Matryca to nie klisza
Lustrzanki cyfrowe różnią się coraz mniej od analogowych protoplastów. Ilość danych rejestrowanych „cyframi” dorównuje już analogowemu małemu obrazkowi. Analogowi fotografowie coraz chętniej sięgają po cyfrowe zamienniki ulubionych aparatów. Przesiadając się na cyfrówki, przenoszą na nie swe techniki fotograficzne i nawyki. Świetnie! Niestety, materiały światłoczułe zachowują się inaczej niż krzemowe matryce stosowane w dSLRach.
Zdają się o tym zapominać zarówno twórcy aparatów, implementując żywcem przeniesione z analogów systemy pomiaru światła, jak i użytkownicy, traktując matrycę jak film.
Cyfrak rejestruje liniowo
Matryca w aparacie cyfrowym zachowuje się inaczej niż chemiczny materiał światłoczuły. Obraz na matrycy jest rejestrowany liniowo, sposób widzenia człowieka można przybliżyć funkcją logarytmiczną (podobnie zachowuje się slajd).
Co to znaczy liniowo? Różnica jednego stopnia przysłony np. f/2,8 a f/4 (1 EV) to dwa razy więcej światła wpuszczanego przez obiektyw. Sygnał rejestrowany przez matrycę jest dwa razy silniejszy. Ludzkie oko zaobserwuje zmianę natężenia światła, nie będzie ona jednak postępować liniowo.
Na rysunku oś Y wyskalowana jest w EV i prezentuje średni zakres dynamiki tonalnej matrycy współczesnego dSLRa – mniej więcej 6 EV. Czerwona linia wyznacza na osi X ilość walorów, rejestrowanych przez matrycę (w procentach). Miejsca przecięcia się czerwonej krzywej z kolejnymi wartościami EV, wyznaczają na osi X ilość procentową walorów konwertowanych z postaci liniowej.
Dane cyfrowe, są poszatkowane na wartości dyskretne – nieciągłe. Z matrycy wypływają informacje o jasności obrazu dla poszczególnych pikseli zamienione już na liczby całkowite 1, 2, 3…256. Obraz na kliszy fotograficznej jest ciągły – oprócz wartości całkowitych istnieją wartości pośrednie między nimi 2,54, 234,21 itd.
Z matematycznego punktu widzenia wartości dyskretne i korekta logarytmiczna mają ciekawe cechy. Do najwyższej umieszczonej strefy, 6EV (świateł) należy aż 50% wszystkich walorów zwracanych z matrycy. Do strefy 5 EV (delikatnych półtonów) należy 25% wszystkich walorów rejestrowanych przez matrycę. Do strefy 4EV (średnich półtonów) należy 12,5%. Do strefy 3EV (ciemnych półtonów) 6,7%. Do strefy 2EV (cieni) tylko 3,4%. Strefa 1 to już symboliczne 2%.
Cyfrowy (dyskretny) zapis danych w lustrzance odbywa się z rozdzielczością 10-12 bitów/piksel, innymi słowy, każdy piksel może (liniowo) przyjąć jedną z 1024-4096 wartości. Dla matrycy o rozdzielczości 12 bitów do każdego zakresu EV będzie więc należeć odpowiednio:
EV |
Typowa charakterystyka aparatu cyfrowego np. Canon 20d (4096 wartości)* |
6EV |
2048 |
5EV |
1024 |
4EV |
512 |
3EV |
256 |
2EV |
128 |
1EV |
64 |
*Co ciekawe, w przypadku Nikonów d70/70s/50/40, najwydajniejszy obszar - świateł - jest stratnie kompresowany w RAW. Cały zakres dynamiki tonalnej dla tych aparatów wynosi więc tylko 9,5 bita (~800 walorów).
CCD czy CMOS lubią światło jeszcze z innego powodu. Im mniej elektronów pada na sensor, tym mniej dokładny pomiar. Nawet niewielkie różnice w ilości „schwytanych” fotonów lub przypadkowych elektronów na matrycy powodują duże różnice pomiarowe. Stosunek sygnał/szum w cieniach jest zdecydowanie niekorzystny dla cieni. Jaki z tego wniosek? Matryca lepiej rejestruje światła jak cienie. Potencjał, jaki tkwi w światłach jest wręcz nieporównywalny z cieniami, a my spróbujemy to wykorzystać.
