Экспозамер Canon 5D Mark II: дневной свет, magenta-фильтр

Как мы видели в статье про экспонометрию 5D Mark II при дневном свете, чувствительность цветовых каналов рассматриваемой цифровой камеры сильно отличается: разница в "экспонированности" зеленого и красного каналов составляет при дневном свете более одного "стопа", что в свою очередь приводит к заметному повышению относительного уровня шума в красном канале.

По всей видимости, производители ЦФК разбалансируют чувствительности вполне намеренно: при дневном свете освещения обычно достаточно, съемка ведется на невысоких чувствительностях и повышенный шум в красном канале незаметен. При искусственном же свете, которого обычно не хватает, эффективная чувствительность красного и зеленого почти выравниваются (т.к. спектральный состав освещения "более красный"), что при правильном экспонировании дает минимально-возможный уровень шумов в этих каналах.

Для некоторого выравнивания чувствительностей каналов в случае съемки при дневном свете можно использовать фильтр, поглощающий зеленый свет (т.е. цвета magenta, маркировка фильтра CCxxM). Конечно, такой фильтр имеет смысл только при достаточном освещении, когда использование фильтра не влечет увеличения используемой чувствительности. Для камер предыдущих поколений применение такого фильтра было весьма полезным.

Вовсе неочевидно, как именно повлияет использование данного фильтра на экспозамер камеры, следовательно перед его использованием необходимо произвести простой эксперимент по калибровке экспонометра, аналогичный описанным в предыдущих статьях про экспонометрию при дневном и искусственном свете.

Методика эксперимента

Как и в предыдущих случаях, методика эксперимента тривиальна: берем большую равномерно освещенную серую карту (можно белую), замеряем по ней экспозицию (встроенным экспонометром камеры и внешним спотметром), а затем фотографируем расфокусированным телеобъективом. При съемке точно по показаниям камерного экспонометра мы должны получить нашу серую карту как средний тон.

В результирующих RAW-файлах мы сравниваем полученные значения среднего тона с значениями насыщения сенсора, получая таким образом запас "от среднего тона до светов".

При съемке использовался полиэстеровый фильтр Lee CC30M в простом универсальном держателе (см. картинку). Забегая немного вперед: нужно было бы попробовать и более плотные варианты фильтров (например, складывая два фильтра), это будет сделано в дальнейшем.

Использовался точечный замер, как дающий наиболее легко интерпретируемые результаты.

Внешний и встроенный экспонометры

Без использования фильтра показания встроенного в камеру экспонометра в режиме точечного замера и точечного замера внешним спотметром Sekonic L558 не отличаются. Если на камеру надеть фильтр, то показания экспонометров начинают различаться на 0.8eV, что довольно близко к ожидаемой разнице: 'filter factor' у данного фильтра 2/3eV, но скорее всего это округленное значение.

Результаты эксперимента

Полученные в эксперименте данные отображены на графике в терминах "headroom" - запаса по экспозиции между средним тоном и насыщением сенсора. Если сравнивать результаты с полученными для дневного света без фильтра, то мы видим следующее:

  • Несмотря на формальную плотность фильтра в 1 стоп (0.3D оптической плотности), разбаланс каналов уменьшился приблизительно на 0.4 стопа для пары зеленый-синий канал и на 0.3 стопа для пары зеленый-красный. Причина понятна, magenta-фильтр не узкополосный и кроме зеленого подавляет и другие два цветовых канала тоже.
  • Более плотный фильтр из серии Magenta уравняет эффективные чувствительности зеленого и синего каналов. Более плотный фильтр из той же серии уравняет зеленый и синий, кроме того имеет смысл экспериментировать с фильтром вроде 81B (KR6 по номенклатуре B+W) либо же с комбинацией magenta+red.
  • Запас в светах для зеленого канала увеличился с 3.7 до 3.9 стопа, для остальных - уменьшился т.к. уменьшение разбаланса больше чем 0.2 стопа.

Фотографические выводы

Что мы, собственно, получили

Потеряв один "стоп" света на фильтре мы улучшили ситуацию с разбалансом каналов на 0.3-0.4 стопа: было 0.6 стопа зеленый/синий и 1.3 стопа зеленый/красный, стало 0.2 и 1 соответственно. Эффект явно меньше, чем хотелось бы (скажем, на камере Kodak SLR/c фильтром СС30M каналы практически уравнивались) и чем ожидался, исходя из характеристик фильтра и исходного разбаланса по каналам.

