Wednesday, 9 March 2016

Köyhän miehen densitometriaa


Isäni ottama kuva ensimmäisestä bokseristamme Jaanasta sulhaskandidaatin kera. 50-luvulla ei ollut tapana leikata koiria, joten meilläkin riitti sulhasia riesaksi asti juoksuaikana. Härskeimpiä kosiomiehiä sai hätisteellä kepillä loitommaksi, kun pyrkivät hinkkaamaan suurimmat tarpeensa meidän lasten jalkoihin. 

Kuva nyt sinänsä ei ole kovin kaksinen, se onkin tässä lähinnä valokuvaopetuksen demonstraatio-mielessä. 

Kuvan negatiivi näyttää suunnilleen tältä valopöydässä. Olen skannannut siitä sellaisen version, että karhukoirankin tummassa turkissa on hieman sävyjä näkyvissä. Kuvassa on pari tummuuspistettä. Ne tarkoittavat painokoneen antaman rasteripisteen koko. 0% on täysin valkoinen ja 100% on umpi musta.

Kuva positiiviksi käännettynä. Vaaleat osat tuppaavat jäämään sävyttömiksi tässä vähennyslaskulla tapahtuvassa käännöksessä.

Korjasin vähän vaaleita sävyjä Shadows/Highlights toiminnolla. Nyt lumessakin on vähän sen struktuuria näkyvissä. 

Kuten sanoin, niin kuva on korkeintaan käypänen aiheensa ja teknisen toteutuksensa suhteen. Otinkin se siksi, koska se soveltuu hyvin negativin karvalakkimalliseen densiteetin eli optisen tiheyden mittaamiseen. 

Densiteetti on tulevan I0 ja heijastuneen  tai läpäisevän I valon suhteen kymmenkantainen logaritmi.



Kun negatiivissa eri kohdat läpäisevät valoa eri tavalla (sehän on koko jutun juju), niin densiteettikin vaihtelee eri kohdissa negatiivia. Kuvan suurimman ja pienimmän densiteetin erotusta kutsutaan kuvan sävyalaksi. Sen halusin saada selville. 

Kun minulla ei ollut käsillä densitometriä (tai oli, mutta ei saanut sitä toimimaan), niin tein korvaavaan virityksen. Köyhän miehen densitometri on ehkä hieman turhan vaatimaton nimitys, laitteistoni koostui sentään ostohetkellä melkein neljä tonnia maksaneesta järkkäristä makro-objektiiveineen ja valonlähteenäkin oli värikorjatut loistelamput. Tosin tässä yhteydessä niiden värikorjauksella ei ollut juuri merkitystä. Olihan kuvakohde mustavalokoinen negatiivi.


Ensin otin kuvan siitä taustapaperista, jota käytän heijastimena negoja skannatessani. Tämä on osa siitä kuvasta, loppu on ihan ihan tylsää. Kun minulla oli automaattivalotus päällä ilman valotuksen korjauksia, niin lopputulos oli enemmän ja vähemmän tasaisen harmaa siten, että paperin tummuusarvot olivat aika tasan 50%. Muutaman prosenttiyksikön heitto ei minun tapauksessani haittaa mitään. 

Edellisen kuvan valotusarvot. 1/30 sekuntia, f:5.0 ja 100 ISO. 

Kyseinen valotusaika, aukkoarvo ja herkkyys yhdistelmä vastaa EV-arvoa vähän vajaa 10. Jos sattuu omistamaan meikäläisen tavoin vanhan kunnon analogisen valotusmittarin, niin muunnost näkyy siitä yhdellä silmäyksellä. EV-arvo on valotusarvo. Siitä voi käydä tietonsa tarkistamassa tai täydentämässä täällä

Samaisen mittarin takana on taulukko, jolla EV-arvot muutetaan valaistusvoimakkuuden luxeiksi. Nykyään tosin käytetään ISO-arvona sataa, mutta kun tässä on kyse suhteellista arvoisa, niin sillä ei ole mitään väliä. ISO-arvon ollessa 100 näistä luksi-lukemista pitää ottaa yhtä pykälää pienempi. Negan takana olevasta paperista heijastuvan valon valaistusvoimakkuus on siis suunnilleen 2500 luksia. 

Seuraavaksi otin kuvan negatiivista siten, että mittasin valotuksen negatiivin tummasta osasta eli lumesta. Tulos oli tällainen. 



Valotusarvot nämä


EV-arvo aika tarkaan 4 ja siitä valaistusvoimakkuudeksi 44 luksia. Sitten ei kun laskemaan.



