In photography and optics, vignetting (; ) is a reduction of an image's brightness or saturation toward the periphery compared to the image center. The word vignette, from the same root as vine, originally referred to a decorative border in a book. Later, the word came to be used for a photographic portrait that is clear at the center and fades off toward the edges. A similar effect is visible in photographs of projected images or videos off a projection screen, resulting in a so-called "hotspot" effect.

Vignetting is often an unintended and undesired effect caused by camera settings or lens limitations.  However, it is sometimes deliberately introduced for creative effect, such as to draw attention to the center of the frame. A photographer may deliberately choose a lens that is known to produce vignetting to obtain the effect, or it may be introduced with the use of special filters or post-processing procedures.

When using zoom lenses, vignetting may occur all along the zoom range, depending on the aperture and the focal length. However, it may not always be visible, except at the widest end (the shortest focal length). In these cases, vignetting may cause an exposure value (EV) difference of up to 3EV.

Causes
There are several causes of vignetting. Sidney F. Ray distinguishes the following types:

 Mechanical vignetting
 Optical vignetting
 Natural vignetting

A fourth cause is unique to digital imaging:
 Pixel vignetting

A fifth cause is unique to analog imaging:
 Photographic film vignetting

Mechanical vignetting
Mechanical vignetting occurs when light beams emanating from object points located off-axis (laterally or vertically off from the optical axis of an optical system under consideration) are partially blocked by external objects of the optical system such as thick or stacked filters, secondary lenses, and improper lens hoods. This has the effect of changing the entrance pupil shape as a function of angle (resulting in the path of light being partially blocked). Darkening can be gradual or abrupt – the smaller the aperture, the more abrupt the vignetting as a function of angle. 

When some points on an image receives no light at all due to mechanical vignetting (the paths of light to these image points is completely blocked), then this results in a restriction of the Field of View (FOV) – parts of the image are then completely black.

Optical vignetting
This type of vignetting is caused by the physical dimensions of a multiple element lens. Rear elements of the lens are shaded by elements in front of them, which reduces the effective lens opening for off-axis incident light. The result is a gradual decrease in light intensity towards the image periphery. Optical vignetting is sensitive to the lens aperture and can often be cured by a reduction in aperture of 2–3 stops. (An increase in the F-number.)

Natural vignetting
Unlike the previous types, natural vignetting (also known as natural illumination falloff) is not due to the blocking of light rays. The falloff is approximated by the cos4 or "cosine fourth" law of illumination fall off. Here, the light fall off is proportional to the fourth power of the cosine of the angle at which the light impinges on the film or sensor array. Wide angle rangefinder designs and the lens designs used in compact cameras are particularly prone to natural vignetting. Telephoto lenses, retrofocus wide angle lenses used on SLR cameras, and telecentric designs in general are less troubled by natural vignetting. A gradual grey filter or postprocessing techniques may be used to compensate for natural vignetting, as it cannot be cured by stopping down the lens. Some modern lenses are specifically designed so that the light strikes the image perpendicular or nearly so, eliminating or greatly reducing vignetting.

Pixel vignetting 
Pixel vignetting only affects digital cameras and is caused by angle-dependence of the digital sensors. Light incident on the sensor at normal incident produces a stronger signal than light hitting it at an oblique angle. Most digital cameras use built-in image processing to compensate for optical vignetting and pixel vignetting when converting raw sensor data to standard image formats such as JPEG or TIFF. The use of offset microlenses over the image sensor can also reduce the effect of pixel vignetting.

Post-shoot 
For artistic effect, vignetting is sometimes applied to an otherwise un-vignetted photograph and can be achieved by burning the outer edges of the photograph (with film stock) or using digital imaging techniques, such as masking darkened edges. The Lens Correction filter in Photoshop can also achieve the same effect.

In digital imaging, this technique is used to create a low fidelity appearance in the picture.

To give a photo a 'retro' look - that it was made with an old camera or lens - one could add an obvious 'vignette' using 'lens correction' or burning in margins by any of several techniques.

There is a much more general use.

