Почему приходится корректировать изображение

Давайте обсудим вопрос, почему приходится корректировать изображение? Можно привести множество различных доводов, от компенсации технических огрехов съемки до реализации художественного замысла фотографа. «Творческая обработка» — это отдельная, большая и нередко очень грустная история. Давайте отложим ее в сторону и попробуем разобраться, с обычным репродуцированием. То есть, с попыткой просто передать реальность.

Этому есть одна глобальная причина — особенности человеческого восприятия. Но я хочу подойти к ней с разных сторон и выделить две причины «поменьше». Первая — несовершенство технологий репродуцирования.

Мы разберем его на примере динамического диапазона (ДД). Можно было бы рассмотреть и другие параметры, например, цветовой охват, но это было бы более сложно и менее наглядно.

Строго говоря, термин «динамический диапазон» относится только к системам захвата изображения. Он определяет максимальный диапазон яркостей снимаемой сцены, которые могут быть зарегистрированы пленкой или матрицей фотоаппарата. Но я сделаю небольшое упрощение, которое де-факто уже широко распространилось в интернете и литературе, и буду понимать под этим отношение крайних яркостей, которые устройство способно зарегистрировать в реальной сцене (входной ДД), или воспроизвести на ее репродукции (выходной ДД).

Фактически, за термином «динамический диапазон» скрывается более привычное нам понятие «контраст». Оглянитесь вокруг, вы находитесь в некотором окружении, некоторой сцене. Давайте мысленно проведем следующий экспиремент.

Найдем самую светлую и самую темную точки этой сцены и замеряем их энергетические яркости. А теперь разделим яркость самой светлой точки на яркость самой темной. Предположим, для наглядности, что они отличаются в 1000 раз. Далее от получившегося соотношения берем логарифм. Если его взять по основанию 2, на выходе получатся стопы (ступени) экспозиции (обозначаются «EV»). Если взять по основанию 10, получатся единицы оптической плотности (обозначаются «D»).

Вообще-то, мы все это уже проходили в школе, но как показывает опыт очных занятий, не мешает напомнить. Логарифм — это показатель степени, в которую надо возвести основание, чтобы получить исходное число. Для логарифма по основанию 2, единица на выходе означает, что яркости отличались в 2 раза (2 в первой степени). Если на выходе 2, значит, яркости отличались в 4 раза (2 в квадрате). На выходе 3, начальное различие в 8 раз (2 в кубе), и т.д.

То есть, плюс один стоп — это дополнительно увеличение отношения яркостей в 2 раза. Точно так же 1 единица оптической плотности задает различие в 10 раз. В нашем мысленном примере динамический диапазон окружающей нас сцены будет равен 3D или примерно 10EV. А теперь посмотрим на приведенную ниже табличку и разберемся, как меняется ДД по пути от реальной сцены к ее репродукции.

Красным цветом отмечен входной ДД (способность воспринять контраст), синим — выходной ДД (способность передать контраст), черным цветом отмечены характеристики зрительного аппарата человека. Приведенные значения являются приблизительными усредненными величинами. Их основная задача — показать качественное соотношение различных динамических диапазонов.

ДД глаза с полной переадаптацией (1) и ДД только сумеречного и дневного зрения (2) очень велики. Но для нас с вами сейчас практического интереса не представляют, поскольку не моuут быть задействованы одномоментно, а требуют переадаптации. Адаптация происходит за счет изменения концентрации светочуствительных белков в рецепторах сетчатки глаза и идет достаточно медленно.

Мы будем рассматривать только установившиеся состояния, когда произошла достаточно полная адаптация. ДД глаза при взгляде на сцену в целом, без мгновенной адаптации по части сцены, (8) составляет 10EV. Это значит, что окинув окружающий нас мир беглым взглядом, не концентрируя внимание на деталях, мы способны воспринять перепад яркости объектов примерно в 1000 раз. Уже немало, но природа пошла дальше.