Tämän negatiiviruudun maksimi densiteetti olisi siis noin 1,8.



Seuraavaksi valotin mitaten kameran pistemittarilla tumman koiran mukaan. Koiran selän K-arvo on nyt suunnilleen 50%. 

Valotusarvot olivat nyt nämä

EV-arvo on 8, josta valaistusvoimakkuudeksi 700 luksia. Josta laskemalla saadaan negatiivin minimidensiteetiksi


Maksimi- ja minimidensiteettien erotus on negatiivin sävyala, tässä siis laaduttomana lukuarvona 1,8-0,6=1,2. Kun valokuvaajat ovat tottuneet ajattelemaan asioita aukkoarvoina ja niiden erotuksina, niin muunto käy helposti, kun densiteettien erotus jaetaan 0,3:lla kolmella. Negatiivin sävyala olisi tämän perusteella siis 4,0 aukkoarvojen lukumäärän tai EV-arvojen erotusta, mitkä ovat sama asia. Matemaattisena kaavana EV-arvojerotunksen  ja densiteetin välinen yhteys on 







Lopulta laitoin vielä varmistukseksi molempien negojen negatiivi- ja  positiivikuvat siten yhteen, että lumi otettiin toisesta ja koirat toisesta. Tumman koiran turkki ja lumi ovat silmämääräisesti yhtä tummia. 

Ehkä on syytä vielä korostaa, että tästä ei voi päätellä sitä, miten iso sävyala kuvaustilanteessa ollut ja millaisen sävyala tulee olemaan tästä mahdollisesti tehdyllä printillä tai kuvaruudussa näkyvällä kuvalla. 

10.3.2015. Kikka kakkonen


Toisin kuin Jore Puusa ehdottelee, niin negan densiteettiä ei voi laskea suoraan negasta kuvastusta tiedostosta. Liian paljon on informaatiota kateissa. Sitä paitsi K-arvot ovat luonteeltaan lineaarisia. Vaaleus vähenee pisteen koon kasvaessa lineaarisesti, kun pisteen koko ilmoitetaan prosentteina maksimista. Jäljelle jää kuitenkin kikka kakkonen, mutta se vaatii vähän lisäinformaatiota.

 Tämän kuvan histogrammi on suoraan kameran jäljltä, sille ei siis ole tehty vielä mitään. Kun molemmissa päissä on tyhjää, niin siitä voidaan päätellä, että negatiivin sävyala on pienempi kuin kameran toistoala. Mutta kuinka paljon.

Kamerani, Canon EOS 5 Mark II:n toistoalaksi, eli dynamiikaksi kerrotaan lukuisissa netissä olevissa testeissä noin 11 aukkoarvoa eli 11 EV. Tästä voitaneen lähteä liikeelle, parempaa tietoakaan ei ole.



Photoshopin Treshold-toiminnolla voidaan tutkia, mistä sävyarvosta alkaen digikuvaan on alkanut muodostua jotain ja mistä arvosta alkaen kaikki loppu on puhkipalanutta. Kuvallista informaatiota on siis arvojen 47 ja 237 välissä. Pieni tumma viiva 47:n vasemmalla puolella on niin heikko, että tutkittaessa kuvaa siinä ei silmällä näe vielä mustaa missään. Negatiivin todellinen sävyala jää silloin näin lukujen väliin.

Nyt tulee matematiikkaa sillä volyymilla, että sitä pelkäävien kannattaa pistät silmät kiinni.

Kun kameran dynamiikka on mainitut 11 aukkoarvoa, niin sävyarvot 0 - 255 umpimustasta puhkipalaneeseen valkoiseen on jaettava 11 osaan. Ei suinkaan tasavälisesti, vaan eksponentiaalisesti kuten digikuvalle kuuluu tehdä. Silloin saadaan seuraavanlainen taulukko sävyarvojen ja EV-arvojen välille.


Negan tumman pään raja-arvo on siis EV-arvona jossain 7:n ja 8:n välissä ja vaalean pään vastaava arvo EV-arvojen 10 ja 11 välissä. Kolmosta siis pukkaisi näiden erotukseksi. 

Jos merkitään sävyarvoa S:llä ja EV-arvo olkoot yllättäen EV, niin näiden välinen matemaattinen malli on muotoa. 



