Sprawdzanie
Szeroki Kadr
Poradnik: Sprzęt | Zagadnienia techniczne | 22.07.2013 | Średnio zaawansowani | Powiększ tekst:

Wstęp do fotografii cyfrowej. Część 1

Tomasz Kulas

Fotografia cyfrowa – te dwa słowa mają właściwą kolejność. To przede wszystkim fotografia, taka sama jak kilkanaście czy kilkadziesiąt lat temu. Określenie „cyfrowa" trochę jednak zmienia.

Dodaj do schowka Komentarze: 2

Wstęp

W drodze wyjątku najpierw słówko o tym, o czym ten artykuł nie jest. Przede wszystkim nie chodzi tu o „podręcznik dla początkujących”, „fotografię cyfrową w pigułce” czy „kurs fotografowania w weekend”. Rzeczywiście przyjrzymy się podstawowym pojęciom fotograficznym (w części pierwszej – ogólnym, a w drugiej – mocniej związanym z cyfryzacją), ale nie po to, by uczyć podstaw fotografowania. Chodzi raczej o wspólne zastanowienie się, co takiego przejście na „cyfrę” zmieniło w fotografii i jak najlepiej to wykorzystać.

Właściwa ekspozycja

Z jednej strony światłomierze wbudowane w aparaty są coraz „inteligentniejsze”, bo rozpoznają rodzaj fotografowanej sceny, obecność ludzi w kadrze i wiele innych drobiazgów. Z drugiej – nadal są na tyle głupie, że warto im czasem pomóc, zmieniając lekko parametry naświetlania zdjęcia, na przykład poprzez wykorzystanie korekcji ekspozycji. Tylko jak to zrobić?

I to jest właśnie moment, w którym wielu fotografów popełnia błąd, starając się naświetlić zdjęcie odrobinę za słabo (np. z korekcją -0,3 EV albo -0,5 EV). Jest to o tyle zrozumiałe, że wypalone, białe placki na obrazie wyglądają zwykle znacznie gorzej niż czarne, pozbawione szczegółów plamy. Z dwojga złego fotografowie wybierają więc niedoświetlenie kadru, nie biorąc jednak pod uwagę specyfiki fotografii cyfrowej.

Warto przypomnieć sobie, jak działa zapis informacji o jasności każdego piksela rejestrowanego obrazu. Niezależnie od tego, iloma poziomami jasności dysponuje procesor (zależy to od formatu pliku, którego używamy), znaczną część z nich przeznacza na zapis danych z najjaśniejszych partii obrazu. Dlatego to właśnie te dane zapisane są najbardziej precyzyjnie. Na drugim końcu znajdują się za to dane z najciemniejszych miejsc kadru – do ich zapisu procesor przeznacza zdecydowanie mniej poziomów jasności. Dla przykładu: w przypadku zapisu w postaci 8-bitowych plików JPEG, czyli w formacie oferowanym przez wszystkie, nawet najprostsze aparaty cyfrowe, na 256 dostępnych poziomów zapisu w kanale jasności ok. 69 przeznaczonych zostanie na zapis informacji w „światłach”, a tylko ok. 20 – w „cieniach”.

W przypadku 12-bitowych plików RAW różnice są jeszcze bardziej uderzające: z 4096 poziomów w kanale jasności aż 2048 przeznaczonych jest na najjaśniejsze fragmenty obrazu. Dla nieco ciemniejszych (ale nadal jasnych) przeznaczona zostanie połowa tego, co zostało (1024 poziomy), tony średnie znów dostaną połowę resztek (512 poziomów), tony ciemne kolejną połowę (256 poziomów), tony bardzo ciemne – 128 poziomów – i tak dalej.

Przy takim umownym 5-stopniowym podziale zakresu tonalnego wynik pojedynku między „światłami” a „cieniami” wynosi więc 69:20 albo 2048:128. Jak widać, niezależnie od wybranego formatu informacji w najjaśniejszych partiach obrazu da się zapisać zdecydowanie więcej.

