KVU / UF3D
3D fotografie a alternativní techniky ve fotografii

Expozice

Upozornění

Tyto poznámky se snaží objasnit některé jevy z teorie expozice, a to pokud možno co nejméně formálně. Mnohé pojmy (např. foton, jas, kontrast, gama kódování apod.) se proto používají velmi volně, a výklad se tedy v žádném případě nedá považovat za přesný ani za úplný.

Zájemci o přesná fakta se musí obrátit na odbornou literaturu.

Úvod do vnímání jasu, pojem EV

Příklad:

Displej mobilního telefonu nám může v šeru připadat jako jasně bílý, ale na slunečním světle se stěží přibližuje vjemu šedé barvy.

kontrast rozdíl EV
2 : 1 1
4 : 1 2
8 : 1 3
16 : 1 4
32 : 1 5
64 : 1 6
128 : 1 7
256 : 1 8
512 : 1 9
1024 : 1 10
2048 : 1 11
4096 : 1 12
8192 : 1 13
16384 : 1 14
32768 : 1 15
65536 : 1 16

Úkol

Expoziční automatika navrhuje parametry snímání
ISO 200, čas = 1/100 s, # = 8 (clonové číslo)

Navrhněte expoziční parametry, které povedou ke stejně exponovanému snímku:
ISO 100, čas = 1/100 s, # = ???
ISO 200, čas = 1/50 s, # = ???
ISO 200, čas = ???, # = 16
ISO ???, čas = 1/200 s, # = 16

V čem se budou jednotlivé snímky lišit?

Ukázková hodnota: "pravidlo f/16"

Pro fotografování v exteriéru za plného slunce se doporučuje nastavit expozici na # = 16, čas = 1/citlovost ISO,
tedy např. ISO 100, čas 1/100 s, # = 16.

Krokováním dojdeme ke zjištění, že prosluněná scéna má přibližně expoziční hodnotu EV100 = 15.

EV100 = 0: ISO 100, čas 1 s, # = 1
EV100 = 1: ISO 100, čas 1 s, # = 1.4
EV100 = 2: ISO 100, čas 1 s, # = 2
EV100 = 3: ISO 100, čas 1 s, # = 2.8
EV100 = 4: ISO 100, čas 1 s, # = 4
EV100 = 5: ISO 100, čas 1 s, # = 5.6
EV100 = 6: ISO 100, čas 1 s, # = 8
EV100 = 7: ISO 100, čas 1 s, # = 11
EV100 = 8: ISO 100, čas 1 s, # = 16
EV100 = 9: ISO 100, čas 1/2 s, # = 16
EV100 = 10: ISO 100, čas 1/4 s, # = 16
EV100 = 11: ISO 100, čas 1/8 s, # = 16
EV100 = 12: ISO 100, čas 1/16 s, # = 16
EV100 = 13: ISO 100, čas 1/32 s, # = 16
EV100 = 14: ISO 100, čas 1/64 s, # = 16
EV100 = 15: ISO 100, čas 1/128 s, # = 16

K témuž výsledku bychom se dostali použitím vztahu
EV100 = 3.3 × log(#2 / čas)
tj. v našem případě
EV100 = 3.3 × log(162 / 0.01) = 3.3 × log(25600) = 14.6

Příklad

Expoziční hodnota scény je EV100 = 10. Jaké expoziční parametry musíme použít?

Hodnota 10 indikuje poměr 1024 : 1, čili můžeme použít nastavení
ISO 100, čas 1/1000 s, # = 1 nebo
ISO 100, čas 1/500 s, # = 1.4 nebo
ISO 100, čas 1/250 s, # = 2 nebo
ISO 100, čas 1/125 s, # = 2.8 nebo
ISO 100, čas 1/60 s, # = 4 nebo
ISO 100, čas 1/30 s, # = 5.6
atd.

(Všimněme si, že časy by správně měly být 1/1024 s, 1/512 s atd., ale obvykle se zaokrouhlují na výše uvedené údaje.)

