Современные цифровые камеры дали фотографу прекрасные средства мгновенной послекадровой диагностики:

• Снятый кадр можно посмотреть на экранчике камеры.
• Камера любезно покажет гистограмму (яркостную, а для большинства хороших современных камер - и поканальную).
• Не менее любезно будут подсвечены переэкспонированные и недоэкспонированные участки.

Принято считать, что эти диагностические средства - хорошие и действительно позволяют оценить ошибку экспозиции, пересвет, недосвет и прочие проблемы.

На самом деле, это конечно все не так:

1. Одноканальная гистограмма в лучшем случае считается по формуле яркости (линейной комбинацией R-G-B, причем веса R и B невелики, поэтому пересвет в этих каналах на гистограмме скорее всего будет не виден), а в худшем - это просто гистограмма по зеленому каналу. В обоих случаях она не дает возможности диагностировать пересвет в одном из каналов.
2. Все средства диагностики: мигающие области ошибочной экспозиции, гистограмма (в том числе, поканальная гистограмма), да и сама показываемая картинка подвержены влиянию установленного в камере баланса белого.

Проиллюстрирую последнее утверждение. Три последовательных кадра с одним и тем же сюжетом (угол моей комнаты, освещение 5000K) но с разными настройками баланса белого с точки зрения камеры выглядят так, как показано на рисунке слева (баланс белого: 10000K, автомат, лампа накаливания).

Как мы видим, отличается и гистограмма и общий вид картинки (насколько его можно разглядеть), хотя в RAW-данных изображения практически (насколько это возможно при съемке с рук) одинаковы.

Эта особенность цифровых камер делает встроенные средства диагностики бесполезными без специальной их настройки, что я пытаюсь обосновать ниже. Все что написано дальше не относится к фотографам, снимающим в JPEG, для них камера отображает финальный результат и гистограмма, превью и области пересвета - реальные (все что не влезло - уже убито JPEG-конверсией). Если же вы снимаете в RAW и ориентированы на максимальное использование возможностей камеры, то дальнейший текст - для вас.

Все камерные гистограммы в этом тексте сделаны на камере Canon 1D mk III со стандартными настройками контраста и цветовым пространством установленным в Adobe RGB.

Теория: cпектральная чувствительность сенсоров

Если посмотреть на кривые спектральной чувствительности сенсора современной цифровой камеры (их мало кто публикует, но можно найти данные для Kodak, Dalsa и даже для Sony). На картинке слева приведены кривые квантовой эффективности из документации на Kodak KAF-10500 (используется в Leica M8). Сенсоры разных камер имеют различные кривые чувствительности, они зависит как от состава полупроводника сенсора, так и от спектров пропускания примененных байеровских фильтров.

Представим себе, что мы снимаем серую карту при каком-то фиксированном освещении. Поканальный отклик будет произведением спектра осветителя и чувствительности (если быть совсем точным, то интегралом по длине волны от синего к красному).

Инструментарий: Rawanalyze

Для получения картинок без наложенного баланса белого обычно используют dcraw -r 1 1 1 1, однако значения пикселов в полученном результате будет смасштабированы, что затрудняет интерпретацию результатов.

Значительно лучше данную проблему решает программа Rawnalyze, которая позволяет посмотреть RAW as is, гистограммы, поиграться с балансом белого и так далее. Гистограммы там отрисовываются неидеально (линейный масштаб по горизонтали), что делается с уровнем черного - просто неясно, но это средство - лучшее на сегодняшний день

Rawnalyze очень любит упасть на ряде операций (работа с выделением), это лечится путем работы в максимизированном окне (автор знает о проблеме и вроде бы в последних версиях ее решил).

Помимо Rawnalyze будем использовать фотографии гистограмм, которые показывает камера на задней стенке. Это та информация, которая доступна нам в процессе съемки.

Практика: баланс белого при дневном освещении

Простейший способ оценить размер проблемы - это снять серую карту (или просто белый лист бумаги, лучше без отбеливателя) на солнечном свету и посмотреть на гистограмму. Для экспокоррекции +2 (загоняем серую карту в 3-ю зону вместо 5-й) и автобаланса белого, камера показывает нам гистограмму, приведенную на картинке слева.

Все ожидаемо: узкие пики в каждом из каналов, практически точно сбалансированные. Цветовая температура определилась камерой как 5200K, что для московского весеннего полудня и запыленного воздуха более-менее нормально. Гистограмма, которую нам показывает Adobe ACR (или любой другой стандартный конвертор) практически такая же.

Пики на гистограмме не идеальные, яркость по полю все-таки довольно сильно отличается, причин этому несколько

• сложно обеспечить полную равномерность освещения даже с помощью солнца: есть отражения от стен, потолков и прочих предметов
• объектив, даже хороший, все-таки виньетирует (данные кадры снимались Canon 85/1.8 на f/8)
• камера тоже виньетирует: чем острее угол падения лучей на матрицу (а он острее к краям кадра), тем меньше response

Давайте теперь посмотрим на реальные данные, прямо в RAW (картинка слева). Как мы видим, лучше всего проэкспонирован зеленый канал, хуже всего - красный, а синий - посередине. Ничего этого не видно ни на камерной RGB-гистограмме, ни в RAW-конверторе, они эту "ошибку" исправляют за нас.

Практика: подробное описание проблем

На практике мы имеем две проблемы прямо при дневном освещении:

• Плохая проработка красного канала (относительно зеленого), в меньшей степени это относится к синему.
• Клиппинг в зеленом канале, который не будет виден средствами камеры.

Обе проблемы достаточно легко проиллюстрировать, камеры цифровые, проявки ждать не надо.

