Rozdzielczość matrycy, a rozdzielczość obrazu

   Pewnie myślisz, że temat banalny i nie ma o czym pisać: piksel, to piksel. Nie do końca tak jest, a w każdym razie nie zawsze.
   Zdecydowana większość z nas używa aparatów z filtrami systemu Bayer'a, zauważalnym na rynku wyjątkiem są aparaty Sigma z matrycą Foveon. Jeśli masz taki aparat, to dalej nie czytaj, u Ciebie działa to zupełnie inaczej.
   Jak to działa w pozostałych aparatach? Sama matryca jest czarno-biała, reaguje tylko na natężenie światła nie rozróżniając jego barwy. Różnorodność kolorów można uzyskać podobnie jak na monitorze, na którego ekranie czytasz ten tekst, czyli z barw podstawowych: czerwonej, zielonej i niebieskiej (R,G,B). Aby uzyskać informacje o poszczególnych barwach przykrywa się matrycę szachownicą filtrów kolorowych tak, aby nad każdym pikselem był filtr o jednej barwie. W systemie Bayer'a układ filtrów wygląda tak:

   Piksele czułe na kolor zielony zajmują 50% powierzchni, a reagujące na światło niebieskie i czerwone po 25%. Widać, że z takiej matrycy nie jesteśmy w stanie uzyskać dla każdego piksela pełnej informacji o kolorach. Ile pikseli o pełnej informacji możemy uzyskać z takiej matrycy? Może się wydawać, że trzy razy miej, bo każdy piksel obrazu musimy zbudować z trzech pikseli matrycy (R+G+B), ale w praktyce nie jest aż tak źle. Układ filtrów Bayer,a wykorzystuje fakt, że oko ludzkie jest bardziej czułe na zmiany luminancji (jasności) niż na zmiany barw. Za rozdzielczość luminancji są odpowiedzialne piksele zielone, dlatego jest ich więcej i one decydują o rozdzielczości obrazu. Piksele czerwone i niebieskie wystarczają, żeby zapewnić informację o kolorach. Czyli matryca zawierająca n pikseli jest w stanie wyprodukować precyzyjny (nieinterpolowany) obraz o wielkości n/2 pikseli. Innymi słowy obraz o wielkości n/2 pikseli zawiera wszelkie informacje, jakie jesteśmy w stanie uzyskać z matrycy o wielkości n pikseli.
   Co z tego wynika w praktyce? Głównie to, że możesz zaoszczędzić trochę pamięci. Aparaty cyfrowe oferują zapis plików JPG w różnych wielkościach (nie myl z jakością/stopniem kompresji). Śmiało możesz wybrać pliki o połowę mniejsze od ilości pikseli w aparacie bez obawy o utratę detali zdjęcia. Jeśli masz aparat z matrycą 10 Mpix, to pełną jakość zapewni plik JPG o wielkości 5Mpix. Na co dzień nie jest to może bardzo istotne, ale np. na urlopie zwykle robi się więcej zdjęć i bardzo często karta pamięci okazuje się za mała. Takie mniejsze pliki mogą uchronić Ciebie przed koniecznością zakupu nowej. Podobnie możesz oszczędzać pamięć komputera, ale dotyczy to tylko plików graficznych, takich jak JPG, czy TIFF. Jeśli zapisujesz zdjęcia w plikach RAW, to nawet jeśli aparat oferuje możliwość zapisu w mniejszej rozdzielczości, trzeba się zastanowić, czy warto z niej skorzystać. Korzystanie z mniejszych plików RAW zawsze wiąże się z pogorszeniem jakości obrazu.

Głębia ostrości, czyli wpływ przysłony na obraz i ekspozycję.