Tästä ratkaisemalla


ja sijoittamalla sävyarvot lausekkeisiin




 EV-arvojen erotus, negan sävyala  olisi siis 3,2 aukkoarvoa,  densiteettien erotuksena ilmaistuna aika lähellä ykköstä. Jos joku ihmettelee jakajan lukuarvoa, niin todettakoon, että


Sen enempää en tämän kaavan taustoja ryhdy tässä selvittämään. Kyseessä on ekstponettifunktio ja asiat ovat ymmärrettävissä lukion lyhyen matematiikan pohjalta. Ei ehkä ihan kutosen oppilaille, joten sellaisten lienee syytä keskittyä vähemmän vaativia matemaattisia taitoja vaativiin hommiin. Kuten vaikka toimimaan valtionvarainministerinä. 


Jos toiseksi luvuksi otetaankin mustan pään hännän päätepiste, niin pienmmäksi EV-arvoksi saadaan 6,3 ja erotukseksi vastaavasti 4,5. Densiteettieron mittaaminen tällä tavalla on vähän epävarmaa, jos jommassa kummassa histogrammin reunassa on vain hyvin vähän pikseleitä. Tosin ei se densitometrilläkään juuri sen helpompaa oli siinä tapauksessa. 


Sama juttu kuvaajan avulla. Sävyarvon ja EV-arvon välinen yhteys. Vaaka-akselilta on luettavissa kuvan sävyala pystyvivojen välisenä erotuksena. Vihreät viivat kuvaavat tilannetta, jossa koirakuvan tummassa päässä oli otettu huomioon tumman pään "häntä".

Onnetoman sävyttömän kuvan sävyala edellisessä metodilla selvitettynä on vain 2,4 aukkoarvoa. 

Kuvasta ei saakaan kovin kummoista positiivia.


Laitetaan vielä vertailun vuoksi negatiivi, jonka sävyala on noin 6 aukko-arvoa. Kun se on skannattu histogrammin osoittamalla valotuksella, niin ei ole suuria vaikeuksia tehdä tästä 60 vuotta vanhasta negatiivista sävykästä positiivikuvaa.




13 comments:

  1. Olen matemaattisesti täysin nolla, mutta 40 vuotta sitten tapahtuneen perusteella muistelen:
    -
    Jos ääripäiden ero on 1,2 olisin vuonna 1976 jakanut sen 0,3 :lla ja saanut 4,0.
    Kerron vain mitä päähän taottiin densitometrian kursseilla. Eli 0,3 oli yhden aukon arvo, sitten mitattiin Machbetillä negan ääriarvot, miinustettiin ja jaettiin 0,3:lla- Näin lukee mun vihossakin… :-)
    Kun ensimmäisen koiranegan ottaa photoshoppiin, voi sen ääriarvot tarkistaa mittaamalla… pipetillä.
    0,01 - 0,98 = D0.97 joka on 3.23 aukkoa. Mutta voihan sieltä löytyä mustempaakin jossa sävyn poikanen ja melkein puhkivalkoista jossa ripaus dataa.
    Tämä oli vaan muistinvaraista ja minun tapauksessani siis varsin vähän :-(

    ReplyDelete
    Replies
    1. harhaannuin vähän omissa aatoksissani, osaksi varmaan siksi, kun kävin näillä sivuilla kurkkimassa.

      http://www.digifaq.info/digi_omat/dynamiikka/

      Jore on siis oikeassa kommentin alkuosassa ja olen korjannut tekstini sen mukaisesti - jos joku ihmettelee kommentin ja alkuperäisen tekstin välistä yhteyytä.

      Sen sijaan toinen kommentti johtaa ajatukset harhapoluille. Negatiivin densiteettiä ei voi selvittää pelkästään siitä otetun digikuvan, ei ylipäänsä minkään kuvan perusteella. Siihen löytyy kuitenkin ns. kikka kakkonen, johon palaan hetken perästä, kun ainakin yksi ihminen on osoittanut mielenkiintoa aihetta kohtaan.

      Delete
  2. Mustavalkonegan densiteetit on melko helppo (ja melko tarkkaa) määrittää ihan silmämäärtäisestikin, jos käytössä on vaikkapa Kodakin aikoinaan markkinoima harmaa-asteikkoi filmille kuvattuna. Silmä ei ole kovin hääppoinen valoisuuksien tai densiteettien mittari, kun se tunnetusti mukautuu valoon aika hyvin. Sen sijaan silmä on varsin tarkka sävyjen *erojen* havaitsija. Kokeilin joskus tulostaa paperille harmaa-asteikon 100 ruutuna, eikä niitten erojen näkeminen tuota vaikeuksia. Ainakin 1 % erot siis erottuvat hyvin.