В каждый момент времени из всего окружающего мира мы видим хорошо и четко только маленький кусочек. А общая картина складывается мозгом как панорама из множества маленьких «фотографий», которые он делает пока глаз обегает все вокруг. Для отдельной «фотографии» можно изменить экспозицию, расширяя и сужая зрачок. За счет этого можно выиграть еще 3 стопа. Динамический диапазон зрения с мгновенной адаптацией по части сцены (5) расширяется до 13 стопов.

А теперь представьте, что на дворе сентябрь, мы с вами во Франции, сидим на веранде ресторана, потягиваем красное вино, неспешно беседуем и любуемся вот таким видом.

В яркий солнечный день полный ДД такой сцены может доходить до 17EV (3). Это очень много и при сильном желании их даже можно намерять, хоть это и отдает помешательством на технических параметрах. Нам не нужны 17EV, однако отведенные природой 13EV (5) наше зрение воспримет.

Плавно покончив с первой и перейдя ко второй бутылке вина, мы решаем, что такой красотой надо обязательно поделиться с друзьями, и достаем камеру. Щелчек затвора звучит как удар гильотины и от 13EV остается 9EV. Поскольку эффективный ДД современных (дорогих) цифровых камер составляет примерно 9EV (11). Технически можно намерять и 12, но эффективных, которые можно реально использовать в работе, около 9.

Таким образом, мы просто отрезаем 4 стопа, теряя часть деталей в светах и тенях. Жалко, конечно, но не смертельно. Однако впереди нас поджидает следующая неприятность — печать. Инструментально замерянный ДД фотобумаги примерно 7EV (13). У какой-то бумаги побольше, у какой-то поменьше, но крутится все вокруг этого значения.



Теперь мы вынуждены делать компрессию, сжимая 9 стопов, которые зафиксировал фотоаппарат, до 7, которые способна передать фотобумага. Это приводит к понижению контраста. Сжать на 2 стопа, значит уменьшить контраст в 4 раза. Жутковато, не правда ли?

Но и это еще не все. При инструментальном замере прибор использует направленный свет, а его датчик защищается от света рассеянного. Мы же смотрим на фотографию именно в условиях рассеянного освещения. В таком случае визуально воспринимаемый контраст фотографии уменьшается и соответствует примерно 5EV (16).



То есть, репродукция выглядит еще менее контрастной. И друзья, которым по возвращении мы показываем фотографии, видят блеклую, плоскую, не насыщенную картинку. Слушая наши восторженные воспоминания, самые откровенные задают вопрос: «И что там такого красивого?»

Основное несовершенство репродуцирования кроется не в параметрах матриц и фотоматериалов. Оно сидит у нас в голове. Когда мы рассматриваем реальную сцену, она задает одновременно и объект просмотра и окружающие условия, в которых происходит этот просмотр. В этом случае зрительный аппарат может проявить все заложенные природой возможности, и мы получаем 13EV.

Репродукцию, неважно фотография это или изображение на экране монитора, приходится просматривать в некотором окружении. Именно влиянием этого окружения объясняется падение визуально воспринимаемого контраста до 5EV. Желающим разобраться более подробно рекомендую прочитать книгу Роберта Ханта «Цветовоспроизведение».

Подводим итоги. В силу несовершенства технологий репродуцирования мы не в состоянии повторить на фотографии реальность. Но в этом и нет нужды, нам достаточно решить другую задачу: вызвать у зрителя при взгляде на фотографию ощущения, максимально близкие к тем, которые он испытал бы, находись на месте камеры.

Для этого перед печатью изображение необходимо изменить, исказить, еще сильнее отдалив его от реальности (с точки зрения инструментальных замеров), таким образом, чтобы зритель глядя на фото испытал ощущения максимально похожие на наши, когда мы решили сфотографировать этот парк. Это первая важная причина, почему приходится корректировать изображение.

