Dynamický rozsah aneb jak vyfotit černocha na sněhu

Trochu informací a tipů o tom jak se vyhnout přepáleným a černým plochám ve fotografii klasické i digitální.

Na začátku byl tento dotaz v poradně:

Vlastnim digitalni fotoaparat C2100UZ a mam problem v “extremnejsich”
svetelnych podminkach. Kuprikladu, pokud fotite na snehu a exponujete na nej,
pak vsechny ostatni predmety jsou velmi tmave. Naopak, kdyz expozici korigujete
na okolni predmety (stromy apod.), snih je prepalena jednolita plocha saturovane
bile. Jedina cesta, kterou pouzivam, ac nerad, je expozice na snih a nasledna
gama korekce ostatnich tmavsich ploch. Zajimalo by mne, zda-li je tento problem
obecnou vysadou digitalu, do jake miry, cim je zpusoben a zda nejak vyrazne
zalezi na jejich typu? Jak se tomu mohu v praxi branit? (podotykam, ze citlivost
pouzivam 100ASA-nizsi nelze zvolit-a expozice je integralni) Diky.

Toto je zcela běžný jev, který není vlastní jen digitálním přístrojům, i když u nich se s ním setkáme asi nejčastěji. Stručně řečeno, problém je v tom, že snímaná scéna překračuje rozsahem jasů schopnosti snímače, ať jím je film nebo snímací čip.

Trochu teorie

K porovnání jasů dvou bodů se jako jednotka používá EV, takzvaný expoziční stupeň. Ten je definován tak, že jeden bod je o 1 EV jasnější než druhý, pokud je jeho jas právě dvojnásobný. Je-li jeden bod čtyřikrát jasnější, znamená to, že rozdíl je 2 EV atd. Každý snímač je schopen zachytit jen určité rozmezí jasů. Tomuto rozmezí říkáme dynamický rozsah. Nejjasnější bod tohoto rozsahu se nazývá “bílý bod” (angl. white point), nejtmavší bod tohoto rozsahu je “černý bod” (angl. black point). Pokud se pokusíme zobrazit bod, který je dvarkát jasnější, než bílý bod, dostaneme obraz bílého bodu, úplně stejně jako když se pokusíme zobrazit bod desetkrát jasnější než bílý bod. Za hranicí bílého bodu prostě snímač nevidí. Všechny body se “slijí” do bílého bodu bez ohledu na to, že vůbec nemají stejný jas. To samé platí pro spodní hranici dynamického rozsahu. Bod s polovičním jasem oproti černému bodu bude zobrazen úplně stejně jako bod, který je ještě desetkrát méně jasný. Výsledkem bude jednolitá černá plocha s nulovou kresbou. V praxi většinou přepálená bílá místa působí hůře, protože automaticky přitahují pozornost, zatímco místa tmavá tak nápadná nejsou (pokud se ovšem nenachází na důležitých místech snímku, například v obličeji fotografované osoby). Proto se také většina tazatelů v různých poradnách a diskusních fórech ptá mnohem častěji na ošetření přepálených jasů, než tmavých stínů.

Dynamický rozsah dnešních běžných barevných negativních filmů je něco přes 10 EV, inverzních filmů okolo 6 EV a u běžných amatérských digitálních přístrojů méně než 5 EV. V případě filmů je tuto (a mnoho dalších) informaci možno vyčíst z údajů v jeho datasheetu, zejména z charakteristické křivky filmu. (Více informací o charakteristických křivkách najdete v tomto článku.) U digitálních přístrojů je zjištění těchto hodnot poněkud složitější, protože zpravidla nejsou uváděny v technických datech přístroje. Poznámka pro experimentátory: existují postupy jak si charakteristickou křivku digitálního snímače/přístroje změřit, ale o tom ž později. U inverzních filmů a digitálních přístrojů je ještě třeba brát v úvahu šum elektronického CCD nebo CMOS snímače ve skeneru případně přístroji samotném, které do různé míry degradují kresbu v tmavých oblastech snímku. U barevných negativů je tento problém méně závažný, protože negativ není nikdy příliš tmavý a šum CCD snímače skeneru se neprojeví tak výrazně. Při fotografování na negativ a následném zvětšování klasickou cestou je třeba počítat s tím, že papírová fotografie má dynamický rozsah okolo 6 EV, takže při jejím zhotovení dojde ke ztrátě části detailů, které jsou na negativu zachyceny. Při skenu a následném digitálním zpracování je možné využít mnohem větší rozsah (omezený rozsahem snímače skeneru), zejména pro prohlížení na monitoru, ale částečně i pro výstup z digitálních minilabů na papír. Při zpracování film -> sken -> digitální lab je tedy často možné získat kvalitnější papírové fotografie, než při tradičním zpracování film -> klasická zvětšenina.