Jaki stąd wniosek? Z pewnością nie taki, żeby od teraz zacząć delikatnie prześwietlać zdjęcia. Zdecydowanie nie warto tego robić, zwłaszcza jeśli korzystamy głównie z zapisu w formacie JPEG. Jeśli jakiś fragment kadru zostanie całkiem przepalony, to tych kilkadziesiąt poziomów jasności więcej i tak nam niewiele pomoże. Ale warto naświetlać zdjęcia „prawidłowo”, najlepiej korzystając z histogramu wyświetlanego symultanicznie na ekranie aparatu. Co to znaczy „prawidłowo”? Gdy fotografowana scena ma niski kontrast, warto starać się naświetlić zdjęcie tak, by histogram przesunięty był w prawo, do krawędzi – ale nie poza nią!

Z JPEG-ami trzeba jednak trochę uważać. Taka metoda fotografowania sprawdza się zwłaszcza wtedy, gdy wykorzystujemy format RAW. Już 12-bitowy zapis to ogromny skok pod względem ilości zapisanych informacji o obrazie, ale przecież wiele aparatów (np. zaawansowane lustrzanki Nikona) oferuje zapis w RAW-ach nawet 14-bitowych (aż 16384 poziomy w kanale jasności!). W takim przypadku każde umiejętne przesunięcie histogramu do prawej pozwala zdecydowanie lepiej wykorzystać zakres tonalny matrycy, zmniejszyć intensywność szumów i ograniczyć zjawisko posteryzacji w najciemniejszych partiach obrazu.

01 02 03 Informacje ukryte w światłach, czyli RAW kontra JPEG.
1. Oryginalny plik JPEG prosto z aparatu.
2. Plik JPEG po próbie „wyciągnięcia” informacji z najjaśniejszych partii obrazu.
3. Plik RAW po próbie „wyciągnięcia” informacji z najjaśniejszych partii obrazu.

Czas naświetlania

Dla użytkowników aparatów cyfrowych mam dwie wiadomości: dobrą i złą. Dobra jest taka, że matryce cyfrowe nie są wrażliwe na efekt Schwarzschilda, czyli nie ma konieczności korygowania ekspozycji przy bardzo długich czasach naświetlania. A teraz wiadomość zła – matryce światłoczułe niezbyt lubią bardzo długie naświetlanie obrazu ze względu na skłonność do nagrzewania się.

Oczywiście dużo tu zależy od konkretnego modelu matrycy, bo również pod tym względem dokonał się w ciągu ostatnich lat znaczny postęp. Zresztą nawet nie o samą matrycę chodzi – bywa tak, że ten sam typ sensora włożony do różnych modeli aparatów w jednym grzeje się bardziej, a w innym mniej, ponieważ na przykład bardziej zaawansowany model lustrzanki może mieć lepiej opracowany system odprowadzania ciepła oraz izolacji sensora od warunków zewnętrznych. Te większe korpusy droższych modeli wbrew pozorom naprawdę z czegoś wynikają… ;-)

Efekt takiego „grzania” najlepiej zlikwidować, włączając w aparacie funkcję odszumiania przy długich czasach ekspozycji. Działa ona w ten sposób, że aparat wykonuje dodatkowo drugie zdjęcie, ale już bez podniesionej migawki – tak aby zarejestrować sam szum. Następnie odejmuje szum z drugiego zdjęcia od zdjęcia pierwszego.

Działa to naprawdę skutecznie, ale ma jedną wadę. Jeśli zdecydowaliśmy się wykonywać długie ujęcia jedno po drugim (np. przy astrofotografii), nie możemy sobie pozwolić na naświetlanie zdjęcia przez 5 minut, a następnie 5-minutową przerwę na „ciemną klatkę”. W takim wypadku trzeba ten sposób redukcji szumów wyłączyć i walczyć z niechcianymi artefaktami w inny sposób, chociażby podczas obróbki zdjęć na komputerze.

Stopień otwarcia przysłony

Teoretycznie tu nic się nie zmieniło. Przysłona jest wprawdzie we współczesnych aparatach sterowana z poziomu korpusu, ale stanowi przecież element budowy obiektywu. A obiektywy były kiedyś i na szczęście są nadal „analogowe”.

Warto jednak wspomnieć o kącie padania światła. Im bardziej otworzymy przysłonę, tym większy będzie kąt, pod jakim światło pada na brzegi materiału światłoczułego lub matrycy. Różnica polega jednak na tym, że matryce cyfrowe radzą sobie z tym gorzej niż tradycyjne materiały srebrowe. Innymi słowy, nawet jeśli używamy tego samego obiektywu, to winietowanie na matrycy światłoczułej może być większe.

Rozwiązania są dwa, oba stosowane coraz powszechniej. Z jednej strony producenci matryc starają się tak zaprojektować elementy światłoczułe bliżej brzegów (a raczej warstwę mikrosoczewek nad tymi elementami), by skuteczniej rejestrowały światło padające nawet pod sporym kątem. Z drugiej – producenci optyki dążą do tego, by ich obiektywy były jak najbardziej telecentryczne, czyli zapewniające kąt padania promieni świetlnych na matrycę możliwie zbliżony do kąta prostego.

W przełożeniu na praktykę – kupno nowej wersji obiektywu, zaprojektowanego już w czasach „cyfrowych”, wydaje się całkiem rozsądnym pomysłem.

Budowa aparatów cyfrowych

Istnieje mnóstwo różnic – często zupełnie oczywistych – pomiędzy budową aparatów tradycyjnych i cyfrowych. Koń, jaki jest, każdy widzi – i każdy zauważy, że aparaty cyfrowe mają na tylnej ściance kolorowy wyświetlacz, a aparaty „analogowe” już nie. To samo dotyczy większego zapotrzebowania modeli cyfrowych na energię, dużej liczby przycisków czy różnorakich złączy typu audio-wideo, USB czy HDMI. Istnieje jednak kilka różnic, które nie są widoczne gołym okiem, a o których warto się dowiedzieć.

Migawka mechaniczna, elektroniczna i hybrydowa

Zaawansowane aparaty cyfrowe nadal wykorzystują migawkę mechaniczną – zupełnie tak samo jak za czasów analogowych. W skrócie zasada jej działania jest bardzo prosta: na określony czas odsłonić, a następnie znów zasłonić matrycę światłoczułą, rejestrującą obraz.

Poczynając od najtańszych modeli aparatów kompaktowych, coraz większą popularność zyskuje jednak migawka elektroniczna. Zasada jej działania jest jeszcze prostsza: obraz z matrycy cały czas przesyłany jest na ekran LCD, ale na czas wykonywania zdjęcia przechodzi ona w tryb zapisu rejestrowanego materiału. Pewien problem sprawia jednak rozciągnięte w czasie pobieranie danych z poszczególnych rzędów elementów światłoczułych, co w przypadku nagrań wideo daje efekt tzw. rolling shutter, czyli pochylających się krawędzi pionowych na ujęciach z panoramowaniem. Bywa jednak widoczny również na zdjęciach, zwłaszcza dynamicznych scen. Swego czasu konsternację wzbudziło chociażby zdjęcie, na którym – bez jakiejkolwiek edycji – widać było osobę trzymającą frisbee w dłoni, tuż przed wyrzuceniem, oraz położony blisko dołu kadru cień tej osoby, na którym frisbee było już… wypuszczone z dłoni.