Вторая причина состоит в том, что взгляд человека на окружающий мир отличается от «взгляда» камеры.

Как видит мир фотокамера? Оптика проецирует свет с различных направлений на разные участки пленки (матрицы). Пленка на каждом участке регистрирует энергию этого света. Таким образом, мы получаем поле, на котором зарегистрирована информация об энергии света, пришедшего с различных направлений. Когда речь идет о цветной фотографии, можно отдельно говорить об энергии длинно- (Red), средне- (Green) и коротковолновой (Blue) части видимого спектра.

Человек видит мир гораздо более сложно и интересно. Полностью этот процесс не изучен до сих пор, и навряд ли будет изучен в ближайшее время. Но основные особенности физиологии зрительного восприятия известны, и хорошо описаны. Желающие разобраться с его механизмом могут прочитать книгу Дэвида Хьюбела «Глаз, мозг, зрение».

Я же предлагаю вам более простую и наглядную модель, отличающуюся в процессе, но дающую похожий результат. Неплохой моделью нашего зрительного восприятия являются гугловские карты земли.

Как они строились? Спутник отснял Землю в 3 прохода. На 1-м проходе с низким разрешением была сфотографирована вся поверхность. На иллюстрации ниже приведены окрестности Северодвинска. Разрешение низкое, большая часть города закрыта облаками. Но, поскольку мы заказали небольшое увеличение, нам показывают фотосъемку с первого прохода.

После этого на 2-м проходе с более высоким разрешением снимались участки, представляющие хоть какой-то интерес, хоть какую-то значимость вообще – это участки, где живет человек. Если увеличить фрагмент какой-нибудь глухой тайги или тундры, мы увидим, что там все размазано. А на месте городов картинка будет более детализированной.

На следующей иллюстрации кусочек города виден вверху. А в центре хорошо заметно, как наложидись друг на друга фотографии высокого разрешения снятые в разное время. По центру внизу даже остался кусочек фотографии с низким разрешением, снятый в первый проход.

А вот еще большее увеличение. И опять видно совмещение: в море нет интересных объектов, и оно осталось с низким разрешением от 1-го прохода, а на месте города интересные объекты есть, и мы видим заплатки из более детальных фотографий от 2-го прохода.

На 3-ем проходе с самым высоким разрешением снимались участки наиболее интересные создателям системы. Если кто забыл, создателями этих карт была американская разведка: ЦРУ и Пентагон. Поэтому на следующей картинке в самом детальном виде можно рассмотреть северодвинский судоремонтный завод «Звездочка».

Напомню, что в реальности наш глаз все воспринимает за один проход, а все эффекты восприятия возникают из-за особенностей его строения. Но в качестве модели мы можем применить к нашему зрению такой же трехпроходный принцип.

На первом проходе глаз быстро пробегает по имеющейся сцене и запечатлевает ее с низким разрешением, малой резкостью и относительно невысоким контрастом. Таким образом, создается основа изображения, фиксируется общее распределение яркости и цвета.

Второй проход происходит по участкам, содержащим интересную для зрителя информацию, другими словами — по сюжетно-значимым областям. Они запечатлеваются с высоким разрешением, более контрастно и четко.

Третий проход делается по участкам наиболее важным с точки зрения создателей системы под названием «человек». Создателями человека являются изменчивость видов и естественный отбор. Наиболее важными для выживания и прохождения естественного отбора являются контура.

Из огромного количества маленьких снимков, снятых глазом с разной степенью детализации, мозг склеивает большую двухмерную панораму, которую мы и считаем окружающей нас реальностью. Ниже приведен небольшой натюрморт, как его «увидела» камера. Яркость, контраст, насыщеность, резкость — все достаточно равномерно.

А вот как ту же самую сцену увидел бы человек, находись он на месте камеры.

Перечисленные выше особенности зрения приводят к тому, что основной сюжетно значимый объект мы воспринимаем более резким, насыщенным, контрастным по яркости и цвету, чем фон. Соответственно, фон выглядит более размытым, более нейтральным (серым), более однородным по яркости и цвету, чем основной объект. Если яркость фона и объекта примерно одинаковы, то последний мы воспринимаем еще и более светлым. Наше зрение пытается подсветить объект, выделив его тем самым из окружающего фона.

Ничего этого камера делать не умеет. Поэтому, если мы хотим получить кадр, который напоминает взгляд на мир человека, мы должны самостоятельно эти эффекты заложить.

Размытие фона достигается за счет открытия диафрагмы. Уменьшение ГРИП (глубины резко изображаемого пространства) — это та операция, которую фотограф обязательно должен сделать в момент съемки. Потому что править ГРИП, размывая фон в photoshop или специализированных программах, очень долго. Можно сделать это аккуратно, но каждый раз потребуется вручную рисовать карту глубины. Несколько часов рисования вместо нескольких секунд на изменение диафрагмы — это расточительство.

Управлять остальными характеристиками объекта и фона (яркостью, контрастом, насыщенностью) фотограф может только при помощи света. Нужно поставить свет, либо дождаться такого света, чтобы простое распределение энергетических яркостей, зафиксированное фотокамерой при таком «специальном» свете, выглядело как изображение, воспринимаемое человеком при «обычном» свете.

Есть еще одна особенность восприятия реальной сцены: мы видим ее в динамике. Панорама, которую собирает наш мозг, дополняется информацией о разных состояниях объекта в разные моменты времени. Мы можем отдельно рассмотреть пламя костра (довольно яркое), а потом отдельно изучить лица сидящих вокруг него людей (весьма темные). Даже эти разнесенные по времени наблюдения мозг сложит в одну картину. В фотографии нет «до» и «после», есть только положение и характеристики объектов в момент спуска затвора. И это еще больше усложняет задачу фотографа.

Далеко не всегда передачи всех эффектов зрительного восприятия удается добиться на этапе съемки. Что-то удалось получить, но, открыв изображение, мы понимаем, что неплохо бы усилить. Некоторых эффектов просто в принципе нельзя получить при помощи «чистой» фотографии. Наше восприятие может эти эффекты сделать, а повторить их за счет чистой съемки не позволяют законы оптики.

Во всех перечисленных случаях мы можем прибегнуть к обработке. Чтобы превратить картинку, которую «увидела» камера в то, что увидел бы человек. Либо усилить этот эффект. И это ответ на вопрос: контраст чего нам надо повышать? Мы будем повышать контраст сюжетно значимого объекта. Потому что именно этим занимается наше восприятие: оно улучшает объект, ухудшая окружающий его фон.

Перечисленные выше особенности зрительного аппарата выливаются в эффект одновременного, или как его еще называют симультанного, контраста. Выражается он в следующем: мозг старается сделать объект более контрастным к фону.

Когда объект находится в более светлом окружении, как клетка A, он воспринимается нами как более темный. А находящуюся в более темном окружении клетку B мы считаем светлой. Хотя яркости клеток A и B одинаковые. Не верите? Я специально вырезал их и совместил между собой, положив слева от доски. Это работает одновременный яркостный контраст.

Чтобы полностью избавиться от этого эффекта, необходимо уравнять окружение, то есть закрасить все кроме клеток A и B в один цвет. Но это не интересно, поскольку погубит картинку. Существенно снизить воздействие можно пробросив между клетками мостик. И вот уже по яркости клетки не отличаются так сильно.

На следующей иллюстрации можно наблюдать эффект одновременного цветового контраста. Вызвать его гораздо тяжелее, чем эффект одновременного яркостного контраста, но, все-таки, я попробую. Немного расфокусируйте зрение и посмотрите на границы между серым и зеленым полями. Постарайтесь заметить одновременно оба маленьких серых прямоугольника. Что можно сказать об их цвете?

