Światło i oświetlenie - cyfrowa obróbka

Artykuł zaczerpnięty z książki : Michel Freeman "Światło i oświetlenie w fotografii cyfrowej"

DOPASOWANIE ZAKRESU TONALNEGO OBRAZU DO PEŁNEJ SKALI

Podstawową operacją w procesie optymalizacji kontrastu oświetlenia w dowolnym obrazie jest przypisanie odpowiednich wartości bitowych najgłębszym cieniom i najwyższym światłom występującym w tym obrazie.

Jeżeli, (a zdarza się tak bardzo często), pominiemy całkowicie złożony etap kalibracji aparatu przy pomocy wzorca barw (p. str. 118–119), wówczas pierwszym krokiem w procesie optymalizacji obrazu będzie wybór wartości odpowiadających jego najgłębszym cieniom i najjaśniejszym światłom. Zwykle najciemniejszemu tonowi obrazu przypisuje się wartość skali tuż powyżej czystej czerni, a najjaśniejszemu – tuż poniżej czystej bieli. Można też popatrzeć na tę prostą operację nieco inaczej: rozpiętość tonalną zarejestrowanego obrazu należy, najlepiej jak to jest możliwe, zmieścić w dostępnej skali tonów. Cel ten można osiągnąć na różne sposoby i przy użyciu różnych programów do edycji obrazu, tu jednak skupimy się na narzędziu Levels (Poziomy) programu Photoshop, operującym histogramem zdjęcia. Pełna skala histogramu odpowiada całej dostępnej gamie tonów (jasności) od wartości RGB 0,0,0 dla czerni na lewym końcu skali, do 255,255,255 dla bieli, na prawym końcu. Sceny kontrastowe będą rozciągać się od początku do końca skali, z możliwością, że niektóre szczegóły w światłach i cieniach zostały utracone. Jeżeli jednak mamy do czynienia z obiektem o niskim kontraście, jak na przykładzie obok, cały histogram pomieści się bez problemu gdzieś pośrodku skali, a to oznacza, że na zdjęciu najgłębsze cienie obrazu nie będą reprezentowane przez czystą czerń, a najjaśniejsze światła – przez czystą biel. Oczywiście można to zostawić bez zmian, ale normalnym postępowaniem w takich przypadkach jest rozciągnięcie maksymalnego zakresu histogramu w taki sposób, by wypełnił całą dostępną skalę, a następnie odpowiednie dopasowanie wartości tonów średnich w celu zróżnicowania jasności obrazu (p. str. 122–123).

W programie Photoshop wystarczy po prostu przeciągnąć suwaki punktu czerni i bieli do odpowiednich granic histogramu, kliknąć na przycisku OK, a następnie otworzyć ponownie okienko Levels (Poziomy) i sprawdzić otrzymany efekt. Istnieje też kilka bardzo użytecznych, w pełni zautomatyzowanych lub półautomatycznych procedur służących temu celowi; niektóre z nich zostały tu zilustrowane. Inne programy do obróbki obrazów, np. dostarczane przez producentów aparatów lub niezależnych producentów oprogramowania, jak PhaseOne – Capture One i Apple Aperture, oddają do dyspozycji użytkownika podobne narzędzia.

OPTYMALIZACJA OBRAZU O NISKIM KONTRAŚCIE

Jako przykład wybrałem celowo obraz o niskim kontraście zapisany jako RAW, gdyż chciałem zademonstrować kilka możliwości ustalania punktu czerni i bieli. Zdjęcia scen o rozpiętości tonalnej przewyższającej użyteczną skalę naświetleń stwarzają problemy, do rozwiązywania których służą inne narzędzia, łącznie z techniką HDR (p. str. 136).

Zdjęcie oryginalne Oryginalne zdjęcie zabudowań gospodarskich na walijskiej farmie reprezentuje scenę o niskim kontraście, wynikającym z zamglenia powietrza oraz zastosowania teleobiektywu podatnego na niewielkie odblaski przy fotografowaniu pod słońce.

Ręczne dopasowanie Poziomów Histogram zdjęcia, którego niemal wszystkie wartości zgrupowane są ciasno wokół środka skali, jest charakterystyczny dla obrazu o niskim kontraście. Przysunięcie punktu czerni z lewej strony, a punktu bieli z prawej, wykonano pod kontrolą wzroku (z pomocą klawisza Alt – w celu sygnalizacji ewentualnego obcięcia pewnych obszarów).

