Umělé světlo - 2. Barva umělých zdrojů světla a její korekce - Fotografovani.cz - Digitální fotografie v praxi

10. srpna 2007, 00.00 | Stejně jako denní světlo mění svojí barvu a je třeba ji vyvážením bílé kompenzovat, i umělé zdroje světel mají různé barvy, a tedy potřebují barevnou kompenzaci. Barva slunce je však stálá, a tak barvu světla během dne ovlivňuje zejména přírodní difuzér – obloha a oblačnost. Umělé zdroje ale produkují přímo světlo nejrůznějších barev.

::Umělé světlo - 1. Základní charakteristika
::Umělé světlo - 2. Barva umělých zdrojů světla a její korekce
::Umělé světlo - 3. Horké zdroje
::Umělé světlo - 4. Zářivky a úsporky
::Umělé světlo - 5. Kombinované osvětlení

Podle oka by se mohlo zdát, že barva umělých zdrojů světel není nijak výrazně odchýlená od bílé barvy. Oko žádný výrazný posun nevnímá – u svíček, ohně či žárovek maximálně prohlásíte, že světlo je trochu načervenalé. Proto si udělejte malý pokus. Nastavte a ponechte na fotoaparátu vyvážení bílé nastavené na a vyfotografujte střední šedou tabulku (v nouzi postačí i bílý papír) ve světle různých umělých zdrojů. Uvidíte dramatické a okem nevnímané barevné posuny, a co je horší, nejsou to posuny do příjemných, například červených barev, ale posuny do barev popsaných asi nejlépe slovem "špinavé". Takže zatímco při běžném denním světle lze vyvážení bílé trochu "flákat", při fotografování v umělých zdrojích to obvykle možné není.

Střední šedá tabulka je skvělý pomocník jak pro stanovení expozice, tak zejména pro kompenzaci barev. Neměla by tedy chybět v žádné fotobrašně.

Pokud vyfotografujete něco barevně neutrálního (ideální je zmíněná střední šedá tabulka) a pokud nastavíte vyvážení bílé na , tak na výsledné fotografii zaznamenáte skutečnou a nevykompenzovanou barvu světelného zdroje. Volba vyvážení bílé totiž pro fotoaparát znamená, že se fotografuje v denním světle přibližně bílé barvy (tedy s vyváženými RGB složkami), a tudíž se žádné významné barevné korekce neprovádí. Vyfotografujete tedy skutečnou "barvu světla".

Žárovky (Light bulb) a halogeny (Tungsten-halogen lamp)
Podívejme se nejprve na běžnou 40W žárovku, která se v různých modifikacích masově používá pro nasvícení interiérů.

Běžná žárovka používaná v řadě domácností a interiérech jako obvyklý a levný zdroj světla.

Možná neuvěříte, ale takto vypadá střední šedá tabulka vyfotografovaná bez kompenzace barev (vyvážení bílé nastaveno na ) ve světle 40W žárovky. Z histogramu i RGB hodnot je vidět výrazný červený posun subjektivně hodnocený jako špinavě oranžovo-hnědá barva. V takovém světle trávíme večery a naše oči to nijak nevnímají!

A takto vypadá běžný portrét na šedém pozadí ve světle žárovky bez vyvážení bílé.

Pokud vás napadne, že 40W žárovka je slabá a že silnější žárovky na tom budou lépe, nenechte se mýlit. Výsledek dopadne velmi podobně i s 200W žárovkou. Jinými slovy – intenzita světla bude u 200W žárovky vyšší, ale barva bude velmi podobná. Stejně na tom budou i halogenové žárovky, které používají sice mírně jiný, ale z hlediska barev podobný princip generování světla.

Pokud na fotoaparátu nastavíte vyvážení bílé na , což je výrobci  pevně předprogramovaná korekce barev pro zdroje světel typu žárovka/halogen, výsledek bude zhruba tento:

Střední šedá tabulka vyfotografovaná ve světle 40W žárovky s vyvážením bílé nastaveným na . Výsledek se však může fotoaparát od fotoaparátu lišit.

