Värikuva kautta aikojen

Mitä väri oikein on

Väri on kuin kauneus. Sekin on katsojan silmässä. Väri  on aistihavainto, jonka ihmisen näköaisti muodostaa aivoissa silmien saamasta valoärsykkeestä. Väri on siis subjektiivinen kokemus, jonka yhteydessä voi hyvin pohtia  tähän yhteyteen sopivaa vanhaa filosofista ongelmaa soveltaen, eli onko värejä olemassa, jos kukaan ei ole niitä näkemässä.

Jos silmää on helppo hämätä sopivassa valaistuksessa kauneuden suhteen, niin ei värikään ei yhtään sen objektiivisempi. Vaikka kuinka tietäisi kuutiossa ylätahon ja sivutahon keskellä olevien ruskeiden neliöiden olevan KUVASSA  saman värisiä, niin silmä kieltäytyy uskomasta. Vasta kun ympärillä olevat neliöt poistetaan, totuus paljastuu. Tämäkin toimii parhaiten, kun klikataan kuvaa, jolloin saadaan kuvat peräjälkeen katsottaviksi.

Hyvä esimerkki valoa rekisteröivän välineen vaikutuksesta värien kirkkauteen ja värikylläisyyteen ovat revontulet. Ne ovat yleensä valokuvassa paljon näyttävämmät kuin luonnossa, etenkin vähän eteläisimmillä leveyspiireillä, joilla revontulia näkee harvoin ja silloinkin aika himmeinä. 

Ylempänä oleva kuva on kuvankäsittelyn keinoin muokauttu sellaiseksi, miten silmäni kokivat Etelä-Suomessa harvinaisen kirkkaat revontulet keväällä 2015, alempana taas se, millaisen kameran kenno sen "näki".

Syitä tähän ilmiöön on monia, yksi on kuitenkin se, että silmä rekisteröi revontulia myös hämäränäön sauvasoluilla, jotka eivät erottele värejä kuten kirkkaammassa valossa toimivat tappisolut. 

Värin kokeminen vaatii aina kokijan. Samoin voidaan kysyä lopullista vastausta saamatta, näkevätkö eri ihmiset värit samanlaisina. Korkeintaan enemmän tai vähemmän värisokeiden kohdalla voidaan todeta, että he näkevät värit eri tavalla kuin normaalin värinäön omaavat. Normaalin värinäön omaava henkilö näkee tässä luvun 74

Punaviher värisokea näkee kuvion suunnilleen tällaisena ja hän hahmottaa siitä luvun 21. Värisokeus periytyy X-kromosomissa sijaitsevan resessiivisen geenin kautta.  Siksi se on miehillä yleisempää kuin naisilla. Prosenttiluvut on noin 8 ja 0,5.  Naisesta voi tulla perinnöllisesti värisokea vain jos hän saa resessiivisen alleelin sekä äidiltä että isältä. Miesten värisokeus periytyy aina äidiltä. Värisokean lapsen äiti ei välttämättä ole värisokea, mutta värisokean naisen isä on.

Täysin värisokea näkee kuvien tällaisena. Totaalinen värisokeus on harivnaista, sen lasketaan olevan noin joka 300000:lla ihmisellä.

Ensimmäiset sateenkaaren nähneet olivat Noa ja hänen perheensä. Raamatun kertomuksen perusteella ei käy oikein ilmi, luotiinko värit samalla kertaa, mutta riemuissaan näyttää väki olevan värikkäästä luonnonilmiöstä. Ilo ei tietenkään ulottunut niihin Jumalan kunniaksi uhrattaviin otuksiin, joilta tässä nirhetään henkeä uhrialttarille pääsyä varten.

Sateenkaaressa eri värejä vastaavat aallonpituudet vaihtuvat portaattomasti. Kun ihminen kuitenkin hahmottaa kaaressa selkeästi rajallisen määrän eri värejä, niin se sisältää jo vihjeen värinäön fysiologisesta luonteesta.

Väreillä on ollut kristillisessä symboliikassa suuri merkitys. Luultavasti siitä syystä sateenkaaren värit tiettävästi ensimmäisenä nimennyt Newton päätyi värien lukumäärässä seitsemään: punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti. Seitsemää kun pidetään jotenkin muita lukuja "pyhempänä".  Olihan se sama luku kuin diatonisen sävelasteikoin sävelten lukumäärä, aurinkokunnan silloin tunnettujen taivaankappaleiden lukumäärä (silmin havaittavat planeetat Maata lukuunottamatta plus Aurinko ja Kuu) ja vieläpä Jumalan luomien viikonpäivien lukumäärä.

Raamatussa kerrotaan Jumalan luoneen valon ihan ensi töikseen, mutta värin synnystä on varsin niukalti tietoa. Ellei siksi sitten lasketa tätä sateenkaareen luomista liitoksi Jumalan ja ihmisten välille. Joten ehkä värinäön syntymistä on syytä tarkastella enemmän evoluution ja antropologian näkökulmista.

Eri eläinten kyky aistia värejä vaihtelee. On täysin värisokeita eläimiä ja erittäin hyvin värejä erottavia eläimiä. Ihminen sijoittuu jonnekin keskivaiheille.  Värikkäiden marjojen erottaminen vihreistä lehdistä samoin kuin kypsien ja raakojen marjojen tunnistaminen jo värin perusteella lienee ollut ominaisuus, josta on saatu evolutionääristä etua.  Yllä olevat marjat on paljon helpompi havaita jo kaukaa, kun näköaisti erottaa myös värit.  Olisiko punavihersokeat sokeat ihmiset hävinneet, jos olisimme vielä pääasiassa kasvien keräilijöitä? Sitä emme saa tietää.

Ensimmäiset värikuvat

Koska ihminen näkee maailman värillisenä, niin on varsin luonnollista, että värit ovat olleet mukana jo hyvin varhaisissa ihmisen tekemissä kuvissa. Ei suinkaan mitään satunnaisesti käteen osuneina väriaineina, vaan aivan harkkituina väreinä. Näistä on useita esimerkkejä vanhoissa luolamaalauksissa. 

Ensimmäisiä säilyneitä värikuvia noin 30.000 vuoden takaa. Red ochre eli punainen okra on saveen sekoitettua rautaoksidia eli ruostetta.

Noin 15.000 vuotta sitten värikuvat olivat kehittyneet jo näin hienoiksi. Värit olivat edelleen pääasiassa musta ja punainen.