Opcja Auto Color Opcja Auto Color (Automatyczny Kontrast Barw) jest w programie Photoshop dostępna z okienka dialogowego Levels (Poziomy) i stanowi szybszą, zautomatyzowaną procedurę alternatywną. Realizowana jest poprzez wybór jednej z trzech metod: Enhance Monochromatic Contrast (Wzmocnienie kontrastu monochromatycznego, użyta w przykładzie), Enhance Per Channel Contrast (Wzmocnienie kontrastu w kanałach barwowych) oraz Find Dark and Light Colors (Znajdowanie ciemnych i jasnych kolorów). Efekt jest podobny, choć nieco silniejszy, jak dopasowanie ręczne.

Opcja Auto Color Per Channel Opcja automatycznego wzmocnienia kontrastu w kanałach barwowych działa oddzielnie na każdy z kanałów: R, G i B w celu zmaksymalizowania osiąganego efektu; należy jednak liczyć się z możliwością pewnej zmiany ogólnej tonacji obrazu.

Opcja Auto Color Dark and Light Metoda Find Dark and Light Colors (Znajdowanie ciemnych i jasnych kolorów) dokonuje własnej aproksymacji najciemniejszych i najjaśniejszych kolorów obrazu, działając na zasadzie próbkowania.

Praca z plikami RAW Przy obróbce zdjęć zapisanych w formacie RAW, tak jak zdjęcie przykładowe, program używany do ich konwersji jest logicznym etapem, na którym warto pokusić się o ustalenie punktów czerni i bieli. W tym wypadku plik RAW otwarto w konwerterze programu Photoshop przy domyślnych wartościach wszystkich parametrów i wszystkich suwakach w pozycji Auto. Obszary wskazujące na możliwość obcięcia najwyższych świateł są podświetlone na czerwono. Otrzymany obraz jest wyraźnie jaśniejszy, niż wszystkie dotąd opracowane innymi metodami.

Ręczna regulacja w plikach RAW Jeśli chodzi o to konkretne zdjęcie, ręczne ustawienia parametrów przy konwersji pliku RAW okazują się być bardziej użyteczne od w pełni zautomatyzowanych procedur; jednak ostatecznie każdy otrzymany efekt podlega ocenie opartej na indywidualnych upodobaniach.

Kiedy zalecana jest ostrożność w stosowaniu opcji zautomatyzowanych Fotografowane obiekty charakteryzujące się dominantą barwną, którą chcemy zachować, należy traktować z dużą ostrożnością, jeśli chodzi o zautomatyzowane procedury obróbki. Jak widać na przykładzie: zbliżeniu fragmentu powierzchni odbłyśnika zabarwionej na kolor złocisty, zastosowanie opcji Enhance Monochrome Contrast (Wzmocnienie kontrastu monochromatycznego) zachowuje kolorystykę oryginału, natomiast opcje: Enhance Per Channel Contrast i Find Dark and Light Colors prowadzą do znacznej utraty rzeczywistej kolorystyki.

ZMIANA JASNOŚCI OBRAZU

Drugim krokiem w procesie optymalizacji obrazu jest ocena i ewentualna regulacja jasności jedną z dostępnych technik, których efekty działania wykazują subtelne różnice.

Po przypisaniu wartości skrajnym punktom skali tonów – a istotne jest, by wykonać tę czynność jako pierwszą – możemy z kolei przystąpić do regulacji jasności i kontrastu w całym zakresie tonalnym. Zwykle przeprowadza się to, przesuwając środkowy suwaczek histogramu lub, nieco bardziej delikatnie, zmieniając kształt krzywej. Dla większej jasności, podzielimy ten proces na dwa etapy: na tej stronie zajmiemy się prostą zmianą jasności obrazu, na następnych zaś – bardziej złożoną manipulacją kontrastem przy pomocy dwóch punktów dopasowania.

Nawet gdybym miał się w tym miejscu powtórzyć, podkreślę, że do dobrych praktyk należy wprowadzanie zmian jasności obrazu wewnątrz określonego wcześniej zakresu tonów. W przeciwnym wypadku bowiem istnieje ryzyko, że górny lub dolny kraniec histogramu mógłby wysunąć się poza skalę, dając w efekcie zablokowane światła lub pozbawione szczegółów cienie. Używając funkcji Curves (Krzywe) programu Photoshop, zauważymy, że obydwa końce krzywej zaczepione są w narożnikach diagramu, co oznacza, że podczas manipulacji krzywą punkty czerni i bieli pozostają niezmienione. Ich położenie można jednak zmieniać mniej więcej w ten sam sposób, jak przy dopasowywaniu Poziomów: przeciągając końce krzywej wzdłuż obu osi.