    Vertaamalla harmaakiilaa ja negan kohtaa rinnakkain saa aika hyvän arvion densiteetistä. Ihan pieniä kohtia ei tietenkään voi tarkastella, mutta isommat pinnat ovat hyvin katsottavissa.

    (No, menetelmä toki soveltuu lähinnä valotus- ja kehityskokeiluihin, koska rinnakkain asettamista varten on useimmiten kätevintä leikata nega sopivasta kohden. Jos negaa aiotaan vielä käyttää kuvan tekoon, on densitometri kätevämpi ;)

    ReplyDelete
    Replies
    1. Minulla on asiaan lähinnä aksteeminen mielenkiinto. Minähän en enää kuvaa filmille enkä niin ollen niitä enää kehitäkään. Kun kuvaan negan automaattivalotksella, niin saan siitä tehtyä niin sävykkään digitaalisen positiivikuva, mitä nega ja minun taitoni antavat myöden. Tämän projektin painopiste ei ole viimeisen päälle olevan mv-vedoksen tekeminen, vaan säädyllisten painettavien käyttökuvien aikaansaaminen. Pääteemasta sivuun poikkeamisia vain tapahtuu minulle tämän tästä.

      Delete
  3. Vaikkapa tuommoinen firma näyttää valmistavan monenlaisia asteikkoja:
    http://www.danes-picta.com/txt_GreyScales.htm

    ReplyDelete
  4. Törkeästi aiheesta poiketakseni: Fergusonin etuakselista eteenpäin sojottavat palkit on kyllä joku paikallinen hitsari lisännyt rakenteeseen. Mikähän tarkoitus nuilla mahtaa olla.

    ReplyDelete
  5. Muistaakseni siinä oli lumiaura talvella.

    ReplyDelete
  6. Toisin kuin Jore Puusa ehdottelee, niin negan densiteettiä ei voi laskea suoraan negasta kuvastusta tiedostosta
    ------------------------
    Jos nyt muistelen omia kokemuksiani tasan 11 kirjan tekijänä niin..
    Painopinnan valmistuksessa ei ole aikana - ilman densitometrejä oikein muuta keinoa kuin skannata nega tai dia tai printti.
    Skannerikuskin taito merkitsee, miten paljon hän kaivaa dataa originaalista. Mutta verrokki on lopputulos.
    LPI arvo on tässä ratkaiseva. Kun LPI kerrotaan 2,5:llä saadaan just sellainen paino-originaali,että paperin pintaheijastuskyky ja imu tietäen voidaan tuottaa optimaalinen piste, joka myös näkyy. Nykyisin musta pää päästetään kuitenkin ns. tukkoon eli piste häviää mustaan möhnään. Näin saadaan kokonaiskontrasti näyttämään komeammalta kuin ennen, sävyt eivät enää ratkaise vaan trendi.
    Kun valokuva annetaan amatöörille käteen ja pyydetään kertomaan sävyjen määrä niin 256:sta hän sanoo että joo, kaikki ovat siinä. Ja on tätä koetettu. Jopa 20 sävyistä kuvaa on nimittäin sanottu täyssävyiseksi..(siis mv).
    No siis aiheeseen.
    Jos minulle lyödään nega kouraan ja sanotaan että katsopa ukkeli mikä on sävyjakauma ja piirrä käyrä sun muuta, niin ei kyllä meikäläisellä ole muuta keinoa kuin otaa vanha kunnon Plustek 120 esiin ja silkypixin kammottavan monimutkaisella systeemillä kaivaa esiin maksimit. Mitaten jo siinä vaiheessa musta ja valkoinen ja määrittämällä saavutetun orkkiksen maksimijakauma. Joka tietysti sitten johtuu myös valotuksesta ja kehityksestä ( ja aiheesta).
    Kun näitä pyörittää PS:ssä ja olen tehnyt sitä pikkuisen takavuosina niin histogrammissa on tärkeää asettaa musta ja valkoinen ajoittain LAB:issa seuraavasti... ( siis ei maksimilleen)
    Musta L = 2- 4 ja valkoinen L = esim 95. Mitä tuosta seuraa, njah. Konstilla ei puhkea valkoinen eikä tukkeudu musta. Nuohan menevät defaulteiksi tarvittaessa.

    ReplyDelete
    Replies
    1. KORJAUS ei silkypixin kun silver fastin tietty.

