Anatoly Skoblov (skoblov) wrote,
Anatoly Skoblov
skoblov

Category:

Трактат об экспозиции в цифровой фотографии (и в HDR) с точки зрения программиста

Текст призван заменить ранее написанный текст об экспозиции в HDR, но посвящено он не только HDR, но и другим случаям.

Про экспозицию написаны мегабайты текстов (вот примерчик). Сторонники зоновой теории и спотметра бьются в форумах с поклонниками интеллектуального многозонного замера и полной автоматики; замера по отраженному свету - со сторонниками замера падающего света; любители приоритета выдержки с любителями приоритета диафрагмы. Я попробую посмотреть на вопрос с другой стороны и плавно перейти к экспозиции для HDR.

Из этого текста Вы не узнаете, как снять шедевр. Он посвящен лишь одному простому техническому вопросу - экспозиции. С помощью изложенных тут идей Вы с одинаковой легкостью снимите как шедевры, так и лучшее украшение для Вашего мусорного ведра.

Это - достаточно краткий пересказ одной из тем с моего мастер-класса по панорамам и HDR.



Полезным дополнением к этому трактату является вторая заметка про влияние ETTR на низкоконтрастные сюжеты. Она демонстрирует на конкретном примере то, что теоретически объясняется ниже в этой статье.

Exposure to the right

На самом деле абсолютно не важно, каким именно методом из упомянутых выше мы получили экспозицию. Важно совсем другое - верна ли она. Если верна, то хоть Вы ее из пальца высосали, хоть дух Адамса нашептал, хоть автоматика камеры в режиме полного автомата выставила - ничего не поменяется. При этом для каждого сюжета существует всего одна верная экспозиция, и все многообразие методов замера посвящены ее получению.

Сразу же для непонятливых оговорюсь, что хоть я и пишу про всего одну экспозицию, на самом деле ей соответствует несколько эквивалентных экспопар (сочетаний выдержки и экспозиции) + ISO, порождающих сходную картинку - мы можем открыть пошире диафрагму и настолько же уменьшить выдержку или ISO, ну и наоборот. Фотограф сам выбирает варианты исходя из своих предпочтений и сюжета: шире дырка для портрета, меньше (и больше ГРИП) - для пейзажа, максимально короткая выдержка для спорта и т.д. Экспозамер тут уже совсем не при чем.

Еще одна из оговорок - это судьба фотографии после того, как фотограф нажал на затвор. Часть фотографов предпочитает снимать так, чтобы получать на выходе сразу готовую фотографию, снимают в jpeg и не обрабатывают фотографии. Этот текст - не для них. Он посвящен тем, кто обрабатывает свои фото (HDR - это тоже вариант постпроцессинга). При этом я ориентируюсь на тех, кто снимает в RAW, поскольку не вижу ни малейшего смысла снимать в jpeg для постобработки (мой предыдущий вариант этого текста упоминал съемку в jpeg, но сейчас я считаю это излишеством).

Итак, что такое верная экспозиция для постпроцессинга при съемке? Цифровая камера не похожа на пленку совсем, поэтому верная экспозиция не будет совпадать с пленочной.

2 особенности цифровой камеры:

1. клиппинг (в области засветки полностью убивается все что, ярче предела насыщения матрицы, а вот чуть темнее этого предела все прорабатывается идеально), в то время как у пленки в области засветки нет резкой границы, на которой исчезают детали, а есть достаточно длинная зона, где сначала падает контраст, и лишь очень яркие объекты засвечиваются полностью.

Обращаю внимание, что клиппинг - поканальный! Т.е. если Вы снимаете зеленый шарик на фоне серого листа, примерно одинаковой яркости, то можете получить интересную ситуацию, когда у шарика уже будет клиппинг в зеленом канале, а у листа - нет, поскольку яркость у листа "размазана" по трем каналам, и в значение в каждом - меньше, чем в зеленом канале у шарика. А еще чувствительно каналов современных цифрозеркалок - разная. Но рассуждения обо всем этом уже выходят за рамки моего трактата, хотя будут помянуты ниже в случае "мега-ETTR"

2. Линейность матрицы против нелинейности пленки. Значения, которые получает АЦП в каждом канале, прямо пропорциональны количеству света, падающего на матрицу. Характеристическая кривая матрицы - практически прямая линия. При этом при движении от теней к светам шумы растут намного медленнее, чем полезный сигнал, поэтому зона максимального качества у цифры - на краю динамического диапазона в светах, прямо перед клиппингом. Чем дальше к теням - тем ниже качество (выше относительный уровень шумов, меньше градаций). У пленки зона максимального качества - в середине диапазона и вокруг нее (зона линейной части характеристической кривой).