Ošklivý oranžovo-hnědý nádech je z valné části kompenzován, i když jak z Histogramu, tak z RGB hodnot vyplývá, že ne zcela dokonale. Malý oranžový nádech zůstává, což je rozdíl použité žárovky a toho, co výrobce (v tomto případě Canon) považuje za žárovku. Z uvedeného příkladu také vyplývá, jak vlastně je funkce vyvážení bílé ve fotoaparátech realizována. Jednoduše je až za senzorem (!) částečně potlačen červený kanál a naopak modrý je zesílen. Senzor tedy vždy zaznamená reálnou barvu světla a vyvážení bílé (barevná korekce) se provede až úpravou výsledných dat poskytnutých senzorem!

Portrét ve světle žárovky při nastavení vyvážení bílé na .

Co kompenzuje volba vyvážení bílé typu žárovka?
Drtivá většina fotoaparátů poskytuje volbu vyvážení bílé typu žárovka/halogen a obvykle ji označuje ikonou . Jednotliví výrobci a jejich různé modely fotoaparátů se však mohou silně lišit v tom, co považují za "standardní žárovku" a jejíž světlo tedy kompenzují. Například Canon předpokládá zejména halogenové žárovky, které jsou o něco méně červené (3200 K), zatímco Pentax předpokládá silně červené světlo odpovídající spíše běžným žárovkám (2850 K).

Výrobce	Barevná teplota vyvážení bílé při nastavení na
Canon	3200 K
Olympus	3000 K
Nikon	3000 K
Pentax	2850 K

Vyvážení bílé na šedou tabulku
Pokud fotoaparát bude vědět, že fotografujete šedou tabulku, může upravit výsledné RGB kanály tak, aby všechny měly stejnou hodnoty, tedy šedou. Na tomto principu pracuje vyvážení bílé na šedou tabulku, kterou nabízí většina moderních digitálních fotoaparátů střední a vyšší třídy. Vyvážení bílé na střední šedou tabulku potom pracuje následovně:

1. Ukážete fotoaparátu (vyfotografujete) něco zaručené barevně neutrálního (šedého) - nejlépe šedou tabulku
2. Pokud nyní fotoaparát uvidí nějakou barvu (RGB kanály nebudou exponovány zcela stejně), znamená to barvu zdroje světla, kterou je třeba kompenzovat
3. Podle tohoto zjištěného rozdílu si fotoaparát nastaví korekce barev (vhodné posuny RGB kanálů), a to i pro další snímky

Výsledek při vyvážení bílé na střední šedou tabulku (srovnej s obrázkem výše). Rozdíl již není nijak dramatický, byť je zde zcela odstraněn zbytkový posun do oranžovo-hnědé barvy.

Proč střední šedá tabulka?
Teoreticky je možné vyvážit barvy na cokoliv barevně neutrálního, tedy i na bílý (opravdu bílý) papír. Bílý papír má ale několik problémů. Jednak běžný kancelářský papír nikdy není opravdu bílý, což kvůli vyvážení bílé v lidském mozku není možné okem zjistit, a jednak se rád leskne, což fotoaparátu komplikuje vyvážení bílé. 18% střední šedá tabulka je proto na podobná měření velmi vhodná. Šedá se neleskne, dobře se na ní exponuje a fotoaparátu se z ní i dobře zjišťují odchylky. Je k dostání ve fotoobchodech – formát A5 za cca 100 Kč.

Tabulka se umístí do místa největšího zájmu (tam, kde je třeba kompenzovat barvu nejlépe), bývá to například místo obličeje modelky. Tam se změří barva světla odrazem o střední šedou tabulku a zjištěnou odchylku potom fotoaparát vykompenzuje. Výhodou této metody je, že vezme v úvahu všechna světla míchající se na scéně, a tak je aparát velmi dobře schopný vykompenzovat i směsice světel podivné barvy. Je totiž třeba si uvědomit, že na barvu světla má vliv nejenom vlastní žárovka, ale i použité stínítko a například i barva zdí v místnosti, které světlo žárovky odrazy dále obarvují.

