2018-08-29

Integroituja vinjetointilukuja

Rupesin miettimään kuinka paljon objektiivin kuvakulmalta tulevasta potentiaalisesta valosta katoaa vinjetointiin ennen kuin se päätyy kennolle. Tämä luku on onneksi helppo selvittää: verrataan kuvan kirkkautta kuvan keskellä — oletetulla vinjetointivapaalla alueella — ja keskimäärin koko kuva-alalla. Näiden kahden luvun suhteesta saadaan valohävikki sekä prosentteina että aukkoina. Vertailua varten kameran raakakuvat pitää purkaa lineaarisiksi numeroarvoiksi dcrawilla, itse analyysin voi tehdä AstroImageJ:llä ja taulukkolaskimella. Kameran kennohan on melkein koko sävylliseltä toistoalaltaan suora fotonilaskuri, joten pikseleiden numeroarvot käyvät ihan sellaisinaan laskutoimituksiin kunhan niistä ensin vähentää mahdollisen bias-tason.

Jos ajatellaan kuvaa kolmiulotteisena, suorakulmaisena särmiönä jossa kuvan sivut muodostavat särmiön vaaka- ja syvyysmitan ja pikseleiden numeroarvot vastaavasti pystymitan, antaa kuva-alan pikseleiden arvo kerrottuna kuvan mitoilla särmiön tilavuuden. Särmiö saisi maksimitilavuutensa jos kuva-ala saisi kauttaaltaan saman arvon jokaiselle pikselille, joten todellinen tilavuus eli kokonaisvinjetointi saadaan siis laskemalla keskiarvo kuvan kaikista pikseleistä. Kuvan kokonaisvalomäärän ollessa analoginen särmiön tilavuudelle. Kuva kertoo enemmän kuin tuhat sanaa, joten alla kolmiulotteinen visualisointi kuvan vinjetoinnista kahdella erityyppisellä objektiivilla:



Jos kuvittelee myös nurkkien nousevan kuvan keskustan kanssa samalle korkeudelle, niin voi visualisoida kuinka paljon särmiön tilavuudesta ja sitä myöten kuvan kokonaisvalomäärästä on vinjetointi syönyt. On myös helppo nähdä laajakuvakulmaisen objektiivin piirtoympyrä loppuvan melkein heti kuvan nurkan ulkopuolella, ja perspektiivinkorjausobjektiivin piirtoympyrän ollessa mitoiltaan huomattavasti suurempi siirtojen ja kallistusten mahdollistamiseksi.

Kuvaa katsoessa ihmissilmä ei tietenkään näe rajuakaan vinjettiä noin voimakkaana, koska näkösysteemi on huomattavan epälineaarinen. Sen sijaan pudotus kohina/signaalisuhteessa ja kasvu kohinan määrässä on suoraviivainen vinjettiä korjattaessa ohjelmallisesti, ja se kyllä sitten näkyy — varsinkin jos kuvan äärimmäista reunaa pääsee tai joutuu vertailemaan suhinoiltaan siloisena pysyneeseen keskustaan. Näin voi käydä vaikkapa panoraamaa kasatessa.

Alla on taulukoituna muutamien objektiivien kokonaisvinjetointilukemia, kaikki tietenkin täydellä aukolla ja äärettömään tarkennettuina.