Jak kalibrovat expozici na dlaň

S pomocí bodového měření nastavíme expozici na 18% šedou tabulku. Následně odečteme hodnotu na indikátoru expozice, když zamíříme na dlaň.
Pozn.: prostředí by mělo být rovnoměrně nasvícené.

povrch odrazivost indikátor EV
sníh 80-95 % +2.1 až +2.3
fotografický papír 80-85 % +2.1
pleť bělocha 25-35 % +0.5 až +1
červená cihla 25 % +0.5
suchá ornice 25 % +0.5
beton 22 % +0.3
suchý asfalt 10-20 % -1 až 0
černý papír 8-13 % -1 až -0.5
mokrý asfalt 5 % -2
černý samet 1 % -4

Příklad

Čas pro nejsvětlejší část scény je 1/100 s.
Čas pro nejtmavší část scény je 2 s.

Násobíme postupně dvěma:
1/100 - 1/50 - 1/25 - 1/12 - 1/6 - 1/3 - 0.6 - 1.2 - 2.4

Museli jsme násobit 8×, tj. scéna má kontrast 8 EV

čas hodnota EV
30 -5
16 -4
8 -3
4 -2
2 -1
1 0
1 / 2 1
1 / 4 2
1 / 8 3
1 / 16 4
1 / 30 5
1 / 60 6
1 / 125 7
1 / 250 8
1 / 500 9
1 / 1000 10
1 / 2000 11
1 / 4000 12
1 / 8000 13

Příklad

Čas pro nejsvětlejší část scény je 1/100 s.
Čas pro nejtmavší část scény je 2 s.

Z tabulky zjistíme EV1 = 7, EV2 = -1, čili scéna má kontrast
7 - (-1) = 8 EV

Příklad

Čas pro nejtmavší část scény je 1 s, nastavili jsme ISO 100 a # = 11.
Čas pro nejsvětlejší část scény je 1 / 800 s.

Hodnota 1 / 800 s je mezi 1 / 500 s a 1 / 1000 s, čili kontrast scény je mezi 9 a 10 EV.

Příklad

Čas pro nejtmavší část scény je 1 s, nastavili jsme ISO 100 a # = 11.
Čas pro nejsvětlejší část scény je 1 / 4000 s, fotoaparát rychlejší čas závěrky neumí.
Pokud nastavíme # = 16 (o 1 clonové číslo víc), zůstává čas závěrky 1 / 4000 s. Pokud nastavíme # = 22 (o 2 clonová čísla víc), ukáže se čas 1 / 2500 s.

Hodnota 1 / 2500 s je mezi 1 / 2000 s a 1 / 4000 s, čili tabulka říká 11 EV.

Protože jsme ale museli přidat dvě clonová čísla, je kontrast scény 11 + 2 = 13 EV.

scéna typický kontrast přepočet na EV
krajina, v mlze 2 : 1 1
krajina, zamračeno 10 : 1 3.5
krajina, slunečno 25 : 1 4.5
krajina s popředím, slunečno 100 : 1 6.5
krajina s tmavým prostředím, bílými mraky 1000 : 1 10
interiér, rozptýlené světo 10 : 1 3.5
interiér proti oknu 250 : 1 8
tmavý interiér proti jasnému oknu 10000 : 1 13

Přenosová křivka, digitální snímač

Příklad

Ve scéně jsou předměty s následujícími jasy

předmět A B C D E
jas (EV) 0 2 4 6 8

Rozsah výstupního zařízení je 4 EV.

Přenosovou křivku můžeme udělat pozvolnou

  • pak bude mezi objekty jasový rozdíl jen 1 EV, obrázek bude působit nevýrazně

    OBRÁZEK Rovná, pozvolná přenosová křivka

Přenosovou křivku můžeme udělat uprostřed strmější

  • jasový rozdíl mezi objekty B, C, D bude správně 2 EV
  • objekty A, B budou stejně jasné
  • objekty D, E budou stejně jasné

    OBRÁZEK Přenosová křivka s přepaly / podpaly

Přenosovou křivku můžeme udělat uprostřed méně strmou, na krajích pozvolnou

  • jasový rozdíl mezi objekty B, C, D bude skoro 2 EV
  • objekty A, B budou skoro stejně jasné, ale odlišné
  • objekty D, E budou skoro stejně jasné, ale odlišné

    OBRÁZEK Přenosová křivka s oblastmi přeexpozice a podexpozice

V praxi je přechod mezi oblastmi podexpozice, správné expozice a přeexpozice postupný, přenosová křivka je hladká.