Příklad: máme digitální přístroj s rozsahem řekněme 5 EV. Pokud fotografujeme scénu, kde rozdíl mezi nejtmavším a nejsvětlejším bodem je méně než 5 EV, o nic nejde, všechny body budou korektně zachyceny a nedojde ke ztrátě kresby. Pokud je rozsah scény větší, dojde k “oříznutí” na jedné či druhé straně, případně na obou. Jako správná expozice se zpravidla udává expozice stanovená na základě tzv. střední 18% šedé. S touto hodnotou pracuje většina systémů měření odraženého světla. Měření bodové a se zvýrazněným středem pracují s touto hodnotou přímo – tj. určí expozici tak, aby se měřený bod (plocha) ve výsledku zobrazil jako 18% šedá. Matricové měřící systémy tuto hodnotu měří na více místech scény a výslednou expozici následně propočítávají na základě různých, často velmi složitých algoritmů.
Pomocí korekcí expozice můžeme exponovat buďto tzv. na světla nebo tzv. na stíny. V prvním případě budou koretně vykreslené světlejší části scény, kdežto všechny tmavé části od určité hranice (dané černým bodem dynamického rozsahu) se slijí v černou. Ve druhém případě tomu pochopitelně bude obráceně. Pokud budeme exponovat takzvaně normálně, tj. na střední 18% šedou, dojde ke ztrátě kresby na obou koncích dynamického rozsahu.

Stručná ilustrace situací, ke kterým může dojít v souvislosti s různým dynamickým rozsahem různých snímačů. Stupnice jasů není absolutní (černá – bílá), ale reprezentuje jas mezi nejjasnějším a nejtmavším bodem.

Použití snímače s velkým dynamickým rozsahem. Dynamický rozsah snímače bez problémů pokryje rozsah jasů scény (zelená plocha). Nedochází ke ztrátě kresby a to ani při mírné pře- či podexpozici (tato vlastnost se nazývá expoziční pružnost). Tato situace odpovídá průměrně kontrastní scéně a staršímu negativnímu filmu s nižším rozsahem (dnes je běžný rozsah přes 10 EV).

Stejná scéna jako v předešlém případě, tentokrát snímaná snímačem s nižším, ale stále ještě dostatečným dynamickým rozsahem. Ke ztrátě kresby nedojde, ale jen při korektní expozici. Tento snímač má nulovou expoziční pružnost, takže i při mírné odchylce od správné expozice ke ztrátě kresby dojde (vyznačeno červeně). Typická situace při použití inverzního filmu.

Stále stejná scéna, ale tentokrát snímaná snímačem s nedostatečným dynamickým rozsahem. Ke ztrátě kresby dojde vždy. Při korektní expozici se ztratí kresba ve světlech i ve stínech (první případ), expozicí na světla či stíny se kresba ztratí jen na jednom konci rozsahu, ale pouhou úpravou expozice ztrátě kresby z principu zabránit nejde. I v úvodním dotazu zmíněné nastavení citlivosti je zbytečné a neúčinné.

Případ, který popisuje tazatel v úvodu je ilustrován na posledním obrázku. Pokud je scéna ještě výrazně kontrastnější, než zde uvedených 6 EV, nemusí na pokrytí tohoto rozsahu stačit ani negativní film. Při fotografování tmavých předmětů na sluncem ozářeném sněhu je taková situace spíše pravidlem, než výjimkou.

Nejlepší prevencí problémů s dynamickým rozsahem je vhodná volba snímače. Majitelé klasických filmových přístrojů jsou zde ve značné výhodě, protože mohou dle libosti zakládat takový film, který jim právě vyhovuje. Pokud očekáváte fotografování velmi kontrastních scén, prostě použijete negativní film a je většinou vystaráno. Konkrétně já používám Fuji NPH 400. Majitelé digitálů mají smůlu. Jejich snímač je vestavěn a má pevně dané parametry, se kterými toho uživatel moc nezmůže (samozřejmě pokud si odmyslíme profesionální výměnné digitální stěny ke středoformátovým a velkoformátovým kamerám). Pokud není možno získat snímač s dostatečným rozsahem, je nutno použít některou z níže popsaných metod pro snížení kontrastu scény.