Objektiivi
Koko kuva-alan valohävikki, %Koko kuva-alan valohävikki, aukkoaIntegroitu aukkosuhde
Tokina 11-16mm f/2.8 (DX)61%1,38f/4,5
Sigma 14mm f/1.8--%--f/--
Samyang 14mm f/2.882%2,47f/6,6
Irix 15mm f/2.481%2,36f/5,4
Samyang 24mm f/3.5 T/S (siirrotta)63%1,45f/5,8
Sigma 35mm f/1.467%1,62f/2,5
Samyang 35mm f/1.476%2,07f/2,9
Nikon AF-S 35mm f/1.8G (DX)53%1,10f/2,6
Nikon AF 50mm f/1.8D42% (!)0,79f/2,4
Nikon AF-S 50mm f/1.8G75%2,00f/3,6
Samyang 85mm f/1.473%1,89f/2,7
Nikon AF 85mm f/1.8D71%1,80f/3,4
Nikon AF-S 105mm f/2.8 VR75%2,00f/5,6
Samyang 135mm f/271%1,80f/3,7
Sigma 50-150mm f/2.8 II (DX) @ 150mm60%1,33f/4,4
Sigma 180mm f/2.8 OS71%1,79f/5,2
Nikon 300mm f/2.8 AFn 70%1,72f/5,1
Sigma 100-300mm f/4 @ 300mm65%1,51f/6,7

Nikonin halvin 50-millinen ruuvarilinssi vetää pohjat tässä vertailussa, valosta katoaa matkalle kennolle alle puolet. Voi olla että luku on virheellinen, mutta en omassa tarkastelussa mitään äkkiseltään silmäänpistävää virhettä huomannut. 35-millisen DX-Nikkorin hyvä tulos taas on helppo selittää: vinjetointi on mitattu pienemmältä APS-C-kennokoolta, vaikka objektiivin piirtoympyrä kattaa täydellä aukolla melkein koko kinokoon kennon. Ultralaajikset vetävät tässäkin pohjan, neljä viidesosaa valosta katoaa matkalla kennolle. Osan tästä selittää ns. luonnollinen vinjetointi, joka on suoraan verrannollinen valon tulokulman tangenttiin. Pidemmissä objektiiveissa vinjetointi on pääosin mekaanista: kameran kenno ei näe objektiivin koko aukkoa kerrallaan; lisäksi supernopeissa objektiiveissa vinjetointia tulee myös pikselien rakenteesta johtuen: valoa heijastuu pois mikrolinsseistä ja imeytyy kennon fotonikaivojen seinämiin sekä senseleitä varjostaviin sähköisiin komponentteihin. Myös kameran rakenteet voivat varjostaa kuvaa, peilikamerassa ei ole harvinaista nähdä peilikotelon varjoa kuvan molemmilla pitkillä sivuilla.

2018-08-15

Sigma 14mm f/1.8 ja pallopanoraamat

Vaikka Sigman ja Samyangin 14-milliset superlaajikset myydään ja markkinoidaan samalla millimäärällä, on niiden kuvakulmassa pieni mutta joissain tilanteissa merkittävä ero. Eroa ei ole suuresti, Huginin pallopanoraamaa varten ottamista kuvista laskema kuvan lyhemmän sivun kuvakulma on Korean ihmeen tapauksessa 82,5 astetta, Sigman taas ollessa samalta kuvakulmaltaan 79,1 astetta — siis reilun kolmen asteen ero. Korealaiset olisivat voineet oikeastaan hyvillä mielin myydä objektiiviaan 13-millisenä, koska sitä se on — ainakin lähelle tarkentaessa. Ehkä numero 13 on edelleen liian tabu kaupallisia tarkoitusperiä ajatellen.


(Pallopanoraaman napa-alueet kolmella eri superlaajakulmalla. Tummat alueet ovat kuvien välistä limitystä.

Kolme astetta kuulostaa pieneltä erolta noin suurilla kuvakulmilla, mutta sillä on suuri vaikutus pienintä mahdollista kokonaisen pallopanoraaman kattavaa kuvamäärää etsittäessä. Siinä missä Samyang kattaa koko 360×180° panoraamapallon vähimmissään seitsemällä kuvalla, joista viisi on keskirivillä, vaatii Sigma aukottomaan tulokseen kaksi kuvaa lisää. Lisäkuvat tulevat panoraamapallon molemmille navoille, ristikkäin. Kuvassa yllä on esitetty pallopanoraaman yksi napa-alue Sigman 14mm f/1.8:lla, Samyang 14mm f/2.8:lla ja Irixen 15mm f/2.4:lla joka kuvakulmaltaan selvästi muita kapeampana jättää jo melkoisia reikiä kuvassa käytetyllä 5+1+1-kuvauskaavalla. Tässä tapauksessa kuvia on siis viisi kappaletta ympäriinsä, pitkin horisonttia, ja yksi nadiirille sekä toinen zeniitille.


