Nezařazené

Data a expoziční kompenzace

Dnes se asi neobejdeme od trochu matematiky, no, bez počtů. Ale snad se dobereme k něčemu, co bude užitečné při stanovení expozice. Začněme teorií. Většina snímačů digitálních fotoaparátů, píše se v literatuře, má rozsah 6 EV, tedy šesti expozičních stupňů. Expoziční stupně jsou vůči sob v poměru 1:2, tedy dvojnásobku, respektive poloviny (když to bereme z druhé strany). Takž, dejte kšilt dozadu, budeme počítat.

Záznam digitálního obrazu je většinou dvanáctibitový. Dvanáct bitů, to je 212, to je dohromady 4096 odstínů. Zde připomenu, že obrázek JPG je osmibitový, takže obsáhne jen 256 jasových stupňů. My ale jsme zatím na úrovni RAW formátu a ten typicky obsáhne maximum 4096 různých jasů, od černé do bílé. Tyto jasy jsou tedy rozloženy do šesti stupňů jasového rozsahu, jakoby “oddělení”. Vlevo je oddělení pro černou a hodně tmavé, vedle taky tmavé ale míň tmavé, atd. až se vpravo dostáváme ke světlým, hodně světlým tónům až k bílé. Že by takto?

Bylo by to logické – šest jasových stupňů od černé (vlevo) k bílé (vpravo), tak nějak vnímá realitu lidské oko. Problém je v tom, že snímač a elektronika s ním spojená ji zaznamenává jinak. Připomenu princip: světlo dopadá po průchodu objektivem na snímač a jeho energie se mění na elektrický náboj. Jestliže tedy máme 4096 jasových stupňů, z oblasti nejhlubších stínů jich získáme 64. Pak to stoupá po dvojnásobcích: 128 jasových stupňů pro druhý nejtemnější EV, 256 pro ten třetí, 512, dále 1024 a nakonec 2048 úrovní v posledním, šestém oddílu EV.

Znamená to tedy, že 75% obrazové informace obsahuji dva nejsvětlejší jasové stupně a na čtyři poslední zbude bídných 25%. Tolik tedy matematika neboli počty. Plyne z toho jasné poučení pro praxi: máme se držet expozicí co nejvíce v oblasti vysokých jasů, tak, aby se histogram pokud možno nejvíc blížil pravého okraje. Pak ze svého obrázku získáme nejvíc detailů, nejvíc kresby.

Tolik teorie. V praxi se především snažíme vyvarovat se přepalů a tanec na pravé straně histogramu pokládáme za riskantní. Posluchačům Dílny vždycky radím, aby se drželi dál od pravého okraje a aby se snažili nastavit expozici tak, aby histogram končil někde v oblasti třetí čtvrtiny. Obrázek je pak sytý, čitelný i v jasech. Což je rada jaksi selská, jde proti teorii.

Zkusme tedy teorii prověřit praxí. Pořídil jsem tři snímky s roznou expozicí, s odstupem 2/3 EV:

Vlevo je bez kompenzace a histogram vykazuje malý přepal, střední je -2/3 EV a třetí -1,3 EV, přičemž histogram končí více méně někde kolem třetí čtvrtiny. Obrázky jsou v RAW, ten nejsvětlejší má 11,4 MB, druhý také 11,4 MB a třetí je na tom stejně. Datový objem se tedy expozicí nezměnil, podotýkám, že ke stejnému výsledku jsem dospěl i v druhé ověřovací série fotek jiného motivu. Nám ovšem jde o snímky a jejich kvalitu. Podle teorie je třeba exponovat co nejsvětleji, abychom minimalizovali hrozbu šumu ve stínech. Je to logické, jestliže v tom nejtemnějším oddíle je jenom 64 odstínů oproti 2048 v nejsvětlejším, nebezpečí šumu je tu pochopitelně větší. Takže teď budeme s obrázkem pracovat, je v RAW datové podobě, upravme ho do obrazové podoby. V softwaru Silkypix (dodáván k Panasonicu) jsem stáhnul expozici na hodnotu -0,6 (vlevo nahoře na ukázce), abych se zbavil přepalu a aby si histogram hezky lehl k pravému okraji, ale nezvedl se tam, neudělal komín:

Druhý snímek (ten s kompenzací, připomenu, -2/3, tedy měl poměrně velkou kompenzaci, která ale vedla k ideálnímu histogramu bez přepalu, jenom vyvoláme bez úpravy. Třetí snímek s brutální kompenzací -1,3 EV zesvětlíme. Nepřekvapí nás, že dostaneme histogram do ideálního místa po zvýšení expozice… zase o tu “šedesátku”, tentokrát +60:

