Что такое 18% серого тона, и как мне сделать 18% серую карту в Photoshop?

Я слышал о 18% серого тона - что это на самом деле и почему 18% (а не 20% или какое-то другое значение), и как я могу сделать это в Photoshop?

Предупреждение: это длинная, несколько техническая статья, включающая в себя некоторую математику (но когда вы заканчиваете надстрочный индекс и тому подобное, это в конечном итоге довольно простая математика).

Прежде всего, я должен начать с простой идеи о том, как я считаю, 18% были выбраны в первую очередь. Я не могу вспомнить, какой из них больше, но одна из книг Анселя Адамса упоминает, что я думаю, вероятно, происхождение.

Самым отражающим природным веществом на земле является свежий чистый снег, который отражает где-то около 95% падающего на него света (немного зависит от того, насколько свежим, чистым, холодным и / или влажным был снег формируется и т. д.)

В противоположном крайнем случае поверхность, покрытая свежей чистой сажей, отражает наименьшее количество света, встречающегося в природе. Диапазон здесь составляет от 3 до 4%. Давайте снова возьмем середину этого диапазона и назовем его 3,5%.

Чтобы получить общее среднее значение, мы можем затем усреднить эти два. Однако, учитывая такой широкий диапазон, статистики говорят, что использование среднего арифметического дает плохой результат (большее число доминирует почти полностью, а меньшее почти игнорируется). Для таких чисел среднее геометрическое является «правильным» способом выполнения действий.

Среднее геометрическое из них получается как квадратный корень из 0,95 * 0,035. Запустив это через калькулятор, мы получим 0.1823458 ... округлено до двух мест, что составляет 18%.

После цитирования статьи Тома Хогана я немного расскажу об этом. Некоторое время назад Том Хоган опубликовал статью:

http://www.bythom.com/graycards.htm

... который утверждает, что измерители в цифровых камерах Nikon откалиброваны для серого среднего уровня, что соответствует 12% отражательной способности, а не 18% серого для большинства стандартных серых карт.

К сожалению, хотя заголовок и вступительный абзац статьи весьма убедительны, так как 18% являются «мифом», оставшаяся часть статьи не в состоянии обеспечить много фактической основы для этого утверждения. Вот что Том дает в качестве основы для своих заявлений:

Стандарты ANSI (которые, к сожалению, не публикуются публично - за них нужно платить большие деньги), калибруют счетчики по яркости, а не по отражению. Для калиброванного индикатора ANSI наиболее часто публикуемая информация, которую я видел, состоит в том, что используемое значение яркости преобразуется в коэффициент отражения 12%. Я также видел 12,5% и 13% (так, откуда, черт возьми, Sekonic получает 14%?), Но 12% кажутся правильными - кстати, половина стопа легче, чем 18%. Я не видел, чтобы кто-то утверждал, что калибровка ANSI соответствует коэффициенту отражения 18%.

В конце концов, у него, похоже, нет реальной основы для своих утверждений, просто утверждение, что «12% кажутся правильными», без каких-либо реальных доказательств или даже информации о том, почему он считает это правильным. Несмотря на это, однако, эта статья в настоящее время широко цитируется на различных фотографически ориентированных веб-сайтах (среди других мест), как если бы это был абсолютный и неоспоримый факт.

Поскольку этот вопрос, по-видимому, представляет интерес для значительного числа фотографов, я решил посмотреть, смогу ли я найти какие-то реальные факты, подтверждающие их. Первым шагом в этом путешествии было найти данный стандарт. Сделав некоторые поиски, я обнаружил, что я считаю, соответствующий стандарт. Вопреки выводам Тома, это действительно публикуется ISO, а не ANSI. Это может быть тривиально для большинства, но когда я искал стандарт, это было несколько важно - я приложил немало усилий, пытаясь найти стандарт ANSI, который, очевидно, не существует. В конце концов, однако, я нашел соответствующий стандарт ISO: ISO 2720-1974, «Фотография. Фотометры общего назначения общего назначения (фотоэлектрический тип). Руководство по спецификации продукта (Первое издание - 1974-08-15)».