Отсюда получается, что верная экспозиция для постпроцесса - это такая экспозиция, при которой засвечено лишь то, что Вам не надо (или ничего не засвечено, если Вы не хотите засвечивать детали), а все незасвеченное снято с максимальной экспозицией, так что самые яркие объекты находятся на границе засветки. Поскольку гистограмма при этом сдвигается к правому краю, этот метод получил название ETTR (Exposure to the right).

Оставим случай, когда Вы готовы что-то засветить (я помяну о нем, когда буду ниже рассказывать про спотметр) и рассмотрим что получается, если мы ничего засвечивать не готовы. На теоретической камере гистограмма будет упираться в правый край без горба, дырка в правой части гистограммы (между краем кривой и правым краем зоны графика) недопустима. Примерно вот так:



индикация засветки не моргает.

Назовем этот вариант недо-ETTR (почему "недо-" - см. ниже).

При этом кадр может выглядеть очень светлым и обесцвеченным (если сюжет низкоконтрастный) - Вас это не должно пугать. Вы сможете поднять контраст при постпроцессе и сделать кадр темнее с помощью отрицательной экспокоррекции в конверторе, и шумов в такой фотографии будет намного меньше, чем при у более темного и более красивого на экране камеры кадра. А может быть и наоборот - у контрастных сюжетов кадр окажется слишком темным, детали в тенях не будут видны. И это повод подумать об HDR (об этом - ниже).

Обратите внимание - засветка точечных источников света и бликов не видна на гистограмме. Если Вам нужна качественная проработка таких объектов, то придется ориентироваться по индикатору засветки (у Кенона он есть, что у других производителей - не знаю).

Однако, это касалось абстрактной камеры. Из практики и многочисленных тестов известно, что современные цифрозеркалки намного интереснее, чем кажется на первый взгляд, что видно из вот этого исследования. Краткое резюме для тех, кто не читал: внутрикамерный конвертор (и все прочие конверторы при параметрах по умолчанию) обрезает часть информации в светах при переводе кадра в jpeg, при этом гистограмма на экране и индикация засветки при съемке в RAW показывают не данные для RAW, а данные для конвертированного jpeg! И такого запаса на моей камере - 2/3 стопа, что весьма не мало.

Таким образом хороший ETTR - это такая экспозиция, при которой в момент съемки на гистограмме есть небольшое наползание на правый край, моргает индикатор засветки на самых ярких объектах, но при просмотре RAW в программе RAW Analyzer вы видите нормальную гистограмму, плавно упирающуюся в правый край. Вот так примерно (слева - гистограмма из RAW Analyzer):



При загрузке в конвертор Вы увидите засвеченные света, однако стоит сдвинуть ручку экспокоррекции в минус на 2/3-1 стоп, и детали в светах появятся из ниоткуда. Низкоконтрастные сюжеты на экране камеры станут еще тусклее (но Ваши возможности по задиранию контраста без повышения шумов - еще больше), а контрастные сюжеты получат заметно лучшие тени, чем при недо-ETTR, и поводов думать об HDR будет поменьше (справа на картинке выше - гистограмма и индикация засветки в Lightroom, без экспокоррекции и с отрицательной экспокоррекцией на 2/3 EV).