(Pallopanoraaman napa-alueet Sigma 14mm f/1.8 -objektiivilla kun keskiriville on kuvattu viisi (vas.) tai kuusi (oik.) kuvaa.)

Vaihtoehtoisesti panoraamapallon ekvaattorille voi kuvata viiden kuvan (72° välein) sijasta kuvata kuusi kuvaa (60° välein), jolloin yksi napakuva suoraan alas- ja ylöspäin 30 astetta ekvaattorikuvista sivuun riittää Sigmalla kattamaan panoraaman zeniitin ja nadiirin ilman aukkoja. Tämän kuvauskaavan huono puoli on erittäin pieni kuvien limitys molempien napakuvien pitkillä sivuilla, kuvien päällekkäisyyden ollessa enimmäisleveydeltään joitain satoja pikseleitä. Noin pienelle alueelle ei usein satu edes mitään mistä voisi ohjelmistopohjaisesti tai edes käsin etsiä kohdistuspisteitä eikä saumalla ole juuri tilaa liikkua kuvien limityksen keskilinjasta, mutta se on silti tarpeeksi suuri kuvien yhdistämiseen kunhan mitään liikkuvaa ei osu saumaan. Toisaalta kaava on helppo kuvata kunhan laittaa panoraamapäänsä 12 naksauksen asetukselle: ekvaattorilla kuva otetaan joka toisella naksauksella ja navat kuvataan yksi naksaus sivuun siitä mistä panoraaman keskirivi alkoi.

2018-08-11

Tältä näytti osittainen auringonpimennys

Elämme Auringon aktiivisuuden minimiaikaa, siksi Auringon kiekko tämänpäiväisen osittaisen auringonpimennyksen aikana oli täysin piirteetön. Harmi sinällään, muutama iso auringonpilkkuryhmä tuossa päivätähden kiekon keskellä olisi näyttänyt ihan kivalta, jopa kuvaukselliselta.


(Kyllä, kuva on kuvankäsittelyn keinoin rakennettu komposiitti. Taivaalla ei paista viittä samanikaista Aurinkoa.)

Röpelöisyys Kuun varjokuvan reunalla aiheutunee ihan vain ilmakehän rauhattomuudesta, en jaksa uskoa että Kuun vuoristojen ja kraatereiden ääriviivat Kuun reunamilta tulisivat vielä tässä pikselimittakaavassa esiin. Samasta syystä kuvien pinoamisessa pienempien detaljien perässä ei ole mitään järkeä näin lyhyellä polttovälillä, Auringon fotosfäärin ainoa tekstuuri eli konvektiivisen kuohumisen aiheuttama granulaatio ei kuvassa näkyisi.

Jos auringonpimennyskukkakuvaa zoomaa ulospäin, paljastuu mielenkiintoinen optinen harha: kuunkaaren läheinen osa Auringosta näyttää jatkuvan suoraan eikä kaartuvan, tehden Auringosta pisaranmutoisen näköisen. Jälleen kerran osoitus siitä kuinka näköjärjestelmämme automaattisesti tekee aika pitkälle meneviä oletuksia kappaleiden muodosta silloin kun jokin osa ei ole suoraan näkösällä.

Auringonpimennyskukka

Perseidien tähdenlentoparven maksimi on muuten tässä viikonloppuna ja auringonpimennyksen ajoitus sen suhteen on optimaalinen: on nimittäin uusikuu ja taivas ainakin eteläisessä Suomessa alkaa lähestyä jo ihka oikeaa pimeyttä.