Я также обнаружил, что Том (по крайней мере, с моей точки зрения) тоже ошибался насчет цен - копия этого стандарта стоит всего 65 долларов США. Это не показалось мне «большими деньгами» - на самом деле, это казалось справедливой ценой, чтобы заплатить за какое-то реальное просветление (каламбур, отмеченный не совсем намеренно) по этому вопросу.

Стандарт подтвердил часть того, что должен был сказать Том, такой как калибровка счетчиков непосредственно от источников, которые излучают свет, а не от отраженного света. К сожалению, другие части того, что должен был сказать Том, не так тесно связаны с содержанием стандарта. Например, в заключение своей статьи он включает комментарий от «копья», в котором упоминается «К» фактор », без указания его точного значения или цели. Том ответил, сказав: «Ни один производитель, с которым я разговаривал, не знает ничего о коэффициенте К, и все они говорят конкретно о стандарте ANSI в качестве критериев для построения и тестирования счетчиков».

Как уже говорилось, это может быть не совсем неправильно, но, в лучшем случае, это может быть обманчиво. В действительности, большая часть стандарта ISO посвящена K-фактору. Большая часть остального посвящена фактору C, который соответствует коэффициенту K, но вместо этого используется для измерителей падающего света (коэффициент K применяется только к измерителям отраженного света). Было бы совершенно невозможно следовать стандарту (по крайней мере, в отношении измерителя отраженного света), не зная (достаточно много) о коэффициенте К.

В стандарте указывается, что: «Константы K и C должны выбираться путем статистического анализа результатов большого количества испытаний, проведенных для определения приемлемости для ряда наблюдателей ряда фотографий, для которых было известно воздействие , полученные в различных условиях объекта и в диапазоне яркостей ».

Стандарт также определяет диапазон, в который должен входить коэффициент К. Числа для диапазона зависят от метода, используемого для измерения / оценки скорости пленки (или ее эквивалента с цифровым датчиком). На данный момент я собираюсь игнорировать скорости в стиле DIN и смотреть только на рейтинги скорости в стиле ASA. Для этой системы допустимый диапазон для коэффициента К составляет от 10,6 до 13,4. Эти числа не соответствуют непосредственно значениям отражательной способности (например, 10,6 не подразумевает серую карту 10,6% как серый среднего уровня), но они соответствуют различным уровням освещенности, которые будут измеряться как серый среднего уровня. Другими словами, не существует одного определенного уровня отражательной способности, который требуется измерять как средний уровень серого - скорее, любое значение в пределах указанного диапазона допустимо.

Коэффициент К связан с измеренным воздействием по следующей формуле:

K = LtS / A ²

Где:

K = K коэффициент
L = яркость в кд / м ²
A = число f
t = эффективная выдержка
S = скорость пленки

Используя эту формулу и откалиброванный монитор, мы можем найти коэффициент К для конкретной камеры. Например, у меня есть камера Sony Alpha 700 и монитор, откалиброванный для яркости 100 кд / м ² . Выполняя быструю проверку, моя камера измеряет экран (отображая его идею чистого белого цвета) без других видимых источников света с экспозицией 1/200 секунды при f / 2. Выполнение этого по формуле дает коэффициент К 12,5 - чуть выше середины диапазона, разрешенного стандартом.

Следующий шаг - выяснить, какому уровню «серого» на карте соответствует. Давайте сделаем это на основе правила солнечного f / 16, которое гласит, что правильная экспозиция при ярком солнечном свете - это f / 16 с выдержкой, равной скорости пленки. Мы можем математически преобразовать приведенную выше формулу в:

L = A ² K / tS

Давайте разберемся с пленкой ISO 100:

L = 16x16xK / 0,01x100

.01 и 100 отменяются (и они всегда отменяются, поскольку правило состоит в том, что время экспозиции является обратной величиной скорости пленки), поэтому это упрощается до: L = 256K.

