Skoro každý fotograf, který fotí na digitální fotoaparát, v barvách dříve či později dorazí do bodu, kdy začne přemýšlet jak je vylepšit. Lidé tento problém řeší různě. A překvapivě často si fotografové prostě koupí jiný aparát.
Alespoň mimo ČR jsem zaznamenal tendenci uvažovat tímto způsobem: „Koupil jsem si Nikon XX, protože se mi nelíbily barvy z mého Canonu XX". Tento způsob řešení je pochopitelně také řešením, a pokud byl dotyčný třeba majitelem původní 1Ds od Canonu, tak víceméně také jediným řešením. V případě jakéhokoliv jiného modelu to byla spíš ztráta financí způsobená nedostatkem informovanosti.
Další řešení jsou obvykle začít používat jiný převodník z RAWu, či si dokonce vyrobit vlastní barevně kalibrační profily pro používaný RAW převodník. Což jsou ta chytřejší a značně levnější řešení. Barvy jsou v digitální době poměrně hodně složité téma. Pokud byste například chtěli co nejpřesnější reprodukci skutečných barev, tak potřebujete následující:
- kontrolované osvětlení se stejnoměrnou teplotou barev a intenzitou
- barevný profil pro váš fotoaparát (závisející na onom kontrolovaném osvětlení)
- barevný profil pro váš monitor (závisející na osvětlení v místě kde s ním pracujete)
- barevný profil pro vaši tiskárnu (závisející na použité technice tisku, papíru a místě kde budete vystavovat)
Jak jste asi pochopili, potřebujete hodně barevných profilů. A proč je vlastně potřebujeme? Právě kvůli té maličkosti, které se říká metamerický index.
Barvy
Co vlastně jsou barvy? Světlo je prý současně energie a hmota. Mimo to je také hlavně elektromagnetické vlnění. Viditelná část zabírá vlnovou délku 400-700nm. Na té spodní hranici se nachází fialová (nižší frekvence než 400 nm je UV - ultrafialová) která u zhruba 500 nm přejde v zelenou, dále při 600 nm se z ní stává oranžová a u 700nm končí v červené části spektra. Nad 700nm je IR, tedy infračervené světlo.
Barevné spektrum světla, zdroj: Wikipedia
Každý objekt na světě odráží určitou vlnovou délku světla. Jakou vlnovou délku odrazí, to záleží na povrchu objektu. Když něco natřete modrou barvou, bude to odrážet vlnovou délku světla odpovídající své barvě. Realita je ještě o něco komplikovanější, ale pro naše účely to stačí.
Jak fotoaparát tvoří barvy
Pro další čtení je důležité pochopit, jak vlastně fotoaparát barvy tvoří. A proto potřebujeme pochopit něco málo o konstrukci senzoru, či spíše onoho senzorového sendviče. Senzor sám o sobě je čip, který na sobě má jednotlivé buňky, které jsou schopné pouze rozeznávat intenzitu světla. Což znamená, že senzor sám vidí pouze černobíle. Jeden takový se nalézá třeba v nové Leice M Monochrom.
Barvy se v případě digitální techniky obvykle tvoří pomocí tří základních barev, tedy červené, modré a zelené. Anglicky je to red, blue, green. Tedy zkratka RGB. U fotoaparátů to není jinak. Přes senzor se položí CFA (color filter array) což je matrice, která dává před každou světlocitlivou buňku barevný filtr. Ten má jednu barvu pro každou buňku. Což znamená, že každá buňka je buď červená, nebo modrá nebo zelená. Distribuce je podle tzv. Bayerovy matrice.
Bayerova maska, zdroj: Wikipedia
Protože lidské oko je nejcitlivější na zelenou část spektra, tak i matrice má 2× tolik zelené, tedy je to RGGB. Alespoň u klasických senzorů (tj. těch co nejsou od Sigmy nebo Fuji).
U většiny senzorů následuje po CFA klasický low-pass filter. Což je filtr co mírně a symetricky rozmazává obraz (hlavně kvůli omezení moiré). Senzory jsou docela citlivé na IR spektrum světla, tak se přes low-pass filtr dává ještě IR/UV filtr, který by měl zamezit průchodu IR a UV části světla. Což by teoreticky nemělo mít vliv na barvy, ale prakticky mít může, záleží na kvalitě daného filtru.