Najprościej można powiedzieć, że przysłona, to otwór w obiektywie, przez który wpada światło do aparatu. Im większy otwór, tym więcej światła wpada do aparatu. Wartość przysłony często zapisuje się w postaci f/4, gdzie liczba w mianowniku określa wielkość otworu przysłony. Ważne: im większa liczba, tym mniejszy otwór. Dlaczego? Ponieważ liczba ta jest równa stosunkowi ogniskowej obiektywu do średnicy otworu. Często stosuje się też uproszczoną formę i zamiast f/4 mówi się po prostu, że przysłona ma wartość 4. W ten sposób oznacza się też otwór przysłony na obiektywach. Typowe wartości, to kolejne potęgi pierwiastka kwadratowego z 2:  1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Różnice między sąsiednimi liczbami odpowiadają wartości 1EV, czyli ilość przepuszczanego przez otwór światła zmienia się dwukrotnie. Aparat umożliwia zwykle dokładniejsze ustawianie wartości przysłony, np. co 1/2 lub 1/3EV. Największy dla danego obiektywu otwór przysłony (czyli najmniejszą liczbę przysłony) nazywa się jasnością obiektywu. 

Zależność ekspozycji od przysłony wydaje się być oczywista, ale to nie jest jedyna rola przysłony w aparacie. Od wartości przysłony zależy głębia ostrości, czyli to, co jest na zdjęciu ostre, a co nie (obszary poza głębią ostrości). Jak bardzo odpowiednia wartość przysłony może zmienić odbiór fotografii widać dobrze na poniższych zdjęciach:

Jedynym parametrem, który został zmieniony, była wartość przysłony, z f/32 na pierwszym zdjęciu do f/2,8 na drugim zdjęciu. Warto zapamiętać: im mniejsza liczba przysłony (większy otwór), tym mniejsza głębia ostrości.

Zdęcia obiektów ruchomych

   Nie tylko poruszenie aparatu może być przyczyną nieostrości na zdjęciach. Drugim istotnym czynnikiem jest ruch fotografowanego obiektu. Przy czym warto zauważyć, że ten ruch nie zawsze sobie uświadamiamy, np. osoba siedząca wygodnie w fotelu wydaje się być obiektem statycznym, ale jeśli zacznie coś opowiadać żywo gestykulując, to musimy polować na spokojniejszy moment lub potraktować ją jak osobę w ruchu. Tu już nie pomoże statyw, ani stabilizacja. Liczy się tylko migawka. Nie ma jednoznacznej recepty pozwalającej z góry określić wymagany czas. Można przyjąć jako punkt wyjścia, że zdjęcia z niepozującymi, swobodnie zachowującymi się osobami wymagają migawki rzędu 1/125s. Człowiek idący zdecydowanym krokiem, to już okolice 1/500s. Sport, taniec, zwierzęta w ruchu - od 1/1000s. Jeśli fotografowany obiekt jest oddalony, nie wypełnia większości kadru, to czas można wydłużyć.

   Fotografując takiego psa martwimy się o to, żeby nie poruszyć aparatu w czasie wykonywania zdjęcia, przy ogniskowej 200mm wystarczy migawka 1/200s:

   Teraz sytuacja jest zupełnie inna, zaczynamy od 1/1000s:

   Na koniec warto zadać sobie pytanie, czy zawsze zamrożenie ruchu daje najlepszy efekt na zdjęciu? Nie zawsze, ale o tym będzie jeden z kolejnych wpisów.

Ekspozycja - wybór czasu otwarcia migawki

   Korzystnie jest dobrać tak czas otwarcia migawki, aby uzyskać ostre, nieporuszone zdjęcie. Pierwsze źródło nieostrości, to drgania samego aparatu. 

   Najprostszym i bardzo skutecznym rozwiązaniem jest zastosowanie stabilnego statywu. Oczywistą wadą takiego rozwiązania jest konieczność noszenia  i rozstawiania tego niezbyt poręcznego sprzętu. W przypadku fotografowania we wnętrzach lub przy bezwietrznej pogodzie można stosować wersje mniej stabilne, jednak bezwzględnie należy wtedy korzystać ze zdalnego wyzwalania migawki lub samowyzwalacza (przy stabilnym statywie też jest to zalecana metoda).  Często jako podstawkę pod aparat można wykorzystać różne płaskie powierzchnie, np w warunkach domowych będzie to stół lub parapet.