Однако это еще не все. Настоящий джежай при съемке сюжетов с яркими облаками или снегом может позволить себе частично убить информацию в зеленом канале (чувствительность по каналам у камер не одинакова) - конвертор восстановит цвет верно. И это позволяет сдвинуть экспозицию в плюс еще примерно на полстопа. Это назовем мега-ETTR. Такой съемке посвящена эта статья. Низкоконтрастные сюжеты превращаются в мрачное почти белое пятно на экране камеры, зато после обработки становятся просто волшебными, а высоконтрастные получают еще более проработанные тени и про HDR мы можем забыть намного чаще, за исключением совсем уж страшных случаев. Например, это фото влезло в ДД моей EOS 450d без мультиэкспозиции.

Итак, Вы знаете, что хорошая экспозиция - это "мега-ETTR" или "хороший ETTR", в зависимости от сюжета (не все годятся для "мега") и крепости Ваших нервов. Кадр чуть светлее - это брак (засвечено нужное), темнее - Вы теряете детали в тенях и общее качество по всему кадру. Единственное оправдание для меньшей экспозиции (более темного кадра) - особые требования к съемке. Например ETTR может дать Вам слишком длинную выдержку и она не подойдет. Тут делать нечего и придется снимать темнее.

Я слышал мнение, что у цифрокамер неравномерная цветопередача, и лучшая - ближе к середине диапазона, поэтому засовывание фото в предельные света на низкоконтрастных сюжетах искажает цвет. alextutubalin в своих тестах находил отличие в цвете при экспокоррекции в конверторе. На практике я такого не замечаю - при использовании профилей камеры в Lightroom/ACR я получаю визуально одинаковый цвет у кадра с ETTR и отрицательной коррекцией в конверторе, и у кадра с отрицательной коррекцией при съемке, с существенным выигрышем в качестве у ETTR (шумы, градации). В "допрофильные" времена разница в цвете была видна невооруженным глазом

ETTR-экспозиция - это лучшая экспозиция для постпроцессинга и одна из двух опорных экспозиций для съемки HDR (об этом - ниже)

Экспозамер

Что такое хорошая экспозиция я рассказал, но остается вопрос: как ее вычислить? Расскажу 2 метода:

Метод пробного кадра

1. Сделали кадр с автоэкспозицией в любом режиме.

2. Получили засветку? Сдвинули экспокоррекцию в минус (на глазок) и перешли к шагу 1

3. Дырка в гистограмме справа? двигаем экпокоррекцию в плюс и переходим к шагу 1.

4. Попали аккуратно в правый край? Это "недо-ETTR".

5. Сдвинули экспокоррекцию в плюс на величину для Вашей камеры (скорее всего 2/3) и получили "хороший ETTR".

6. Смелый? В светах облака? Двигай экспозицию в плюс еще на 1/2

Настоящие джедаи после некоторого опыта ловят "верный ETTR" и "мега ETTR" без промежуточного получения "недо-ETTR", просто по величине засветки на знакомых сюжетах.

После первого замера в автоматическом режиме, вместо кручения ручки экспокоррекции, можно перейти в manual, выставить определившуюся экспозицию и дальше просто менять величину выдержки или диафрагмы. Иногда я делаю так, иногда - оставляю автоматический режим (чаще всего приоритет диафрагмы), причем на серии схожих кадров менять величину экспокоррекции не приходится - после первого кадра все последующие автоматом получаются нормальными.

Непосредственный замер

Если Вам доводилось уже доводилось читать странные тексты об HDR, например мой любимый текст (впрочем, сходная болезнь есть и в других источниках), то в качестве крайних экспозиций Вам советовали замерить света первым попавшимся методом замера. Точечным - хорошо; если его нет, то центральным (изобретение Кенон для дешевых камер) - тоже сгодится; если нет - то можно и матричным. Получайте значение экспозиции и наслаждайтесь - у Вас обязательно выходит, что Вам нужно сделать 3 кадра и без HDR не жить (как повезло тем, кто не знает, что им нужно HDR - живут, снимают и в ус не дуют). К сожалению, данный подход не подойдет по двум причинам:

1. даже точечный замер, применяемый "в лоб" не обеспечивает адекватного замера, нужен спотметр

2. получившаяся экспозиция будет на 2-3 стопа темнее ETTR, а как Вы уже знаете, такая экспозиция абсолютно бесполезна на практике для съемки.

