Зерно

Плёночное зерно — не дефект, а сама природа фотографии: изображение на плёнке сложено из крошечных частиц серебра. Цифровая матрица его не знает, поэтому зерно добавляют нарочно — в кино, чтобы убрать «пластиковую» гладкость, и в графике, чтобы спрятать полосы в градиентах. Видеокодек AV1 даже умеет снимать зерно перед сжатием и синтезировать заново при показе, чтобы не тратить на него биты.

Как это устроено

Эмульсия — это желатин с кристаллами галогенида серебра, в основном бромида. Кристалл, поймавший достаточно света, при проявлении целиком превращается в серебро, остальные растворяет фиксаж: решение двоичное, да или нет. Тон — это доля проявленных кристаллов p, а разброс такой случайной двоичной мозаики пропорционален p(1 − p): он максимален в полутонах и сходит на нет в глубоких тенях и светах. Ровно это делает «Только полутона»: вес зерна плавно переходит от единицы к 4L(1 − L).

Само зерно — периодический симплекс-шум, размер которого («Размер зерна») задан в долях кадра. «Жёсткость» добавляет октаву вдвое мельче, «Цветность» разводит каналы, подмешивая к общему шуму независимый для каждого, — у цветной плёнки три слоя эмульсии, и зерно в каждом своё. Если зерно мельче пикселя, его амплитуда падает как размер/пиксель: при усреднении N независимых зёрен шум уменьшается в √N раз. Поэтому превью не выглядит шумнее экспорта. В анимации поле шума скользит по окружности: каждый кадр новый, а петля замыкается точно.

Немного истории

Зернистость идёт рука об руку с чувствительностью: крупный кристалл легче ловит свет, поэтому высокочувствительные плёнки зернистее. Селвин из исследовательской лаборатории Kodak в 1935 году сформулировал закон: зернистость σ, измеренная через окошко площади S, падает как 1/√S. Поэтому в технических листах Kodak её указывали как RMS-зернистость при окошке 48 мкм. В 1980-х Kodak выпустила эмульсии T-Grain с плоскими «таблитчатыми» кристаллами: больше площади для света при том же объёме серебра — выше чувствительность без лишнего зерна.

Что покрутить

• «Размер зерна» задан в долях кадра, поэтому на экспорте 8K зерно то же, только чётче: 0,001 — мелкая плёнка, 0,003–0,005 — грубая высокочувствительная.
• «Цветность» 0 — чёрно-белая плёнка, 0,3–0,5 — цветной негатив, 1 — цветной шум цифровой матрицы на высоком ISO.
• «Мерцание» 0 — застывшее зерно для статичной картинки; 1–2 — зерно «кипит», как при кинопроекции.
• Над гладкими «Градиентной сеткой» и «Фрактальным шумом» лёгкое зерно («Сила» 0,1–0,2) убирает полосы на экспорте и добавляет «аналоговости». Поверх «Растра» и «Дизеринга» оно ни к чему — у них своя фактура.