Egyptiläinen kulttuuri 4000 vuotta sitten tuotti jo näin hienoja värikuvia.

Värin fysiikkaa ja fysiologiaa

Fysikaalisesti väri määräytyy valon aallonpituusjakauman perusteella. Yllä kolmen tavallisen aineen heijastaman (oikeammin sirottaman) valon tyypilliset aallonpituusjakaumat.

Ainoastaan jotkin ihmisen valmistamien valolähteiden valon väri koostuu yhdestä aallonpituudesta, tai oikeammin hyvin kapeasta aallonpituusaluepiikistä. Tällaisia ovat esim. lasereiden ja ledien valot. 

Yllä on rikki menneen valkoiselta näyttävää valoa tuottavan LED-lampun valopaneli. Se koostuu kolmea eri väriä tuottavasta LED-elementistä. Näiden kolmen eri värin yhteisvaikutus silmälle on valkoinen. Alla kunkin valon aallonpituudet yhteen kuvaan yhdisteittyinä. 

Adoben testikuvan printistä otetut valokuvat samoilla valkotasapainon asetuksilla. Ylempänä pilvisen päivän auringonvalossa, alempana valkoisen LED-lampun valossa. Vaikka silmä näkee molemmat valot suunnilleen saman värisinä, niin kamera "näkee" tilanteen toisin. 

Digikuvan värit on yleensä helppo korjata ainakin tolkullisiksi. Etenkin, jos kuvassa saattuu olemaan harmaakiila, kuten tässä.

Kuvat: Wikipedia

Varsinaisen värivalokuvan idea perustuu neljän tieteen jättiläisen tutkimustuloksille. He olivat 

1. Sir Isaac Newton (1642 – 1727), englantilainen fyysikko, matemaatikko, tähtitieteilijä, alkemisti ja filosofi.

2. Sir Thomas Young  (1773 - 1829), englantilainen yleisnero. Hän oli muun muassa egyptologi, fyysikko ja fysiologi. 

3. Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821 – 1894), saksalainen lääkäri ja fyysikko.

4, James Clerk Maxwell (1831 – 1879), skotlantilainen fyysikko.

Värivalokuvan "isät" tässä ikäjärjestyksessä. Newtonista ja Youngista on hieman ironisesti värilliset maalaukset, von Helmholtzista ja Maxwellista mustavalkoiset valokuvat. 

 Isaac Newton osoitti, että valkoinen valo voidaan jakaa väreihin ja yhdistää takaisin valkoiseksi valoksi. 

Newtonin perimmäinen ovallus oli se, että väri ei perimmiltään ole esineessä, vaan valossa. Tulppaani näyttää keltaiselta, vain jos valossa on keltaista. Muuten se näyttää valaisevan valon väriseltä, jos se kykenee heijastamaan kyseisen väristä valoa. Tässä kuvassa valkoisessa valossa punaiselta ja keltaiselta näyttävät tulppaanit eivät heijasta sinistä, joten sinisessä valossa ne näyttävt mustilta.

Thomas Young tutki ihmisen värinäköä 1800-luvun alussa  päätteli silmän koostuvan kolmenlaisista reseptoreista, jotka ovat eri tavalla herkkiä eri väreille. Helmut von Helmhotz jatkoi omilla tutkimuksillaan 50 vuotta myöhemmin. Jälkimaailma on nimennyt trikromaattisen värinäön teorian molempien nimiin. Kuvassa Youngin vuonna 1802 tutkimuksiinsa perustuva kaavio eri reseptorien herkkyydestä eri väreille.

Nykyinen näkemys silmän tappisolujen herkkyyksistä eri aallonpituuksille. Tulokset ovat hyvin yhteensopivat Youngin tulosten kanssa. Youngin kaavakuvassa punaiset värit ovat vasemmalla ja siniset oikealla, nykyisin ne on tapana esittää aallonpituuden funktiona.

Värivalokuva

Vuonna 1851 amerikkalainen Levi Hill väitti keksineensä tavan valmistaan värivalokuvia. Hänen käyttämänsä kemiallinen menetelmä oli hyvin monimutkainen eivätkä kemikaalitkaan olleet sieltä miedoimmasta päästä. Levi kuolikin jo alle viisikymppisenä luultavasti käyttämiensä kemikaalien aiheuttamaan myrkytykseen. 

Aikalaiset pitivät Levia lähinnä huijarina, mutta myöhemmät tutkimukset ovat paljalstaneet, että ainakin osa hänen "hillotype" nimellä kulkevien kuviensa värikkyydestä oli tosiaan kemallisen prosessin tulosta. Osa oli käsin maalattuja.

J. Carnier 1850

Käsin valokuvan päälle maalatut värivalokuvat ovat olleet suosittuja vielä senkin jälkeen, kun värivalokuvaus keksittiin. Monen isovanhempien piirongin päällä on vieläkin heidän väritetty hääkuvansa.

Tämä käsin väritetty daguerrotype on noin vuodelta 1850.

Jotkut valokuvan historian ikonisimmatkin alunperin mustavalkoiset kuvat on väritetty jälkeenpäin. Puritanistien mielestä kyseessä on lähinnä pyhäinhäväistys. 

James Clerk Maxwell esitti vuonna 1855, että värivalokuvia voisi saada aikaiseksi kuvaamalla sama kuva lasilevyille kolmen eri värisen suotimen lävitse ja laittamalla sitten lasilevyt päällekäin. Vuonna 1861 Thomas Sutton niminen valokuvaaja ja keksijä otti tämän kuvan Maxwellin ehdottamalla menetelmällä värikkäästä skottiraidoitetusta liinasta. Lopputuloksessa oli vielä hieman parantamisen varaa. 

Venäläinen Sergei  Prokudin-Gorski  kehitti 1900-luvun alussa värivalokuvien tekniikkaa. Hänen kuvaustekniikassaan käytettiin kameraa, joka otti yksivärisiä kuvia nopeassa sarjassa kolmen erivärisen (punainen, vihreä, sininen) suodattimen läpi lasilevyille. Heijastamalla yhdessä kaikkien kuvien läpi oikeansävyisellä valolla saatiin aikaiseksi alkuperäinen värimaisema.

Nykyisellä skannaus ja digitekniikalla Prokudin-Gorskin negatiiveista valmistetut valokuvat ovat väreissään loistokkaita. 

