Od vynálezu fotografie do objevení formátu RAW byla hodnota expozice vždy spojována s momentem zmáčknutí spouště. Nastavit expoziční parametry jste mohli pouze před vlastní expozicí. Fotografování a zpracování obrazu byly vždy oddělené činnosti. Nyní tomu tak není.
Při zpracování datových souborů RAW můžete upravit interpretaci odpovídající změně expozice až o 1,5 EV prakticky se stejným efektem jako by k této změně došlo v nastavení fotoaparátu před zmáčknutím spouště.
Změnu expozice lze simulovat téměř v každém editačním programu ve formátech JPEG, případně TIFF. Podstatný rozdíl je v tom, že při dodatečném nastavení expozice v RAW nedojde ke ztrátě kvality snímku jako u napodobení tohoto nastavení v JPEG nebo TIFF. Tento fakt je hlavním důvodem pro fotografování do RAW.
V čem je výjimečné postavení úpravy expozice v souborech RAW? Zaprvé je to jejich vyšší bitová hloubka a zadruhé skutečnost, že úpravy se aplikují na digitalizovaný lineární záznam snímače.
Vyšší bitová hloubka souborů RAW
Údaje ze snímače fotoaparátu jsou analogové. A/D převodník přidělí jasovým hodnotám jednotlivých barev digitální, tedy číselné údaje. Tato činnost je destruktivní proces, kdy nekonečně velké množství analogových veličin musí degradovat na číslicově definované hodnoty. Pokud na snímací prvek nedopadlo světlo, A/D převodník této situaci přiřadí číslo 0. Pokud na snímací prvek dopadne maximální světlo, které je buňka schopna zpracovat, A/D převodník této situaci přiřadí například 65 536. Tím rozdělí každý RGB kanál na 65 536 (216) jasových úrovní červené, zelené a modré barvy, tedy 48 bitů. Jejich kombinacemi může vzniknout až závratných 280 000 000 000 000 barevných odstínů. Toto rozdělení je typické pro 16bitový A/D převodník.
Obrazový procesor a firmware fotoaparátu z těchto dat zaokrouhlí odstíny barev na 8 bitový JPEG obrázek pro každý kanál, celkem 24bitů, který může obsahovat až 16,7 milionů (224) definic barev. A/D převodníky fotoaparátů bývají 12bitové, 14bitové, 16bitové i 22bitové na jeden kanál. Kvalitní konvertory pro zpracování RAW používají při úpravách 16 bitů na kanál u každého pixelu obrázku. Odhady počtu barev, které jsme schopni rozlišit se ani zdaleka neblíží 16,7 milionům. Proč tedy 280 bilionů barev potřebujeme? Toto množství barev nebude na jedné fotce, ale bude tam více odstínů použitých barev a na ně budeme aplikovat úpravu expozice.
Může se zdát, že je to jedno, zda budeme upravovat v 16 bitech, protože výsledné fotografie převedeme na 8 bitů. Opak je pravdou. Každá úprava je destruktivní, ale destrukce 16bitového souboru snadno spadne do zaokrouhlení při převodu do 8bitové fotografie, neboli mezi uvedenými bitovými hloubkami je jakýsi polštář, který „vstřebá“ destrukce a ty se prakticky neobjeví ve výsledné fotografii JPEG. Zejména u snímků s absencí krajních jasových úrovní nemusí být rozdíl mezi ovlivněním expozice v JPEG nebo RAW na první pohled patrný, ale při zvětšení nebo razantnějších úpravách v editoru poznáte, že skutečné ovlivnění expozice je možné i zde pouze v RAW.
Při konverzi 16bitového barevného prostoru na 8bitový, se všechny definované odstíny, kterých je u 16bitového obrázku více, zaokrouhlí a přiřadí nejbližšímu odstínu v 8bitovém barevném prostoru. Odstínů pak bude definováno méně. Touto operací „zahodí“ konverzní algoritmy fotoaparátu nebo externího konvertoru polovinu dat a pokusí se zachovat kvalitu obrazu.
I běžná editace už 8bitových fotografií je destruktivní proces. Při roztažení tonálního rozsahu může dojít k posterizaci. Tonální přechody pak nejsou pozvolné a jsou na fotce patrné. Při zúžení tonálního rozsahu může dojít ke ztrátě detailů. Původně odlišné tonální úrovně jsou totožné a případné detaily se nenávratně ztratí. Všechny popsané negativní jevy se projeví dříve u fotografie JPEG poznamenané napodobením změny expozice než u fotografie, kde expozici změníte v RAW. Navíc konverze v PC pomocí kvalitního programu je lepší, díky sofistikovanějším algoritmům, než ve fotoaparátu.