Левый прямоугольник, находящийся на нейтральном темно-сером фоне, выглядит серым. Правый, помещенный на насыщенный зеленый фон, немного краснит. Если быть точнее, он приобретает пурпурный оттенок, противоположный зеленому цвету поля. В данном случае мозг пытается увеличить цветовой контраст.

Бывает одновременный контраст по насыщенности. На следующей иллюстрации изображен фрагмент рекламного щита телеканала ТНТ с фотографией Кристины Асмус в образе интерна Вари Черноус. На насыщенном фоне кожа выглядит светлой, не загорелой, а местами даже немного бледной. Нормальная кожа европейца, живущего в достаточно высоких широтах, и проводящего больше времени на ночных дежурствах, чем на пляже.

А вот та же самая фотография, помещенная на нейтральный серый фон. Рука выглядит откровенно оранжевой, волосы желтят, лицо становится более румяным и т.д. На нейтральном фоне мозг воспринимает основной объект более насыщенным по цвету.

Очень забавно наблюдать эти эффекты в реальной работе. При изготовлении макета рекламной кампании «Интерны», я сначала обтравил и вырезал из исходного фона фотографии всех персонажей. Везде подставил средне-серый фон и откорректировал все лица до нормального состояния. И только потом пересадил фигуры в заранее подготовленный макет.

Первое ощущение — люди сбежали из туберкулезного диспансера. Настолько серыми и землистыми смотрелись лица на насыщеном фоне. Чтобы привести их к виду, показанному выше, пришлось дополнительно корректировать каждого человека. Если доработанные фигуры опять вернуть на серый фон, их внешний вид лучше всего опишет известное выражение: «морда красная!»

Эффект одновременного контраста в разных своих проявлениях постоянно находится рядом. И мы должны его учитывать в работе, причем учитывать двояко.

Во-первых, человек, наблюдающий реальную сцену, подвержен воздействию этого эффекта больше, нежели зритель, рассматривающий репродукцию этой сцены. То есть, обрабатывая изображение нередко будет полезно усилить имеющийся в нем эффект одновременного контраста.

Во-вторых, при пересадке объекта на новый фон необходимо согласовать его с новым окружением по яркости, цветовому тону и насыщенности. Замечательный пример такого случая приводил на своем семинаре Алексей Шадрин. Это история произошла с его коллегами. Поскольку оригинальных примеров у меня нет, я сделал иллюстрации к ней из имеющихся в свободном доступе материалов.

Делали рекламу Whiskas. Отсняли кота, обтравили, откорректировали. В полном соответствии с наставлениями Маргулиса о коррекции по числам проверили пипеткой — кот серый, можно работать дальше.

Поставили в макет, вывели цветопробу, посмотрели — кот зеленый! Не может быть! Открыли файл, проверили пипеткой — кот серый. Опять посмотрели на цветопробу — кот зеленый!

Потому что на насыщенном пурпурном фоне серый объект всегла будет выглядеть зеленоватым. Чтобы кот воспринимался в таком окружении нейтральным, ему надо придать пурпурный оттенок. Теперь все хорошо.



А вот как новый кот будет выглядеть на сером фоне. Даже на глаз, без всяких пипеток, можно оценить, насколько он малиновый. Сами по себе числа, которые выдает пипетка, еще не являются точной информацией о цвета.

Чтобы оценить визуально воспринимаемый цвет объекта, эти числа надо интерпретировать, учитывая особенности окружения объекта. Как это делать мы обсудим позже.

Автор: Андрей Журавлев (aka zhur74)

  • Frolov Dmitry

    Круто и наглядно! Спасибо!

  • Спасибо, познавательно! 

  • max korzhov

    :)) да, большое спасибо, очень познавательно и весьма неожиданно!

  • Очень интересно. Спасибо.