Pomiar od czapki
Niestety, producenci aparatów jak się wydaje nie dostrzegają tego problemu. Systemy pomiarowe mniej lub bardziej skutecznie chronią przed kompletnym prześwietleniem świateł. Dobrze! Matryca w przeciwieństwie do chemicznego materiału światłoczułego, nawet po delikatnym prześwietleniu „strajkuje” natychmiastowo odmawiając dalszej rejestracji sygnału. Nie usprawiedliwia to jednak tego, że strategia naświetlania często prowadzi do wykorzystania tylko gorszej, ciemnej połowy zakresu tonalnego. Zupełnie, jak gdyby inżynierowie nie zmienili algorytmu wyznaczania poprawnej ekspozycji po „wyrwaniu” światłomierza z analoga.
Korekta na światła
Jeżeli fotografowana scena nie przekracza pojemności tonalnej matrycy (~6EV) warto ekspozycję dobrać ręcznie, tak by jak najlepiej wykorzystać wysoki zakres tonalny, światła i półtony. Określenie zakresu tonalnego jest proste. Wystarczy spojrzeć na histogram fotografii. Histogram z „potencjałem” wygląda tak, jak na rysunku 3, jest sporo pustego miejsca po prawej stronie pomiędzy zboczem, a ramką wykresu. Jeżeli lewa strona zbocza nie „włazi” na lewą ramkę – zdjęcie jest poprawne, ale może być lepsze. Jeżeli przy lewej krawędzi wykresu dane bardzo piętrzą się, zdjęcie prawdopodobnie jest niedoświetlone.
Zdjęcia nie zawierające źródeł światła i przedmiotów błyszczących – odbijających źródła światła prawie zawsze kwalifikują się do kategorii „z potencjałem”. Krajobraz „ze słońcem w plecy”, sceny w domu czy na ulicy, większość fotografii w studio.
Na rysunku 3 prezentuję histogram jednego ze zdjęć, które spełnia powyższe kryterium. Dane wypełniają lewą stronę wykresu, po prawej jest sporo miejsca, które za chwilę wykorzystam.
Jak zmienić ekspozycję by „przesunąć” histogram w prawo? Jak pisałem wyżej Matryca dobrze reaguje w światłach, jednak nie toleruje prześwietlenia. Należy więc zwiększyć ekspozycję tak by prawy skraj danych na wykresie zaczynał się jak najbliżej prawej krawędzi (naświetlanie na światła), uważając jednak by po prawej stronie została odrobina wolnej przestrzeni (unikanie prześwietlenia).
W większości przypadków sprawdza mi się zakres + 0,7-1,3EV korekty względem odczytu światłomierza. W tej granicy znalazła się korekta pomiaru omawianego zdjęcia +1,3 EV. Do kontroli poprawności ekspozycji należy używać funkcji wbudowanego histogramu.
I tu kolejne ostrzeżenie. Canony na histogramie prezentują luminancję zdjęcia (jego jasność), a Nikony tylko kanał zielony. W obu wypadkach w specyficznych warunkach, mimo korzystnego wydawało by się wykresu, może nastąpić prześwietlenie jednego z kanałów koloru. W scenie z dominującym jasnym kolorem nieba późnym popołudniem (ze słońcem w plecy) zbyt agresywne przesunięcie histogramu w prawo na podstawie oceny luminancji, jak i kanału zielonego da prześwietlenie kanału niebieskiego.
Postprocessing
Rys. 6. Rozjaśniony wycinek zdjęć światłomierza Soligor, na którym widać, jak ekspozycja wpłynęła na jakość obrazu w cieniach. Zdjęcie z krzywą korekcyjną wykonałem w JPEGu, gdyż mój Adobe Camera RAW ignoruje jej istnienie, a nie posiadam dodatkowego programu - Nikon Capture, który podczas wywoływania uwzględnia krzywą korekcyjną.
Moim zdaniem, 90% zdjęć naświetlonych na światła będzie lepiej odwzorowywać rzeczywistość od zdjęć naświetlanych automatycznie (przy zachowawczym naświetlaniu na szarość 50%). Te 90% zdjęć posiada prawdziwe „światła”, które są gaszone/ściągane do niższych stref niezbyt fortunnym dobraniem algorytmów kalkulacji ekspozycji. Zdjęcia te nie będą wymagać specjalnych korekt. Pozostałe 10% to zdjęcia, w których w wyniku naświetlania „na światła” cienie staną się szarościami. Podczas wywoływania takich zdjęć w PhotoShopie lub innym programie graficznym, bardzo prosto można przywrócić cieniom ich miejsce z pomocą suwaków jasność i kontrast, lub po wywołaniu z pomocą krzywej lub funkcji poziomy. Próbując korekcji obrazu po wywołaniu należy pamiętać o zachowaniu 16 bitowej głębi koloru na kanał!