Viewers' eyes are attracted to brightness so if the areas to the corners or edges are brighter that the desired center of interest, eyes may wander towards that brightness. To direct the viewers' attention, the bright corners or margins are barely perceptibly darkened. This darkening 'fences off' the bright area and keeps the viewer's eyes where the photographer wants.

The object is to keep the view inside the image but, at the same time, not be obvious.

See also
 Dodging and burning
 Feathering
 Flat-field correction
 Metering mode
 Vignette (philately)

Footnotes

References
 Peter B. Catrysse, Xinqiao Liu, and Abbas El Gamal: QE Reduction due to Pixel Vignetting in CMOS Image Sensors; in Morley M. Blouke, Nitin Sampat, George M. Williams, Jr., Thomas Yeh (ed.): Sensors and Camera Systems for Scientific, Industrial, and Digital Photography Applications, Proceedings of SPIE, vol. 3965 (2000).
 Yuanjie Zheng, Stephen Lin, and Sing Bing Kang, Single-Image Vignetting Correction;  IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2006
 Olsen, Doug; Dou, Changyong; Zhang, Xiaodong; Hu, Lianbo; Kim, Hojin; Hildum, Edward. 2010. "Radiometric Calibration for AgCam" Remote Sens. 2, no. 2: 464-477.

Science of photography
Photographic techniques
Optics
비네팅(vignetting)은 사진 및 광학에서 화상의 중심부에 비해 주변부로 갈수록 화상의 명도 또는 채도가 감소하는 현상을 말한다. 비네트(Vignette)라는 단어는 vine 과 같은 어근에서 유래했으며 원래 책의 장식적인 테두리를 가리키는 용어이다. 나중에 이 단어는 중앙이 선명하고 가장자리로 갈수록 희미해지는 인물 사진을 가리키는데 사용되었다. 비네팅과 유사한 효과가 투영된 이미지의 사진이나 프로젝션 스크린 상의 비디오에서 볼 수 있는데 소위 "핫스팟" 효과라고 한다.

비네팅은 카메라의 설정이나 렌즈의 한계로 인하여 종종 발생하는 원치 않는 효과이다. 하지만 프레임 중앙에 시선을 집중시키는 등 창의적인 효과를 위해 고의로 도입하기도 한다. 사진작가는 이 효과를 얻기 위해 비네팅을 생성하는 것으로 알려진 렌즈를 의도적으로 선택하거나 특수 필터 또는 후처리 절차를 사용하기도 한다.

슈퍼줌 렌즈의 사용 시 개구와 초점 거리에 따라 줌 범위 전체에 비네팅 현상이 발생할 수 있다. 그러나 화각이 가장 넓은 쪽(가장 짧은 초점 거리)을 제외하고 항상 발생하지는 않는다. 이 경우 비네팅으로 인해 최대 0.75 EV의 노출값 (EV) 차이가 발생할 수 있다.

원인 
비네팅의 원인은 여러 가지가 있는데, Sidney F. Ray는 다음의 유형으로 구분한다. 

 기계적 비네팅
 광학 비네팅
 자연적 비네팅
네 번째의 원인은 디지털 이미징에 특유한 것이다.

 픽셀 비네팅
다섯 번째 원인은 아날로그 이미징에만 존재한다.

 사진 필름 비네팅

기계적 비네팅 
기계적 비네팅은 대상 물체의 축에서 벗어난 지점에서 나오는 광선이 후막의 또는 적층의 필터, 보조 렌즈 및 부적절한 렌즈 후드와 같은 외부 물체에 의해 부분적으로 차단될 때 발생한다. 이것은 입사동공의 형태를 각도의 함수로 모양을 변경하여 빛의 경로가 부분적으로 차단되는 효과가 발생한다. 어두어지는 현상은 서서히 일어나기도 하고 급격하게 발생하기도 하는데, 조리개가 작을수록 각도의 변화에 대하여 비네팅이 더 급격하게 발생한다. 

화상의 점의 일부가 기계적 비네팅 (이들 이미지 지점에 대하여 광의 경로가 완전하게 차단됨)에 의하여 광을 전혀 수광하지 못하게 되면, 이는 시야 (FOV)가 제한되는 결과로 되어 화상의 일부가 완전히 검은색으로 된다.