Teď máme tři vyvolané snímky, jeden ztmavovaný, jeden zůstal úpravou nedotčený a třetí zesvětlovaný. Podle teorie by ten první měl být nejlepší, měl by obsahovat nejvíc obrazové informace, kdežto ten zesvětlovaný by měl být zašuměný. Nuže, zkoumejme. Nejdříve datové objemy, ty snímky s větším počtem detailů jsou objemnější. Čili ten první, který by měl být nejlepší, po vyvolání má 5,7 MB, druhý má 5,6 MB a ten nejhorší 5,5 MB. Takže nějaké změny tu jsou, třebaže ne obrovské. Vizuálně, tedy na pohled, jsopu obrázky stejné. Když je srovnáme v Zoneru, při zvětšení na 100% v jasných partiích také nevidíme žádné rozdíly:

Napínavý bude pohled na temné partie, tam by se měla projevit ta diskriminace “64 versus 2048” z našeho výchozího výpočtu:

Při bedlivé prohlídce najdete určitou degradaci na stéblech trávy na obrázku vpravo. Jistě to není fatálně zašuměná partie, nicméně určitý úbytek kresby tam je. Co z toho plyne pro praxi?
Podotýkám, že vyjádřím svoje osobní přesvědčení a to se může lišit od názorů a zkušenosti jiných. Shrnul bych svůj pohled do několika bodů. Závěr k diskusi

  • Je jisté, že k šumu tíhnou spíše zastíněné partie a čím je větší podexpozice, tím nebezpečí šumu roste
  • použití RAW a následné vyvolávání snímků nám uvolňuje ruce a umožňuje svobodněji pracovat na tonalitě a celkovém vyznění snímku, aniž bychom šli do rizika nějakého poškození
  • výhody exponování “na světla” však nejsou nijak ohromující
  • pro toho, kdo fotí jen v JPEG, je nebezpečí přepalu rozhodně nebezpečnější, než eventuální nebezpečí zvýšeného šumu ve stínech
  • pak doporučuji tradiční cestu “držet se při zdi”, varovat se přepalu a exponovat tak, aby histogram končil v bezpečné vzdálenosti od přepalové zóny

Kdyby vás to moc zajímalo, tady si můžete stáhnout konvertované, avšak dále neupravené obrázky:

Dnes se asi neobejdeme od trochu matematiky, no, bez počtů. Ale snad se dobereme k něčemu, co bude užitečné při stanovení expozice. Začněme teorií. Většina snímačů digitálních fotoaparátů, píše se v literatuře, má rozsah 6 EV, tedy šesti expozičních stupňů. Expoziční stupně jsou vůči sob v poměru 1:2, tedy dvojnásobku, respektive poloviny (když to bereme z druhé strany). Takž, dejte kšilt dozadu, budeme počítat.

Záznam digitálního obrazu je většinou dvanáctibitový. Dvanáct bitů, to je 212, to je dohromady 4096 odstínů. Zde připomenu, že obrázek JPG je osmibitový, takže obsáhne jen 256 jasových stupňů. My ale jsme zatím na úrovni RAW formátu a ten typicky obsáhne maximum 4096 různých jasů, od černé do bílé. Tyto jasy jsou tedy rozloženy do šesti stupňů jasového rozsahu, jakoby “oddělení”. Vlevo je oddělení pro černou a hodně tmavé, vedle taky tmavé ale míň tmavé, atd. až se vpravo dostáváme ke světlým, hodně světlým tónům až k bílé. Že by takto?

Bylo by to logické – šest jasových stupňů od černé (vlevo) k bílé (vpravo), tak nějak vnímá realitu lidské oko. Problém je v tom, že snímač a elektronika s ním spojená ji zaznamenává jinak. Připomenu princip: světlo dopadá po průchodu objektivem na snímač a jeho energie se mění na elektrický náboj. Jestliže tedy máme 4096 jasových stupňů, z oblasti nejhlubších stínů jich získáme 64. Pak to stoupá po dvojnásobcích: 128 jasových stupňů pro druhý nejtemnější EV, 256 pro ten třetí, 512, dále 1024 a nakonec 2048 úrovní v posledním, šestém oddílu EV.

Znamená to tedy, že 75% obrazové informace obsahuji dva nejsvětlejší jasové stupně a na čtyři poslední zbude bídných 25%. Tolik tedy matematika neboli počty. Plyne z toho jasné poučení pro praxi: máme se držet expozicí co nejvíce v oblasti vysokých jasů, tak, aby se histogram pokud možno nejvíc blížil pravého okraje. Pak ze svého obrázku získáme nejvíc detailů, nejvíc kresby.