Работа с числами для наименьшего и наивысшего допустимых значений для коэффициента К дает 2714 и 3430 соответственно.

Теперь мы сталкиваемся с тем, что стандарт ISO определяет уровни света, а не отражательную способность поверхности - хотя мы все видели и слышали правило солнечного f / 16, реальность такова, что чистый солнечный свет меняется в значительных пределах, в зависимости от сезон, широта и т. д. Яркий солнечный свет имеет яркость от 32000 до 100000 люкс. Среднее значение этого диапазона составляет около 66000 люкс, поэтому мы будем работать с цифрами на этой основе. Это должно быть умножено на коэффициент отражения, чтобы получить яркость - но результат этого получается в единицах «апостильбс», а не в кд / м ² . Чтобы перевести апостильб в кд / м ² , умножим на 0,318:

L = I x R x 0,318.

Где:

R = коэффициент отражения
I = освещенность (в люксах)
L = яркость (в кд / м ² )

У нас уже есть значения для L, которые нас интересуют, поэтому мы изменим это, чтобы получить значения R:

R = L / 0,318 I

Подставляя наши минимальные и максимальные значения для I, мы получаем:

R ₁ = L / 10176
R ₂ = L / 31800

Затем мы вставляем два значения для L, чтобы определить наш допустимый диапазон для R:

R _1,1 = 2714/10176;
R _1,2 = 2714/31800;
R _2,1 = 3430/10176;
R _2,2 = 3430/31800

R _1,1 = .27
R _1,2 = .085
R _2,1 = .34
R _2,2 = .11

Другими словами, между диапазоном яркости солнца и диапазоном коэффициентов K, разрешенных стандартом ISO, коэффициент отражения в диапазоне от примерно 8,5% до примерно 34% может находиться в пределах требований стандарта. Это, очевидно, очень широкий диапазон значений - и тот, который явно включает как 12% сторонников Тома, так и 18% типичной серой карты.

Чтобы немного сузить диапазон, давайте рассмотрим только среднее арифметическое и среднее значение диапазона яркости от солнца: 66000 и 56569 люкс соответственно. Включение их в формулу для диапазона возможных значений отражательной способности дает:

R _1,1 = 2714/20988
R _1,2 = 2714/17989
R _2,1 = 3430/20988
R _2,2 = 3430/17989

Результаты из них:

R _1,1 = .13
R _1,2 = .15
R _2,1 = .16
R _2,2 = .19

Серая карта 18% близка к одному концу этого диапазона, но все еще находится в пределах диапазона. Серая карта 12% выходит за пределы диапазона; мы должны принять уровень света выше среднего, чтобы он работал. Если мы усредним четыре числа выше вместе, мы получим значение около 16% серого как «идеальное» - то, которое должно работать достаточно хорошо практически при любых условиях.

Обобщить:

1. Стандарт ISO допускает диапазон калибровок, а не только один уровень
2. Обычная яркость дневного света также охватывает довольно широкий диапазон
3. 18% серого оправдано на основе среднего уровня освещенности
4. 12% серого не оправдано на основании среднего уровня освещенности
5. Исходя из среднего уровня освещенности, идеальное значение для серой карты составляет около 16%.
6. Ваш измеритель может быть откалиброван до 18%, но, вероятно, не откалиброван (и не должен) быть откалиброван до 12%.

что это такое, почему 18%?

Это количество света, которое используется большинством камер для определения экспозиции. Это было выбрано (вместо 20% и т. Д.), Потому что в среднем большинство «фотографий», используемых обычными фотографами, имеют тенденцию получать примерно такое же количество света, что и сплошное, 18% серого.