Przedmiotem pokazanym na przykładowym zdjęciu jest ozdobna srebrna pokrywa talerza na jednym z bazarów ulicznych. Zacznijmy od przyjrzenia się położeniu histogramu oraz punktów czerni i bieli. Wygląd histogramu sugeruje, że nastąpiła niewielka, całkowicie akceptowalna strata szczegółów w najwyższych światłach, tj. na prawym końcu skali. Najbardziej podstawowa metoda regulacji jasności obrazu polega na przesunięciu punktu środkowego w lewo (w kierunku cieni) lub w prawo (w kierunku świateł). Punkt środkowy na osi diagramu Levels (Poziomy) realizuje właśnie tę funkcję. Odpowiednikiem tego jest poziome przesunięcie punktu krzywej leżącego na środkowej linii. Zauważmy, jaki wpływ na histogram wywiera taka manipulacja. Jego lewa i prawa strona zasadniczo nie ulegają zmianom, natomiast więcej tonów przesuwa się ku środkowi skali.

Przy pomocy manipulacji krzywą można uzyskać jednak znacznie bardziej subtelne zmiany jasności. Przesunięcie punktu leżącego na dolnym odcinku krzywej, odpowiadającym cieniom, najbardziej wpłynie na niskie tony obrazu. Oczywiście każda zmiana wpłynie na kształt krzywej, w tym wypadku stanie się ona bardziej wypukła w niskich wartościach. Podobnie manipulacja dowolnym punktem w górnym odcinku krzywej nastawiona jest zawsze na zmianę charakteru obrazu w światłach. Regulacja jasności przy pomocy krzywej daje sporą elastyczność w kształtowaniu obrazu.

SUBTELNE RÓŻNICE MIĘDZY KRZYWYMI O NIESKOMPLIKOWANYCH KSZTAŁTACH

Przedstawione tu na przykładach różnice są nieznaczne, ale mogą stać się istotne w zależności od tego, którą część zakresu tonalnego zamierzamy wyeksponować.

Ustawianie punktu czerni i bieli Ponieważ jest to pierwsza operacja do wykonania (p. str. 120-121), na naszym przykładzie punkty czerni i bieli zostały już ustalone. Obraz charakteryzuje się pełnym kontrastem, a ostrzeżenie o obcięciu świateł sugeruje, że pewne niewielkie partie jasnych obszarów stanowią czystą biel, bez szczegółów.

Sprawdzenie położenia punktów obrazu na krzywej Kliknięcie na różnych partiach zdjęcia pokazuje, jakiemu punktowi krzywej odpowiadają. Ta prosta czynność może okazać się użyteczna przed dalszymi operacjami. Obszarem zdjęcia zauważalnym na pierwszy rzut oka jest jasny fragment płaszczyzny leżący w tle, poza głębią ostrości. Okazuje się, że leży on na środkowym odcinku krzywej, wbrew oczekiwaniom sugerującym, że powinien być jaśniejszy. Obraz zdecydowanie wymaga rozjaśnienia.

Odcinek krzywej odpowiadający półtonom Ta podstawowa regulacja – przesunięcie środkowego punktu krzywej w lewo – jest odpowiednikiem przesunięcia środkowego punktu na osi diagramu Levels (Poziomy). Wprowadza największe zmiany w zakresie tonów średnich; pozostałe ulegają zmianom proporcjonalnie do ich odległości od środka krzywej.

Korekta świateł W przypadku, kiedy zależy nam na pozostawieniu głębokich cieni bez zmiany i skoncentrowaniu się na rozjaśnieniu koloru żółtego, dobrą opcją jest przesunięcie w lewo punktu na górnym odcinku krzywej.

Korekta cieni Przesunięcie w lewo dolnego odcinka krzywej rozjaśnia cienie bardziej niż tony jaśniejsze. Jeżeli mamy wrażenie, że cienie na zdjęciu „cierpią” na niedostatek szczegółów, to może być właściwa droga do rozwiązania problemu.

Zmiana jasności przy pomocy konwertera formatu RAW Zmiany jasności obrazu można dokonać na obrazie w formacie RAW, na etapie jego konwersji, stosując np. konwerter programu Photoshop. Należy w tym celu usunąć zaznaczenie opcji Auto przy suwaku Brightness (Jasność) i wprowadzić żądaną zmianę ręcznie. Jest to procedura równoważna przesunięciu środkowego punktu osi diagramu Poziomów.

ZMIANA KONTRASTU OBRAZU

Różnicą między jaśniejszymi i ciemniejszymi tonami można manipulować – w ramach określonego wcześniej zakresu tonalnego.