Rozdíl mezi 16 bity a 8 bity je 8 expozičních stupňů, což je i teoretická možnost úpravy expozice postprocessingem v RAW. Reálný prostor pro úpravy je 1-2 EV. Záleží na snímači, fotografované scéně, přijatelnosti šumu nebo ztrátě kresby na obou stranách histogramu pro daný snímek a fotografa.
Též můžete zkonvertovat 16bitový RAW na 16bitový TIFF, a pak provádět úpravy, ale ne všechny funkce editorů pracují s 16bitovými obrázky na kanál, které jsou navíc asi 3× větší než RAW. Výpočty pro TIFF se neaplikují na surová digitalizovaná data ze snímače.
Aplikace úprav na lineární záznam snímače
Snímací prvek fotoaparátu je lineární zařízení. Dopadá-li na něj dvojnásobné množství světla, jeho odezva je dvojnásobná atd. Lidský zrak vnímá změny jasu nelineárně. Dvojnásobné množství světla na tmavé scéně vyhodnotí jako velkou změnu jasu a dvojnásobné množství světla na světlé scéně vyhodnotí jako změnu jasu, ale ne dvojnásobnou. Na jasové změny ve slabém světle je oko citlivější. Je to pro život praktické. Pro správnou interpretaci obrazu je nutné přizpůsobit lineární záznam ze snímače tak, aby zaznamenané jasové úrovně lépe odpovídaly lidskému zraku. To se děje pomocí úpravy tonální křivky, tzv. gama korekcí.
Pokud fotoaparát používá pro kódování obrazu např. 16 bitů, znamená to 65 536 jasových úrovní na každý barevný kanál. Lineární záznam má významný dopad na expozici. Rozdělme si dynamický rozsah fotoaparátu pomocí šesti clon, což je typické pro zrcadlovky. Polovina (32 768) jasových úrovní náleží cloně s největším jasem, polovina zbývajících úrovní (16 384) další cloně, další 8 192, 4 096, 2 048, 1 024. Z toho plyne, že na zaznamenání nejnižších jasů je k dispozici nejméně jasových úrovní. Na tato neupravená digitalizovaná data ze snímače aplikujeme úpravy expozice. Pak se uplatní gama kódování, tak, aby zaznamenané úrovně více odpovídaly způsobu, jakým je vnímá lidský zrak. Gama korekce nepřinese další informace, naopak. Proto je výhodnější provést úpravu expozice na původní data.
Ovládací prvky pro mapování tónů (Expozice, Stíny, Jas, Kontrast, Křivka) se při konverzi v Camera RAW aplikují jako jediná operace. Nezáleží tedy na jejich pořadí z hlediska kvality. Podstatné je, že si můžete určit nastavení konverze snímku s lineární závislostí na gama kódovaný výstup v JPEG s optimální (podle vás) distribucí bitů.
max. velikost
Na horizontální ose grafu jsou jasy, znázorňující množství světla, které dopadá na snímač nebo lidské oko. Zelená přímka znázorňuje na vertikální ose lineární odezvu snímače (gama1). Červená křivka znázorňuje nelineární reakci lidského oka (zhruba gama 2,2). Gama korekce je aplikace červené křivky, která je použita k převodu čísel reprezentujících naměřené množství světla (Raw data) na výsledná čísla, reprezentující obraz, jak jej vnímáme.
A – takto reaguje snímač fotoaparátu na světlo. B – takto vidí světlo lidský zrak
při převodu RAW dat se digitálně přepočítá lineární chování snímače. Tím se napodobuje reakce lidského oka. V praxi to znamená zesvětlení tmavých částí snímku a napodobí vyšší citlivost lidského oka v tmavých tónech.
V drážďanském Zwingeru jsem nafotil sadu fotografií s různými expozicemi jako příklady k tomuto tématu.