Однако, если вы снимаете что-то, что имеет много белого или много темного, ваша экспозиция будет отключена. Например, если вы фотографируете большое белое здание, вам, вероятно, потребуется скорректировать экспозицию, чтобы компенсировать это, так как по умолчанию будет задано значение 18% серого, просмотр всего белого и понижение экспозиции (чтобы сделать всю Изображение в среднем такое же светлое, как 18% серого). Вы хотите, чтобы компенсация была выше, чем по умолчанию.

Вы можете использовать сплошную карту, окрашенную в соответствующий серый тон, чтобы помочь компенсировать это в вашей камере. Многие камеры имеют функции компенсации экспозиции, которые позволят вам настроить камеру, направив ее на что-то с нужной степенью насыщенности цвета.

Если вы хотите сделать свою собственную карту, вам нужно насыщать карту 18% серым. Это позволит получить сплошную заливку (в RGB) порядка 46 для R, G и B. Однако следует учитывать, что большинство принтеров несколько искажают ваш цвет, поэтому при печати вы можете проверить результаты. против вашего оригинала.

Карты спроектированы так, чтобы отражать около 18% входящего света, который для человека кажется на полпути между максимально белым и самым темным черным и оказывается довольно хорошим предположением о средней отражающей способности типичных природных сцен - L * 50, как было упомянуто правильно выше.

Следующий вопрос, и откуда берутся 12%, заключается в следующем: если мы отмерим 18-процентную серую карту, которая для человека выглядит как средне-серая, но на самом деле имеет около 18% интенсивности максимально рассеянного белого, какое значение должно быть эта информация будет записана в наших сырых файлах. Помните, что у фильма есть мягкий спад в основных моментах, в то время как у цифрового есть абсолютное сокращение. Таким образом, они решили дать половину остановки дополнительного запаса высоты, чтобы защитить основные моменты (возможно, зеркальные) и, при желании, обеспечить снижение полуостопа. Было решено, что яркость, получаемую от серой карты, отражающей 18% входящего света, то есть L * 50, то есть средне-серый, должна быть записана на уровне 18% / кв.м (2) = около 12,8% от максимального рассеянного белого - в линейной сырой файл.

Что касается того, что происходит с данными после этого, они становятся очень беспорядочными, и стандарты действительно испортили это, imho.

Подумайте о шкале тонов от черного до белого. Вместо четного градиента разбейте его на 11 частей (называемых зонами). Зона 0 сплошная черная без деталей. Зона 10 сплошного белого цвета без деталей. Зона 5 в середине 18% серого цвета. Google "система зон" для получения дополнительной информации.

Весьма вероятно, что серый оттенок, который вас действительно волнует, составляет 12%, так как именно это измерители камеры, скорее всего, откалиброваны для измерения. Смотрите статью Тома Хогана о серых картах.

ОП спросила: почему стандартная серая карта имеет коэффициент отражения 18%?

Короткий ответ заключается в том, что значительное количество производителей откалибровало свои измерители освещенности, полагая, что стандартная сцена имеет в среднем 18% отражательной способности.

Следующие производители работают с коэффициентом отражения 18%:
Minolta
Sekonic
Pentax
Gossen
Kenko

Эта информация была взята из их руководств по экспонометрам. Перейдите по ссылкам, чтобы увидеть мои ссылки.

Считается, что следующее работает с коэффициентом отражения 12%, хотя я не смог [подтвердить это. Информация, полученная из статьи Википедии экспонометра . Смотрите также эту статью из photo.net
Canon
Nikon

Пока у меня нет информации для Олимпа.

Поэтому возникает следующий вопрос: почему некоторые производители выбирают 18%, а другие - 12%?

Ответ можно найти в ISO 2720 , в котором говорится, что:

Константы K и C выбираются путем статистического анализа результатов большого количества испытаний, проведенных для определения приемлемости для большого числа наблюдателей ряда фотографий, для которых было известно воздействие, полученных в различных условиях. предметной манеры и в диапазоне яркостей.

Это означает, что каждый производитель может определить путем измерения, каков средний уровень серого для стандартной сцены. Учитывая то, что они использовали независимые измерения калибровочных констант (K и C), удивительно (и приятно), что существует такое большое согласие.