Obvyklá metoda je naměřit barvu světla v místě našeho největšího zájmu, a to bývají obličeje lidí. Měření na šedou tabulku má u barevně hodně posunutých umělých zdrojů světla mnohem větší význam než v denním světle, byť i tam dokáže přesně kompenzovat všechny barevné posuny.

Červená zrada
U červených zdrojů světla hrozí ale jedno velké nebezpečí. Z ukázky výše je vidět, že červené světlo žárovky dráždí nejsilněji červený kanál senzoru.Vyvážení bílé tuto nerovnoměrnost sice vykompenzuje, ale až za senzorem, a to vhodným zeslabením červeného a zesílením modrého kanálu.

Lidská pleť je ale velmi červená, což znamená, že červené světlo dobře odráží. Kombinace červeného zdroje světla (žárovky) a červené pleti potom silně exponuje červený kanál senzoru, a to relativně mnohem více než kanál zelený a modrý. Expoziční automatika tento problém často neodhalí, zejména je-li pleť (například obličej) na snímku plošně malá. Červený kanál tak často končí přeexponován, i když celková (jasová) expozice snímku, včetně jeho jasového histogramu, vypadá v pořádku. Obličej je ale přeexponován a paradoxně právě v obličeji nám záleží na kresbě nejvíce. Problém odhalí až RGB histogram, kde je přeexpozice červeného kanálu vidět.

Červené světlo žárovky a lesklá světlá a červená pleť často vedou k přeexpozici červeného kanálu na senzoru. Následné vyvážení bílé červený kanál sice potlačí a barvy srovná, přeexpozice v červeném kanále již ale nezmizí, a tak na pleti vzniknou nehezké fleky bez kresby. Na snímku jsou bíle označena místa, kde je červený kanál již přeexponován.

Při fotografování v červených zdrojích světla je tedy lepší a spolehlivější vyvážit barvu přibližně na bílou ještě před vstupem na senzor, k čemuž slouží – stejně jako u filmové fotografie – modré korekční filtry. Korekce bílé filtrem sice nebude zcela přesná, ale přesné doladění barev hravě zvládne následné vyvážení bílé pomocí střední šedé tabulky. Filtr odstraní opravdu silnou a problematickou disproporci mezi expozicí R kanálu relativně k mnohem méně exponovaným kanálům G a B. Jako vhodné filtry je možné použít např. modré korekční filtry 80A (KB15), 80B (KB12), 80C (KB9), lišící se silou svého modrého účinku. Více o vhodných filtrem najdete v článku o vyvážení bílé.

Modré konversní filtry se používají zejména na kompenzaci červené barvy žárovek. Světlo žárovky vyrovnají blízko bílé barvy a RGB kanály senzoru jsou potom exponovány zhruba stejně. Přesné dovážení barvy se potom provede na střední šedou tabulku.

Zářivky (Fluorescent lamp)
Zářivka je zdroj světla pracující na principu světelného výboje v plynu vyvolaného elektrickým proudem. Je jich na trhu obrovské množství a jejich barva je silně závislá na použitém druhu plynu. Je proto obtížné obecně vykompenzovat barvu zářivek a obvyklá ikonka vyvážení bílé kompenzuje jen jeden určitý druh zářivek. Některé fotoaparáty mají dokonce více voleb typu zářivka a konkrétní použití je třeba nastudovat z manuálu nebo vyzkoušet. Test je přitom velmi jednoduchý – správné vyvážení bílé je tehdy, když bílý papír bude na snímku bílý, šedé pozadí šedé atp. Ideální je opět použít 18% střední šedou tabulku. Na trhu jsou i speciální zářivky, které mají směs plynů namíchánu tak, aby produkovaly vyvážené bílé světlo.