Zmiany kontrastu wprowadzane już po ustaleniu punktów czerni i bieli, a więc w odpowiednim zakresie tonów, polegają również na manipulacji krzywą, tym razem jednak niezbędne będą przynajmniej dwa punkty regulacji nachylenia krzywej. Można sobie to łatwo wyobrazić jako zmienną regulację jasności, kiedy pewien odcinek krzywej przeciągany jest w jedną stronę, a inny – w przeciwną. Klasyczna krzywa obrazująca wzrost kontrastu ma kształt rozciągniętej litery „S”, a więc obszary jaśniejsze zostają rozjaśnione, ciemniejsze zaś – ściemnione. Redukcja kontrastu wymaga odwrócenia kierunku tych zmian, a więc i kształtu krzywej: cienie należy rozjaśnić, a światła – przyciemnić.

KONTRAST W POCHMURNY DZIEŃ

W przytoczonym przykładzie wprowadzane zmiany kontrastu za każdym razem będą dotyczyć konkretnego zakresu skali tonów, bez wpływu na obszary pozostałe. Szary dzień, w którym powstało zdjęcie, będzie wymagać z pewnością zwiększenia kontrastowości zdjęcia. Punkty czerni i bieli zostały dobrane automatycznie. Naszym zamiarem jest uzyskanie większego kontrastu w obszarach o tonach średnich do niskich, ponieważ tam właśnie wypada widoczna na zdjęciu roślinność i elementy drewniane. Jedyne niebezpieczeństwo to szklane dachy, które trzeba będzie potraktować z największą ostrożnością, by nie zostały oddane jako zbyt jasne.

Zdjęcie oryginalne Poniżej pokazano oryginalny obraz przed próbami optymalizacji. Zdjęcie może wydawać się mdłe, ale kontrast globalny tej sceny jest wyższy, niż można by oczekiwać.

PODEJŚCIE ALTERNATYWNE

Całkowicie odmiennym sposobem regulacji kontrastu jest użycie polecenia programu Photoshop Shadow/Highlight (Cienie/światła). Założeniem tej funkcji jest co prawda zredukowanie kontrastu przez rozjaśnienie cieni i obniżenie wartości najwyższych świateł, jednak na drodze podniesienia wartości kontrastu w średnich tonach (suwaczek Midtone Contrast do +70) możemy (jeżeli istnieje taka potrzeba) osiągnąć widoczny wzrost kontrastowości obrazu.

STOPNIE KONTRASTOWOŚCI

Wróćmy więc do poprzedniego zdjęcia i popatrzmy, co będzie się działo przy próbach podnoszenia i obniżania kontrastu.

Zdjęcie oryginalne Wracamy do punktu wyjścia pokazanego wcześniej na str. 122– 123. Ponieważ zdecydowaliśmy, że obraz wymaga ogólnego rozjaśnienia, krzywe kontrastu zostaną przesunięte w lewo.

Zwiększenie jasności Jako pierwszy krok, zwiększamy jasność średnich tonów. Operacja ta nie wpływa w żaden sposób na kontrast, ale w sposób widoczny zbyt mocno rozjaśnia także szklane dachy.

Ustalenie punktów czerni i bieli Dobranie położenia punktów czerni i bieli wykonano w trybie Auto (opcja taka dostępna jest w programie Photoshop zarówno z poziomu okienka dialogowego Levels (Poziomy), jak i Curves (Krzywe)).

Zwiększenie kontrastu Uchwycenie punktu w pobliżu dolnego krańca krzywej i przeciągnięcie go lekko w prawo zwiększa kontrast w obszarach zieleni i brązu, lecz jeszcze mocniej podbija wartości świateł. Zapobiegamy temu, wybierając dwa kolejne punkty, tym razem leżące w górnym odcinku krzywej, co pozwala na podniesienie kontrastu (kształt krzywej typu „S”), jednak bez wpływu na „chroniony” zaczepionymi punktami obszar najwyższych świateł.

Wersja o wysokim kontraście Silne przesunięcie odcinka świateł w lewą stronę w połączeniu z bardziej umiarkowanym przeciągnięciem dolnego odcinka krzywej w prawo daje w efekcie wersję o wysokim kontraście, również o większej jasności ogólnej niż oryginał.

Wersja o niskim kontraście Punkty kontrolne na krzywej kontrastu wybrane zostały mniej więcej w tych samych miejscach co poprzednio, z tą różnicą, że przesunięto je w odwrotnych kierunkach. Aby uzyskać ogólne rozjaśnienie obrazu, przesunięto niższy punkt mocno na lewo, natomiast w bardziej umiarkowanym stopniu punkt wyższy w prawo.