Методы цифровой экспозиции

Много дебатов вызывает вопрос, что в сущности следует считать правильным методом цифровой выдержки. Распространёнными стратегиями являются осветление (1), лёгкий недосвет (2) и корректная (стандартная) экспозиция (3). Каждая из них мотивирована разными аспектами принципа получения цифровых изображений, и они могут оказать большое влияние на качество ваших фотографий.

Цифровая экспозиция похожа на игру в шаффлборд: диск должен скользить по краю, но не должен упасть.

Исходный снимок принадлежит livingonimpulse (однако здесь он изменён)

Уникальные характеристики цифровых фотографий

Три свойства цифрового изображения определяют мотивы появления различных методов экспозиции:

I. Чем темнее тон, тем больше в нём выражен визуальный шум:

← больше шума       меньше шума →

II. Нарастание яркости тонов сверх определённой интенсивности вызывает потерю текстуры в сплошной белой «засветке» или перенасыщение отдельных каналов цветности:

канал цветности перенасыщается

III. Неполное использование динамического диапазона камеры сокращает число записываемых оттенков, и эта проблема усугубляется тем, что камеры записывают непропорционально малое количество тёмных тонов по сравнению с тем, что мы видим своими глазами:

а) снимок с использованием полного динамического диапазона:


б) снимок с использованием только теней:
... после осветления для использования полного динамического диапазона:

Примечание: количество тонов на шкале яркости уменьшено для наглядности, но принцип сохранён;
истинное количество и распределение тонов зависит от глубины цветности и гаммы.

Ключевым является понимание того, как управлять выдержкой для достижения наилучшего результата с учётом этих трёх свойств. В идеале следовало бы снимать стандартную экспозицию, которая сохранит максимально возможные яркие тона, избежав засветок. Однако это не всегда практично, поскольку 1) зачастую точное распределение тонов до момента съёмки неизвестно, 2) не всегда возможно сделать второй снимок и 3) стандартная экспозиция не всегда умещается в динамический диапазон камеры.

В результате необходимо принимать решение о выборе одной из стратегий. Однако каждый из методов экспозиции придаёт большее значение одним характеристикам за счёт других. Следующие три части посвящены относительным достоинствам каждой из стратегий экспозиции…

1. Осветление (Exposure To The Right — ETTR)

Стратегия экспозиции: выдержка подбирается так, чтобы гистограмма была сдвинута вправо настолько, насколько это возможно без появления засветок, даже если в результате получается передержка. Впоследствии (в процессе пост-обработки RAW) вводится отрицательная компенсация экспозиции, чтобы вернуть изображение к стандартной экспозиции.

наведите курсор на изображение, чтобы сравнить со стандартной экспозицией
Стандартная экспозиция	Осветление

Преимущества:

• Максимизирует число записанных тонов.
  Примечание: многие современные цифровые зеркальные камеры сохраняют в файлах RAW 14-битную глубину цветности, так что данный фактор имеет меньшее влияние, чем обычно считают. Крайне маловероятно, что в файле RAW окажется недостаточно оттенков (и проявится постеризация), разве что при очень сильном недосвете.
  Подробности по теме читайте в статье о постеризации изображений.
• Минимизирует визуальный шум, поскольку после применения компенсации экспозиции тёмными становятся исходно более светлые тона (которые содержат меньше шума). Степень понижения шума в изображении будет зависеть от того, насколько возможно передержать снимок, избежав при этом засветок.

Недостатки:

• Высок риск засветок, особенно в отдельных каналах цветности (что может привести к неестественным изменениям цвета). См. пример заката ниже.
• Требует больше света, чем обычно, потенциально требует повышения числа ISO (что сводит на нет все усилия по понижению шума).
• Затрудняет отбор снимков, поскольку предметы будут казаться пересвеченными (до этапа компенсации экспозиции при пост-обработке).
• Может потребовать нескольких снимков (с последующим изучением гистограммы) для получения требуемой гистограммы. Возможно, понадобится также изучить гистограммы цветности, чтобы избежать поканальных засветок.

2. Небольшой недосвет

Стратегия экспозиции: лёгкая недодержка изображения с помощью отрицательной компенсации экспозиции (порядка -1/3 или -1/2 ступени) в самой камере. Затем (при пост-обработке RAW) для приведения изобажения к стандартной экспозиции используется обратная компенсация.

наведите курсор на изображения для сравнения со стандартной экспозицией
Стандартная экспозиция	Небольшой недосвет

Преимущества:

• Уберегает от засветок и перенасыщения каналов цветности.
• Требует меньше света, чем обычно, потенциально позволяет понизить число ISO
  (тем самым снижая визуальный шум).

Недостатки:

• Увеличивает визуальный шум, поскольку более тёмные (и как следствие, более шумные) тона подвергаются осветлению в ходе компенсации экспозиции.
• При просмотре на камере изображения, скорее всего, будут выглядеть темнее, чем нужно.
• Число дискретных оттенков, зафиксированых камерой, снижается.

3. Использование стандартной выдержки камеры

Стратегия: получить финальную экспозицию в камере, так чтобы при пост-обработке никакой компенсации не потребовалось.

Корректная экспозиция обычно достигается тогда, когда средне-серый тон в изображении записывается как средне-серый тон в гистограмме изображения. Основы по этой теме можно найти в статьях «Гистограммы изображений: тон и контраст» и «Как цифровые камеры замеряют экспозицию». Однако, не для всякой сцены существует «корректная» экспозиция, поскольку она зависит ещё и от творческого замысла (особенно при съёмке в условиях низкой освещённости и ночью).

Преимущества:

• Изображения скорее всего будут иметь требуемую яркость прямо на камере. Это значительно упрощает пост-обработку, а также упрощает первичный отбор снимков при просмотре их на камере.
• Нет жёсткой необходимости снимать в формате RAW.

Недостатки:

• По-прежнему присутствует риск засветок или перенасыщения в одном из каналов цветности при съёмке высококонтрастных (или цветонасыщенных) сцен, особенно если экспозамер камеры по ошибке слегка переэкспонирует.

Засветки

Порой небольшие засветки вполне приемлемы и даже выглядят естественно. Зеркальные засветки (такие как отражения на металле или воде), участки вокруг солнца (на снимках заката) или другие прямые источники света (такие как уличные фонари)отлично выглядят, будучи засвечены. Зачастую это необходимая плата за уверенность в том, что всё остальное получится достаточно ярко.

пример приемлемой засветки

В других случаях засветка может быть не идеальной, но неизбежной — в противном случае в тёмных частях изображения может проявиться избыточный шум или потеря деталей. В таких случаях тяжелее всего решить, какая степень засветки будет приемлема.

Случайная засветка во время применения метода осветления	выглядит рваной даже после компенсации экспозиции

Следует также избегать перенасыщения отдельных каналов цветности, (см. «Гистограммы, часть 2: насыщенность и цвет»), поскольку оно может привести к неестественному сдвигу цвета, если при пост-обработке RAW-файла соответствующие части изображения понадобится сделать темнее. Перенасыщение легко может возникнуть при попытках сдвинуть гистограмму вправо (высветлить изображение), насколько это возможно. В следующем примере нежелательно даже малейшее затемнение, поскольку в сцене содержатся как очень яркие облака, так и предельно тёмные зоны:

Случайное перенасыщение канала цветности при «стандартной» экспозиции	Неестественные цвета при попытке устранить перенасыщение

Снимок слева выглядит нормально при использовании гистограммы камеры, поскольку облако никогда не бывает абсолютно белым. Однако перенасыщение одного из каналов цветности приводит к тому, что участок изображения будет записан в тонах, которые не присутствовали в исходном изображении. К счастью, для этого снимка при выбранной экспозиции перенасыщение канала цветности не стало проблемой.

Выводы: оптимальный метод экспозиции

Вероятно, наилучшей стратегией экспозиции будет адаптация к предмету и условиям съёмки. Ключевым является хорошее усвоение того, как взаимодействуют конкурирующие факторы — визуальный шум, динамический диапазон, засветки и удобство — и выбор метода, который для данных условий позволит достичь максимального качества изображения.

Взвешивая последствия засветок в противовес несколько большему уровню визуального шума можно отметить, что первые могут сделать снимок непригодным, тогда как последние теряют детали. Как следствие, если вы не можете рисковать непригодностью снимка, практиковать небольшую недодержку, вероятно, будет наилучшим решением. Это применимо до тех пор, пока вы 1) снимаете в RAW и можете впоследствии применить компенсацию экспозиции, 2) находите непрактичным проверять гистограмму каждого снимка (и потенциально переснимать его) и 3) не снимаете сцену в высоком ключе (то есть, с обилием светлых тонов, как например, белый снег). Однако, если освещение низкоконтрастное (как, например, в пасмурный день), и нет ничего сильно отражающего свет, в применении стандартной экспозиции нет никакого особого риска.

С другой стороны, в некоторых случаях случайная недодержка может быть практически настолько же вредна, как и засветки, поскольку вы можете потерять детали в глубоких тенях. В общем, чем больше динамический диапазон сцены, тем более важным становится использовать правую часть гистограммы настолько полно, насколько это возможно. Для таких сцен ничего не остаётся, кроме как проверять гистограмму каждого снимка. Это особенно важно, если вы собираетесь высветлять тени при пост-обработке (например, имитируя градиентный нейтральный фильтр или используя программные инструменты восстановления теней), а также при использовании компактных цифровых камер, чей динамический диапазон уже, а уровень шума выше.

Альтернативные способы экспозиции включают в себя:

• Автовилка экспозиции (Auto Exposure Bracketing — AEB). Большинство камер позволяют автоматически снять недо- и передержанные альтернативы помимо «стандартной» экспозиции. Тем самым можно получить хорошие запасные варианты, однако это займёт больше места.
• Наложение изображений. Ещё одним способом как уменьшить визуальный шум, так и повысить число оттенков — избежав при этом риска засветки — является применение усреднения изображений. Однако этот метод требует использования штатива и в действительности хорош только в особых случаях.
• Широкий динамический диапазон (High Dynamic Range — HDR). Это мощный новый инструмент, который потенциально способен обеспечить практически неограниченный динамический диапазон — безо всяких засветок. Статья о широком динамическом диапазоне в фотографии раскрывает эту тему более подробно. Этот метод тоже требует использования штатива.