Ensimmäinen varsinainen kaupalliseen tuotantoon päässyt värivalokuvausmenetelmä oli nimeltään Autochrome. Kuvassa sen rakenne. Alla on lasilevy, jolle oli pinottu suojakerrosten väliin värjättyä perunatärkkelystä ja normaali huopeasuoloilla varustettu emulsio. Kuva valotettiin tästä kuvasta katsoen alapuolelta ja monimutkaisen kehityksen jälkeen projisoitiin valkokankaalle yläpuolelta. 

Eri värisiksi värjättyjä perunatärkkelysrakeita, jotka tekivät valokuvasta värikuvan.

Punainen väri toistui Autochromessa erityisen hyvin. Siksi esim. ihmisten vaatteet valittiin usein  näissä värikuvissa punaisiksi. 

Vasta Kodachorme-filmin tulo markkinoille 1935 syrjäytti Autochrome-filmit. 

Kodachrome-kuvat loivat värikuvalle laatustandardin, jonka vasta digikuva pystyi ylittämään 2000-luvulla. Kaikkien mielestä sitä ei ole tapahtunut vieläkään. Tämä Jack Wihineryn kodachrome -värivalokuva on vuodelta 1940.

Sotaa käytiin monella rintamalla, myös värivalokuvien avulla. Propagandaministeri Göbbels oivalsi, millaisen lisäarvon väri tuo punaisin natsilipuin marssivien paraatien kuvaan. Agfan tehtaat saivat kaiken tarvitsemansa resurssit filmien kehittämiseen. 

Hitler ja Göbbelskin olivat kuulemma edukseen väreissä. Jopa niin, että mustavalkoisia kuvia värjättiin, jos paikalla ei sattunut olemaan värifilmiä käyttävää kuvaajaa.

Jenkit kuvasivat paljon kotirintamalla sotateollisuuden palveluksessa olevia naisia Kadachrome-filmille. Eivät nämäkään kuvat tainneet ihan koko totuutta naisten työoloista ja yleensä työnteon habituksesta kertoa.

Värielokuva

Tämä katkelma on tiettävästi ensimmäisestä väreissä kuvatusta elokuvasta. Se on vuodelta 1902.

 Filmi kuvattiin Kinemacolor-systeemillä. Siinä on kameran objektiivin edessä pyörivä kiekko, jossa on punainen ja vihreä suodin. Joka toinen ruutu otetaan punaisen ja joka toinen ruutu vihreän suotimen lävitse.

Kun elokuva sitten näytettiin vastaavasti joka toinen ruutu punaisen ja joka toinen vihreän suotimen lävitse, niin silmän hitaudesta johtuen elokuva näytti värilliseltä - etenkin jos kohteet eivät liikkuneet. 

Alkujaan värielokuvia tehtiin myös ruutu ruudulta päälle värittäen. Tämän aikakauden eittämättömiä helmiä on Georges Meliesin Matka Kuuhun vuodelta 1902.  Siitä valmistettiin kuusi kopiota, joista jokainen väritettiin erikseen. Filmin luultiin kadonneen, mutta yksi huonokuntoinen kopio löytyi ja se restauroitiin suurella vaivalla alkuperäistä vastaavaksi. Se esittiin Suomessakin pari vuotta vuotta sitten ja löytyy mm. YouTubesta. 

Varsinainen värielokuvan aika ja läpimurto alkoi Technicolorin myötä. Yhtiö kehitti ensin kahden värin systeemin vuonna 1922 ja sitten 1932 kolmen värin systeemin, mikä hallitsi värielokuvien markkinoita noin 30 vuoden ajan. 

Technicolorin värit olivat hyvin kirkkaat. Sille onkin filmattu sellaisia klassikoita, kuin Robin Hoodin seikkailut vuonna 1938 tai Ihmemaa Oz seuraavana vuonna 1939. Myös Disneyn piirretyt tehtiin Technicolor-tekniikalla. 

Technicolor oli monimutkainen ja kallis järjestelmä. Yhtiö ei myynytkään laitteita, vaan vuokrasi koko prosessin vaatiman laitteiston henkilökuntineen elokuvan tekoa varten. Idea osoittautui kaupalliseksi menestykseksi niin kauan, kun Techicolorilla oli monopoliasema värielokuvien tuotannossa. 

Techicolorin syrjäytti 60-luvulla halvempi Kodakin Eastmancolor, joka toimi samalla periaatteella kuin tavallisissa kameroissakin käytetty värifilmi. Eastmancolorin ongelmana on ollut huono säilyvyys, toisin kuin hopeapohjaiseen filmiin perustuvalla Technicolorilla. Monet Eastmancolorilla kuvatut filmit ovat joko kokonaan tuhoutuneet tai ovat ainakin huonossa kunnossa. 

Digitaalitekniikka on mahdollistanut vanhojen mustavalkoisten elokuvien värittämisen. Kuten tämän joka jouluisen klassikon "Ihmeellinen on elämä". Suurimmaksi ongelmaksi niiden suhteen onkin muodostunut eivät kustannukset vaan se, että suuri yleisö ei ole ottanut niitä omakseen. Onneksi, sanoisin minä.  Monen elokuvan oikeudet omistava Ted Turner aikoi värittää Orson Wellesin Citisen Kanenkin, mutta luopui siitä, kun Wellesin viimeinen toive kuulemma oli: "Älkää antako Ted turnerin tuhria elokuvaani värikynillään".

Värivalokuvan sielunelämää syvällisemmin

Alkuaikojen digitaalikameratkin toimivat kolmen valotuksen periaatteella. Kohde valotettiin kolmeen kertaan kolmen erivärisen suodattimen lävitse. Näin saadusta kolmesta mustavalkoisesta kuvasta muodostettiin lopullinen kuva ihan samalla periaatteella kuin Prokudin-Gorski noin sata vuotta aikaisemmin. Nyt vain tietokoneen laskemana.
Kuvassa oleva Agfa Studiocam vuodelta 1995 on ensimmäinen digikamera,  jolla minä olen ottanut digikuvia. Kamera oli vielä skannaavaa tyyppiä. Kuvan ottaminen kolmine skannauksineen kesti usean minuutin ajan. Lienee sanomattakin selvää, että kamera soveltui vain esinekuvaukseen. Kuvan laatu oli erinomainen. Koska kuva muodostui skannaamalla, laitteessa ei tarvittu 20 vuotta sitten kallista isoa CCd-kennoa. Syntyneen kuvan pikselikokokin oli tuohon aikaan ruhtinaalliset 4500 x 3648 pikseliä. 

