Mengapa 18% abu-abu dianggap di tengah untuk fotografi?

Saya mendengar seseorang (seorang fotografer) mengatakan baru-baru ini bahwa 18% abu-abu adalah setengah jalan antara hitam dan putih, bukan 50%. Ini tampak agak tidak masuk akal bagi saya, dan ketika saya bertanya mengapa, dia bilang dia tidak tahu. Setelah membaca beberapa artikel online, saya menemukan bahwa 18% sering disebut abu-abu tengah, dan dianggap setengah jalan secara perseptual . Adalah 18% untuk beberapa alasan setengah jalan antara hitam dan putih, dan jika demikian mengapa (mungkin persen ini bekerja pada skala non-linear untuk alasan apa pun ...). Jika tidak, mengapa kita berpikir 18% setengah jalan, bukan 50%. Apakah kita melihat warna secara linear? , apakah kamera kami menangkap cahaya secara non-linear, atau apakah ini hanya semacam ilusi kecerahan relatif .

Setelah membaca pertanyaan ini seharusnya merupakan duplikat, saya masih tidak melihat mengapa Ansel Adams memilih 18%, apakah itu hal yang visual ?, atau mengapa hal itu diadopsi secara luas. Apakah nomor ini sewenang-wenang? apa yang oleh seseorang terlihat benar ... atau apakah ia memiliki klaim sah sebagai abu-abu tengah, karena persepsi (tampaknya mata kita melihat sesuatu secara linear, apakah kamera juga melakukan hal yang sama?) atau alasan teknis lainnya.

The Cerita berlanjut bahwa Ansel Adams datang dengan "18% abu-abu" angka. Kembali pada hari yang membosankan dari fotografi film ia mengembangkan sistem zona dan perlu mendefinisikan "abu-abu tengah". Itu panggilan penghakiman. Akhirnya, ide itu muncul, tetapi perusahaan film dan kamera memilih abu-abu tengah mereka sendiri. Ini adalah fakta yang menyenangkan bahwa kamera digital Anda mungkin menggunakan sesuatu yang lebih seperti 12% abu-abu sebagai abu-abu tengah.

Apapun angkanya, ide di balik abu-abu tengah bukanlah "memantulkan 50% cahaya". Atau bahkan "itu adalah setengah jalan antara menyerap semua cahaya (hitam murni) dan memantulkan semua cahaya (putih murni)". Ini berkaitan dengan persepsi Anda.

Mata Anda adalah detektor logaritmik. Artinya, jika sumber menjadi lebih cerah dengan faktor 4, itu hanya akan tampak lebih cerah dengan faktor 2 bagi Anda. Jika meningkat dengan faktor 32, itu hanya akan tampak lebih cerah dengan faktor 5. Jika itu meningkatkan kecerahan dengan faktor 128, itu hanya akan tampak 7 kali lebih cerah bagi Anda.

Di atas bukan angka yang sebenarnya . Seperti yang dapat Anda bayangkan, mengukur seberapa terang hal-hal yang tampak bagi orang-orang sangat rumit, dan bervariasi dari orang ke orang. Yang penting adalah bahwa sifat logaritmik aneh dari mata Anda yang membuat abu-abu tengah menjadi 50%.

Ada baiknya melihat diagram gamma untuk perspektif tambahan saat Anda memikirkan hal ini. Gamma tampilan standar, misalnya, adalah 2.2. Kurva terlihat seperti ini:

50% abu-abu, dalam ruang 8-bit, adalah 127 (sumbu horizontal). Ini sejajar dengan ~ 20% output luminance dari tampilan. Baik untuk menampilkan dan mencetak konsep gamma adalah penting karena menyediakan pemetaan, atau konversi, antara data linear (kamera / gambar) dan sensitivitas logaritmik mata manusia.