K и C - калибровочные константы для измерителей отраженного света и падающего света.
K рекомендовал значения от 10,6 до 13,4
C рекомендовал значения от 320 до 540

Теперь выясняется, что две группы производителей, несмотря на свои собственные испытания, пришли к разным значениям K и C. И эти значения благодаря простому применению законов физики дают коэффициент отражения 18% или 12% для стандартная сцена.

Для интересующихся, формулы можно найти в статье Light Meter Wikipedia , поэтому я не буду повторять их здесь.

Так что же такое «правильное» значение? 18% или 12%?

а) у вас нет большого выбора, кроме как работать со стоимостью, выбранной вашим производителем.
б) разница достаточно мала, чтобы иметь небольшой практический эффект.
в) кажется, никто не заметил разницу в любом случае.

Суть в том, что 18% или 12% значений среднего коэффициента отражения были получены путем измерения среднего коэффициента отражения (фотографически) большого числа сцен. Так что это цифры, которые были получены экспериментально, и неудивительно, что есть некоторые различия.

Есть ли способ теоретически рассчитать число?

В лабораторном цветовом пространстве L * (яркость) может варьироваться от 0 (черный) до 100 (диффузный белый). Я выбираю цветовое пространство Lab, потому что оно разработано так, чтобы приблизиться к человеческому зрению. Если предположить, что средняя яркость падает посередине между этими двумя крайностями, тогда у каждого есть начальная точка L * = 50.

Теперь, используя отличный калькулятор цветов CIE Брюса Линдблума , мы можем рассчитать соответствующую яркость и значения пикселей sRGB. Это дает значения 18,4% яркости (Y по шкале CIE XYZ ) и 118,9 пикселей для sRGB.

Конечно, говорить о том, что средняя яркость средней сцены находится посередине между белым и черным, является большим предположением и слишком упрощает реальный мир. Для этого предположения действительно нужна какая-то экспериментальная основа. Но, безусловно, интересно, что этот расчет дает результат, близкий к результатам многих производителей.

Серый цвет 18% - это оттенок, с помощью которого при измерении с помощью объектива (TTL) используются значения экспозиции - вы также можете использовать его для проверки баланса белого, если вы хотите выполнить калибровку для съемки.

Если у вас нет такой руки, вы можете заменить ее областью бетона, если она находится на сцене или, по крайней мере, при аналогичных условиях освещения.

По большей части стандарты не предназначены для объяснения теории. Их цель - описать, как что-то сделать, определить скорость пленки, откалибровать экспонометр и т. Д., И они основаны на исследованиях, которые можно найти в научных статьях в научных журналах. Три статьи, которые описывают теорию калибровки счетчика:

Стимсон, Аллен, Интерпретация современной технологии измерения экспозиции , фотографической науки и техники, том 6, № 1, январь-февраль 1962 года.

Скаддер, Нельсон, Стимсон, Переоценка факторов, влияющих на ручной или автоматический контроль экспозиции камеры , журнал SMPTE, том 77, январь 1968 года.

Коннелли Д. Уровни калибровки пленок и устройств экспонирования . Журнал фотографических наук, том 16, 1968.

О том, как напечатать 18% -ную карточку, без какой-либо теории или обоснования, почему 18 не какой-то другой номер ...

Следование любой теории или советам по установке значений RGB в графической программе не является надежным. Мониторы и принтеры предназначены для того, чтобы графика выглядела хорошо и не соответствовала научной точности. Даже если вся ваша система откалибрована - ну, я никогда не верю, что такие вещи будут точными, особенно в отношении физических оптических свойств распечаток.

В конечном итоге вам нужно будет создать большой серый прямоугольник с выбранным значением RGB и распечатать его. Как узнать, какое значение RGB?