Kun keksittiin menetelmät, jolla kolme värikalvoa saatiin laitettua filmin pinnalle, niin valotus voitiin tehdä kerralla ja siten myös liikkuvien kohteiden kuvaaminen kävi mahdolliseksi. Oli tuloksena sitten dia-positiivi tai väri-negatiivi, niin periaate oli aina sama. Filmin pinnalla oli kolme eriväristä kalvoa ja niiden välissä valottuvat emulsiokerrokset. 
Kalvojen järjestys ei suinkaan ole sattumanvarainen. Lyhyet sinistä väriä vastaavat aallonpituudet ovat kaikkein energeettisimpiä. Ne pitää saada ensimmäisenä pois pelistä, jotta ne eivät valottaisi väärää emulsiota. Sitten vihreää väriä vastaavat keskipitkät aallonpituudet ja viimeisenä punaista väriä vastaavat pitkät vähiten energiaa sisältävät aallonpituudet.

Oli tulos diapositiivi tai värinegatiivi, niin menetelmä on periaatteessa sama. Kolme valotettavaa kerrosta ja eri tavalla eri väristä valoa läpi päästävät suotimet.

Värinegatiivi ei ole diapositiivin optinen tai matemaattinen negatiivi. Siis värinegatiivissa ei näy positiivin vastavärit, koska siinä on mukana vaaleanpunainen suojakerros. Sen vaikutus otetaan huomioon vedostettaessa värinegatiivista paperivedos. Ilman sitä vedostettu kuva olisi oikeanpuoleisen kaltainen.

Vasemmalla diapositiivi kuvankäsittelyn keinoin negatiiviksi käännettynä.

Negatiivin vedostaminen paperikuvaksi tapahtuu edelleen samalla perusperiaalla. Vedostuspaperissa on kolme eri väreille valoherkkää kerrosta. Valotettaessa niitä negatiivin läpi kulkeneella valolla syntyy positiivinen kuva  samoin kuin mustavalkovedostuksessa. Prosessi on vain monimutkaisempi, koska jokainen väri pitää periaatteessa säätää erikseen. 

Vähentävä värinmuodostus

Painotekniikan värin muodostuksen ymmärtämiseksi on syytä tutustua ensin pääväreihein ja niiden vastaväreihin. Koska ihmisen silmän tappisolut ovat karkeasti ottaen herkkiä kolmelle eri värille: punaiselle, vihreälle ja siniselle, niin näitä värejä pidetään pääväreinä. Jokaisen päävärin vastaväri syntyy siten, että valkoisesta valosta otetaan kyseinen pääväri pois. Jos esimerkiksi valkoisesta valosta otetaan pois punainen, niin jäljelle jäävät sininen ja vihreä valo, jotka yhdessä muodostavat punaisen vastavärin syaanin. Vastaavasti sinisen vastaväri on keltainen ja vihreän magenta. 

 Kuvan synty väriä vähentävällä eli subtraktiivisellä tavalla. Valkoisesta valosta tai pinnasta otetaan pois kohteen värin vastaväri, jolloin kohteen väri jää jäljelle. Tämä periaate on niin painokuvissa kuin seinälle heijastettavissa diakuvissa. 

Painokuvassa vähentävä värinmuodostus toimii siten, että pinnan heijastamasta valkoisesta valosta poistetaan kohteen vaatimien värien vastavärit yksi kerrallan lisäämällä pintaan kyseistä vastaväriä. Mustaa tarvitaan siksi, koska mikään kolmen väripigmentin yhdistelmä ei anna riittävän hyvää mustaa.


Vaikka yllä olevalla videolla paperivedos tehdään digitaalisesta tiedosta sublimaatiomenetelmällä, niin siitä käy hyvin ilmi perinteisen väriprintin rakenne. Osittain läpinäkyviä kerroksia on kolme päällekäin ja ne yhdessä muodostavat positiivisen printin.  

Pikseleitä ja poitteja

Värivalokuvien tekeminen lehtiin ja kirjoihin samalla mentelmällä kuin värivedosten tekeminen on aivan liian hankalaa ja kallista. Niissä käytetään hyväksi toista näkökyvyn "vajaavaisuutta". Nimittäin sitä, että ihminen ei kykene erottamaan tiettyä kokoa pienempiä kohteita enää erillisinä, vaan ne ne nähdään vierekkäin ollessaan yhtenäisenä pintana. 

Näkökyvyn erottelutarkkuun on noin 1' eli yksi kulmaminuutti. Se tarkoittaa, että ½ metrin päästä katsottaessa ei voi nähdä 0,1 mm:n päässä toistaan olevia pisteitä erillisenä.

Maalaustaiteessa tätä höydynsivät pointillistit. Maalaukset, jotka läheltä katsottaessa näyttivät koostuvan yksittäisistä pisteistä muuttuivat kokonaisuuksiksi kauempaa katsottaessa. Yllä ranskalaisen Georges Seuratin  pointillistinen maalaus "Sirkusparaati" ja yksityiskohta siitä. 

Painetussa kuvassa pointillistien maalaamia pitsteitä vastaa rasteripisteet. Kun periaatteessa silmän havaitsemat värit saadaan kolmella perusvärillä, niin värejä on turha tuhlata. Kolme perusväriä riittää: syaani, magenta ja keltainen. Mustaa käytetään lisänä siksi, koska millään kolmella väriaineella ei saada rasterikuvan tummia osia riittävän mustiksi.

Rasteripisteiden kaksi erilaista ajattelutapaa. Oikealla perinteinen, jossa pisteet painetaan riveihin kukin väri tiettyyn kohtaan. Värin voimakkuus riippuu väripisteen koosta.

Stokastisessa rasterissa taas jokainen piste on samankokoinen, mutta niitä painetaan satunnaisesti tiheämpään ja harvempaan sen mukaan, kuin paljon väriä pinta vaatii. 

Erilaiset rasterityypit, tässä esitettynä havainnollisuuden vuoksi vain yksivärisenä. Sarjakuvissa näkee usein tätä rasteria. 

Ylhäällä vasemmalla kiinteän kokoinen piste kiinteillä paikoilla. Tällä rasterilla saadaan vain tasaväristä pintaa. 