Různých zářivek je na trhu velké množství. Liší se tvarem, paticí, intenzitou světla, ale i barvou světla, která je silně závislá na použitém plynu.

Takto vypadá střední šedá tabulka ve světle běžné 40W trubicové zářivky opět při vyvážení bílé nastavené na . Na rozdíl od žárovek je silnější podíl zelené složky, a tak barva je nazelenalá. Konkrétní výsledek je ale silně závislý na typu zářivky.

Zářivek je na trhu obrovské množství a jejich barva může silně kolísat. Klíčová je volba plynu, který je v zářivce použit. Tabulka níže velmi hrubě ukazuje závislost barvy světla na použitém plynu v zářivce – v praxi se však používají složité směsi, včetně plynů vzácných.

Úsporky (Compact fluorescent lamp, CFL)
Úsporky nejsou nic jiného než zářivky, ale uzpůsobené tak, aby snadno nahradily běžné žárovky. Nepotřebují tedy externí startér a mnohé mají i stejný závit jako žárovky Jsou ale úspornější než žárovky a pro stejný světelný tok potřebují méně elektrické energie. Mají také delší životnost. Stejně jako zářivky svítí úsporky pomocí výboje v plynu, a tudíž jejich spektrum není spojité, ale spíše čárové. A stejně tak jako u zářivek závisí jejich barva na typu použitého plynu.

Úsporky zná dnes každý a mnohdy se používají pro svojí úsporu energie. Barva jejich světla je však často i pro velmi tolerantní lidský zrak nepříjemná. Hodí se tedy spíše do společných prostor.

Takto vypadá střední šedá tabulka ve světle běžné 7W kompaktní úsporky při vyvážení bílé nastaveném na . Z histogramu je vidět, že plyn použitý v této úsporce produkuje zelené a červené spektrum a neprodukuje téměř žádné modré spektrum.

Co kompenzuje volba vyvážení bílé typu zářivka?
U různých typů zářivek a úsporek je obtížné jedním nastavením vyvážení bílé uspokojivě kompenzovat barvu jejich světla. Někteří výrobci fotoaparátů proto v menu nabízejí více voleb typu zářivka, i když v praxi je diskutabilní, zda fotograf dokáže typ zářivky aktuálně odhadnout. Ke slovu tak opět přichází střední šedá tabulka, která kompenzaci provede velmi přesně. Vzhledem k silné expozici červeného kanálu je opět vhodné použít modrý konverzní filtr.

Výrobce	Barevná teplota vyvážení bílé při nastavení na
Canon	4000 K (white fluorescent light)
Olympus	1	4000 K (white fluorescent light)
	2	4500 K (neutral white fluorescent light)
	3	6600 K(daylight fluorescent light)
Nikon	4200 K (fluorescent light)
Pentax	W	4200 K (white fluorescent light)
	N	5000 K (neutral white fluorescent light)
	D	6500 K (daylight fluorescent light)

Svíčky, lampy, oheň
Hořící zdroje světla produkují velmi červené světlo, ještě mnohem červenější než běžná žárovka. Typická barevná teplota svíčky se pohybuje kolem 1800 K. Většina fotoaparátů neumožňuje nastavit vyvážení bílé na takto červené hodnoty, a tak je obtížné tuto barvu beze zbytku kompenzovat. Není to ale ani účelné, protože lehký červený nádech fotografií ve světle svíček či ohně je přirozený a umožní zachovat na snímku komorní atmosféru.

Světlo hořících zdrojů je velmi červené a jeho 100% kompenzace není účelná. Mírný nádech do teplých barev totiž podtrhne atmosféru. Na barevně věrné dokumentační snímky je to světlo stejně zcela nevhodné.