Můj fotoaparát je schopen zaznamenat celý rozsah jasových hodnot této scény pouze při správné expozici, ale je to mezní hranice pro jeho snímač. Automatické měření expozice vyhodnotilo velkou plochu jasné oblohy jako příliš světla a v „obavě“ přeexpozice mělo tendenci podexponovat. Proto je optimální expozice +0,7 EV. Na stejné rozložení jasů snímku se dostaneme při totožné kvalitě i expozicí +1,3 EV a -0,7 EV, ovšem pouze úpravou v RAW. U stejných fotografií v JPEG upravených v editoru (Photoshop CS3) nemůže být řeč o dodatečné změně expozice, protože kvalita se neblíží požadované expozici +0,7 EV při pořízení snímku.
max. velikost
Snímek v formátu JPEG s rozložením jasových hodnot, které vyhovovaly mému záměru s nastavením fotoaparátu +0,7 EV oproti multisegmentovému měření expozice. Stejný obrázek chceme dosáhnout z RAW dat exponovaných bezprostředně po tomto snímku s expozicí +1,3 EV a -0,7 EV oproti automatice přístroje.
max. velikost
Snímek s hodnotami expozice jako předešlý. Tento JPEG je vytvořen v konvertoru Adobe Camera RAW z Photoshopu CS3. Z histogramu i obrázku je patrné, že snímek je po technické stránce ve všech jasových úrovních lepší než předchozí. Je tomu tak proto, že Adobe Camera RAW má lepší převodní algoritmy než fotoaparát a můj počítač má lepší hardware (má ho kam dát) a taky víc času na zpracování.
max. velikost |max. velikost
Místo požadovaných +0,7 EV je tento snímek exponován -0,7 EV vůči automatickému měření expozice přístroje. Proto došlo k podexpozici, což je patrné z obrázku, jeho histogramu a modrého zobrazení oblastí stínů, které JPEG náhled považoval za černou (sejmuto z monitoru v dialogu RAW).
Tento velmi podexponovaný snímek můžeme marně „léčit“ v 8bitovém souboru JPEG pomocí editoru (Photoshop CS3) nebo upravit v 16bitové hloubce pomocí konvertoru RAW (Adobe Camera RAW), což se prakticky rovná nastavení patřičných hodnot při expozici. V tomto případě je to z F11, 1/200 sec., ISO 200 na F10, 1/100 sec., ISO 200. To je rozdíl propastných 1,4 EV. Samozřejmě, že nemůžeme změnit expoziční hodnoty po expozici, ale výsledek po úpravě v RAW a konverzi do JPEG je stejný.
max. velikost | max. velikost
První snímek má 8 bitů na barevný kanál a tak je upraven ve špičkovém editoru Photoshop CS3. Druhý byl upraven v 16bitovém RAW souboru a pak převeden v konvertoru Adobe Camera RAW na 8bitový JPEG. Je patrné, že 8 bitů na úpravu je nedostatečných pro srovnání s fotografií exponovanou +0,7 EV. To se projevuje nedostatkem jasových hodnot na obou koncích škály a nižší bohatostí tónů ve všech jasových úrovních. Druhý snímek je prakticky totožný s expozicí +0,7 ve fotoaparátu. Můžeme říct, že jsme zvolili expozici dodatečně.
max. velikost | max. velikost
Místo požadovaného +0,7 EV jsem tento snímek exponoval +1,3 EV vůči automatickému měření expozice přístroje. Proto došlo k přeexpozici, což je patrné z obrázku, jeho histogramu a červeného zobrazení oblastí přepálených světel bez kresby (sejmuto z monitoru v náhledu dialogu RAW).
Úprava fotografie v konvertoru a její převod na JPEG vedl k efektivní změně jasových poměrů, které se prakticky rovnají změně expozičních hodnot před expozicí, v tomto případě o 0,6 EV z F9, 1/100 sec., ISO 200 na F10, 1/100 sec., ISO 200.
max. velikost | max. velikost
První snímek má 8 bitů na kanál a je upraven ve Photoshopu CS3. Druhý byl upraven v 16bitovém RAWu a pak převeden v Adobe Camera RAW na 8bitový JPEG. Rozdíl je vidět na první pohled. Absence dostatku jasových úrovní vedla v nejsvětlejších partiích k posterizaci. Druhý snímek je prakticky totožný s expozicí +0,7 ve fotoaparátu. Expozici jsem tedy zvolil dodatečně.