Ylhäällä oikealla perinteinen rasteri, alhaalla vasemmalla ensimmäisen kertaluvun stokastinen ja alhaalla oikealla kahden edellisen yhdistelmä. Näillä kaikilla saadaan jatkuvasti muuttuvia sävyjä kuviin. 

Stokastista rasteria käytetään kaikkein hienommissa tulosteissa. 

Käytetään mitä rasteria tahansa, niin värit painetaan paperille väri kerrallaan. Tarkka paperin kohdistaminen on silloin avainsana. Muuten käy kuin alla olevassa kuvassa. Kuvat ovat saman kirjan eri arkeilta.

Lisäävä värinmuodostus

Additiivisessä eli lisäävässä värisysteemissä alunperin tumma pinta säteilee kolmea päävärien väristä valoa. Näiden yhteisvaikutuksesta syntyy lopullinen kuva. Näin toimivat televisiot ja tietokoneiden ja vastaavien laitteiden näytöt.  

Värillisen putkitelevision kuvan syntymisen periaate. Tarkaan kohdistetut elektronitykit pyyhkivät elektronisuihkuilla kuvaruudun fosforipisteitä 25 kertaa sekunnissa. Mitä voimakkaampi suihku, sitä kirkkaammin pisteet hehkuvat. 

Kuvaputkella olevat fosforipisteet olivat hieman eri mallisia eri systeemeissä, vaikka perusperiaate olisikin sama. Keskellä oleva Sonyn kehittämä Trinitron oli putkikuvaruutujen aatelia. Nykyisiin litteisiin TV- ja tietokonenäyttöihin verrattuna vanhan malliset kuvaruudut olivat kooltaan ja painoltaan massiivisia. Kun minun kotitoimistooni murtauduttiin noin 20 vuotta  sitten, niin vorot eivät jaksaneet kantaa anastamaansa tietokoneen näyttöä toimiston ulkonurkkaa pidemmälle.

70-luvun alussa suurin osa televisioista oli vielä mustavalkoisia, mutta väritelevisiot olivat tulossa ryminällä. Kun väritelevisiot olivat aluksi hinnaltaan moninkertaisia mustavalkoisiin verrattuina, niin joku keksi lyömättömän bisnesidean. 

Radio- ja TV-liikkeissä oli kaupan alaosaltaan vihreää ja yläosaltaan sinistä värillistä kalvoa, joka kiinnitettiin kuvaruudun päälle. Näin saatiin kätevästi MV-televisio muutettua väritelkkariksi. 

Toimi muuten erinomaisesti, kun väritelevison kuva oli tämän kaltaista.

Vähän huonommin vaikka Teijan kuuluttaessa. 

Digikuvan sielunelämää

Kuva: Foveon

Digitaalikameran fysiologis-fysikaalinen periaate on ihan sama kuin värifilmissäkin. Kuvakohteen väri-informaatio saadaan taltioitua kolmen suotimen avulla. Kun digitaalinen kuva koostuu kuva-alkiosta eli pikseleistä, niin kunkin pikselin väri-informaatio pitää selvittää erikseen. 

Kaksi eri menetelmää on yleisesti käytössä. Suositumpi niistä perustuu ns. Bayer-matriisiin. Kameran kennon päällä on kunkin alkeiskennon kohdalla värillinen suodin. Lukumääräisesti vihreät:punaiset: siniset on 2:1:1. Jokainen alkeiskenno saa siis vain yhden värin tiedot. Kahden muun tiedot interpoloidaan viereisten kennojen väritierojen perusteella. 

Sigma-kameroiden käyttämä Foveon-kenno taas toimii samalla tapaa kuin perinteinen värifilmi. Siinä on kolme kennoa päällekäin, jolloin jokainen pikseli saa todelliset eikä valistuneesti arvatut väriarvot. 

Jotenkin historian toistuvuutta on siinä, että nykyisin suositumpi Bayer-matriisiin perustuva kenno toimii samalla periaatteella kuin Autochrome-värivalokuvaus aikoinaan ja Foveonin kennon Autochromen syrjäyttäneen Kodachromen periaatteella. Saammeko tässä vielä kokea marssijärjestyksen muuttuvan, sen aika tulee näyttämään.

Värivalokuvan digitaalisuus tarkoittaa sitä, että kuvan pikseleiden värit voidaan esittää lukuarvoina.  Värisysteemeitä on monia. Yleensä niissä kaikissä väri esitetään kolmen luvuarvon yhdistelmänä, paperikuvan tapauksessa neljän. Valokuvaajan yleissivistykseen kuuluu olla jotenkin hajulla ainakin valokuvan RGB-arvoista. Tässä siis tämä ruskeahkon värin RGB-arvot ovat
    Red = 165
Green = 141
Blue = 76

Väriarvot eivät ole yksikäsitteisiä, vaan ne ovat sidoksissa väriavaruuksiin. Tässä seuraavassa tulen vetämään aika lailla mutkia suoriksi, joten väriteoriaexpertit pidätelkää hengitystänne ja surffailkaa tässä kohtaa vaikka jossain ihan muilla sivuilla.

Hevosenkengän muotoinen alue kuvastaa niitä kaikkia spektrin värejä, joita ihmissilmä kykenee näkemään. Niiden sisällä olevat alueet näyttävät värit, joita eri tulostuslaitteet kykenevät muodostamaan. Silmä siis kykenisi näkemään paljon enemmän värejä, kuin mitä kuvassa olevissa väriavaruuksissa on. 

Valokuvaajan kannalta tärkeimmät väriavaruudet ovat sRGB ja Adobe RGB. Näistä Adobe RGB on laajempi ja siksi monien valokuvaajien suosima. CMYK on taas painopuolen väriavaruus. Kuvassa on jonkinlainen yleis-CMYK. Todellisuudessa erilaisia paperikuviin liittyviä väriavaruuksia on lukemattomia, varsinkin useammalla kuin neljällä värillä tulostaviin laitteisiin liittyen. Tyydytään tässä käsittelemään vain yleis-CMYK -väriavaruutta.

Monissa kameroissa voidaan valita, koodataanko kuvan värit sRGB:n vain Adobe RGb:n mukaan.