Mata manusia dapat menyelesaikan sesuatu dengan urutan 10-14 f-stop rentang dinamis pada ukuran murid tetap. Ini hingga ~ 3 stop lebih baik daripada pemotretan DSLR terbaik dalam 14-bit RAW. Otak kita juga mampu menggunakan semua data itu sekaligus - rasanya seperti kita memiliki prosesor gambar RAW 16-bit yang terpasang di dalam korteks visual kita [*] dan secara otomatis menyesuaikan tingkat highlight dan bayangan, dll, untuk mendapatkan pencahayaan yang sempurna secara real time. ~ 18% abu-abu hanyalah nilai empiris yang sesuai dengan pemrosesan yang mata kita akan terapkan secara alami pada adegan yang mereka lihat.

Ini empiris karena berfungsi dan terlihat abu-abu dalam adegan yang khas. Mata mudah tertipu, dan sangat peka konteks. Otak tanpa belas kasihan akan memotret apa yang dilihat mata untuk mencoba memahaminya dan abu-abu secara rutin dibayangkan sebagai warna yang masuk akal bagi kita. Ilusi klasik dari ini adalah ini:

di mana Adan Bkotak identik dalam kecerahan. Jadi, ya, mata sangat non-linear dan, lebih jauh lagi, bahkan tidak seragam dalam rendernya terhadap bidang visual kita. Kegelapan menjadi cerah, benderang menjadi gelap, dan seluruh adegan dikompresi dalam kisaran persepsi sempit yang dapat kita ambil detailnya.

Saat memotret adegan rentang dinamis tinggi, menurut saya, hal ini intuitif bagi fotografer - kami benar-benar harus bekerja di pos untuk menyeimbangkan adegan rentang dinamis tinggi ke dalam bentuk yang tampak mirip dengan apa yang dilihat mata. Ketika kita dapat mengontrol cahaya, kita menambahkan BANYAKnya - isi, isi, isi . Untuk mendapatkan foto berwarna seimbang yang tidak memerlukan banyak posting mengharuskan kami menambahkan cahaya sebanyak mungkin untuk mengisi area gelap adegan - mengurangi rentang dinamis sebanyak mungkin untuk menghasilkan adegan yang lebih datar dan lebih banyak menyala seragam (seperti yang coba dilakukan otak kita dengan adegan yang kita lihat).

Untuk menjawab komentar di bawah ini, ini diambil dari gambar di atas untuk menjelaskan:

[*] Untuk lebih tepatnya, bagi mereka yang menginginkannya, beberapa pemrosesan gambar awal dan kompresi dilakukan oleh beberapa lapisan sel khusus tepat di belakang retina sebelum informasi dikirim ke otak.

Bahkan di luar masalah persepsi, garis lintang paparan film adalah alasan lain untuk mendukung 18% abu-abu. Jika seseorang mencoba mengekspos sebuah adegan sehingga nada abu-abu rata-rata pada adegan tersebut akan menghasilkan nilai eksposur 50%, maka apa pun yang bahkan dua kali lebih terang dari rata-rata akan benar-benar meledak. Jika seseorang mencoba mengekspos adegan sehingga nada abu-abu rata-rata pada adegan akan menghasilkan nilai rata-rata 5%, maka hal-hal yang lebih redup daripada rata-rata hampir tidak akan terkena sama sekali. Jika seseorang menggunakan pedoman bahwa film 35mm khas memiliki lima f-stop lintang, 18% abu-abu akan jatuh hampir persis di tengah-tengah itu (2,47 f-stop turun dari 100%), meletakkannya tepat di tengah lima f -kisaran berhenti.