Vyvážení bílé v praxi
Pomineme-li oheň, svíčky a lampy, které dnes již nejsou typickými zdroji světla, je obvyklé se zejména v interiérech setkat s různými druhy žárovek, halogenů, zářivek i úsporek. Často se celá tato plejáda vyskytuje i v jedné jediné místnosti a mnohdy i se zbytkem denního světla. Je proto trochu oříšek věrně a vždy přesně vyvážit bílou, zejména v případech, kdy se místo od místa mění vzájemný poměr těchto světel, a tudíž i výsledná barva.

Tento snímek byl pořízen kompaktním fotoaparátem v Bangkoku na tržišti jídel venku a v noci. Roztodivné nasvícení různých míst různými – a často i neznámými – světelnými zdroji neumožňovalo žádné rozumné vyvážení bílé. Nakonec byla použita volba AUTO.

Je také třeba si uvědomit, že na výsledné barvě světla na scéně se vlastní světelný zdroj (žárovka, zářivka atp.) podílí jen částečně. Silný vliv na barvu mají také použitá stínítka, barva stěn či nábytku a obecně vše, co světlo rozptyluje nebo odráží.

Na výstavách, veletrzích, v divadlech atp. se často výtvarníci předhánějí ve zvláštních barevných řešeních s cílem zaujmout. Vyvažovat tam bílou je proto těžké a mnohdy i neúčelné, protože cílem je zachytit reálnou a aktuální světelnou situaci. Zde bylo použito obyčejné vyvážení bílé na žárovku . Vlastní barva žárovek tím byla vykompenzována a zbytek byl ponechán jako reálná atmosféra.

Záleží tedy vždy na úsudku fotografa, zda chce přesně vyvážit bílou, nebo zda chce, byť částečně, přiznat světelnou atmosféru, která na scéně panovala. Přesné vyvážení bílé je obvykle možné jen na střední šedou tabulku a jen pro jedno místo, a tak ikonky a slouží jen pro hrubé přiblížení a k odstranění příliš silného barevného posunu.

Tento snímek byl pořízen v lisabonském oceanáriu, kde světlo bylo barevně modifikováno vodou. Po několika pokusech byla ponechána volba vyvážení bílé na , čímž byla zachována přirozená modrá barva vody. Snímky tak působí nejpřirozeněji.

Snímání do RAW
Obtížná rozhodnutí o vyvážení bílé tam, kde na výsledku záleží, je možné odložit až domů k PC, pokud budete snímat do formátu RAW. Při převodu formátu RAW v PC do formátu JPEG či jiného budete teprve dotázáni na nastavení vyvážení bílé. Bývají k dispozici všechny standardní možnosti - tedy i žárovka, zářivka či zadání barevné teploty. Je tak možné vyzkoušet různé možnosti a zvolit tu subjektivně nejlepší. Pokud vám ale záleží na přesné barevnosti, tak i při snímání do RAW je nutné umístit do snímku alespoň kousek šedé tabulky, aby bylo možné na ní kontrolovat neutrální barvu. Oko totiž není dobrý rádce.

Například při převodu formátu RAW v Adobe Photoshopu je možné zvolit přednastavené vyvážení bílé, zadat přímo barevnou teplotu i jemně doladit odstín snímku. Stále je možné sledovat histogram i barevně vzorkovat zvolená místa na snímku a tím ověřovat správné barvy např. na středně šedé ploše.

Závěr
I když vyvážení bílé u umělých zdrojů může působit jako velká věda, tak praxe ukazuje, že diváci jsou vcelku tolerantní. Nejnáročnější je situace u detailních snímků lidí a zejména v situaci, kdy se snímá stejný člověk, stejně oblečen a v různých zdrojích světla. To často nastává např. na svatbách. Pokud si totiž prohlížíte fotografie stejné osoby ve stejných šatech a na každé má kvůli jinému světlu dotyčná osoba jinou barvu pleti, vlasů i šatů, tak je něco v nepořádku. Naopak ale u reportážních snímků ulic, interiérů atp. je divák na barvu velmi tolerantní, protože stejně neví, jak to bylo doopravdy.