Adobe RGB -väriavaruuden mukaan koodatut värit

Sama kuva, mutta värit on koodattu sRGB -väriavaruuden mukaan. Varsinkin keltaiset ja punaiset tulppaanit näyttävät tässä alemmassa kuvassa paljon värikylläisimmiltä. Se johtuu siitä, että tässä nettikuvassa ei huomioida lainkaan kuvan väriavaruutta, vaan kuva muodostetaan pelkästään sen RGB-arvojen perusteella.

Sama rautalangasta vääntäen. Suurennos ja kuvakaappaus kuvasta Adobe RGB:n mukaan koodattuna kuvan ollessa avattuna Adobe Photoshop -ohjelmassa.

Sama yksityiskohta kuvan ollessa koodattuna sRGB-väriavaruuden mukaan. Kuvat näyttävät samanlaisilta, koska Photoshop huomioi kuvan väriavaruuden. Pipetin alla olevassa pikselissä punainen väri on dominoiva. Koska sRGB-väriavaruus on suppeampi kuin Adobe RGB, niin  saman värin punaisen R arvo on suurempi sRGB:ssä kuin Adobe RGB:ssä. 

Photoshop pyrkii simuloimaan, miltä kuva näyttäsi painettuna CMYK-kuvana. Huutomerkit CMYK-arvojen perässä kertovat, että pipetin alla oleva väri ei ole enää toistettaessa kunnolla painokuvassa. Joillakin väreillä erot voivat olla tosi suuret kuvaruutukuvan ja painokuvan välillä.

Gamut-varoitus näytttää ne kuvan osat, joita ei voida painaa tietyllä tarkkuudella CMYK-kuvassa. Tässä kuvassa on paljon harmaata, mutta korkealuokkaiselle paperille painettassa tästäkin kuvasta saadaan melkein samanlainen kuin hyvälaatuiselta ja kaliboridulta nöytöltä katsottaessa. 

Profiilit

Varoittava esimerkki elävästä elämästä. Kun tein noin kymmenen vuotta sitten harrastajille tarkoitettua opaskirjaa digikuvauksesta, niin jostain syystä kuvaruutuni näytti kuvat aivan liian vaaleina. Luultavasti olin sössinyt jotenkin kuvaruudun säädöt. Näyttöni oli vielä siihen aikaan putkinäyttö, joka oli kyllä kalibroitu, mutta putkinäyttöjen säädöt eivät pysyneeet niin hyvin asetuksissaan kuin nykyisten litteiden näyttöjen. 

Niin tai näin, ensimmäisen painoksen (samma på svenska) kuvat olivat kauttaaltaan aivan liian tummia. Se näkyi erityisesti varjojen tukkoon menemisenä. Vasemmalla näkyvään toiseen painokseen kuvat korjattiin, jolloin ne olivat väreiltään ja sävyalaltaan tarkoitetun kaltaiset, mikä ei tietenkään sinänsä tarkoita automaattisesti hyviä kuvia.

Kun kuvaruudulla näkyvä RGB-kuva muutetaan CMYK-printiksi, niin siirrytään kokonaan toiseen värimaailmaan. Lisäävästä värinmuodostuksesta vähentävään.  Jotta digitaalisen kuvan siirtyminen laitteesta toiseen onnistuisi siten, että kuvan värit muuttuvat mahdollisimman vähän, pitää uuden laitteen tietää, millaista väriä kukin väriarvo tarkoittaa. Tässä avainsana on icc-profiilit.

Kuvadatan siirtyminen kamerasta printiksi. Koska jokainen kuvan tallentava tai tulostava laite on yksilö, niin jokaiselle pitäisi rakentaa oma profiilinsa, jotta ketju kamerasta printteriin sujuisi hallitusti. Käytännössä tehdasasetuksilla päästään kuitenkin tavallista harrastajaa tyydyttävään lopputulokseen. 

Yleisin ongelma tuntuu olevan siinä, että kuvaruutu on säädetty (usein pelaajien tarpeiden mukaan) liian kirkkaaksi, jolloin käy kuten yllä olevassa kaavakuvassa tai minulle kymmen vuotta sitten. Liian kirkkaaksi säädetyllä kuvaruudulla hyvältä näyttävä kuva tulostuu aivan liian tummana.

Kuvaketju

Seuraava on mielipide, josta varmaan monet ovat eri mieltä. Minä kuvaan kaikki kuvani sRGB-väriavaruuden mukaan. Se on suppeampi kuin Adobe RGB, mutta useimmat laitteet, varsinkin muiden kuin valokuvan ammattilaisten käyttämät, toimivat sRGB:n mukaan. sRGB on yleensä oletusarvona esim. kuvanvalmistuksena. Kun koko ketju koostuu sRGB:stä, niin lopputulos on todennäköisimmin odotusten kaltainen. "Pessimisti ei pety".

Jos kamerassa voidaan asettaa väriavaruus, niin käytän sRGB-väriavaruutta. Pokkareissa se on yleensä ainoa vaihtoehto. Valkotasapainon tai oikeammin värilämpötilan kanssa ei ole väliä tässä vaiheessa, jos kuvaa RAW-kuvaa.

Avattaessa RAW-kuvaa valitsen edelleen sRGB-väriavaruuden. Kuten kuvasta näkyy, niin valkotasapainon voi myös valita vapaasti. Tässä olen käyttänyt kamerassa ollut automaattista valkotasapainon asetusta, joka näkyy vastaavan värilämpötilaa 3750 K.

Kuvaruudullakin käytän sRGB-profiilia. Käytännössä se ei ainakaan minulla juuri poikkea laitteen omasta tehdasprofiilista. 

Photoshopissakin käytän työskentelyväriavaruutena sRGB:tä. Painossa käytettävä CMYK-väriavaruus on tavallisen fotarin kannalta yleensä epäolennainen, koska painotalo hoitaa tarvittavan RGB-CMYK käännöksen, jos fotari on sattunut saamaan kuvansa painettavaksi lehteen tai kirjaan.

Kuva tallenttaessa on syytä laittaa siihen ainakin tieto käytetystä väriavaruudesta. Jos kuvassa on kameran ICC-profiili, niin se tulee tähän kohtaan. 

Printterillä on tieto siitä, missä väriavaruudessa kuva on ja miten sen pitää käsitellä 

Lopulta otetaan printti kouraan ja tarkastellaan sitä neutraalissa valossa. Pilvinen päivä ulkona on varsin sopiva tähän. Jos ollaan printti ja kuvaruutukuva ovat riittävän samanlaisia, ollaan tyyytyväisiä, muuten palataan "back to the drawing board". 