Причиной столь малого эффекта может быть то, что полосы пропускания RGB-фильтров намеренно сделаны весьма широкими. Увеличение пропускания - это снижение потерь т.е. возможность "бесплатно" повысить чувствительность, а при создании 5D Mark II за чувствительность, очевидно, боролись. Цена увеличения пропускания - это плохое разделение цветов, метамеризм и прочие подобные проблемы.

Дальнейшее уравнивание чувствительности каналов разумно проводить либо красным, либо утепляющим фильтром, это может быть хорошим полем для дальнейших экспериментов.

Приведение к стандартному поведению экспозамера камеры 5DmkII

При использовании Magenta-фильтра запас в светах несколько увеличился (встроенный экспонометр склонен недодерживать на 0.2 стопа относительно ситуации без фильтра), таким образом при использовании встроенного экспонометра экспокоррекция +1/3 eV вернет ситуацию к типичной для данной камеры (с точностью до 0.15eV).

При использовании внешнего экспонометра нужно корректировать его показания не на 2/3 стопа (filter factor), а на целый стоп (если бы мы снимали по его показаниям, то запас в светах по зеленому был бы 3.9+0.8=4.7eV, а при съемке без фильтра запас - 3.7 eV).

Замер по светам

При экспонировании "по светам" (т.е. замеряем света, где должна быть какая-то фактура и делаем экспопоправку) величина поправки для встроенного экспонометра +4eV (если быть точным, то 3.92), а для внешнего - +4.7eV. При этих величинах экспопоправки у нас не будет насыщения ни по одному из каналов.

За счет практического выравнивания зеленого и синего каналов, остается несколько меньше запаса для работы highlight recovery (когда насытившиеся каналы восстанавливаются по другим): при экспозиции "по светам +4.3eV" (+5.3eV для внешнего экспонометра) у нас будут насыщены и зеленый и синий каналы, при "по светам +4.8eV" - все три канала.

Замер для не очень контрастного сюжета

Типичный сюжет без очень ярких светов имеет контраст между средним тоном и светами в диапазоне от 2.5 до 3 eV. Для такого сюжета можно смело вводить экспопоправку +1-+1.5eV не рискуя выбитием светов.

Снимающим в JPEG

Рассматриваемая камера не может автоматически выставить баланс белого при съемке с фильтром CC30M. В то же время, возможно насильственное выставление баланса, после чего снятый через фильтр кадр будет нейтральным в JPEG-представлении. При этом, шум в красном и синем канале все-таки меньше.

Comments

magenta-фильтр

Обьясните мне пожалуйста или я не совсем понял?
Таким способом мы ведь только увеличиваем количество шума в зеленом канале за счёт его недоэкспозиции. А в остальных каналах ситуация не меняется. Потому как большая чувствительность зеленого канала, определяется баеровской структорй сенсора т.е. большей физической площадью зеленых фотоэлементов. Очевидно же, что недодержка зеленого канала ничего не изменит в других каналах. Это следует из того что это только физические характеристики самого сенсора. И на них можно повлиять только физическим способом т.е. изменением физической площади цветочувствительных элементов.
Отсюда видно что с применеием такого фильтра мы только проигрываем?

Прошу прощения за задержку с

Прошу прощения за задержку с ответом, отсутствовал в городе, стране и интернете.

Давайте начнем со второго вопроса: площади отдельных пикселов (зеленых, красных, синих) - одинаковы. Следовательно, количество света, попадающего на отдельный пиксель - тоже одинаково и сигнал с пикселя при "равной плотности фильтров" для данного освещения - тоже должен быть одинаков. На самом деле, откуда берется разбаланс - вполне понятно. Синий канал малочувствителен "от бедности", а баланс красного-зеленого подбирается так, чтобы и в искусственном освещении (где красный преобладает, но вообще света мало) получать приличную картинку.

Теперь про фильтр. Естественно, если света недостаточно, то от него будет только вред. Предполагается, что света хватает, мы ставим фильтр и одновременно увеличиваем экспозицию, чтобы каналы были экспонированы близко (по белому). В естественном освещении света обычно достаточно, а в искусственном - нужен другой фильтр.