Další sada snímků je poněkud pochmurným pohledem na paneláky v zimě. Demonstruje nastavení expozičních hodnot jako kreativní nástroj fotografie, což není nic objevného. V souvislosti s možností dodatečné změny expozičních parametrů je nová kvalita v tom, že můžete rozhodnout v teple domova. Uvedené změny jsou v rozsahu 2 EV, abych demonstroval maximum, ale v praxi je rozsah do 1 EV naprosto dostačující zvláště při relativně přesné expozici. Připomínám, že 1 EV představuje dvojnásobné (poloviční) množství světla, 2 EV čtyřnásobné. Čím je nižší dynamický rozsah scény, tím je větší možnost přizpůsobit jas snímku na základě dodatečné volby expozice a to bez ztrát na straně jasů, respektive stínů.
max. velikost
Obrázek z fotoaparátu v JPEG exponovaný +0,7 EV (F5,6 1/50 sec. ISO 100). Jasovou atmosférou vystihuje nevlídné dopoledne na sídlišti.
max. velikost
Fotografie pořízená zároveň s předešlou v režimu automatické expoziční řady (bracketing) -1,3 EV (F10, 1/50 sec., ISO 100). Nelze říct, že snímek je podexponován, nízké jasové hodnoty nejsou mimo rozlišovací schopnost snímače přístroje (viz. histogram). Atmosféra snímku je jiná, večerní. Nekomentuji jak působivá, protože pro účel tohoto článku je vhodná. Dále budeme korigovat expozici tohoto snímku v RAW a v JPEG, tak, abychom dostali snímek předešlý.
max. velikost
Předešlý snímek upravený v JPEG (Phostoshop CS3) na požadovanou světlejší fotografii
max. velikost
Stejná situace jako v předešlém snímku s tím, že úpravu jsem provedl v RAW datech (Camera RAW v CS3). Snímek je velmi málo kontrastní, proto jsou jasové úrovně histogramu úzké a úpravou se mohou posouvat po vodorovné ose ve značném jasovém rozpětí, aniž by došlo k deformaci histogramu a přesahu na jeho krajích. Ač je to poměrně snadná úloha, i zde je výsledná fotografie v JPEG po konverzi z RAW bohatší na data, tedy detaily, než úprava v JPEG. Rozdíl se projeví minimálně, spíš jej lze vyčíst z histogramu a není zatím podstatný. Na významu nabude při zvětšování fotografie nebo při její editaci. Závěr: operace v RAW se rovná otočení ovladače clony přístroje z F10 na F5,6 co se týká jasů.
Expozice, aneb kolik světla na snímači
Přesná expozice konkrétního snímku je nadále základní technickou dovedností fotografa. Velká bitová hloubka RAW souborů vytváří prostor pro nevelké chyby v expozici, respektive pro dodatečné posouzení expoziční strategie. Limitující je výkon snímače fotoaparátu.
Pokud je přeexpozice taková, že snímač fotoaparátu není schopen zaznamenat kresbu v nejvyšších jasech a žádný barevný kanál neobsahuje informace, je příslušný obrazový bod ztracen. Obsahuje-li alespoň jeden kanál informaci, Adobe Camera RAW se pokusí pixel rekonstruovat. JPEG editor vyhodnotí pixel jako bílý i při informaci ve dvou barevných kanálech.
Jde-li o podexpozici, je limitujícím faktorem informace v barevném kanálu, která je blízko přirozenému šumu. Pak je lepší nechat hluboké stíny černé jako u siluet.
Protože ve tmavých částech fotografie se nachází méně obrazových dat a více šumu než ve světlých, je „bezpečnější“ ztmavení přeexponované fotografie než zesvětlení podexponované fotografie. Varianta mírné podexpozice za účelem záchrany světel je tedy nevýhodná. Dalším argumentem pro toto tvrzení je již uvedený fakt, že Adobe Camera RAW rekonstruuje světlé tóny, které mají alespoň v jednom barevném kanálu informaci i když histogram, který představuje konverzi do JPEG signalizuje nenapravitelný přepal.
Když je jasová škála fotografované scény mimo možnosti zaznamenání snímačem, histogram je oříznut z obou stan, musíme se při expozici rozhodnout pro „obětování“ více světel, stínů, nebo v menší míře obojího a samozřejmě to nelze dodatečně napravit.
Čím je nižší dynamický rozsah scény, tím je větší možnost přizpůsobit jas snímku na základě volby expozice, bez ztrát na straně jasů, respektive stínů. To platí stejně jako při dodatečné změně expozice.
Představa
Pro fotografa je zásadní schopností představa před pořízením snímku, jaký bude výsledek při nastavení různých expozic. S tím souvisí teoretická znalost exponometrie, zejména expozičních režimů a předvídatelnost reakcí konkrétního fotoaparátu na různé světelné situace. Potíží může být že:
- Při fotografování v některém z automatických expozičních režimů bude snímek průměrně exponován. Korekce automatiky je nutná u atypických scén, což je celkem známé, ale v kontextu tohoto článku i při jiné představě o jasových poměrech na budoucí fotografii.