Tolik teorie. V praxi se především snažíme vyvarovat se přepalů a tanec na pravé straně histogramu pokládáme za riskantní. Posluchačům Dílny vždycky radím, aby se drželi dál od pravého okraje a aby se snažili nastavit expozici tak, aby histogram končil někde v oblasti třetí čtvrtiny. Obrázek je pak sytý, čitelný i v jasech. Což je rada jaksi selská, jde proti teorii.

Zkusme tedy teorii prověřit praxí. Pořídil jsem tři snímky s roznou expozicí, s odstupem 2/3 EV:

Vlevo je bez kompenzace a histogram vykazuje malý přepal, střední je -2/3 EV a třetí -1,3 EV, přičemž histogram končí více méně někde kolem třetí čtvrtiny. Obrázky jsou v RAW, ten nejsvětlejší má 11,4 MB, druhý také 11,4 MB a třetí je na tom stejně. Datový objem se tedy expozicí nezměnil, podotýkám, že ke stejnému výsledku jsem dospěl i v druhé ověřovací série fotek jiného motivu. Nám ovšem jde o snímky a jejich kvalitu. Podle teorie je třeba exponovat co nejsvětleji, abychom minimalizovali hrozbu šumu ve stínech. Je to logické, jestliže v tom nejtemnějším oddíle je jenom 64 odstínů oproti 2048 v nejsvětlejším, nebezpečí šumu je tu pochopitelně větší. Takže teď budeme s obrázkem pracovat, je v RAW datové podobě, upravme ho do obrazové podoby. V softwaru Silkypix (dodáván k Panasonicu) jsem stáhnul expozici na hodnotu -0,6 (vlevo nahoře na ukázce), abych se zbavil přepalu a aby si histogram hezky lehl k pravému okraji, ale nezvedl se tam, neudělal komín:

Druhý snímek (ten s kompenzací, připomenu, -2/3, tedy měl poměrně velkou kompenzaci, která ale vedla k ideálnímu histogramu bez přepalu, jenom vyvoláme bez úpravy. Třetí snímek s brutální kompenzací -1,3 EV zesvětlíme. Nepřekvapí nás, že dostaneme histogram do ideálního místa po zvýšení expozice… zase o tu “šedesátku”, tentokrát +60:

Teď máme tři vyvolané snímky, jeden ztmavovaný, jeden zůstal úpravou nedotčený a třetí zesvětlovaný. Podle teorie by ten první měl být nejlepší, měl by obsahovat nejvíc obrazové informace, kdežto ten zesvětlovaný by měl být zašuměný. Nuže, zkoumejme. Nejdříve datové objemy, ty snímky s větším počtem detailů jsou objemnější. Čili ten první, který by měl být nejlepší, po vyvolání má 5,7 MB, druhý má 5,6 MB a ten nejhorší 5,5 MB. Takže nějaké změny tu jsou, třebaže ne obrovské. Vizuálně, tedy na pohled, jsopu obrázky stejné. Když je srovnáme v Zoneru, při zvětšení na 100% v jasných partiích také nevidíme žádné rozdíly:

Napínavý bude pohled na temné partie, tam by se měla projevit ta diskriminace “64 versus 2048” z našeho výchozího výpočtu:

Při bedlivé prohlídce najdete určitou degradaci na stéblech trávy na obrázku vpravo. Jistě to není fatálně zašuměná partie, nicméně určitý úbytek kresby tam je. Co z toho plyne pro praxi?
Podotýkám, že vyjádřím svoje osobní přesvědčení a to se může lišit od názorů a zkušenosti jiných. Shrnul bych svůj pohled do několika bodů. Závěr k diskusi

  • Je jisté, že k šumu tíhnou spíše zastíněné partie a čím je větší podexpozice, tím nebezpečí šumu roste
  • použití RAW a následné vyvolávání snímků nám uvolňuje ruce a umožňuje svobodněji pracovat na tonalitě a celkovém vyznění snímku, aniž bychom šli do rizika nějakého poškození
  • výhody exponování “na světla” však nejsou nijak ohromující
  • pro toho, kdo fotí jen v JPEG, je nebezpečí přepalu rozhodně nebezpečnější, než eventuální nebezpečí zvýšeného šumu ve stínech
  • pak doporučuji tradiční cestu “držet se při zdi”, varovat se přepalu a exponovat tak, aby histogram končil v bezpečné vzdálenosti od přepalové zóny

Kdyby vás to moc zajímalo, tady si můžete stáhnout konvertované, avšak dále neupravené obrázky:

Inzerce

Techniku a služby nejlépe nakoupíte ve: