรอบไฟ 18 เส้น เลนส์น่าจะมีใบ iris กี่ใบ

ตัวเลขมาจากไหน: กฎสองข้อนี้เป็นฟิสิกส์ของเลนส์ที่มีงานตีพิมพ์รองรับ: ghost เรียงบนเส้นผ่านแกนเลนส์ และจำนวนแฉกของ starburst (คู่ = n, คี่ = 2n) ตำแหน่ง t ขนาด สี ความสว่าง และรูปทรงของ ghost ทั้ง 10 ดวง trace ผ่านสูตรเลนส์ Double-Gauss 50 มม. ที่ตีพิมพ์แล้ว (Smith, Modern Lens Design; สิทธิบัตร US 2,673,491 ที่หมดอายุ) ด้วยโค้ด optics ของ FlareSim ซึ่งเป็น open source (MIT) รันแบบ headless: สะท้อนแบบ Fresnel, coating MgF₂ ชั้นเดียว, 3 ความยาวคลื่น, iris กลม ค่า Abbe ของกระจกเป็นค่าประมาณ ความสว่างบนจอใช้ค่าขยายเพื่อการสอน (อัตราส่วนระหว่าง ghost, coating และ f-stop มาจากการ trace) แสงฟุ้งและแฉกรอบดวงไฟยังเป็นภาพวาด เลนส์แต่ละรุ่นให้ ghost ไม่เหมือนกัน จุดกลางจริงคือ optical centre ของเลนส์ ซึ่งอาจเยื้องจากกลางเฟรมเล็กน้อย