Ve finále projde světlo objektivem, dopadne na senzor a každá buňka zaznamená jeho intenzitu. Protože mají buňky jen červenou, modrou nebo zelenou barvu, tak se musí skutečné barvy dopočítat (z těchto tří základních barev jde teoreticky vytvořit jakákoliv barva viditelné části spektra). A právě dopočítávání je to, co se děje když vyvoláváte RAW. V případě, že fotíte do JPEGu, tak to prostě dopočítá procesor fotoaparátu. Celý proces sem popsal poměrně zjednodušeně, pro usnadnění pochopení.
Pokračování 2 / 3
Metamerická chyba a její význam
Nejdříve, co je vlastně metamer. Metamer je barva nějakého povrchu (třeba ta červená na lahvi od Coca Coly) co se jeví stejně za každého osvětlení. Metamerická chyba je, když si v obchodě koupíme černé džíny, vyjdeme ven a zjistíme, že jsou tmavě modré.
Proč se tmavě modré džíny v obchodě zdály černé? Protože tam nejspíš bylo osvětlení, jehož vlnová délka nepokrývá moc dobře tu modrou část spektra, a proto se ona modrá část nemohla odrážet od džín, což způsobilo, že jsme ji prostě neviděli. Metamerická chyba je stručně řečeno stav, kdy nějaká barva vypadá pod různými zdroji světla různě.
DxOmark a metamerism index
DxOmark kromě spousty dalších měření měří i přesnost barev. Jak lze tyto hodnoty najít? Pro začátek jděte na web DxOmark.com, klikněte na Cameras - Camera sensor database a vyberte si třeba Nikon. Vyjede vám přehled všeho co má DxOmark v databázi od Nikonu, pro naše účely klepněte na D600. Pod položkou „Measurments" (měření) se nalézá též položka „Color response" (přímý překlad je „odezva barev"). Pokud porovnáváte fotoaparáty, tak není vidět, dostanete se k ní pouze takto. Měli byste vidět to co je na následujícím obrázku.
Grafy Color Response pro NIkon D600, zdroj: DxOmark
Než si graf důkladněji rozebereme, tak si řekneme co vlastně ten metamerický index je. Metamerický index je hodnota od 0-100, která vám říká, jak moc se barvy, které produkuje testovaný fotoparát pod určitým druhem osvětlení, liší od barev ideálních. V podstatě je to měření metamerické chyby barev z fotoaparátu oproti ideálním barvám za určitých světelných podmínek.
Světelné podmínky se v případě DxOmarku dělí pod CIE-D50 a CIE-A. Vidíte je jako přepínače v levém horním rohu. CIE-D50 je simulace spektra denního světla (teplota světla cca 5000 K). CIE-A je zprůměrované umělé osvětlení typu obyčejná žárovka (to je ta co je díky EU na umření). Ponechte si graf pro ukázku na CIE-D50.
Barevné kanály
První co uvidíte, jsou čtyři grafy. Nás bude nejdříve zajímat ta první řada. Jak jsme si řekli, všechny barvy se vytváří ze tří základních. A to pomocí světlocitlivých buněk, které vždy propustí jen jednu barvu světla. Výsledný obraz v počítači se tedy skládá ze tří barevných kanálů.
Grafy znázorňují, kolik jaké barvy obsahuje každý barevný kanál. Za ideálních podmínek by každý kanál obsahoval jen tu barvu jakou má, nicméně realita je taková, že se to většinou neděje. Naším přáním jako fotografů tedy je, aby každý kanál obsahoval co nejvíce patřičné barvy a co nejméně těch ostatních.
První graf je obsah červeného kanálu. Jak vidíte něco přes polovinu je červená, pak poměrně dost zelené a trocha modré. Dokud červená přesahuje zelenou alespoň takto, tak je vše v pořádku. Více červené je pochopitelně lépe. Pokud chcete vidět vážně špatnou variantu, najděte si Canon 1Ds (ten původní).Prostřední graf je zelená. S tou obvykle není žádný problém, bývá to nejčistší z barevných kanálů. Graf vpravo je modrý. Většina modré, trocha zelené, žádná červená je moc pěkný výsledek.
K čemu jsou nám dobré tyto tři grafy? Dávají nám přibližnou představu, jak moc kvalitní budou barvy z fotoaparátu, za předpokladu, že budeme mít dobrý převodník/ICC profil. Čím čistší je každý kanál, tím větší šance, že bude snazší získat dobré barvy.