Perhatikan bahwa proses pemotretan dan pencetakan film negatif menciptakan perilaku non-linear yang sangat berbeda dari yang ada pada kamera digital. Area film yang tidak terkena cahaya harus setransparan mungkin, dan harus menyebabkan hasil cetak menjadi hitam pekat. Mencapai cetak hitam solid yang baik akan membutuhkan mengekspos cetakan cukup lama sehingga area film yang cukup dekat dengan transparan juga akan dicetak sebagai hitam. Jadi, jika seseorang ingin cetakan memiliki warna hitam pekat yang bagus, maka hal-hal yang tidak seharusnya hitam harus memiliki tingkat paparan minimum tertentu untuk menghentikannya menghilang ke ketiadaan. Di sisi lain, dibutuhkan banyak pergantian cahaya, benar-benar hitam; bahkan bagian dari pemandangan yang terlalu banyak terkena mungkin mempertahankan beberapa detail.

Saat memotret digital, hal-hal sedikit berbeda: area terang lebih cenderung jenuh (kehilangan semua detail), sementara area gelap cenderung tampak "berisik". Secara umum, area gelap akan tetap mengandung detail yang signifikan bahkan ketika terlalu buruk sehingga kebisingan mendominasi. Karena kamera yang berbeda memiliki jumlah noise yang berbeda (dan tingkat kebisingan bervariasi tergantung pada berbagai kondisi), titik tengah "exposure ideal" untuk kamera digital mungkin sering sangat berbeda dari apa yang akan dibuat untuk film.

Saya ingin menambahkan bahwa mata dan emulasi perak halida secara alami memiliki respons logaritmik, tidak seperti sensor CCD / CMOS, untuk alasan mendasar yang sama.

Pertimbangkan sepetak molekul yang tersebar di bidang fokus. Stimulasi incomimg (dua foton yang mengenai kristal dalam jendela waktu tertentu, dalam kasus film) direkam dengan mengubah keadaan molekul tersebut (molekul pewarna organik atau kristal AgX), yang sekarang digunakan unit tersebut . Pertimbangkan ketika setengah unit telah terkena: stimulus lain memiliki peluang 50% untuk memukul yang sudah digunakan, jadi tidak menambahkan apa pun. Dibutuhkan dua kali lebih banyak cahaya yang masuk untuk membuat gelap yang sama seperti di daerah yang masih asli.

Sekarang dua-foton menyulitkan banyak hal, tetapi bentuk keseluruhan dari distribusi adalah jenis kurva yang sama. Saya ingat pernah membaca tentang "pintu zombie" di kolom matematika. Bayangkan karpet merah mengarah ke dinding dengan pintu di satu tempat sempit. Zombi secara teratur ditempatkan dalam barisan berjalan di karpet, dan masing-masing secara acak (distribusi seragam) diposisikan dari sisi ke sisi.

Distribusi zombie yang masuk melalui pintu disebut log terbalik . Sekarang bayangkan ada deretan pintu di seluruh dinding, seperti bank turnstyle subway. Setiap pintu hanya bisa digunakan satu kali. Kemudian, setelah eksposur, Anda perhatikan berapa banyak pintu putar telah digunakan vs tetap tidak digunakan.

Tanpa elektronik modern, sulit untuk melihat tambalan dan mengatakan bahwa itu adalah xx% kepadatan optik, tetapi film berbutir kasar dan mikroskop akan memungkinkan Anda menghitung berapa banyak titik hitam (kristal terpapar) dalam contoh persegi. Saya tidak tahu bagaimana dia menentukan cakupan linier berdasarkan paparan tes: secara empiris, melakukan peningkatan satu atap, Anda dapat menemukan kemampuan media, dan menunjuk ke yang di tengah. Tapi bagaimana Anda tahu itu 18% pada skala linier, tanpa densitometer? Mungkin mencampurkan pigmen dalam rasio, jadi itu berasal dari tradisi melukis.

Pemahaman saya adalah bahwa 18% abu-abu dianggap sebagai pantulan rata-rata cahaya dari dunia di sekitar kita - bukan salju (sekitar 90%) atau kucing hitam di tambang batu bara di ujung lainnya, tetapi rata-rata pada hari biasa. Rumput, misalnya, mencerminkan sekitar 18% abu-abu, jadi jika Anda membaca meter Anda, Anda dapat mengambil pembacaan rumput dan kemudian menghitung dari sana. Kulit Kaukasia dianggap sekitar 36% abu-abu, sehingga Anda dapat mengukur tangan Anda dan kemudian mengembalikannya menjadi 18% dari sana dengan membuka atau menutup pemberhentian - ini untuk film, baik negatif atau transparan.