Zesvětlení tmavých částí

Toto je zdaleka nejběžnější způsob snižování kontrastu. Principem je to, že potřebujeme přisvětlit tmavý předmět tak, aby se od něj odrazilo více světla a rozdíl mezi jeho jasem a jasem světlého okolí nebyl tak výrazný. Nejobvyklejšími způsoby přisvětlení jsou různé odrazné desky a zejména elektronická záblesková zařízení (blesk).

Odrazné desky jsou zpravidla dost neskladné a kvůli obtížnější manipulaci použitelné spíše na statické motivy. Možnost jejich použití také dosti závisí na světelných podmínkách (zejména poloze slunce vůči fotografovanému předmětu). Používají se spíš pro makrofotografii, kde je dosvětlením potřeba zmírnit ostrost stínů (a kde je vzhledem k velikosti fotografovaných objektů velikost desek stále ještě přijatelná) nebo v ateliérové či filmařské praxi.

Elektronické blesky jsou asi nejdostupnější a nejčastěji používaný způsob jak snižovat kontrast scény. V tomto připadě se mluví o tzv. doblesknutí (angl. fill-in flash). V principu je možné použit libovolný blesk. Při použití vestavěných blesků je problémem jejich nedostatečný výkon, který značně omezuje jejich použití jen na předměty velmi blízké (blesk prostě moc daleko nedosvítí). Externí blesky jsou použitelné podstatně lépe. Pokud používáte normální manuální blesk, musíte se naučit pracovat s korekcemi jeho výkonu, vlastníte-li systémový blesk a příslušně vybavený přístroj, můžete výpočet těchto korekcí přenechat chytrým krabičkám. Všichni významní výrobci poskytují tuto funkci pracující velmi podobně, i když z marketingových důvodů se liší jména a zastánci jednotlivých značek se rádi utápějí v nekonečných diskusích, kde všichni tvrdí že právě ten jejich systém je lepší. Praktické ukázky použití doblesknutí pro snižování kontrastu scény si můžete prohlédnout v tomto článku o použití systémových blesků.

Ztmavení světlých částí

V praxi se tento přístup používá méně často, protože jeho použití je většinou dost složité a často i nemožné nebo omezené na speciální podmínky, typ záběru apod. Základní metodou je použití přechodového neutrálního (či tónovaného) filtru. Většina těchto filtrů má jednu poloviny ztmavenou a druhou čirou a jejich hlavní využití je při ztmavování příliš světlé oblohy. Existují ale i filtry s nestandardním tvarem přechodu. Asi nejlepší je použít filtry ze systému Cokin nebo podobného, protože umožňují velmi snadno a flexibilně nastavit polohu filtru tak, aby zakrýval jen světlé části.

Přechodové filtry systému Cokin. Vlevo nahoře neutrální, ostatní různě tónované.

Použití přechodových filtrů má ale mnoho úskalí. Scény, na kterých má jejich použití smysl, totiž musí mít alespoň trochu jasný průběh hranice mezi světlou a tmavou částí. Při fotografování lyžaře v tmavé bundě na sněhu bude takový filtr většinou nepoužitelný, protože se sněhem si adekvátně ztmavíte i lyžaře.
Problémem je i použití přechodových filtrů s digitálními přístroji. Kompakty mívají velmi malý průměr objektivu a i při použití filtru s velmi strmým přechodem je nastavení pozice velmi obtížné. K tomu přispívá i fakt, že LCD displeje (a hledáčky “polozrcadlovek”) navic nejsou příliš kvalitní a zejména na přímém slunečním světle je témět nemožné vyhodnotit účinek fitlru v dané pozici. Jedinými digitály, kde se dají přechodové filtry bez větších problémů použít jsou tedy plnohodnotné zrcadlovky s optickým hledáčkem. Pro filmové přístroje platí to samé – rozumné použití s hledáčkovými přístroji je v podstatě nemožné.

Montáž dvou snímků

Pokud nemáte výhrady k tvorbě “fotografií” pomocí Photoshopu, existuje ještě jedna cesta. Můžete totiž pořídit dva snímky, jeden exponovaný na světla, druhý na stíny a ty následně smontovat ve Photoshopu.
Prvním krokem je pořízení potřebných snímků s odlišnou expozicí. K tomu můžete použít vestavěný bracketing nebo měnit expoziční nastavení ručně. Jediné, na co je potřeba dávat pozor, je nepohnutí přístrojem mezi snímky – hodí se stativ, případně rychlé motorové převíjení. Snímky zdigitalizujete (pokud už nejsou rovnou pořízené digitálem) a otevřete ve Photoshopu. Celé to pak může vypadat nějak takto:

Tmavý obrázek	Světlý obrázek
Výsledná montáž

Podrobný popis postupu montáže dvou snímů přineseme brzy v samostatném článku.