Но у меня есть и хорошая новость. На самом деле Вы можете использовать и точечный, и центральный замер, если нет спотметра, только с небольшим ухищрением: для точечного замера (обычно это замер примерно 4% площади кадра) поставьте объектив с фокусным расстоянием примерно в 3 раза больше, чем будете снимать (как повезло владельцам зумов - им достаточно повернуть кольцо). Для центрального (частичного) замера (9% площади) ФР придется увеличить раз в 5. Тут уже без смены стекла обойдутся только владельцы суперзумов. Впрочем, можно и матричным замером обойтись ... только ФР нужно будет еще больше увеличить.

А вот проблема 2 - вообще не проблема. Дело в том, что точечный замер всегда выставляет такую экспозицию, чтобы замеряемый объект попал в область одних и тех же значений в RAW (возможны варианты из-за ББ). Таким образом, Вам надо только определить величину смещения между точечным замером и ETTR и внести поправку при съемке. Снимаем белый лист при естественном освещении, смотрим в RAW Analyzer смещение до края гистограммы (она проградуирована в стопах) и вносим поправку при съемке. Например, я намерил смещение в 2 1/3 стопа для EOS 450d.

Таким образом, я могу поставить сразу экспокоррекцию +2 (оставим небольшой запас, тем более что больше 2 я поставить не могу), выкрутить зум на максимум, измерить точечным замером самый яркий объект и сразу получить требуемую экспозицию, нажать AE lock, выкрутить зум на широкий угол и сделать кадр. Правда нормально это срабатывает только если я собираюсь снимать на широком углу. Иначе - переставлять объектив (лень) или использовать метод с гистограммой.

А теперь хорошая новость для тех, кто хочет сделать ETTR, засветив ненужные объекты в кадре (по гистограмме тут не сориентируешься) - метод с точечным замером прекрасно годится для такого случая. Замеряйте то, что хотите оставить в крайних светах, делаем сдвиг как описано выше, и все у Вас получится как надо.

Переходим к HDR

Итак, мы уже знаем про ETTR и можем плавно переходить к HDR. Критерий для того, чтобы сделать HDR, достаточно простой: на пробном кадре с ETTR-экспозицией тень неадекватно темная. Впрочем, иногда она лишь кажется такой, но в RAW конверторе высветляется до адекватного состояния без проблем, и снятая брекетингом группа кадров упрощается до одного методом стирания ненужного: современные камеры без проблем позволяют высветлить тени примерно на стоп с несильными шумами, а хорошие камеры - даже на 2 стопа, если Вы не хотите сильно задирать контраст в тенях.

какие нам нужны экспозиции для HDR?

Для точной съемки HDR нам нужно знать 2 опорные экспозиции:

1. ETTR

2. Экспозицию по теням

обратите внимание - нам не нужен результат точечного (или какого-нибудь другого) замера теней, поскольку это даст нам кадр с тенями, вынесенными на яркость полутонов, а то и светлее, а такое нужно КРАЙНЕ редко. Кадр с экпозицией по теням - это такой кадр, в котором тени выглядят примерно так, как мы хотим увидеть их в итоговой фотографии (скорее всего это будет примерно на 3 стопа темней результата экспозамера по теням). Мы можем выбрать экспозицию чуть темнее, чем надо (см. предыдущий абзац про высветление), можем - немного светлее (если хотим сильно повысить контраст). Чем темнее мы выберем экспозицию теней, тем меньше будет разница между опорными экспозициями и тем меньше лишних кадров мы сделаем.

Узнав обе экспозиции, мы ставим камеру на штатив, устанавливаем одну из этих экспозиций и двигаемся от одной к другой, меняя экспозицию на 1.5-2 стопа за раз. И так - для сюжетов любого контраста. Хоть 10 стопов расширения ДД! Штатив надо потяжелее, чтобы он не смещался при изменении экспозиции.

Однако, описанный выше метод все-таки тяжеловат для большинства случаев. Расскажу, как упростить себе жизнь вплоть до оставления штатива дома.