   Najczęściej wykonujemy jednak zdjęcia z ręki i właśnie jej drgania są głównym problemem. Przyjmuje się, że ostre zdjęcia można wykonać przy czasie nie dłuższym niż odwrotność ogniskowej wyrażonej w milimetrach. Np. przy obiektywie o ogniskowej 200mm jest to 1/200s. Chodzi tu zawsze o ekwiwalent ogniskowej dla filmu 35mm. Zasadę tę należy traktować niezbyt dosłownie, dużo zależy od indywidualnych predyspozycji i doświadczenia. 

   Z pomocą przychodzi także coraz częściej spotykana stabilizacja. Jej skuteczność podawana jest zwykle w EV. Np. skuteczność stabilizacji 2EV oznacza, że możemy zastosować czas czterokrotnie dłuższy, czyli 1/50s zamiast 1/200s. Producenci lubią deklarować wartości na poziomie 3-4EV, czasem jest to prawda, ale najsłabsze rozwiązania dają w rzeczywistości zysk poniżej 2EV.

   Co zrobić jeśli nie mamy  możliwości zastosowania statywu ani stabilizacji? Jest kilka prostych metod pozwalających wydłużyć czas o 1-2EV. Po pierwsze należy przyjąć stabilną postawę, jeśli tylko się da, to dobrze jest oprzeć na czymś aparat, przytulić się z nim np. do drzewa lub choćby oprzeć się o coś plecami. Łokcie należy trzymać przy ciele, a aparat lekko docisnąć do twarzy, opierając go na nosie i łuku brwiowym. Warto dodać trzeci punkt opierając kciuk na kości policzkowej. Przydatne jest uspokojenie, abo wręcz wstrzymanie oddechu. Osoby, którym nie przeszkadza patrzenie w wizjer lewym okiem mogą zastosować następującą, bardzo stabilną pozycję: z lewej ręki budujemy platformę na której opieramy aparat. W tym celu chwytamy lewą dłonią za prawe ramię lub za łokieć prawej ręki, utrzymując rękę w poziomie. 

   Jeśli aparat jest wyposażony w tryb seryjny wykonywania zdjęć, to możemy z niego skorzystać. Z trzech zdjęć jedno z pewnością będzie ostrzejsze od pozostałych. Migawkę zawsze staramy się wyzwolić miękkim, jednostajnym ruchem palca.

Wielkość matrycy i ekwiwalent ogniskowej

   W czasach analogowych rynek amatorski był zdominowany przez film 35mm zwany małoobrazkowym. Był on stosowany w różnych aparatach, od najprostszych aparatów, po profesjonalne lustrzanki. Z nadejściem ery cyfrowej sytuacja uległa skomplikowaniu. Dawny mały obrazek urósł do rangi pełnej klatki i pozostał tylko w najdroższych lustrzankach. Tańsze modele aparatów wyposażane są w mniejsze matryce o bardzo zróżnicowanych wielkościach. 

Wzajemne proporcje wybranych matryc

Stosowanie matryc o tak zróżnicowanych wielkościach wprowadziło nieco zamieszania, utrudniło porównywanie obiektywów. Na rysunku poniżej widać zależność pola widzenia tego samego obiektywu od wielkości matrycy.

   Kiedyś wystarczyło podać tylko ogniskową i fotograf wiedział jakiego obrazu się spodziewać, czy jest to obiektyw standardowy, czyli widzący obszar podobny do tego, który widzi nasze oko, czy obiektyw szerokokątny, czyli widzący szerzej ("oddalający" obraz), czy też długoogniskowy, tzw. teleobiektyw, o węższym kącie widzenia ("przybliżający" obraz). Teraz sytuacja się zmieniła. Ten sam obiektyw może występować w każdej z tych trzech ról, zależnie od tego z jaką matrycą współpracuje. Np. ogniskowa 25mm jest standardowa dla systemu 4/3. Da większych matryc jest to ogniskowa szerokokątna, a dla mniejszych jest to długa ogniskowa.