Relativní citlivost barevných kanálů
Pak je tu čtvrtý graf vlevo dole. Protože sensory nereagují na různé části světelného spektra lineárně a protože každý výrobce má jinou CFA, tak ani barevné kanály nejsou stejně citlivé na světlo. Tento graf zobrazuje relativní citlivost barevných kanálů. Citlivost je vztažena k zelenému kanálu, neb je obvykle nejcitlivější (což je pochopitelné, když zelených buněk je na senzoru nejvíce).
Jak v tomto případě vidíte, červený kanál dosahuje jen poloviny citlivosti zeleného (51 %). Modrý je na tom o něco lépe s (67 %). Pro praktické využít se musí barevné kanály normalizovat. V jakém poměru se musí zesílit, aby měly stejnou intenzitu, nám popisuje tabulka vpravo (White balance scales). Červená je zesílená takřka na dvojnásobek (195 %) a modrá na jeden a půl násobek (149 %). Zelená zůstává stejná. Obecně jsou zelené buňky použité jako základ expozice a expozimetr ve fotoaparátu je nastavený aby správně exponoval zelenou barvu, zbytek barev se prostě digitálně zesílí na patřičnou úroveň. Jak asi tušíte, je v tom malý háček.
V případě D600 je červený kanál poměrně slabý, tudíž se musí zesílit na takřka dvojnásobek. Což mimo jiné i znamená, že se zesílí šum, který kanál obsahuje. V praxi to znamená, že se zvyšujícím se ISO bude červený kanál první, který odejde. Alespoň při denním světle (pamatujte, jde o měření při simulací denního světla). Modrý kanál oproti tomu na tom není tak špatně, takže máte slušnou šanci, že na základní ISO bude například obloha pěkně modrá a s minimem šumu.
Tento graf relativní citlivosti barevných kanálů je pro nás důležitý především pro odhadnutí šumu. Čím více je kanál nutné zesílit, tím více se v něm bude vyskytovat šum.
sRGB a ICC profily
Barvy přímo v RAWu nejde použít tak jak jsou. Kromě toho, že každý kanál obsahuje trochu ostatních barev, tak má navíc jinou citlivost na světlo. A jako by to nebylo komplikované samo o sobě, žádný sensor neprodukuje barvy v nějakém běžném barevném prostoru. Obecný standard barevného prostoru je sRGB (zkratka pro standardní RGB). Existují i další, ale DxOmark si vybral pro měření právě tenhle.
Většina uživatelů internetu ho též používá, aniž by o tom věděli. Prakticky všechny obrázky na internetu jsou standardně zobrazené právě v sRGB prostoru a též internetové prohlížeče neumí v základním nastavení zobrazit správně jiný barevný prostor (nicméně FireFox a Opera jdou nastavit, aby zobrazili korektně fotografie uložené i s jiným barevným profilem než sRGB). Je dobré si tohle pamatovat a dávat fotografie na internet převedené či rovnou vyvolané do sRGB prostoru, pak máte jistotu, že se zobrazí každému uživateli korektně.
Jakou úpravou jednotlivé barevné kanály prošly při vyvolávání z RAWu, aby vyhovovaly parametrům sRGB prostoru vám v našem ukázkovém případě ukazuje tabulka vpravo dole s názvem „Color matrix as defined in ISO standart 17321". Jak vidíte, při převodu byl každý barevný kanál zesílen a současně byl snížen jeho vliv na ostatní barevné kanály.
Vlevo jsou v této tabulce pod sebou vypsané jednotlivé barevné kanály v RAW stavu, nahoře máte vedle sebe jednotlivé barevné kanály po úpravě do sRGB. Výklad první řádky je, že červený kanál z RAWu byl pro převod do sRGB zesílen na 189 %, jeho vliv byl v zeleném sRGB kanálu snížen o 80 % a v modrém sRGB o 9 %. Výklad prvního sloupce je, že červený kanál v sRGB obsahuje červenou z RAWu zesílenou na těch 189 %, hodnota zelené z RAWu byla snížena o 15 % a hodnota modré z RAWu byla zvýšena o 7 %. Zbytek si můžete přečíst podle těchto ukázkových výkladů.
Těchto devět hodnot upravujících barvy z RAWu do sRGB prostoru je v podstatě to co se děje, když převádíte obrázek v RAWu do nějakého jiného formátu a použijete k tomu sRGB ICC profil. ICC profil je právě to co ovlivňuje, jak budou barvy z vašeho fotoaparátu ve výsledku vypadat. Každý program na převádění RAWu obsahuje vlastní ICC profily. Někdy blíže skutečným barvám a někdy méně, jak můžete vidět v závěrečné galerii. Opravdu důležitý je fakt, že tento korekční profil si můžete vyrobit sami přímo na míru vašemu vybavení.