To je tvůrčím nástrojem. Výsledek musíte předvídat před zmáčknutím spouště. Soustřeďte se zejména na důležité prvky scény (například obličej). Určete, jak světlé mají být tyto klíčové tóny na snímku. Berte při tom do úvahy z toho plynoucí jasové poměry celé fotografie. Místo korekce automatiky můžete použít manuální režim expozice, což používám stále. Je to vlastně také korekce automatiky.
- schopnost vašeho oka vidět kresbu v hlubokých stínech i výrazných jasech je unikátní a při fotografování matoucí.
Naučte se posoudit fotografovanou scénu tak, jak je schopen ji váš fotoaparát zaznamenat.
max. velikost
Nízké tóny s ojedinělou jasnou plochou dodávají snímku ponurost a dramatičnost. Pro uplatnění tohoto výtvarného záměru je manuální expozice -2,3 EV oproti multisegmentovému měření fotoaparátu, který přečetl scénu jako příliš tmavou, respektive málo osvětlenou středně šedou. Automatický expoziční režim by zamýšlenou atmosféru snímku zcela potlačil a zdroj světla by byl masivně přeexponován. Expoziční parametry jsou F5,3, 1/10 sec., ISO 100. Přibližně tento snímek si musí dobrý fotograf představit před expozicí i když reálnou scénu vidí úplně jinak.
max. velikost
Multisegmentový způsob měření přístroje vyhodnotil scénu jako hodně tmavou a podle svého zadání určil o 1,3 EV více než je exponováno v manuálním expozičním režimu. Pokud by byla expozice v některém z automatických režimů o 1,3 EV více, byly by přepaly nemalé pouze na místě zdrojů světla, ale i daleko od nich a ještě v obličeji a na rukách kytaristy. Ještě podstatnější je fakt, že atmosféra koncertu by byla nenávratně ztracena. Expoziční alchymie si žádala F3,6, 1/50 sec., ISO 100, případně jinou kombinaci se stejným dopadem na zaznamenání jasů. Snímač přístroje zaznamenal všechny jasové hodnoty fotografované scény s výjimkou malých přepalů na zdrojích světlel, které nejsou chybou. Na rozdíl od předešlé fotografie není čas na dlouhé přemýšlení. Proto je zejména u reportážních fotografií často nutné doladit expozici v RAW.
max. velikost
Rozhodnutí o provedení fotografie v nízké tónině a z toho plynoucí nastavení expozice bylo zásadní pro tajemnou, melancholickou náladu fotografie. Nejdůležitějším prvkem snímku je tvář. Zde se nacházejí klíčové tóny zhruba v první pětině jasových hodnot od černé po bílou. Znalost daného fotoaparátu, expozičních režimů a nastavení hodnot expozice jsou důležitými faktory při pohledu na fotografovanou scénu pro odhad jasových parametrů snímku. K uskutečnění této představy vede více úvah o expozici. Řešením bylo podle zkušenosti manuálně nastavit expozici, respektive podexpozici k automatickému zonálnímu režimu měření, nebo jako v tomto případě použít automatické bodové měření expozice přístroje v místě na svíčce těsně pod plamenem (F4,7, 1/60 sec., ISO 400). Tam byla stanovena střední jasová hodnota a z toho vyplynuly ostatní jasy fotografie. V RAW bylo možno doladit expozici a tím zesvětlit nebo ztmavit zcela podle představy autora. Naše jasová paměť nám říká, jak daleko je dívka od hořící svíčky a může akceptovat odstín její pleti.
Nastavení expozičních parametrů podle představy o jasových poměrech na budoucí fotografii není jen technická dovednost, ale je významným tvůrčím rozhodnutím. Při fotografování do souborů RAW můžete tyto parametry změnit dodatečně. JPEG nelze změnit dodatečně beze ztrát. Expoziční automatika volí svoji představu o rozložení jasů na snímku. Při korekci automatiky, respektive v manuálním režimu expozice je na vás jakou interpretaci jasů scény zvolíte. Vyberte si!
max. velikost | max. velikost
Ansel Adams byl významným americkým fotografem, který uměl mistrně využívat jasové zóny na fotografii úpravou rozložení tónů zachycením rozhodujícího okamžiku, expozicí a vyvoláním. V té době neexistovala digitální fotografie, ale na významu expozice pro rozložení jasů se nic nezměnilo. Způsob vyvolání v souvislosti s jasy a kontrastem můžeme s určitým zjednodušením přirovnat k dodatečné úpravě expozice v RAW.