Шум в красном канале

Снимем тот же лист бумаги, но с экспокоррекцией -3 (от среднесерого), это зона полутеней. После этого слегка растянем каналы, ровно это мы делаем, когда "тянем тени". Смотрим что получается по каналам на картинке слева (картинка подвергнута sharpen). Как мы видим, красный канал (слева) кардинально хуже зеленого (справа). Что, собственно, неудивительно, ведь красный канал недодержан не на три, а на четыре стопа. Конечно, чтобы увидеть разницу на серой шкале потребовалась довольно сильная коррекция, но при более слабом красном канале разница будет еще более ощутимой.

Уровень шумов в каналах завистит от способа вычисления баланса белого, округлений в конверторе, типа интерполяции. Подробно эта тема рассмотрена в отдельной статье.

К сожалению, никакого легкого способа коррекции этой проблемы нет. Чувствительность каналов можно сбалансировать либо фильтром на объективе (для данной камеры - фильтром Magenta CC30M), либо таким же фильтром на осветителе (вспышке), но это все можно делать только при избытке света. Результат от применения такого фильтра показан в следующей статье.

Клиппинг, не видимый на камерной гистограмме

Раз камера исправляет гистограмму, вполне возможна ситуация, когда в RAW есть клиппинг по одному из каналов, а камерная гистограмма этого не показывает. Собственно, если снимать так, чтобы гистограмма прижималась к правому краю (ETTR: expose to the right), то клиппинг будет скорее нормой, чем исключением. На картинке справа показан обычный городской пейзаж, освещенный солнцем сбоку. На фотографии задней стенки камеры кадр видно плохо, поэтому кадр приведен отдельно. С точки зрения камеры, гистограмма хорошая, никакого пересвета нет (картинка справа).

Однако на самом деле зеленый канал обрезан, а красный канал недодержан на ступень, что видно по гистограмме RAW-данных слева.

Если поменять настройки баланса белого или контраста на камере, то показываемая гистограмма тоже изменится (это мы обсуждали выше), хотя сами RAW-данные останутся теми же самыми.

Таким образом, даже трехканальная камерная гистограмма не дает реальной информации о характере экспонирования каналов: недодержке или передержке.

В отличие от самого факта недодержки/передержки, бороться с неправильным информирования фотографа можно, настраивая камеру.

Более холодное освещение

При более холодном освещении ничего принципиально не меняется. C точки зрения камеры, синий канал более экспонирован (картинка слева), а на самом деле степень его проработки меньше чем у зеленого канала (картинка справа). Если белый баланс камеры установлен по реальному освещению, а не в Auto (или, как часто делают, в солнечный свет), то показания камеры еще больше разойдутся с реальностью. Более широкие пики на гистограммах объясняются тем, что обеспечить в тени такую же равномерность освещения, как и на прямом солнце, не удалось.

Собственно, ничего принципиально не изменилось, да и не должно было: гистограмма, показываемая камерой резко отличается от реальности.

Лампы накаливания

В случае с лампами накаливания мы имеем обратную картину: камера может показать пересвет, хотя его на самом деле нет. В качестве подопытного объекта я взял красную куклу, лежащую на белой табуретке и все это - под 60-ваттной лампочкой (картинка слева). Температура света 3200K по мнению камеры и 2800К по мнению Adobe ACR. Гистограма на камере (картинка справа) показывает сильный пересвет, обратите внимание на две вещи: экспокоррекция +2, черный ореол вокруг куклы - это мигает то, что камера посчитала пересветом.

Реальная же гистограмма RAW-данных показывает, что никакого пересвета нет, есть запас еще где-то в полстопа и это несмотря на коррекцию +2.

По всей видимости, одна из причин получения устойчиво плохих кадров при искусственном освещении - это банальная недодержка. Если экспонировать так, как рекомендовал камерный замер - это, для данного примера, на 2-2.3 стопа меньше реально нужной экспозиции (и, как следствие, здорово испорченная картинка).

Это заговор ? Нас кидают?

В отличие от пленочных камер, спектральная чувствительность сенсора определяется на заводе. Производители камер вынуждены задать поканальную чувствительность таким образом, чтобы и на дневном свете и при свете лампы накаливания получался бы не слишком плохой результат. В этом смысле, завышение чувствительности зеленого - вынужденный выбор, позволяющий получить разумные цвета человеческого лица при искусственном освещении (это дополнительный цвет, его мало и если там еще будет сплошной шум за счет недодержки - будет совсем плохо). Уважающий себя фотограф, впрочем, обязан корректировать эту особенность при съемках при дневном свете. Preview тоже желательно делать таким, каким будет кадр после применения баланса белого. Особенно с учетом функций "печать прямо с камеры" (или "печать всех отобранных на карте").

Ситуация с гистограммами сложнее. С одной стороны, разумно, когда гистограмма на камере и гистограмма в RAW-конверторе - похожи. С другой, фотографа конечно должно интересовать реальное положение вещей в RAW-файле. Правда вторых фотографов (которых интересует) - меньшинство и им доступен несложный способ обдурить камеру. Как следствие, производители выбрали путь, устраивающий большинство.

Как жить дальше?

На всякий случай напомню, что проблем у нас две:

1. Диагностические средства камеры проводят диагностику с учетом установок баланса белого, хотя для съемки в RAW это не нужно.
2. Поканальный разбаланс чувствительностей, приводящий к излишнему шуму в слабых каналах.

Первая проблема легко лечится такими установками камеры, когда поканальные коэффициенты баланса белого равны (или практически равны) друг другу. Это называется UniWB, простому методу настройки камеры будет посвящена следующая статья.

Вторая проблема лечится либо корректирующими фильтрами на объективе, либо ими же на источнике света. Конечно, этот способ применим только при избытке света. Демонстрации пользы таких фильтров при дневном свете посвящена отдельная статья.