Metamerický index
Metamerický index se měří podle ISO normy ISO 17321-1:2006. V případě DxOmarku se pod dvěma rozdílnými typy osvětlení (CIE-D50 a CIE-A) vyfotí standartní Gretag MacBeth barevná tabulka a změří se 18 barevných čtverců z ní.
Barevná tabulka Gretag MacBeth
Výsledky se porovnají s „ideálními“ barvami (je zde povolená určitá odchylka při měření, cca 5%, protože ani světlo ani tabulka nemůže být ideální). Porovnávané hodnoty jsou odečtené přímo z RAWu, bez úprav.
Interpretace výsledků je poměrně snadná, čím vyšší hodnota, tím více různých barev dokáže fotoaparát rozlišit. Tato hodnota není až tak zásadní jak by se mohlo zdát. Jako vše ostatní je to spíše orientační výsledek, který nám říká, jak moc snadné či těžké bude získat z fotoaparátu barvy, které chceme.
Většina fotoaparátů se pohybuje mezi hodnotami 75-85. V praxi platí, že pokud máte kousek co má třeba 87, tak pokud používáte například Adobe Lightroom, bude vám stačit vyrobit si dva barevné profily (jeden pro umělé světlo, druhý pro denní) a vystaráno pravděpodobně navždy. V případě, že váš fotoaparát má třeba hodnotu 73 a budete chtít věrné barvy, bude třeba si před každým focením vyfotit barevnou tabulku a pro každé focení si též vyrobit profil.
Pokračování 3 / 3
Barvy věrné, nebo hezké?
U barev tak trochu platí to co u žen. Když je hezká, není věrná, a když je věrná tak nemusí být zrovna hezká. Obdivované barvy Fuji Velvia ASA 50, či Kodachrome ASA 64 jsou sice krásné, ale reálné či přesné ani vzdáleně.
Když se podíváte na většinu fotografií na různých internetových galeriích, tak zjistíte, že jejich tvůrci obvykle nešetří saturací a barvy jsou krásné, nicméně ne zrovna reálné. Znamená to, že celý tento článek je k ničemu? Ani ne. Ono totiž, když dosaturujete věrné barvy, tak zjistíte, že vypadají o mnoho lépe než když dosaturujete barvy, které se v nějakém směru odchylují od reality příliš. Neb onou saturací jen zesílíte onu odchylku.
Stejně tak když převádíte barevnou fotografii na černobílou, tak je paradoxně lepší mít co nejvěrnější barvy (a ideálně ještě slušně saturované). Byť pochopitelně záleží, jakým způsobem barvy převádíte, nicméně v případě populárního SilverEfex to platí. Teď je otázkou co vlastně barvy ovlivňuje a jak dosáhnout nejlepšího výsledku. Měření DxOmarku jsme si rozebrali, takže byste měli mít zhruba představu, jak to funguje, nicméně nám chybí ještě pár proměnných.
Co ovlivňuje barvy
Jedním z nejdůležitějších elementů v případě fotografie je světlo. Vycházející či zapadající slunce poměrně dost zásadně ovlivňuje, jaké barvy váš fotoaparát zachytí. Ovšem než je světlo zachyceno tak musí projít objektivem. A objektivy nejsou všechny stejné. A ještě tu máme filtry, které už ze své podstaty (polarizační, neutrální) též mění barvy. Zaměříme se zatím hlavně na objektivy.
Optická soustava objektivu se skládá především ze skla. Už to samo o sobě může ovlivňovat barvy, nicméně tento vliv obvykle není až tak zásadní. Tedy pokud nevlastníte starý objektiv, který byl vyrobený ze skla s radioaktivní příměsí (ty mají tendenci třeba žloutnout).
Kromě skla je tu jeden velmi podstatný prvek a to jsou krycí vrstvy každého kousku skla. Krycí vrstvy kromě toho, že zlepšují zásadním způsobem množství přeneseného světla, tak také obvykle přenáší některé vlnové délky světla lépe a některé hůře. Výsledkem je stav, kdy světlo (poté co projde objektivem) může mít sníženou intenzitu třeba modré a červené – obecně většina objektivů má problémy právě s přenosem těchto částí spektra.