Ok ... kartu dengan reflektansi 18% tampak di mata manusia menjadi abu-abu tengah. Lebih formal menyatakan: objek dengan pencahayaan relatif 18% (relatif terhadap referensi putih) akan memiliki kecerahan 50%. Ini bukan angka acak. Ini adalah konsekuensi dari persepsi kecerahan yang tidak linier.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lightness

Jawaban lainnya tidak salah. "18%" juga terkait dengan dunia video: jika gamma monitor adalah 2,4 dan Anda memberinya sinyal 50% maka output cahaya adalah 0,5 ^ 2,4 = 19%.

Secara kebetulan ajaib, sinyal video analog dan file gambar digital (sRGB) atau sinyal (BT.1886) dikodekan hampir seragam secara perseptual. Sinyal 50% memberikan Luminance 18-19%, tetapi itu dianggap sekitar. 50% Ringan. Kuantitas dengan "-ness" dalam nama selalu tentang persepsi manusia.

Kemudian industri video telah mencoba untuk mengukur persepsi Lightness dan keseragaman persepsi. Peter Barten (Philips) telah meletakkan banyak pekerjaan dasar, menghasilkan tesis PhD dan kertas ringkasan (SPIE 2004). Karya ini telah digunakan oleh perusahaan Dolby untuk menstandarisasi "Perseptual Quantizer", ini adalah OECF untuk TV HDR sebagaimana ditulis dalam standar SMPTE 2084. Kemudian Poynton, Nijland dan saya sendiri telah menerbitkan formula baru untuk kurva OECF yang sama dan menamainya fungsi "Barten Lightness" (SMPTE MIJ 2015). Ini mengasumsikan adaptasi sempurna mata ke tingkat Luminance rata-rata, di mana pun itu.

Rumus ini menunjukkan bahwa persepsi Lightness manusia mengikuti kurva gamma (1 / 2,07) dalam cahaya rendah (<0,1 nit) dan kurva log dalam cahaya terang (> 1 nit). Dengan rumus ini, hubungan "50% Lightness = 18% Luminance" hanya tepat untuk 18% vs 100% dari 0,57 nit. Sebagai contoh, 10,9% dari 10 nit atau 5,6% dari 100 nit atau 2,4% dari 1000 nit atau 0,9% dari 10000 nit Luminance juga dianggap sebagai 50% Lightness. Sekali lagi, ini setelah adaptasi mata yang sempurna untuk rangsangan berurutan, bukan ketika ditampilkan berdampingan.

Jika Anda ingin tahu lebih banyak maka saya sarankan Anda mencari tesis PhD Charles Poynton, rumus Lightness kami ada di halaman 93.

Harap dicatat bahwa Dr. Barten hanya menyelidiki persepsi hitam-putih, jadi segala sesuatu yang berasal dari sana hanya valid untuk skala abu-abu. Penerapan keseragaman persepsi untuk pencitraan warna adalah masalah yang berbeda, dan kami juga telah mengambil bidikan itu. Ini semua dilakukan dalam konteks rentang dinamis tinggi dan televisi gamut berwarna lebar.

Sedikit sejarah akan membantu Anda memahami tujuan kartu abu-abu:

Pada pertengahan 1930-an, Tuan Jones dan Condit di Laboratorium Kodak menetapkan bahwa secara statistik, pemandangan yang diterangi matahari secara umum terintegrasi dengan nilai reflektansi sekitar 18%. Tentang waktu ini, Perusahaan Listrik Barat membawa ke pasar meteran cahaya pertama. Kodak Labs menerbitkan rekomendasi; letakkan kotak film Kodak di tempat kejadian. Tampaknya kotak memantulkan 18% dari cahaya sekitar. Sekarang ukur cahaya yang dipantulkan dari atas kotak dan gunakan bacaan ini untuk mengatur eksposur Anda.