  Żeby sytuację uporządkować i umożliwić proste porównywanie obiektywów wprowadzono pojęcie ekwiwalentu ogniskowej. Dwa obiektywy współpracujące z różnymi matrycami dadzą na nich taki sam kadr, jeśli ich kąty widzenia będą takie same:

   Ekwiwalent ogniskowej, to ogniskowa, która w aparacie formatu 35mm (pełnoklatkowym), da taki sam kąt widzenia jak obiektyw naszego aparatu. Jako rozmiar d z rysunku, przyjmuje się do obliczeń przekątną matrycy. Ułatwia to porównanie matryc o różnych proporcjach boków (zwykle 3:2 lub 4:3). Aby obliczyć ekwiwalent trzeba pomnożyć ogniskową naszego obiektywu przez stosunek przekątnych matryc formatu 35mm i naszej matrycy. W praktyce ten stosunek przekątnych podaje się jako współczynnik dla danej matrycy. Np. dla formatu APS-C wynosi on 1,5 lub 1,6, dla formatu 4/3 przyjmuje on wartość 2. W aparatach z niewymienną optyką zwykle obok rzeczywistych ogniskowych podaję się też wartości ekwiwalentu. W przypadku aparatów z wymienną optyką podaje się tylko rzeczywistą ogniskową i ekwiwalent trzeba obliczyć samemu.

   Pojęcie ekwiwalentu ogniskowej bardzo się przydaje w praktyce. Np. pisząc o ogniskowej standardowej nie trzeba podawać jej wartości dla każdej wielkości matrycy, wystarczy napisać, że jej ekwiwalent, to 50mm (często pomija się nawet słowo "ekwiwalent"). Teraz każdy może sobie obliczyć odpowiednią wartość da swojej matrycy. Posiadacze lustrzanek pełnoklatkowych oczywiście nie muszą niczego przeliczać, a np. użytkownicy systemu 4/3 dzielą tę wartość przez 2 i otrzymują 25mm.

Wybór parametrów ekspozycji - ISO

   Wraz ze wzrostem ISO maleje jakość obrazu, dlatego zasada jest prosta: staraj się używać najniższej czułości (najmniejszej wartości ISO), zwiększaj ją tylko wtedy, kiedy nie jesteś w stanie osiągnąć prawidłowej ekspozycji przy minimalnych wymaganych wartościach przysłony i czasu otwarcia migawki.

   Np. jeśli uznasz, że wystarczającą głębię ostrości osiągniesz przy przysłonie 5,6, a zdjęcie będzie ostre przy czasie 1/100s, to nie zwiększaj ISO tylko po to, żeby ustawić migawkę z pewnym zapasem na 1/1000s. Szczególnie ważne jest to dla posiadaczy kompaktów z małymi matrycami, tam każdy wzrost czułości powoduje zauważalną zmianę jakości obrazu objawiającą się wzrostem szumów lub spadkiem ilości detali w wyniku silnego odszumiania zdjęć. Użytkownicy lustrzanek mogą sobie pozwolić na większą swobodę, współczesne modele oferują bardzo wysoką jakość zdjęć do ISO 400-800.

Histogram kolorowy (RGB)

   Do tej pory zajmowaliśmy się histogramem luminancji, czyli jasności. Jest to bardzo przydatny, ale nie pokazuje wszystkich informacji o obrazie. Znacznie precyzyjniejszy jest histogram kolorowy. 

   Obraz składa się z trzech podstawowych kolorów: czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B). Każdy kolor podstawowy występuje w 256 poziomach jasności (0-255). Nie wygląda to imponująco, ale jak wymnożymy te liczby przez siebie (256x256x256), to otrzymamy ponad 16 milionów kombinacji, czyli możemy odtworzyć ponad 16 milionów kolorów. To już jest wystarczająca ilość, żeby zdjęcia wyglądały naturalnie. Jeśli wartości R, G i B są równe, to otrzymujemy odcienie szarości. Wartościom (0,0,0) odpowiada czerń, a (255,255,255) - biel. Jeśli chcesz sprawdzić jakie efekty da mieszanie barw podstawowych w różnych proporcjach, kliknij TUTAJ.