Итак, ключевой момент для упрощения жизни - это режим брекетинга в Вашей камере. Я надеюсь, что у Вас более-менее адекватная камера и на брекетинг из трех кадров +/- 2 стопа от выбранной экспозиции она способна. Владельцам топовых зеркалок от Кенон повезло намного сильней - там можно делать 5 или 7 кадров (не помню) в диапазоне +/- 3 стопа от центра. Позавидуем им вместе.

Если мы снимаем с брекетингом, мы можем позволить себе обойтись без штатива. Впрочем, штатив все равно не помешает - меньше потенциальных проблем. Очень хорошо, если Ваша камера умеет снимать все кадры брекетнига в одно нажатие на спуск - перемещение камеры меньше при съемке с рук (новые Кеноны умеют это делать, если включена серийная съемка). Если не умеет - Вам повезло меньше. Ставим экспозицию, параметры брекетинга, жмем на кнопку и отсчитываем 3 кадра (если повезло и можно снять 3 кадра за раз), жмем 3 раза - если не повезло. Какие параметры ставить?

Если Вы уже промеряли обе опорные экспозиции и легко пересчитываете экспозицию при экспокоррекции, заданной в стопах, то:

1. считаем среднюю экспозицию для пары опорных и выставляем ее на камере

2. считаем смещение экспозиции между опорными в стопах, делим на 2 и ставим это значение в параметры брекетинга, если брекетинг на эту величину невозможен, то переходим к съемке более 3 кадров с ручной сменой экспозиции.

В большинстве случаев мы можем предположить, что нам хватит 4 стопов, которые дает брекетинг +/- 2 и обойтись без расчета одной из экспозиций. Итак:

1. если мы знаем экспозицию ETTR, то ставим на камере экспозицию ETTR + 2 стопа, брекетинг +/- 2 и снимаем быстро тройку кадров. По самому светлому кадру будет видно, хватило ли нам брекетинга для получения адекватных теней. Этот метод хорошо работает для дневных сюжетов на открытом воздухе.

2. При съемке в помещении с искусственными источниками света ETTR высчитывать неудобно, зато легко получить экспозицию по теням. Определяем, ставим на камере экспозицию "по теням - 2 стопа", брекетинг +/- 2 стопа и стреляем. По самому темному кадру поймете, хватило ли Вам брекетинга.

3. Самые наглые могут рискнуть, включить брекетинг +/- 2, матричный замер и прицелиться для экспозамера куда-нибудь в зону со средней яркостью. Если времени нет - это выход. Через раз получается.

Потом можете внимательно отсмотреть снятое и удалить ненужные кадры, если Вам показалось, что для Вашей задачи все 3 кадра не нужны, а хватит всего двух (да-да, HDR из двух кадров - это нормально).

Если Вы прочитали это внимательно, то легко поймете мою иронию про странные методы съемки HDR с экспозициями, замерянными непосредственно по теням и светам. Ведь они дадут нам лишние кадры и разброс экспозиций на несколько стопов больше необходимого. Хорошего ничего нам эти кадры не дадут, а вот помешать воспользоваться брекетингом на любом контрастном сюжете - легко.

Обратите внимания, что при упрощенном методе экспозамера (пункты 1-3 выше) надо обязательно удалять лишние кадры. Причина - простая. Лишние кадры, выходящие за необходимый диапазон, не улучшат ваше фото. В лучшем случае, если HDR-сборщик хорош, он их проигнорирует. Но в основном они не настолько умны. Слишком темный кадр, темнее ETTR, внесет лишние шумы в света. Слишком светлый - не вреден обычно, однако он наиболее подвержен шевеленке (выдержка самая длинная), и если она есть - испортит Ваше фото.

P.S. Как всегда напоминание для bulka и других копипастеров/контентмейкеров: данный текст не предназначен для "творческой" переработки и включения кусками в чужие тексты, размещения на сайтах, передачи по проводам и исполнения в танце. Это произведение защищается российским и международным законодательством об АП (разделом об интеллектуальной собственности в ГК и т.д.) и предназначено исключительно для внимательного чтения, обсуждения тут и в других местах, расширения кругозора и повышения личного творческого потенциала читателей.

(C) Anatoly Skoblov, 2010
Tags: Фототеория
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 81 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →