Tại sao 18% màu xám được coi là ở giữa để chụp ảnh?

Tôi đã nghe ai đó (một nhiếp ảnh gia) nói rằng gần đây 18% màu xám là một nửa giữa đen và trắng, không phải 50%. Điều này có vẻ hơi phi logic đối với tôi và khi tôi hỏi cô ấy tại sao, cô ấy nói rằng cô ấy không biết. Sau khi đọc một vài bài báo trực tuyến, tôi thấy rằng 18% thường được gọi là màu xám trung bình, và được coi là một nửa nhận thức . Là 18% vì một số lý do nửa chừng giữa đen và trắng, và nếu vậy thì tại sao (có thể những phần trăm này hoạt động ở quy mô phi tuyến tính vì bất kỳ lý do gì ...). Nếu không, tại sao chúng ta nghĩ 18% là một nửa chứ không phải 50%. Chúng ta có thấy màu phi tuyến tính không? , làm cho máy ảnh của chúng ta thu được ánh sáng phi tuyến tính, hay đây chỉ là một loại ảo ảnh độ sáng tương đối .

Sau khi đọc câu hỏi được cho là trùng lặp, tôi vẫn không hiểu tại sao Ansel Adams chọn 18%, đó có phải là một điều trực quan không?, Hay tại sao nó lại được áp dụng rộng rãi như vậy. Là con số này tùy ý? chỉ là những gì ai đó nhìn có vẻ chính xác ... hoặc nó có một số tuyên bố hợp lệ là màu xám trung bình, do nhận thức (có vẻ như mắt chúng ta nhìn mọi thứ một cách tuyến tính, máy ảnh có làm như vậy không?) hoặc các lý do kỹ thuật khác.

Các câu chuyện kể rằng Ansel Adams đã đưa ra "18% màu xám" con số. Quay trở lại ngày hay của nhiếp ảnh phim, ông đã phát triển hệ thống vùng và cần xác định một "màu xám trung bình". Đó là một cuộc gọi phán xét. Cuối cùng, ý tưởng đã bắt kịp, nhưng các công ty điện ảnh và máy ảnh đã chọn màu xám trung bình của riêng họ. Một sự thật thú vị là máy ảnh kỹ thuật số của bạn có thể sử dụng thứ gì đó giống như màu xám 12% như màu xám giữa.

Dù là con số nào, ý tưởng đằng sau màu xám trung bình không phải là "phản chiếu 50% ánh sáng". Hay thậm chí là "đó là một nửa giữa việc hấp thụ tất cả ánh sáng (màu đen thuần khiết) và phản chiếu tất cả ánh sáng (màu trắng tinh khiết)". Nó phải làm với nhận thức của bạn.

Đôi mắt của bạn là máy dò logarit. Đó là, nếu một nguồn trở nên sáng hơn với hệ số 4, thì nó sẽ chỉ có vẻ sáng hơn bởi hệ số 2 đối với bạn. Nếu nó tăng theo hệ số 32, nó sẽ chỉ có vẻ sáng hơn với hệ số 5. ​​Nếu nó tăng độ sáng lên gấp 128 lần, nó sẽ chỉ sáng hơn bạn 7 lần.

Trên đây không phải là con số thực tế . Như bạn có thể tưởng tượng, việc đo lường mọi thứ dường như sáng sủa đối với mọi người là rất khó khăn và thay đổi từ người này sang người khác. Điều quan trọng là bản chất logarit kỳ lạ của đôi mắt của bạn giữ cho màu xám ở giữa không bị 50%.

Thật đáng để nhìn vào biểu đồ gamma cho góc nhìn bổ sung khi bạn nghĩ về điều này. Gamma hiển thị tiêu chuẩn, ví dụ, là 2.2. Đường cong trông như thế này:

50% màu xám, trong không gian 8 bit, là 127 (trục ngang). Dòng này tăng với độ sáng ~ 20% của màn hình. Cả hai để hiển thị và in khái niệm gamma đều quan trọng vì nó cung cấp ánh xạ hoặc chuyển đổi, giữa dữ liệu tuyến tính (máy ảnh / hình ảnh) và độ nhạy logarit của mắt người.

Mắt người có thể phân giải thứ gì đó theo thứ tự 10-14 f-stop của dải động ở kích thước đồng tử cố định. Điều này tốt hơn tới 3 điểm dừng so với các máy ảnh DSLR tốt nhất chụp ở định dạng RAW 14 bit. Bộ não của chúng ta cũng có khả năng sử dụng tất cả dữ liệu đó cùng một lúc - giống như chúng ta có bộ xử lý hình ảnh RAW 16 bit được tích hợp trong vỏ thị giác [*] và nó tự động điều chỉnh mức độ nổi bật và bóng tối, v.v., để có được độ phơi sáng hoàn hảo trong thời gian thực. ~ 18% màu xám chỉ là một giá trị thực nghiệm phù hợp với quá trình xử lý mà mắt chúng ta sẽ tự nhiên áp dụng cho cảnh chúng nhìn thấy.

Đó là kinh nghiệm vì nó hoạt động và trông màu xám giữa trong một cảnh điển hình. Tuy nhiên, mắt dễ bị đánh lừa và cực kỳ nhạy cảm với bối cảnh. Bộ não sẽ photoshop không thương tiếc những gì mắt nhìn thấy để cố gắng hiểu ý nghĩa của nó và màu xám thường được tưởng tượng là bất kỳ sắc thái nào có ý nghĩa với chúng ta. Ảo tưởng kinh điển của điều này là:

trong đó Avà Bhình vuông giống hệt nhau về độ sáng. Vì vậy, vâng, mắt cực kỳ phi tuyến tính và hơn nữa, thậm chí không đồng nhất trong kết xuất của nó trên trường thị giác của chúng ta. Bóng tối được làm sáng, bóng tối bị tối đi và toàn bộ khung cảnh bị nén rất nhiều vào một phạm vi nhận thức hẹp mà chúng ta có thể trích xuất chi tiết.

Khi chụp các cảnh phạm vi động cao, điều này là trực quan, tôi nghĩ, đối với các nhiếp ảnh gia - chúng ta thực sự phải làm việc trong bài để cân bằng cảnh phạm vi động cao thành một hình thức xuất hiện tương tự như những gì mắt nhìn thấy. Khi chúng ta có thể điều khiển ánh sáng, chúng ta thêm RẤT NHIỀU ánh sáng - lấp đầy, lấp đầy, lấp đầy . Để có một bức ảnh màu cân bằng mà không cần nhiều bài đăng đòi hỏi chúng ta phải thêm càng nhiều ánh sáng càng tốt để lấp đầy các vùng tối của cảnh - giảm phạm vi động càng nhiều càng tốt để tạo ra một cảnh phẳng hơn và nhiều hơn nữa được chiếu sáng đồng đều (giống như não của chúng ta cố gắng thực hiện với những cảnh chúng ta thấy).

Để trả lời bình luận bên dưới, điều này được lấy từ hình ảnh trên để đưa ra quan điểm:

[*] Nói chính xác hơn, đối với những người muốn nó, một số xử lý và nén hình ảnh ban đầu được thực hiện bởi một số lớp tế bào chuyên biệt ngay sau võng mạc trước khi thông tin được gửi đến não.

Ngay cả ngoài các vấn đề về nhận thức, vĩ độ phơi sáng của phim là một lý do khác để ủng hộ 18% màu xám. Nếu một người cố gắng phơi sáng một cảnh sao cho tông màu xám trung bình trên cảnh sẽ mang lại giá trị phơi sáng là 50%, thì bất cứ thứ gì thậm chí sáng gấp đôi so với mức trung bình sẽ bị thổi bay hoàn toàn. Nếu một người cố gắng phơi bày một cảnh sao cho tông màu xám trung bình trên cảnh sẽ mang lại giá trị trung bình là 5%, thì những thứ mờ hơn trung bình sẽ khó bị lộ ra. Nếu một người sử dụng hướng dẫn rằng phim 35mm điển hình có năm điểm dừng vĩ độ, 18% màu xám sẽ giảm gần như chính xác ở giữa đó (2,47 f-stop giảm từ 100%), đặt nó ở giữa năm f phạm vi dừng.

Lưu ý rằng quá trình quay và in phim âm bản tạo ra các hành vi phi tuyến tính rất khác so với máy ảnh kỹ thuật số. Các khu vực của bộ phim không tiếp xúc với bất kỳ ánh sáng nào phải càng trong suốt càng tốt và làm cho bản in kết quả có màu đen đặc. Để đạt được một bản in đen tốt sẽ yêu cầu phơi bản in đủ lâu để các khu vực của phim đủ gần với trong suốt cũng sẽ in thành màu đen. Do đó, nếu người ta muốn bản in có màu đen tốt, thì những thứ không phải là màu đen phải có mức phơi sáng tối thiểu nhất định để ngăn chúng biến mất vào hư vô. Mặt khác, phải mất rất nhiều bộ phim lần lượt hoàn toàn màu đen; thậm chí một phần của cảnh bị phơi sáng quá mức có thể giữ lại một số chi tiết.

Khi chụp kỹ thuật số, mọi thứ có một chút khác biệt: các vùng sáng có nhiều khả năng bị bão hòa hơn (mất tất cả các chi tiết), trong khi các vùng tối có thể xuất hiện "nhiễu". Nói chung, các vùng tối vẫn sẽ chứa chi tiết đáng kể ngay cả khi thiếu sáng đến mức độ nhiễu chiếm ưu thế. Do các máy ảnh khác nhau có lượng nhiễu khác nhau (và mức nhiễu thay đổi tùy theo các điều kiện khác nhau), điểm giữa "phơi sáng lý tưởng" cho máy ảnh kỹ thuật số thường có thể rất khác so với phim.

Tôi muốn thêm rằng đôi mắt và sự phát sáng của halogen bạc tự nhiên có phản ứng logarit, không giống như cảm biến CCD / CMOS, vì lý do cơ bản tương tự.

Hãy xem xét một mảng các phân tử trải trên mặt phẳng tiêu cự. Một kích thích incomimg (hai photon chạm vào tinh thể trong một cửa sổ thời gian nhất định, trong trường hợp phim) được ghi lại bằng cách thay đổi trạng thái của phân tử đó (phân tử thuốc nhuộm hữu cơ hoặc tinh thể AgX), đơn vị đó hiện đã được sử dụng . Hãy xem xét khi một nửa số đơn vị đã bị tấn công: một kích thích khác có 50% cơ hội đánh vào một đơn vị đã được sử dụng, do đó không thêm bất cứ điều gì. Phải mất gấp đôi ánh sáng tới để tạo ra bóng tối giống như trong một khu vực nguyên sơ.

Bây giờ hai photon làm phức tạp mọi thứ, nhưng hình dạng tổng thể của phân bố là cùng một loại đường cong. Tôi nhớ lại việc đọc về một "cánh cửa zombie" trong một cột toán học. Hãy tưởng tượng một tấm thảm đỏ dẫn lên một bức tường với một cánh cửa ở một điểm hẹp. Thây ma thường xuyên được xếp thành hàng dọc trên thảm, và mỗi thứ được đặt ngẫu nhiên (phân phối đồng đều) đặt cạnh nhau.

Sự phân phối của thây ma đi qua cánh cửa được gọi là nhật ký nghịch đảo . Bây giờ hãy tưởng tượng có một dãy cửa trên khắp bức tường, giống như một ngân hàng kiểu tàu điện ngầm. Mỗi cửa chỉ có thể được sử dụng một lần. Sau đó, sau khi tiếp xúc, bạn lưu ý có bao nhiêu kiểu dáng đã được sử dụng so với vẫn chưa được sử dụng.

Không có thiết bị điện tử hiện đại, thật khó để nhìn vào một miếng vá và nói rằng đó là mật độ quang xx%, nhưng màng hạt thô và kính hiển vi sẽ cho phép bạn đếm xem có bao nhiêu chấm đen (tinh thể lộ ra) trong một ô vuông mẫu. Tôi không biết làm thế nào anh ta xác định phạm vi bảo hiểm tuyến tính dựa trên mức phơi nhiễm thử nghiệm: theo cách tự nhiên, thực hiện các bước tăng một lần, bạn có thể tìm thấy các khả năng của phương tiện và chỉ vào điểm giữa. Nhưng làm thế nào để bạn biết rằng 18% trên thang đo tuyến tính, không có mật độ kế? Có thể trộn các sắc tố theo tỷ lệ, vì vậy nó xuất phát từ một truyền thống hội họa.

Tôi hiểu rằng 18% màu xám được coi là độ phản xạ trung bình của ánh sáng từ thế giới xung quanh chúng ta - không phải tuyết (khoảng 90%) hay một con mèo đen trong mỏ than ở đầu kia, mà là trung bình vào một ngày trung bình. Cỏ, ví dụ, phản ánh khoảng 18% màu xám, vì vậy nếu bạn đang đọc đồng hồ của mình, bạn có thể đọc một lần đọc trên cỏ và sau đó tính toán từ đó. Da của người da trắng được coi là khoảng 36% màu xám, vì vậy bạn có thể đo tay ra và sau đó bù lại 18% từ đó bằng cách mở hoặc đóng điểm dừng - đây là cho phim, âm bản hoặc trong suốt.

Ok ... một thẻ với độ phản xạ 18% xuất hiện ở mắt người có màu xám trung bình. Chính thức hơn đã nêu: một vật thể có độ chói tương đối 18% (so với màu trắng tham chiếu) sẽ có độ sáng 50%. Đây không phải là một số ngẫu nhiên. Đó là một hệ quả của nhận thức phi tuyến tính của chúng ta về độ sáng.

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

Các câu trả lời khác không sai. "18%" cũng liên quan đến thế giới video: nếu gamma của màn hình là 2,4 và bạn cho tín hiệu 50% thì sản lượng ánh sáng là 0,5 ^ 2,4 = 19%.

Theo một sự trùng hợp kỳ diệu, các tín hiệu video tương tự và các tệp hình ảnh kỹ thuật số (sRGB) hoặc tín hiệu (BT.1886) được mã hóa gần như thống nhất về mặt nhận thức. Tín hiệu 50% cho độ chói 18-19%, nhưng điều đó được coi là xấp xỉ. Độ sáng 50%. Một số lượng với "-ness" trong tên luôn luôn là về nhận thức của con người.

Sau đó, ngành công nghiệp video đã cố gắng định lượng nhận thức Lightness và tính đồng nhất về nhận thức. Peter Barten (Philips) đã đặt phần lớn công việc nền tảng, dẫn đến luận án tiến sĩ và bài báo tóm tắt (SPIE 2004). Công trình này đã được công ty Dolby sử dụng để chuẩn hóa "Bộ lượng tử tri giác", đây là OECF cho TV HDR được viết theo tiêu chuẩn SMPTE 2084. Sau đó, Poynton, Nijland và tôi đã xuất bản một công thức mới cho cùng một đường cong OECF và đặt tên cho nó chức năng "Bart Lightness" (SMPTE MIJ 2015). Nó giả định sự thích nghi hoàn hảo của mắt với mức Luminance trung bình, bất cứ nơi nào có.

Công thức này cho thấy nhận thức Độ sáng của con người tuân theo đường cong gamma (1 / 2.07) trong ánh sáng yếu (<0,1 nit) và đường cong log trong ánh sáng mạnh (> 1 nit). Với công thức này, mối quan hệ "Độ sáng 50% = Độ sáng 18%" chỉ chính xác cho 18% so với 100% của 0,57 nit. Ví dụ, 10,9% của 10 nit hoặc 5,6% của 100 nit hoặc 2,4% của 1000 nit hoặc 0,9% của 10000 nit Luminance cũng được coi là Độ sáng 50%. Một lần nữa, đây là sau khi mắt thích ứng hoàn hảo với các kích thích tuần tự, không phải khi được hiển thị cạnh nhau.

Nếu bạn muốn biết thêm thì tôi khuyên bạn nên tra cứu luận án tiến sĩ của Charles Poynton, công thức Lightness của chúng tôi nằm ở trang 93.

Xin lưu ý rằng Tiến sĩ Barten chỉ điều tra nhận thức đen trắng, do đó, bất kỳ điều gì có nguồn gốc từ đó chỉ có giá trị đối với thang độ xám. Áp dụng tính đồng nhất về nhận thức cho hình ảnh màu là một vấn đề khác, và chúng tôi cũng đã chụp được điều đó. Tất cả điều này được thực hiện trong bối cảnh truyền hình gam màu rộng và dải màu rộng.

Một chút lịch sử sẽ giúp bạn hiểu mục đích của thẻ màu xám:

Vào giữa những năm 1930, Messrs Jones và Condit tại Phòng thí nghiệm Kodak đã xác định rằng về mặt thống kê, một cảnh mặt trời điển hình được tích hợp với giá trị phản xạ khoảng 18%. Vào khoảng thời gian này, Công ty Điện lực phương Tây đã đưa ra thị trường chiếc đồng hồ ánh sáng đầu tiên. Kodak Labs xuất bản một khuyến nghị; đặt một hộp phim Kodak trong cảnh. Có vẻ như hộp phản chiếu 18% ánh sáng xung quanh. Bây giờ hãy đo ánh sáng phản chiếu từ đỉnh hộp và sử dụng cách đọc này để đặt mức phơi sáng của bạn.

Năm 1941, Ansel Adams, một nhiếp ảnh gia phong cảnh nổi tiếng, và bạn của ông, Fred Archer, một biên tập viên tạp chí ảnh, đã cùng xuất bản Hệ thống Vùng cung cấp cho các nhiếp ảnh gia một phương pháp để điều chỉnh chính xác phơi sáng. Hệ thống khu vực của họ xoay quanh việc sử dụng một tấm bảng hiệu 18% (màu chiến hạm). Thẻ này thay thế đầu hộp Kodak. Mục tiêu xám 18% trở thành tiêu chuẩn thực tế. Ngày nay, tốc độ phim và giấy cũng như chip kỹ thuật số được hiệu chỉnh, và ISO phim và kỹ thuật số được thiết lập bằng thẻ màu xám 18%.

Do những cạm bẫy liên quan đến đo sáng phản xạ, một phương pháp đo thứ hai đã phát triển được gọi là phương pháp đọc ánh sáng tới. Phương pháp này đặt một quả cầu trong suốt được đặt trên lối vào của đồng hồ ánh sáng. Đồng hồ được đặt gần đối tượng và hướng ngược về phía camera. Do đó, đồng hồ đo ánh sáng ngay trước khi chiếu vào đối tượng (sự cố từ tiếng Pháp cũ sắp xảy ra).

Phương pháp sự cố mang lại kết quả giống như một đồng hồ phản xạ được lấy từ thẻ màu xám, tuy nhiên, nó giúp loại bỏ hầu hết các cạm bẫy xoay quanh nơi giữ và đặt đồng hồ. Trong khung cảnh đầy nắng, nhiếp ảnh gia chỉ có thể quay lại và hướng đồng hồ ngược về phía máy ảnh tưởng tượng. Phương pháp này có độ chính xác cao và được các nhà điều hành máy ảnh Hollywood áp dụng vì họ đang quay một cảnh và có thể một trăm ngàn đô la cưỡi trên một phơi sáng chính xác. .

Nội dung kỹ thuật: Khi phim âm bản được phơi bày và xử lý chính xác, hình ảnh của thẻ màu xám trên phim sẽ được hiển thị thành một màu xám cụ thể. Màu đồng tính này tương đương với bộ lọc mật độ trung tính có hệ số hoặc 5,5, nó cắt truyền ánh sáng 2 ½ điểm dừng. Khi được viết dưới dạng phần trăm, giá trị này là 18%.

Khi hình ảnh của thẻ màu xám trên âm bản này được in và nếu giấy in được phơi sáng và phát triển theo đặc điểm kỹ thuật, hình ảnh kết quả của bảng màu xám trên giấy in sẽ có độ phản xạ 18% giống như thẻ màu xám ban đầu.

Tóm tắt - Dấu vị trí 18% là âm duy nhất: 1. Trong thực tế, nó có độ phản xạ 18%. 2. Hình ảnh thu được của thẻ màu xám trên âm bản có tỷ lệ truyền là 18%. 3. Trên bản in, hình ảnh của thẻ màu xám khớp với thẻ màu xám ban đầu phản ánh 18%.

Giá trị 18% này là tông màu chính hoặc trục của hệ thống nhiếp ảnh - phim - kỹ thuật số - và in thạch bản. Đây là khoa học - không đoán công việc.

Nhiều gobbledygook từ Alan Marcus

Nó gây trở ngại cho tôi trong nhiều năm. Nói một cách đơn giản, lượng ánh sáng trung bình phản xạ khỏi các vật thể xung quanh chúng ta là 18%. Một số thứ tối hơn, một số thứ sáng hơn. Nhưng 18% là trung bình. Mắt chúng ta sẽ cảm nhận được độ phản xạ trung bình này như là âm trung cho các điểm nổi bật và bóng tối xung quanh chúng ta. Một số người khác đã sử dụng toán học và đồ thị để giải thích sự khác biệt giữa dữ liệu kiểu tuyến tính và nhật ký. Nhưng tôi rất vui khi biết 18% ánh sáng trực tiếp vào đối tượng của tôi đang được phản chiếu vào tôi, và điều đó sẽ mang lại cho tôi giai điệu giữa mà những điểm nổi bật và bóng tối của tôi có thể nhảy múa.