   Wróćmy do histogramu luminancji. Jest on wyliczany z jasności składowych kolorów z uwzględnieniem największej czułości ludzkiego oka na kolor zielony: 30%R + 59%G + 11%B. Taki histogram dobrze oddaje wrażenie jasności, ale ma jedna wadę. Nie pokazuje prześwietlenia pojedynczych kolorów. Np. dla wartości (250,255,100) otrzymujemy jasność 236, czyli w bezpiecznym miejscu, niemal w połowie skali. Niby z naszym zdjęciem jest wszystko w porządku, ale czy na pewno? W tym konkretnym przypadku, chodzi o wiosenne liście kasztanowca fotografowane pod światło. Na zdjęciu wyraźnie widać żółto-zielone przepalenia. Odpowiada za to zbyt duża ilość pikseli na poziomie G255. Histogram luminancji wygląda bardzo poprawnie. 

    Jeśli masz w aparacie histogramy R, G i B, to z pewnością warto z nich korzystać. Jeśli nie masz, to analizuj histogramy oglądając zdjęcia na komputerze, będziesz wiedział kiedy spodziewać się prześwietleń. Bardzo przyjazną i darmową przeglądarką do zastosowań domowych jest IrfanView. 

   Na koniec wspomnę jeszcze o histogramie RGB, jest to wykres w którym każdy słupek jest sumą słupków kanałów R, G i B o danej jasności. Jego wykres nie odpowiada tak dobrze subiektywnemu wrażeniu jasności, jak w przypadku luminancji, ale jego zaletą jest to, że wystarczy jeden przepalony kanał, aby pojawił się słupek na wartości 255. Oczywiście nie pokazuje on w którym kanale nastąpiło prześwietlenie. 

RAW, czy JPG?

   Co zrobić, jeśli mimo wszelkich starań coś nie wyszło i zdjęcie nie wygląda na monitorze tak, jak byśmy sobie tego życzyli? Czasem wystarczy chwila nieuwagi, albo po prostu zabrakło czasu na korygowanie automatu, bo wszystko działo się za szybko, bywają też takie sytuacje, kiedy aparat nie może sobie poradzić z zakresem tonalnym fotografowanej sceny. Wtedy przychodzą nam z pomocą programy do obróbki zdjęć. Można w nich regulować jasność, kontrast i wiele innych parametrów. Problem polega na tym, że te korekty dają dobry efekt tylko w dość ograniczonym zakresie. Co robić jeśli nasz błąd przybrał większe rozmiary? Z pomocą przychodzi wtedy format RAW.

   Sygnał z matrycy aparatu jest przetwarzany do postaci cyfrowej i dane są zapisywane w postaci pliku RAW. Żeby powstał obraz należy je przetworzyć i zapisać w postaci pliku graficznego, zwykle JPG (JPEG). Dopiero wtedy możemy obejrzeć lub wydrukować gotowe zdjęcie. Obrazowo można porównać plik RAW do pudła ze składnikami na ciasto, a JPG z gotowym wypiekiem. Zapisanie danych jako RAW ma tę zaletę, że jak wyjdzie zakalec, to zawsze możemy upiec kolejne ciasto. Jeśli mamy tylko plik JPG, to możliwości uratowania nieudanego wypieku są znacznie mniejsze.

   Oczywiście możliwości plików RAW, mimo że są znacznie większe od plików JPG, to jednak nie są nieograniczone i korzystanie z tego formatu nie zwalnia nas z dbałości o poprawną ekspozycję, za to zwalnia nas całkowicie z myślenia o balansie bieli, ten możemy dowolnie zmodyfikować.

   RAW, czy JPG? Najpierw sprawdź, czy Twój aparat zapisuje pliki w formacie RAW, z pewnością znajdziesz taką możliwość w lustrzankach i zaawansowanych kompaktach. Ja zapisuję oba rodzaje plików. Później oglądam zdjęcia na komputerze i jeśli jestem z nich zadowolony, to kasuję RAW-y.

Korzystanie z histogramu

    W praktyce możesz traktować histogram jako precyzyjny światłomierz i dobierać według niego parametry ekspozycji. W trybie manualnym oznacza to konieczność doboru wszystkich omówionych wcześniej parametrów wpływających na ekspozycję (czułości, przysłony i czasu otwarcia migawki). W trybach automatycznych z pomocą przychodzi kompensacja ekspozycji zwana też korektą ekspozycji. Funkcja ta jest dostępna w niemal wszystkich modelach aparatów i pozwala w najprostszy sposób wpływać na ekspozycję.