2018-08-04

Sataprosenttista, laimentamatonta ja suodattamatonta sumupornoa

Eilen satoi vettä, pitkästä aikaa. Yöksi taivas selkeni ja tietäähän mitä siitä seuraa: usvaa ja sumua jokaiseen niemeen, järvenselkään, peltoaukeaan, metsälaikkuun ja notkelmaan. Pakenin matalalla roikkuvaa sumua Kasurilan mäen päälle ja enemmittä puheitta, tämmöistä sieltä näkyi:

Kesäyön usva metsän lomassa

Maisema muutti ulkoasuaan jatkuvasti ja ihan minuuttien aikajänteellä. Samasta paikkaa ei kahta samanlaista kuvaa voinut ottaa peräkkäin. Välillä tuulenvire toi usvan myös Kukkurinmäen päälle peittäen kaiken alleen ja antaen kuvaustauon josta ei voinut kieltäytyä.

Usvaa ja matalalla roikkuvia pilviä

2018-08-03

Valaisevia yöpilviä

Onko ksylitolipurkka valmiina? Nyt nimittäin tulee karkkia ja imellystä koko rahan edestä. Kuun vaihtuessa heinäkuusta elokuuksi oli taivaalla tämän kesän kevyesti parhain yöpilvishow jota tulikin kuvattua ihan aamunkoittoon asti. Kotio neljältä tullessa paistoi aurinko kirkkaasti jo alapilviin, mutta silti pystyi matalalta itä- ja länsitaivaalta erottamaan vielä valaisevien yöpilvien sinertäviä sävyjä oranssia aamutaivasta vasten. En muista vastaavaa näheeni aiemmin.



Kahdentoista maissa yöpilvet levittäytyivät vielä pitkälle etelätaivaalle (pallopanoraama yllä). Vain puolta tuntia myöhemmin Maan varjo pilvien korkeudellä (n. 80km) oli jo niin korkealla että pilvien näkyvyys rajoittui taivaanlakea alemmaksi (pallopanoraama alla). Yksi lähenevän syksyn vähemmän tunnetuista merkeistä on vähenevän Kuun nouseminen aamuyön taivaalla koko ajan korkeammalle, ja kyllähän se lopulta ilmestyi Kemiran kipsikasan takaa paistamaan.

2018-08-02

Ukkossolun nousu ja kuolema

Onneksi satuin sattumalta vilkaisemaan Blitzortungin salamapaikanninta, sisä-Savosta nimittäin oli matkalla tänne pieni mutta pippurinen ukkossolu. Pihalta näkikin kumpupilven välähtelevän äänettömästi jo aika taajaan, joten äkkiä vaan länteen aukeavalle rannalle kytikseen. Samalla rannalla on tullut salamointia kuvattua jo monen monta kertaa.

Salaman purkauskanava valaisee öisen sateen

Ukkossolu nousee Pikku-Sulkava-järven takaa

Ajattelin jättää salamatriggerin nyt reppuun, koska sillä ei saa ihan koko salamaa kuvaan, vaan sen alkuosa jää kuvaamatta kameran suljinviiveen vuoksi. Jättämällä kamera raksuttamaan tauotta, sivutuotteena on myös kiva timelapse jonka loppuosa ei tällä kertaa peity sateeseen, pilven saderintaman kulkiessa hiukan kuvauspaikan pohjoispuolelta. Parempi näin, tietysti. Lopulta pilven puuskarintama, tai se mitä siitä oli jäljellä, kävi puhaltamassa itikatkin tiehensä. Vielä parempi näin.

Pilven välähdysten lomasa voi huomata yhden ruudun mittaisen vihertävän hehkun sateen seassa videon oikean kolmanneksen kohdilla. Oletan sen aiheutuvan muuntajan tai muun sähkönliikutteluun liittyvän laitteen rikkoutumisesta, ainakin suunta täsmää lähimpään tolppamuuntajaan joka on tuossa reilun kilometrin päässä.