Kuvia painoon toimittavan kannattaa pyytää aina muutama vedos, ennen kuin lähettää isomman määrän kuvia painettavaksi. Vaikka systeemit ovat ihan eri tasolla kuin minun aloittaessani 20 vuotta sitten painetun värikuvan kanssa, niin Siperia on opettanut vaatimaan vedoksen vähänkin vaativammassa tapauksessa. Sekin jo auttaa pitkälle, että saa painolta RGB-muodossa olevan kuvan siitä tehdyn painetun kuvan. Vertaamalla näitä kahta omalla näytöllään olo on paljon varmempi kuin ilman mitään vertailua tapahtuva kuvan painokuntoon laittaminen.

Konkreettinen keissi

Ystäväni Tiina Puputti julkaisi tänä keväänä muotokuvauksen "asentokirjan" Pose, joka tuli arvioituakin tässä blogissa. Kun minulla oli konkreettinen hyvälle paperille painettu kirja, niin halusin vähän katsella, miten kirjan kuvat ja minun kohtuullisen hyvä, muttei mikään huippunäyttö HP LP2475w ja Photoshop toimivat yhdessä. Tässä kirjan kuva Photoshopin kuvaruudulta kaapattuna.

Kun katselin vasemmalla olevan naisen kirkkaan sinistä pukua, niin arvelin sen värien toistoa kirjassa. Euroscale Coated lienee tässä lähinnä se paperityyppi, jolle kirja painettu. Laittamalla Photoshopin Gamut-varoituksen päälle naisen sininen asu peittyikin lähes kokonaan värien painossa toistumattomuudesta kertovasta harmaasta.

Photoshop pyrkii simuloimaan painokuvaa. Jokainen Tiinan kirjan omistaja voi tietysti vertailla, kuinka hyvin tämä kuva näytöllä vastaa  kirjan Pose aukeamalla 82-83 olevaa kuvaa. On kuitenkin syytä huomauttaa, että asiaan vaikuttavia muuttujia on paljon. Millaiselta kuvaruudulta, millä selaimella tätä kuvaa katsotaan ja toisaalta millaisessa valossa taas katsotaan kirjan kuvaa. Minun näytölläni tämä kuva näyttää hyvin samanlaiselta kuin päivänvaloloistelamppujen valossa.

Minulla on myös Canonin viidellä varikasetilla toimiva mustesuihkutulostin. Kuten oletettavaa onkin, niin printissä toistumattomien värien määrä on pienempi kuin kirjan kuvassa, onhan käytettäviä värejä enemmän.

Myös sublimaatioperiaatteella pieniä kymppikoon kuvia tekevä Canon Selphy selvisi aika vähäisillä värin menetyksillä. Printti oli hyvin linjassa tämän varoituksen kanssa.

Pitääkö Tiinan nyt pukeutua säkkiin ja ripotella tuhkaa päälleen, kun kuvan kanssa kävi kuin kävi? Ei tietenkään. Sen faktan kanssa vain on elettävä, että kuvaruudun väriavaruus on laajempi kuin tavallisen CMYK-painokuvan. Toisaalta jos haluaa, että painettu kuva vastaa kuvaruutukuvaa, niin aiheen värit on valittava siten, että ne ovat toistettavissa myös painettuna.

Värien määrä kuvassa

Mahdollisten värien määrä tavallisessa kuvaruutukuvassa on 2^24 = 16777216. Siis värit voidaan valita paletista, jossa on yli 16 miljoonaa eri värisävyä. Kun ihminen pystyy erottamaan noin 2 miljoonaa eri värisävyä, niin tietokoneen kuvaruutukuvassa 

Aikasemmin hyvin yleisen GIF-kuvan pikseleiden värisyvyys on vain 8 bittiä. Silloin siis väripaletin värien määrä on vain 2^8 = 256. Nyt käy jo vähäiseksi ja tulos on yllä olevan näköinen.

Kun GIF-kuvan värit on valittu Windowsin 8-bittisestä vakiopaletista, niin tulos ei ole useinkaan kovin kaksinen.

Jos GIF-kuvan väripaletin käytettävissä olevat 256 väriä valitaan kuvan kannalta optimaalisesti, niin tulos on jonkin verran parempi. Liukuvat väripinnat ovat ongelmallisia, kuten kuvassa oikealla olevasta vaaleasta tulppaanista näkyy. 

Oikealla alhaalla ne sellainen 256 värin paletti, joka on optimoitu juuri tätä kuvaa varten.

Moiré

Väriin kuvassa voi olla sellaistakin väriä, mikä ei ole toivottua. Tällainen on esimerkiksi moiré-kuvio, jollainen syntyy mm. kuvattaessa digikameralla rasterista kohdetta, kuten vaikka kuvaruutua.

Moiréa voi esiintyä yllättävissäkin paikoissa. Pohjana on tyypillisesti harmaa ruutukuvio tai muuten säännöllisesti toistuvat kuviot. Oravankin turkki näyttää olevan vihreässä homeessa, kun kameran prosessori muodostaa kuvaa turkin harmaista karvoista. Turkin ruskeassa osassa ilmiötä ei ole.

Foveon-kenno, jossa jokaisen pikselin väri on todellinen eikä arvattu, antaa vähemmän moiré-kuviota kuin perinteinen Bayer-kenno. Moiréa voidaan jonkin verran verran korjata kuvankäsittelyllä, mutta paras, halvin ja vähiten työläin keino on välttää kohteita, joissa voi syntyä moiré-kuviota. Siis esim. pieniruutuisia paitoja ja takkeja.

Värikuvan säilyminen

Luolamaalauksten väri ovat säilyneet tuhansia vuosia.

Niiden perusteella on jopa tehty päätelmiä siitä, minkä värisiä esimerkiksi jotkut hervosrodut ovat olleet maalausten tekoaikana.

Sen sijaan 50 vuotta vanhat värikuvat, etenkin printit,  alkavat näyttää tältä. Kuvan iän voi päätellä muustakin kuin autojen malleista. Tässä kuvassa parhaisten säilyvyyttä taitaa edustaa Englannin vasemmanpuoleinen liikenne.

 Alkuperäinen kuva lienee näyttänyt joltain tämän kaltaiselta.