Сначала используйте вашу графическую программу, чтобы напечатать мелкую сетку черных квадратов на пустом белом фоне. Заставьте квадраты покрывать 18% площади. Зазор между квадратами должен быть в 1,59 раза больше ширины или высоты квадратов. Сделайте эту сетку маленькой, но достаточно большой, чтобы иметь хороший контроль над точной геометрией, и сделайте так, чтобы она охватывала всю страницу.

При наличии хороших темных чернил в принтере белый цвет будет почти на 100% отражающим, а черный - почти на 0% (но ничего идеального), поэтому общая отражательная способность составляет в среднем до 18%. Сфотографируйте эту черно-белую распечатку не в фокусе, позволяя камере выполнять усреднение.

Угадайте значение RGB, сделайте всю страницу серым и распечатайте ее. Сфотографируйте его, не в фокусе, рядом с вашей черно-белой сеткой. В зависимости от того, светлее или темнее сетки, уточните свое предположение о RGB. Повторяйте, пока они не совпадут.

Будьте осторожны, чтобы обеспечить равномерное освещение и избежать эффекта виньетирования в оптике.

Подведем итоги ответа.

От белого до черного глаза видят диапазон серых. Поскольку глаза видят логарифмические (а уши слышат логарифмические), то, что глаза выглядят как середина - это на самом деле не содержит 50% черного + 50% белого, но 18%.

Средняя точка для глаза содержит 18% черного на белом.

Чтобы сделать это в Photoshop, вы заполняете белый фон 18% черным рисунком. Таким образом, в фотошопе, если вы наполняете половину черного белым фоном, вы не получаете средний серый, который может видеть глаз.

Много лет назад я сделал страницу на основе этого правила 18% для калибровки монитора. В отличие от других калибровок, я использовал 18%, чтобы залить фон черным, а не 50%.

У меня все еще есть эта страница калибровки гаммы онлайн. Размыть глаза и попытаться сделать круг внутри, чтобы исчезнуть.

«18%» - это количество света, отраженного серединой черного и белого (Зона V Адамса). Точное соглашение 18% (не 17%, 19% и т. Д.) Исходит от графической индустрии (вероятно, см. Ссылки).

В фотографии это имеет два основных применения:

• Объект, известный как нейтральный цвет, может помочь при коррекции баланса белого. Это не должно быть средне-серый, но любой серый.
• Объект с известной отражательной способностью может помочь при измерении. Ладонь вашей руки - хорошая замена этой функции серой карты: она примерно на 1 стоп ярче.

Тем не менее, в самом большом шрифте можно здесь:

Серый 18% - это не то, к чему калиброван ваш прибор.

Действительно и верно.

Это постоянный миф, но на самом деле это не так. Ваши встроенные в камеру измерители откалиброваны ближе к 12% серого, что составляет примерно половину остановки. Это стандарт ANSI.

Вот практическое объяснение Тома Хогана здесь: http://www.bythom.com/graycards.htm

А для тех, кто предпочитает иметь дело с ножными свечами и ножными ламбертами, более матовая версия здесь: http://www.richardhess.com/photo/18no.htm

Это шокирующее откровение, что мне делать?

Вероятно, ничего. Большинство серых карт лежат в шкафу неиспользованными. Даже при использовании в большинстве ситуаций половина ступени довольно незначительна. Так что, если вы счастливы, как дела, продолжайте!

Если это различие имеет значение для вас, в статье о Хогане есть практические советы на боковой панели, приведенные здесь:

Если вы снимаете в цифровом режиме, снимайте серую карту при равномерном освещении с измеренным значением и с шагом третьей ступени (используйте только точечный или центрально-взвешенный замер и убедитесь, что карта слегка наклонена к свету [чтобы убедиться, что вы видя отраженный свет]). Посмотрите на гистограммы для каждой экспозиции (на камере, а не в Photoshop, где используется другой метод генерации гистограмм). Если вы используете серую карту 18%, выберите настройку экспозиции, которая генерирует центрированное значение, и установите ее в элементе управления коррекцией экспозиции.