OBRÁZEK Přenosová křivka s plynulými oblastmi přeexpozice a podexpozice

OBRÁZEK OBRÁZEK Vlevo: pozvolná přenosová křivka dobře reprodukuje světla i stíny, ale obrázek působí ploše. Vpravo: přenosová křivka s oblastí přeexpozice a podexpozice

Digitální obraz

počet fotonů odstín šedi
0-9 č. 0 (černá)
10-19 č. 1 (skoro černá)
20-29 č. 2 (tmavě šedá)
30-39 č. 3
40-49 č. 4
50-59 č. 5 (střední šedá)
60-69 č. 6
70-79 č. 7
80-89 č. 8 (světle šedá)
90-99 č. 9 (skoro bílá)
100- č. 10 (bílá)
počet fotonů odstín šedi
5 č. 0 (černá)
6 č. 1 (skoro černá)
7 č. 2 (tmavě šedá)
8-9 č. 3
10-16 č. 4
17-25 č. 5 (střední šedá)
26-37 č. 6
38-52 č. 7
53-70 č. 8 (světle šedá)
71-90 č. 9 (skoro bílá)
91- č. 10 (bílá)

Příklad

  • v šedotónovém obrázku s 8bitovým kódováním je pixel s odstínem 128
  • obrázku přiřadíme profil "sRGB gama 1.0" - lineární kódování
    • tento pixel se zobrazí jako velmi světlý
  • obrázku přiřadíme profil "sRGB" - perceptuální gama kódování
    • tento pixel se na obrazovce zobrazí jako střední šedá
    • hodnota pixelu pořád zůstává 128!
  • obrázek převedeme do profilu "sRGB gama 1.0" - lineární kódování
    • vzhled pixelu na obrazovce se nezmění
    • změní se ale číslo, kterým je pixel reprezentován, na 55
    • pro srovnání: hodnota 55 odpovídá 21% šedé (přibližně střední šedá)
      (protože 55/255 = 0.21)
OBRÁZEK OBRÁZEK Nahoře: originál, gama kódování sRGB.
Dole: obrázku přiřazen profil "sRGB gama 1.0", převod na profil sRGB
OBRÁZEK OBRÁZEK Nahoře: originál, gama kódování sRGB.
Dole: obrázek převeden do profilu "sRGB gama 1.0", pak přiřazen profil sRGB

Digitální korekce jasu

Příklad - high key

OBRÁZEK Původní obrázek

OBRÁZEK Zesvětlení plochou křivkou

OBRÁZEK Původní obrázek se zapnutým prolínáním vrstev

OBRÁZEK Nastavení prolínání vrstev

OBRÁZEK Sloučený výsledek

Příklad - projasnění stínů

OBRÁZEK Původní obrázek

Chtěli bychom projasnit stíny, zejména za arkádami:

OBRÁZEK Zesvětlení prohnutou křivkou

Teď ale poškozejeme světlé části, např strop. Proto bychom chtěli zesvětlovat jen tmavé části obrazu. Aplikujeme proto na zesvětlený obrázek masku udělanou z negativu původního obrázku:

OBRÁZEK Ostrá maska aplikovaná na zesvětlený obrázek

Výsledek po sloučení:

OBRÁZEK Výsledek sloučení základní a světlé verze s ostrou maskou

Ve skutečnosti simulujeme, jak se oko jasově adaptuje při sledování různých částí scény. V adaptaci ale nemůže docházet k prudkým změnám; proto by maska neměla být ostrá:

OBRÁZEK Neostrá maska aplikovaná na zesvětlený obrázek

Výsledek po sloučení. Všimněme si, jak se změnilo podání drobných tmavých detailů na světlém pozadí, např. ornamentů na zdi.

OBRÁZEK Výsledek sloučení základní a světlé verze s ostrou maskou

Vrstvě s prokreslením stínů můžeme změnit průhlednost, případně masku upravit. Tím můžeme měnit míru prokreslení.

HDR fotografie

Zpět na hlavní stránku.