Hieman yksinkertaistaen voidaan sanoa, että väri kuva säilyy parhaihten, kun sen väripigmentit ovat epäorgaanisia, se ei joudu alttiiksi voimakkaalle auringonvalolle ja lämpötila ja kosteus pysyvät tasaisina. Luomamaalauksissa nämä ehdot toteutuvat, 60- ja 70-luvun piirongin päällä olleissa valokuvissa vain kaksi viimeistä, jos nekään.  Tulos on nähtävissä, sikäli kun mitään on enää nähtävissä.

Vaikka värikuva olisi haalennut ja vaalennut kuin Suomen lippu laulussa "Vanha merimies muistelee", niin yllättävänkin paljon kuvasta on pelastettavisa.

Jo pelkällä sävyjen automaattisella korjauksella kuva muuttuu yleensä ihan toisen näköiseksi.

Jos kuvassa on selkeä luonnossa harmaa pinta, kuten tässä asfaltti, niin määrittelemällä sen harmaaksi voidaan myös väritasapaino laittaa kohdalleen. Kahdella klikkauksella kuva saadaan jo ihan siedettävään kuntoon. Näin menetellen kuvan väritasapaino saattaa tulla jopa paremmaksi kuin originaalissa printissä oli aikoinaan.

Diafilmin aatelia oli kadachrome, niin terävyytensä, värien toiston kuin ennen kaikkea värien säilyvyyden suhteen. Filmin kehitys oli monimutkaista ja vaati kalliit investoinnit. Niinpä esimerkiksi Suomessa kuvatut diat lähetettiin yleensä Ruotsiin kehitettäviksi. Takaisin valmiit kuvat tulivat noin kahden viikon päästä.

Isäni kuvasi paitsi mustavaalkoista myös Kodachromella, mistä syystä meillä on kohtuullisen hyvin säilyneitä värikuvia jo 50-luvulta. Tässä soutelen Turun saaristossa joskus 50-luvun loppupuolella. Kuvassa näkyy huonosti säilytettyjen diojen kirous. Ne ovat varsinaisia pölynimureita.

Jos vanhalle pölyiselle dialle on käyttöä, niin kannattaa miettiä, kumpi on helpompi tapa putsata pölyt pois, analoginen vai digitaalinen. Tottunut kuvankäsittelijä korjaa pölyt pois tähän kuntoon parissa minuutissa. Useimpiin tarpeisiin laatu on ihan riittävä.

Kodachromen kilpailija 50- ja 60-luvuilla laadun suhteen oli Agfan diafilmi, joka raamitettiin yleensä lasilevyjen väliin. Jos dioja säilytettiin vähänkin kosteassa tilassa, niin ne tuppasivat homehtumaan lasilevyjen välissä.

Isäni kuvasi varsinkin matkoillaan myös Agfacolor-filmille. Ei senkään laadussa ole juuri moittimista, kuten tämä yli 50 vuotta vanha kuva Unkarista kertoo. Värit ovat säilyneet aidoin tuntuisina.

Ektachrome ja muut samaa E-prosessia käyttävät diafilmit syrjäyttivät lähes kokonaan laadukkaamman Kodachromen varsinkin ammattilaisten keskuudessa. Aika on rahaa.  Suomessakin sai diat käteensä tunnin päästä siitä, kun oli vienyt filmin kehitykseen. 

Jos Ektachrome päihitti Kodachromen kehityksen nopeudessa, niin värien säilymisessä se jäi pahasti hopeaalle. Monet isäni Ektachromella ottamat kuvat ovat kokeneet oheisen kaltaisen kohtalon.

Tosin kyllä vielä siitäkin saa kuvan pienellä Photoshop-jumppaamisella.

3D-kuvia

Stereovalokuvat ovat melkein yhtä vanhan keksintö kuin valokuvat yleensä. Mitäpä muuta ensimmäiset stereokuvat olisivat esittäneet, kuin vähäpukeisia tai jopa kokonaan ilman vaatteita olevia naisia. Tämä käsin väritetty värillinen stereokuva on noin vuodelta 1855. 

Näitä kuvia katseltiin erityisellä tähän tarkoitukseen tehdyllä laitteella, jonka avulla kumpikin silmä näki vain sille tarkoitetun kuvan. Laitetta käytetään tässä kuvassa, joka itsekin on stereokuva.

Loppuun vielä kevennyksenä värin käyttö kuvassa stereovaikutelman aikaan saamiseksi. Näitä pitää katsoa joko puna-sinisillä tai mieluummin puna-syaaneilla laseilla. Paremman puutteessa mitkä tahansa läpinäkyvät sininen ja punainen kalvo käyvät. Sininen oikean ja punainen vasemman silmän eteen.

3D-lasien tyypilliset läpäisykäyrät aallonpituuden funktiona. Syaanin filtterin läpi katsova oikea silmä näkee vain alle aallonpituudet alle 580 nm ja punaisen filtterin läpi katsova oikea silmä aallonpituudet yli 580 nm.  


Soveltavaa värikuvan käyttöä tämäkin. Stereo-kuva kuvattuna punaisen ja sinisen (syaanin) suotimen lävitse. Kun kuvaa katsotaan samanlaisilla laseilla, saadaan kumpaankin silmään kuva hieman eri kulmista nähtynä ja aivot muodostavat niistä stereo-kuvan aivan samaan tapaan kuin normaalistikin kahden silmän avulla. 

Yksi valokuvaaja Harri Hietalan ottamista monista stereo-kuvista.

3D-laseillakin päästään aika hyvään värivaikutelmaan, kun kuvan värit ovat sopivat. 

Käärmeet ovat suosittuja 3D-kohteita

Värikkäätkin kohteet käyvät, kun värit ovat sopivat.

Vanhat stereokuvat näyttäisivät puna-sini stereokuvia tällaisilta. Varsinkin alastoman naisen stereovaikutelma on on aika vähäinen, kun kuvassa ei ole syvyyssuunnassa juurikaan elementtejä.

Ensimmäinen itse tekemäni ps-stereokuva. Esineet ovat sitä, mitä sattui juuri olemaan käsillä. Syvyysvaikutelma kuvalle saadaan nimenomaan siten, että siinä on eri etäisyyksillä kamerasta olevia kohteita. Vaalea tausta toimii paremmin kuin tumma.

Kuvat ovat joko minun tai Wikipediasta, ellei toisin mainittu

https://www.youtube.com/watch?v=lRheZ_MUYiY