   W trybie preselekcji (priorytetu) przysłony aparat skoryguje odpowiednio czas naświetlania, ustawiona wartość przysłony pozostanie bez zmian, w trybie preselekcji (priorytetu) migawki aparat zmieni odpowiednio wartość przysłony. W pozostałych trybach automatycznych aparat sam podejmie decyzję który parametr zmienić. Wyjątkiem może być "zielona" automatyka, ten tryb zwykle pozbawiony jest możliwości korekcji. Typowy zakres kompensacji to +/-2EV w krokach co 1/3 lub 1/2 EV (w niektórych aparatach jest możliwość wyboru którejś z tych wartości). 

   Zasada postępowania jest prosta. Wykonujemy pierwsze zdjęcie z parametrami zaproponowanymi przez automatykę. Patrzymy na histogram i jeśli uznamy, że jest za bardzo przesunięty w lewo (zdjęcie niedoświetlone), to korygujemy ekspozycję na "+", jeśli jest za bardzo przesunięty w prawo (zdjęcie prześwietlone), to na "-". Na początku jedna korekta może nie wystarczyć, ale po zdobyciu pewnej wprawy będzie lepiej, często już przed zrobieniem zdjęcia będziesz wiedział jak skorygować automat. 

   Nieco bardziej skomplikowane jest postępowanie w przypadku zbyt dużego kontrastu. Można wtedy sprawdzić w ustawieniach aparatu, czy nie mamy możliwości jego zmniejszenia w parametrach obrazu. Zwykle aparaty dają możliwość ustawienia stopnia wyostrzenia, nasycenie i kontrastu zdjęć.  Jeśli kontrast nadal jest za wysoki, to najczęściej stosuje się dopasowanie prawej strony histogramu godząc się z tym, że pewne detale w cieniach będą niewidoczne. Jest to zgodne z doświadczeniem codziennym. W wzrok też dostosowuje się do jaśniejszych partii obrazu i dlatego takie zdjęcia odbierane są lepiej niż zdjęcia z wypalonymi białymi obszarami.. Oczywiście od każdej reguły są wyjątki. Np. w przypadku zdjęć nocnych zwykle nie unikniemy przepalenia silnych źródeł światła takich jak latarnie lub reflektory samochodów. Z kolei w zdjęciach studyjnych czasem celowo przepala się tło, jeśli ma być ono jednolicie białe.

   Warto zawsze pamiętać, że końcowym produktem pracy fotografa ma być dobre zdjęcie, a nie wzorowy histogram. Histogram jest tyko bardzo dobrym narzędziem ułatwiającym osiągnięcie tego celu.

Histogram, podstawy interpretacji

Prawidłowa ekspozycja

Histogram wypełnia cały obszar od 0 do 255, ale nie tworzą się słupki na skrajnych wartościach (wyjątkiem jest sytuacja, kiedy robimy zdjęcia na czarnym lub białym tle).

Przykład:

Zdjęcie niedoświetlone

Histogram jest przesunięty w lewo, tworzy się słupek na wartości 0 i sąsiednich. Czerwonym kolorem zaznaczyłem część wykresu, która nie zmieściła się w przedziale 0-255. Te informacje o obrazie zostały utracone - brak szczegółów w cieniach. Jasne partie nie osiągają poziomu bieli.

Przykład:

Zdjęcie prześwietlone

Histogram jest przesunięty w lewo, tworzy się słupek na wartości 255 i sąsiednich. Czerwonym kolorem zaznaczyłem część wykresu, która nie zmieściła się w przedziale 0-255. Te informacje o obrazie zostały utracone - brak szczegółów w najjaśniejszych partiach zdjęcia, powstają tzw. wypalenia. Ciemne fragmenty nie osiągają poziomu czerni.

Przykład:

Nadmierny kontrast

Histogram tworzy słupki na skrajnych wartościach i w ich okolicy. Informacje z obszarów zaznaczonych na czerwono zostały utracone informacje o obrazie zostały utracone. Brak szczegółów w najjaśniejszych i najciemniejszych partiach zdjęcia.

Przykład:

Zbyt mały kontrast

Histogram nie wypełnia całego obszaru od wartości 0 do 255. Obraz wygląda jak zamglony (i rzeczywiście taki efekt można uzyskać m. in. fotografując we mgle lub robiąc zdjęcia dalekich krajobrazów).