  • Спс большое, как говорится не верь глазам своим))) Только слово “Правый” исправьте там где написано про “правый квадрат на зеленом фоне”

  • спасибо, очень интересно

  • Афигенная статья! А кто еще кроме меня сохранил первое изображение с шахматной доской и кубиками А и Б что бы в шопе проверить их цвет пипеткой))))

    • Tapac BOBK

      Я сразу и не понял как это А и Б имеют один цвет, думал, что автор напутал что-то с обозначениями клеток (хотя физика процесса была понятна сразу). После вашего комментария, пришлось проверить пипеткой – теперь картинка вызывает разрыв мозга. (:

  • Отлично! Андрей, как всегда, на высоте…

  • Евгений

    блин проще статьи для усвоения не читал, спасибо огромное автору, прям жду уже продолжения))

  • Aleksei Lanskih

    Отличная статья, особенно показательные примеры, спасибо!

  • Спасибо, Андрей! Отличная статья.

  • Екатерина

    Андрей, спасибо! Я уж думала, что что-то неверно корректирую – по Маргулису числа верные, а на глаз тоска и скука :(( 

    P.S. Не хочу показаться придирчивой, но исправьте, пожалуйста, “зрачек” на “зрачок”

  • Jury Nikolaev

    А как быть, если верхний кот у меня даже на пурпурном фоне все равно серый (нормальный – не вижу зеленого оттенка), а малиново подкрашенный оттенок явно заметно и на фоне?

    • Tapac BOBK

       Аналогично. Значит вы тоже дальтоник, как и я 🙂

    • o.azovcev

      Аналогично. Я один из Вас:-) Более того , на второй картинке с А и В вижу явный подгон под певый (верхний) вариант , путем осветления А. При этом , пипетка показывает: RGB (107,107,107) в обоих случаях! Как вариант, наши мониторы настроены правильно под цветопередачу для глаз. Или наоборот?

  • Алексей Колесников

    Либо у меня мозг не правильный, либо я дальтоник, либо что то в описании не так, но фотография Кристины Асмус на ярком фоне выглядет куда насыщеннее чем на сером

  • Yury Parshin

    Отличная статья. Только с котом неувязочка вышла (по крайней мере по состоянию на 19.06.2014). Второй серый кот, который должен бы казаться зеленым на пурпурном фоне уже с корректировкой серого как и на третьем варианте (уже по замыслу автора с примесью пурпура), то есть красного присутствует больше. Можете даже пипеткой померить. Я все всматривался и не видел зелени, явно видел “рефлексы” на брюхе кота от пола – проверил пипеткой и… правда. Автор вероятно случайно не ту картинку вставил.

  • Евгений Ефимов

    “фрагмент рекламного щита телеканала ТНТ с фотографией Кристины Асмус” – ок, теперь идем дальше: “та же самая фотография, помещенная на нейтральный серый фон. Рука выглядит откровенно оранжевой, волосы желтят, лицо становится более румяным и т.д.” – волосы желтят потому, что обтравлены с желтым фоном, не? А оранж на руке – специально добавленный эффект, чтобы создать иллюзию нахождения Кристины в помещении с яркими золотистыми сценами – рефлексы же, не? На мой взгляд, автор начал за здравие, а кончил не тем – про рефлексы и необходимость их усиления/добавления нужна отдельная статья, основная мысль же была про контрастность ОДНОГО фото – вот ее и нужно было придерживаться. А коллажи тут ни при чем – понятно же, что для соединения двух объектов, снятых в разных условиях, нужно подгонять и ББ, и контрастность каждого, а еще и про рефлексы не забывать, которые автор статьи зачем-то приплел в разговоре о контрастности. С котами и прямоугольниками на цветном фоне – на своем достаточно неплохо откалиброванном мониторе вижу только серый, а там, где подкрашено малиновым – малиновый. Допускаю, что на бумаге может показаться по-другому, либо же часть людей все же меньше подвержена эффекту “зелени-пурпура”)