To je důvod, proč mají objektivy Leica nádherně hlubokou modrou barvu a poměrně nic moc červenou. Stejně tak třeba Sigma objektivy fungují jako mírný oteplovací filtr. Nu a třeba Samyang nemá vliv na barvy prakticky žádný, neb má takřka dokonalý přenos barev (což je vzhledem k cenové relaci opravdu dost překvapivé).
Uvedené platilo i v době filmu, neb tyto krycí vrstvy ovlivňují barvy nezávisle na tom, jestli je za nimi digitální snímač či filmový pás. Tudíž pokud hledáte důvod, proč fotky z Nikonu vypadají „jako Nikon“? Jsou to Nikon objektivy. V případě, že máte třeba Canon, tak si můžete sehnat nějaký levný Nikon objektiv z éry AiS a použít ho přes adaptér. Uvidíte, že vaše fotografie při této kombinaci budou mít dost odlišné barvy od těch běžných, které jste vytvořili například pomocí Canon objektivů.
To samé pochopitelně platí prakticky pro všechny objektivy. Velmi viditelné rozdíly jsou v případě, kdy použijete třeba Zeiss objektivy, které mění barvy poměrně zásadně. Nu a pokud chcete úplně neutrální obraz, tak zkuste například zmiňovaný Samyang. Samozřejmě snímač výsledek ovlivní taktéž, takže výsledek z Canonu s Nikon objektivy nebude jako z Nikonu a Nikon objektivů.
Na vyvolání záleží!
Další neméně důležitý prvek je softwarový. Obraz se v podstatě převádí do finální podoby z RAWu buď ve fotoaparátu (obvykle do JPEGu), nebo si stáhnete RAWy z karty a použijete svůj oblíbený převodník z RAWu.
Což je důvod, proč se výsledné snímky liší, jestliže vyvoláte RAWy v Adobe LightRoomu či Phase One Capture One, nebo něčem úplně jiném. A též se bude lišit výsledek z JPEG enginu fotoaparátu. Protože každý má odlišný ICC profil. Z výše uvedených důvodů se docela vyplatí experimentovat s různými převodníky a zjistit, jestli náhodou některý z nich pro vás neprodukuje lepší výsledky než váš stávající.
Ze svých zkušeností vím, že z hlediska barev nejlepší výsledky obvykle podává převodník přímo od výrobce. Což znamená Capture NX v případě Nikonu, Digital Photo Professional (DPP) v případě Canonu atd. Bohužel také ve většině případů poskytují nejlepší výsledky pouze v tomhle oboru a v žádném jiném. Což je důvod proč je Adobe úspěšné se svým Lightroomem či doplňkem ACR v PhotoShopu a proč kromě něj existuje i spousta dalších převodníků.
Ilustrace vlivu různých převodníku na barvy. Převodníky nebyly nějak speciálně nastavené, prostě jen tak jak jsou dodávané. Jedinou výjimkou byly exotické RawTherapee a Photivo, kde je třeba upravit kontrastní křivku. U RawTherapee a ICC profilu od výrobce byla též snížená saturace, protože program ten ICC profil sice umí přečíst, ale saturace je z nějakého důvodu zvýšená. Nejblíže realitě je asi ACDSee a Photivo.
Mínusem ostatních převodníků obvykle bývá to co je plusem těch od výrobce, tedy barvy. Zato zase obvykle excelují ve všem ostatním. Tento problém lze vyřešit několika způsoby. Buď si zvyknete na svůj oblíbený RAW převodník a jeho barvy, nebo ho vyměníte za jiný, nebo si vyrobíte vlastní barevný profil.
Osobně si myslím, že vlastní barevný profil je nejlepší řešení, protože bude odpovídat přesně tomu co používáte. Běžné barevné profily jsou totiž obvykle dost mizerné a z praktických důvodů zprůměrované a rozhodně neberou ohledy na to, že i objektiv nějak změní výslednou barvu.
Nebudu přesně popisovat jak se takový profil vyrábí, ale obvykle vám k tomu stačí jen patřičný program (pro Adobe je to DNG Profile Editor) váš fotoaparát plus objektiv a běžná barevná tabulka Gretag MacBeth (vyrábí je třeba X-Rite). Přesný postup lze nalézt pomocí Googlu a není to nijak složité.
Závěrem bych rád řekl, že tento text byl zjednodušen v rámci možností, aby byl snáze pochopitelný, tudíž není v žádném případě technicky přesný. Nicméně doufám, že vám i tak pomohl.