광학적 비네팅 
이러한 유형의 비네팅은 다중 요소 렌즈의 물리적 치수로 인해 발생한다. 후방의 렌즈 구성 요소가 전방의 렌즈 구성 요소에 의해 가려지게 되어 축외 입사광에 대하여 렌즈의 개구가 감소하는 효과가 발생한다. 그 결과 이미지 주변부로 갈수록 광도가 점차 감소한다. 광학 비네팅은 렌즈의 개구의 크기에 민감하고, 개구 조리개를 2-3스톱 줄이면 ( F 값의 증가) 종종 그 증상을 없앨 수 있다.

자연적 비네팅 
위의 유형과 달리 자연적 비네팅(자연적 조명 감소라고도 함)은 광선 차단으로 인한 것이 아니다. 자연적 비네팅에 의한 감쇠는 코사인4 또는 "코사인 4차" 법칙으로 근사된다. 여기서 빛의 감소는 빛이 필름이나 센서 어레이에 충돌하는 각도의 코사인의 4제곱에 비례한다. 광각의 거리계(rangefinder) 디자인과 컴팩트 카메라에 사용되는 렌즈 디자인에서는 특히 자연적 비네팅이 발생하기 쉽다. 일반적으로 망원 렌즈, SLR 카메라에 사용되는 역 초점(retro focus) 광각 렌즈 및 텔레센트릭 디자인은 자연적 비네팅으로 인한 문제가 상대적으로 적다. 자연적 비네팅은 렌즈의 조리개를 조여도 고칠 수 없기 때문에 점진적인 그레이 필터 또는 후처리 기술을 사용해야 자연 비네팅을 보정할 수 있다. 일부 최신 렌즈는 빛이 화상에 수직하거나 거의 수직이 되도록 특별히 설계되어 비네팅을 제거하거나 크게 줄이고 있다.

픽셀 비네팅 
픽셀 비네팅은 디지털 카메라에만 영향을 미치며 디지털 센서의 각도 의존성으로 인해 발생한다. 센서에 수직으로 입사하는 빛은 비스듬한 각도로 입사하는 빛보다 더 강한 신호를 생성한다. 대부분의 디지털 카메라는 원시 데이터를 JPEG 또는 TIFF와 같은 표준 이미지 형식으로 변환할 때 광학 비네팅 및 픽셀 비네팅을 보정하기 위해 내장된 이미지 처리를 사용한다. 이미지 센서 위에 오프셋 마이크로 렌즈를 사용하면 픽셀 비네팅 효과를 줄일 수 있다.

촬영 후 
비네팅은 예술적 효과를 위해 비네팅되지 않은 사진에 적용되기도 하여 사진의 가장자리를 검게 태우거나(필름의 적층을 사용하여) 어두운 가장자리를 마스킹하는 것과 같은 디지털 이미징 기술을 사용하여 얻을 수 있다. 어도비 포토샵의 렌즈 보정 필터에 의해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이 기술은 디지털 이미징에서 사진에 저충실도(사진)의 화상을 얻기 위해서도 사용된다.

같이 보기 
 돗징과 버닝(dodging and buring)
 페더링(feathering)
 플랫 필드 보정
 측광 모드
 비네트(우표수집)

각주

참고 문헌 
 Van Walree's webpage on vignetting  uses some unorthodox terminology, but illustrates very well the physics and optics of mechanical and optical vignetting.
 Peter B. Catrysse, Xinqiao Liu, and Abbas El Gamal: QE Reduction due to Pixel Vignetting in CMOS Image Sensors; in Morley M. Blouke, Nitin Sampat, George M. Williams, Jr., Thomas Yeh (ed.): Sensors and Camera Systems for Scientific, Industrial, and Digital Photography Applications, Proceedings of SPIE, vol. 3965 (2000).
 Yuanjie Zheng, Stephen Lin, and Sing Bing Kang, Single-Image Vignetting Correction;  IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2006
 Olsen, Doug; Dou, Changyong; Zhang, Xiaodong; Hu, Lianbo; Kim, Hojin; Hildum, Edward. 2010. "Radiometric Calibration for AgCam" Remote Sens. 2, no. 2: 464-477.

광학
사진 기법