Przykład:

Histogram, wprowadzenie

   Jeśli czytałeś poprzedni post o deszczu i naczyniach, to możesz się zastanawiać w jaki sposób zapanować nad milionami takich naczyń i jak się zorientować, czy są wśród nich przepełnione albo puste? Z pomocą przychodzi histogram.

   Obraz fotograficzny składa z kwadracików (zwanych pikselami) o określonej jasności i kolorze. Wystarczy odpowiednio powiększyć fragment obrazu, aby przekonać się o ich istnieniu:

   W typowym 8-bitowym obrazie można zarejestrować 2⁸, czyli 256 poziomów jasności. Histogram pokazuje w postaci wykresu, ile na zdjęciu jest pikseli o danej jasności. Czerń oznaczona jest jako 0, a biel jako 255. Zacznijmy od bardzo prostego obrazka. Występuje na nim tylko sześć poziomów jasności. Widać, że wysokość słupka przy danym poziomie jasności jest proporcjonalna do obszaru zajmowanego przez piksele o tej jasności na obrazku.

Prawidłowa ekspozycja

   Zanim zaczniemy dobierać prawidłową ekspozycję, warto się zastanowić czym ona jest. Każdy czuje intuicyjnie, że zdjęcie nie powinno być ani za jasne, ani za ciemne, ale co to oznacza w praktyce? Zacznijmy od deszczu i dziury w dachu...

   Wyobraźmy sobie, że chcemy zmierzyć natężenie deszczu. Potrzebujemy do tego dziury w dachu, jakiegoś pojemnika do zbierania wody i czegoś do zasłonięcia dziury po odpowiednim czasie pomiaru. Dokładnie tak działa cyfrowy aparat fotograficzny, tylko naczyń jest kilka-kilkanaście milionów. Naczyniami do zbierania światła są piksele, dobieranie wielkości naczynia odpowiada zmianie czułości matrycy, dziurą w dachu jest przysłona, a migawka odpowiada za czas zbierania światła przez piksele.

   Jak precyzyjnie zmierzyć opad? Musimy narysować podziałkę na naczyniu i tak dobrać jego wielkość, średnicę dziury w dachu i czas otwarcia dziury, żeby przy największym deszczu woda całkowicie wypełniła naczynie, ale się z niego nie wylała, bo o wylanej wodzie nic nie wiemy, nie jesteśmy w stanie powiedzieć ile jej było. Przepełnione naczynia mówią tylko o tym, że wody było za dużo. Na zdjęciu będą białe plamy bez żadnej treści, tzw. przepalenia. Pozornie wydaje się, że im większe naczynie, mniejsza dziura w dachu, tym lepiej, bo woda nigdy się nie wyleje. Woda się nie wyleje, ale jeśli nigdy nie dojdzie do krawędzi naczynia, to taki pomiar nie będzie dokładny, nie wykorzystamy pełnej skali. Zdjęcie będzie ciemne, wiele obszarów będzie czarnych, lub prawie czarnych, a najjaśniejsze partie będą szare.

   

Pora na 1 EV ...

   Wiemy już jakimi parametrami możemy manipulować, żeby dobrać prawidłową ekspozycję (prawidłowe naświetlenie), teraz musimy jeszcze jakoś je ze sobą powiązać. Z pomocą przychodzi nam EV (Exposure Value).

   Jest to jednostka miary ekspozycji. Jej bardzo przydatną cechą jest to, że dwukrotna zmiana ilości światła, oznacza zmianę o 1EV. Czyli zmiana czasu z 1/1000 na 1/500, to zmiana ekspozycji o +1EV, zmiana z 1/1000s na 1/2000s, to zmiana ekspozycji o -1EV. W przypadku przysłony jest podobnie. Zmiana z f 4 na f 2,8, to zmiana ekspozycji o +1EV, a zmiana przysłony z f 5,6 na f 8 to zmiana ekspozycji o -1EV. 2EV oznacza czterokrotną zmianę ilości światła, czyli +2EV odpowiada zmianie przysłony z f8 na f4 lub zmianę czasu z 1/1000s na 1/250s lub jednoczesną zmianę przysłony z f 8 na f 5,6 i czasu z 1/1000s na 1/500s.