Ciekawym rozwiązaniem wydaje się także migawka hybrydowa, stosowana na przykład przez Nikona w niektórych modelach lustrzanek. Wyposażone są one w normalną, mechaniczną migawkę szczelinową, która działa tylko w określonym zakresie czasów naświetlania. Przy czasach krótszych aparat przechodzi w tryb korzystania z migawki hybrydowej, czyli – najczęściej – uruchamia naświetlenie zdjęć z poziomu matrycy, ale kończy je czysto mechanicznie – opuszczonymi zasłonkami.

Autofokus

Układ ustawiania ostrości to również jeden z tych elementów budowy aparatów cyfrowych, które nie są widoczne na pierwszy rzut oka, a które coraz mocniej różnią się od rozwiązań stosowanych w fotografii tradycyjnej. Dotyczy to zwłaszcza lustrzanek i bezlusterkowców.

Kiedyś sprawa była prosta – lustrzanki do ostrzenia wykorzystywały system detekcji fazy, który działa szybko i sprawnie. Ma jednak jedną wadę – wykorzystuje lustro, zasłaniające matrycę. Dlatego lustrzanki cyfrowe długo nie pozwalały na kadrowanie w trybie Live View (z użyciem tylnego ekranu). Później było coraz lepiej – pojawił się tryb Live View, ale bez autofokusa. Później doszedł autofokus (w trybie detekcji kontrastu), ale działał bardzo wolno, zupełnie inaczej niż w czasie kadrowania przez wizjer i wykorzystywania detekcji fazy. Obecnie coraz więcej lustrzanek i aparatów bezlusterkowych wykorzystuje rozwiązania hybrydowe, łączące cechy detekcji kontrastu i detekcji fazy (ale z czujnikami umieszczonymi bezpośrednio na matrycy). I są niesamowicie szybkie, co widać między innymi na przykładzie bezlusterkowców Nikon 1.

Jakie to ma przełożenie na praktykę? Bardzo mocne. Jeśli szukamy zaawansowanego aparatu cyfrowego, zwłaszcza lustrzanki, a równocześnie planujemy kadrowanie z użyciem tylnego ekranu lub też nagrywanie wideo, rzeczywiście powinniśmy rozejrzeć się wśród najnowszych modeli wybranego producenta. Każdy rok przynosi pod tym względem spore zmiany, więc im nowsza konstrukcja aparatu, tym lepiej.

W drugiej części artykułu...

...opowiem w skrócie o czysto cyfrowych aspektach obrazu fotograficznego.

Tekst: Tomasz Kulas
Zdjęcia: Tomasz Kulas, materiały firmy Nikon

Oznacz jako przeczytane
Masz propozycję na temat poradnika?: Napisz do nas
Oceń :

Komentarze

sagitarius777

" Co to znaczy „prawidłowo”? Gdy fotografowana scena ma niski kontrast, warto starać się naświetlić zdjęcie tak, by histogram przesunięty był w prawo, do krawędzi – ale nie poza nią!"
A co jeśli scena ma wysoki kontrast?

perseusz

perseusz 2013-12-01 20:18:08

Bardzo cenne są Wasze poradniki, ale mile widziane byłoby więcej przykładów i odrobinę więcej teorii przekazywanej strawnym językiem.

Dodaj komentarz

Ponieważ nie jesteś zalogowany, Twój wpis będzie musiał zostać zaakceptowany przez moderatora.

Dodaj swój post

qubakpl

Pod światło2018-10-18 09:54:52 qubakpl

Dziękuję za wyróżnienie…

lukee

Pod światło2018-10-17 23:02:09 lukee

Gratuluję zwycięzcom i pozostałym wyróżnionym! Przepiękne prace! Ale... Tematem - o ile dobrze…

turysta84

Szeroki Kadr świętuje dziesiąte urodziny!2018-10-17 08:54:36 turysta84

Wszystkiego najlepszego dla Wszystkich.…

adam

Dzień Fotografii i Gala Konkursu Mokotów - Teraz!2018-10-15 21:36:00 adam

Czy zostaną opublikowane zwycięskie fotografie?…