Pada tahun 1941, Ansel Adams, seorang fotografer lanskap terkemuka, dan temannya, Fred Archer, seorang editor majalah foto, bersama-sama menerbitkan Zone System yang menyediakan metode bagi para fotografer untuk menyempurnakan paparan secara tepat. Sistem zona mereka berkisar pada penggunaan plakat 18% (abu-abu perang). Kartu ini menggantikan bagian atas kotak Kodak. Target abu-abu 18% menjadi standar de facto. Saat ini kecepatan film dan kertas serta chip digital dikalibrasi, dan film dan digital ISO dibuat menggunakan kartu abu-abu 18%.

Karena jebakan yang terkait dengan metering yang dipantulkan, metode pengukuran kedua berkembang yang disebut metode membaca insiden-cahaya. Metode ini menempatkan bola transparan yang diletakkan di atas pintu masuk pengukur cahaya. Meter diposisikan dekat dengan subjek dan mengarah ke belakang ke arah kamera. Dengan demikian, meteran mengukur cahaya sesaat sebelum menabrak subjek (insiden kata Perancis lama akan segera terjadi).

Metode insiden menghasilkan pembacaan yang sama dengan meter pantul yang diambil dari kartu abu-abu namun, metode ini menghilangkan sebagian besar perangkap yang berputar di mana harus memegang dan menempatkan meteran. Dalam pemandangan yang diterangi matahari, fotografer hanya dapat berbalik dan mengarahkan meter ke belakang ke kamera imajiner. Metode ini sangat akurat dan diadopsi oleh operator kamera Hollywood karena mereka merekam adegan dan mungkin seratus ribu dolar naik pada eksposur yang benar. .

Hal-hal teknis: Ketika film negatif diekspos dan diproses dengan benar, gambar kartu abu-abu pada film akan diberikan ke warna abu-abu tertentu. Warna gay ini setara dengan filter kepadatan netral dengan faktor atau 5,5, memotong transmisi cahaya 2 ½ stop. Ketika ditulis sebagai persentase, nilai ini adalah 18%.

Ketika gambar kartu abu-abu ini pada negatif dicetak, dan jika kertas cetak terkena dan dikembangkan sesuai spesifikasi, gambar yang dihasilkan dari plakat abu-abu pada kertas cetak akan memiliki reflektifitas 18% yang sama dengan kartu abu-abu asli.

Penjumlahan - Plakat 18% adalah satu-satunya nada yang: 1. Pada kenyataannya ia memiliki 18% reflektifitas. 2. Gambar yang dihasilkan kartu abu-abu pada negatif memiliki transmisi 18%. 3. Pada cetakan gambar kartu abu-abu cocok dengan kartu abu-abu asli yang mencerminkan 18%.

Nilai 18% ini adalah nada atau sumbu kunci dari sistem fotografi - film - digital - dan litografi. Ini adalah sains - bukan pekerjaan tebak.

Buku gobbledy lainnya dari Alan Marcus

Itu membingungkan saya selama bertahun-tahun juga. Sederhananya, jumlah rata-rata cahaya yang dipantulkan benda-benda di sekitar kita adalah 18%. Beberapa hal lebih gelap, beberapa hal lebih cerah. Tapi 18% rata-rata. Mata kita akan melihat pemantulan rata-rata ini sebagai midtone untuk highlight dan bayangan di sekitar kita. Beberapa orang lain telah menggunakan matematika dan grafik untuk menjelaskan perbedaan antara data gaya linier dan log. Tapi saya hanya senang mengetahui 18% dari cahaya langsung pada subjek saya sedang dipantulkan ke saya, dan itu akan memberi saya midtone di mana highlight dan bayangan saya bisa menari.