   Zwiększenie czułości z ISO 100 na 200 powoduje, że matryca dla prawidłowego naświetlenia potrzebuje dwa razy mniej światła, czyli odpowiada zmianie ekspozycji o +1EV, odwrotna zmiana czułości odpowiada zmianie ekspozycji o -1 EV.

   Trochę to pogmatwane? Zaraz znajdziemy praktyczne zastosowanie dla EV i wszystko zrobi się jasne. Typowe parametry naświetlania w jasny, lekko pochmurny dzień, to ISO 100, przysłona f8 i czas naświetlania 1/125s. Nie są to oczywiście jedyne wartości dające prawidłową ekspozycję. Możemy zmieniać każdy parametr tak, aby suma zmian dała w efekcie 0EV i za każdym razem otrzymamy prawidłowo naświetlone zdjęcie. Jeśli z jakiegoś powodu postanowimy zmienić przysłonę na wartość f16, czyli o -2EV, to musimy zmienić pozostałe parametry o +2EV, czyli możliwe są następujące kombinacje:

    ISO 400 (+2EV), f 16 (-2EV), 1/125s (0EV);

    ISO 200 (+1EV), f 16 (-2EV), 1/60s (+1EV);

    ISO 100 (0EV), f 16 (-2EV), 1/30s (+2EV).

Wszystkie dadzą w efekcie zdjęcie naświetlone tak samo jak przy ISO 100, f 8, 1/125s, czyli suma zmian wyniesie 0EV.

   Jak widać liczba kombinacji dających prawidłową ekspozycję jest bardzo duża, tym bardziej, że aparaty umożliwiają zmiany o 1/2 lub nawet o 1/3EV. Z faktu, że te wszystkie zdjęcia będą tak samo naświetlone nie wynika jednak, że będą wyglądały tak samo. Oznacza to tylko, że wszystkie zdjęcia będą miały taką samą jasność. O wpływie poszczególnych parametrów na wygląd zdjęcia napiszę w następnych postach.

O tym, co naprawdę ważne

   Współczesne aparaty mają mnóstwo różnych pokręteł i przycisków, do tego dochodzą setki funkcji sprytnie rozmieszczonych w menu. Jeśli się w tym gubisz, to dobrze o Tobie świadczy. Chyba trzeba być cyborgiem, żeby przez to wszystko przebrnąć, opanować i zapamiętać do czego służy. Na początku zastanówmy się, co jest tak naprawdę ważne, czyli co i jak ustawić w aparacie, żeby robić ostre i dobrze naświetlone zdjęcia.

   Za prawidłowe naświetlenie, odpowiedzialne są trzy parametry: czułość matrycy, wartość przysłony i czas otwarcia migawki.

   Czułość matrycy określana jest parametrem ISO i mówi o wrażliwości matrycy na światło, a tak naprawdę, to o stopniu wzmocnieniu sygnału płynącego z matrycy. Im wyższa wartość ISO tym większa czułość matrycy. Dwukrotna zmiana ISO oznacza dwukrotną zmianę ilości światła jakiego potrzebuje matryca.

   Wartość przysłony mówi o wielkości otworu w obiektywie przez jaki wpada światło do aparatu. ze względów praktycznych podaje się wielkość względną tego otworu, czyli stosunek ogniskowej do jego średnicy. Im większa wartość przysłony, tym mniejszy otwór. Ilość światła przechodzącego przez otwór jest proporcjonalna do jego powierzchni, czyli do kwadratu średnicy. Oznacza to, że np. zmiana przysłony z 4 na 5,6 spowoduje zmniejszenie ilości światła o połowę.

    Czas otwarcia migawki mówi o tym, przez jaki czas matryca aparatu będzie naświetlana. Dwukrotna zmiana czasu oznacza dwukrotną zmianę ilości światła przepuszczanego przez migawkę. Czasy krótsze niż jedna sekunda są przedstawiane jako ułamek sekundy. 1/250 oznacza dwukrotnie dłuższy czas niż 1/500.