Nagroda jest oczywista. Więcej detali w cieniach, lepszy stosunek sygnału do szumu.Zaletą „rozciągania” histogramu jest też zwiększenie dynamiki tonalnej. Zdjęcia po przeniesieniu na papier tracą kontrast pięciokrotnie w stosunku do tych oglądanych na monitorze. Wykorzystując maksymalnie dostępną dynamikę, osiągamy żywsze kolory, ciekawsze, przykuwające uwagę odbitki. Więcej „wykorzystanych” walorów to również delikatniejsze, bardziej miękkie przejścia tonalne w gradientach.
Zdjęcie wzorca IT 8.7/2
Wykonałem też zdjęcia wzorca kalibracyjnego IT 8.7/2 z ustawieniem ekspozycji przez światłomierz i „na światła”.
|
|
Gołym okiem nie widać ogromnych różnic po sprowadzeniu obu wzorców do wspólnego mianownika. Szary pasek z dołu wzorca przepuściłem przez Q-13 stepchart Imatestu. Wyniki widać na poniższych wykresach. |
 Rys. 9. Wykres SFR dla ekspozycji ze światłomierza . |
 Rys. 10. Wykres SFR dla ekspozycji na światła. |
Różnica dynamiki tonalnej zdjęć wzorca kalibracyjnego jest niewielka, jednak widoczna na wykresach. Dla wysokiej jakości odstępu sygnału od szumu, zakres dynamiki tonalnej naświetlania na światła wynosi 6,72EV, a „na światłomierz”, 6,58EV.
Krzywe w aparacie - „po ptokach”
Świadomość tego, czym skutkuje niedoświetlenie zdjęć cyfrowych prowadzi do jeszcze jednego wniosku. Wniosku dotyczącego głównie Nikonów.
Światłomierz w Nikonach d100 jak i d70 ma tendencję do silnego niedoświetlania kadru. Użytkownicy systemu szybko wymyślili jak korygować tą wadę, szczególnie uciążliwą w przypadku wykonywania zdjęć do formatu JPEG. Nikon pozwala na wprowadzenie do pamięci aparatu własnej krzywej korekcyjnej, która jest nadawana obrazowi po zarejestrowaniu przez matrycę. Krzywa likwidująca niedoświetlenie „przesuwa” histogram w prawą stronę, zmieniając część półtonów w światła. Nie ma w stosowaniu takiej krzywej nic złego, choć patrząc z punktu widzenia wydajności matrycy, większej w światłach, efekt działania krzywej to tylko wybór mniejszego zła. Krzywa stosowana jest PO zarejestrowaniu obrazu, a więc jest już PO PTOKACH, bo matryca pracowała najintensywniej w cieniach i półtonach.
Histogram prezentowany przez Nikona d70 uwzględnia aktualnie wybraną krzywą użytkownika, mimo, że surowe dane z matrycy są zarejestrowane inaczej (zazwyczaj ciemniej). Warto pamiętać o tym w przypadku fotografowania do formatu RAW, gdzie takie zachowanie może wprowadzać w błąd użytkownika i jest niewskazane z punktu widzenia strategii naświetlania na światła. Tylko niektóre programy do wywoływania RAW uwzględniają osadzone krzywe korekcyjne (Nikon Capture i jedna z mutacji interfejsu użytkownika dla dcraw). Adobe Camera RAW z którego korzystam ignoruje krzywą. Ja radzę sobie z problemem, włączając krzywą Custom tylko i wyłącznie w przypadku robienia zdjęć w JPGu, wracając zaś do normalnego trybu pracy, staram się pamiętać o wyłączeniu tej funkcji (przestawienie wyboru krzywej na pozycję „Normal”. Nie „Auto”!).
Stosując technikę naświetlania na światła, uzyskujemy najwyższą możliwą jakość, płacąc za to jedynie pożegnaniem z automatami mierzącymi światło w archaiczny, analogowy sposób. Histogram, to najlepszy przyjaciel cyfrowego fotografa.
Linki zewnętrzne
Expose (to the) Right na Luminous Landscape.Trackback(0)
Adres TrackBack do tego komentarzaKomentarze (0)