      Delete
    2. Aihe on siis se, että voiko negan densiteetin tai pikemminkin densiteettien eron eli kuvan sävyalan saada selville pelkän tiedoston avulla. Edelleen väitän, että ei voi, koska siihen tarvitaan tieto mittalaitteesta, tässä tapauksessa kamerasta. Kun kameran toistoala tunnetaan, niin on jotain mihin verrata.

      Jaottelu tietämisen, ymmärtämisen tai osaamisen suhteen ei mene suinkaan akselilla, jonka ääripäät ovat amatööri - ammattilainen. Ne ovat pikemminkin ei tiedä/ymmärrä/osaa mitään - tietää/ymmärtää/osaa kaiken oleellisen. Tunnen monia alan todistus taskussa irraallan olevia valokuvauksen ammattilaisia, joilla ei ole hajuakaan densitometriasta. Vastaavasti tunnen muutaman fyysikko-kollegan, joden tietämys alasta ylittää moninkertaisesti valokuvaajalta vaadittavan tietämyksen, mutta valokuvaajina he ovat täysin amatöörejä. Siis ammattistatukseltaan, kuvaamisharrastusta en edes tunne.

      Delete
    3. OK..korjataan. Valokuvasalan ammattilaiseksi Suomessa lasken henkilön, joka sai koulutuksensa ( jatkuva kesto 3-4 vuotta) -70 - 8o luvuilla puolivälissä opettajinaan esimerkiksi Lintunen, Nenye tai Kaleva tms. Koulutus oli niin rankkaa silloin, että sellainena se ei ole toistunut. Silloin mm. opittiin tajuamaan, että 256 sävyala on katsojalle...siis kouluttamattomalla esim amatöörikuvaajalle täysin saavuttamaton nähtäväksi. Kokeiltiin usein. Ns kouluttamattomalle amatöörikuvaajalle jolla oli vähän tietoa mutta paljon luuloa, joissain oloissa 30 - 40 sävyä riitti luuloon että koko sävyala oli käytössä. Ammattilainen näki joissain oloissa että satakunta sävyä oli käytössä..
      Verbaalisella tasolla kutsun amatöörikuvaajaksi hankilöä jolla ei ole alan koulutusta ja joka ei tee työkseen ja elääkseen alan työtä.
      Nykymaailmassa suurella osalla työkseen alan työtä tekevillä ei ole alan koulutusta mutta sensijaan suuria luuloja osaamisestaan. Ja se näkyy lopputuotteessa toiselle ammattilaiselle. Mutta se ei näy enää 2016 ostajalle..taannoin se näkyi, nyt ei. Siksi ala on kuollut. Osaaminen ei enää merkitse.
      -
      Se miten käsitteet muokkaavat ajatusilmapiiriä on pikemminkin semanttinen käsite enää. Valokuvauksen semioottinenkin maailma on lakannut olemasta.
      Johtolause..
      Kun aiemmin kuvan semiotiikkaa voitiin tutkia suhteessa kuvan tuottamaan rahamäärään niin tänään -ammattikuvaaja- sanan semanttinen merkitys on kaventunut merkitsemään vain ansaitsemista ts. kuvaajan likviditeettiä.
      Ohhoh ja tuo sunnuntaiaamuna :-)

      Delete
    4. Mahtanut olla ihmeellistä tuo 70-luvun koulutus messiaiden johdolla, kun oppilaista on tullut paitsi tekijöitä myös näkijöitä. Sitä paitsi Jorella näkyy olevan jälleen kerran puurot ja vellit sekaisin. On kaksi eri asiaa, kuinka laajan jatkuvan sävyalan mustasta valkoiseen ihminen pystyy kerrallaan näkemään ja kuinka monta eri sävyä hän pystyy sen sillä erottamaan toisistaan.

      Delete
  7. Jokaisella on tietysti oikeus määritellä termit ja käsitteet aivan kuten itse haluaa. Tietenkin kommunikaatiota saattaa hieman hankaloittaa, jos keskustelun keskeiset käsitteet ovat osapuolille aivan erilaiset. Sinänsä etenkin netissä tapahtuvassa sanansäilällä huitomisessa tämä lähtökohto näyttää olevan enemmänkin sääntö kuin poikkeus. Edellä esitetty valokuvausalan ammattilaisen määritelmä on rajaavuudessaan varmaan jonkinlainen ennätys alallaan.

    Valokuvausalan tilasta ja sen syistä on peistä taitettu jo niin pitkään mielipiteiden siitä yhtenemättä, joten sen keskustelun jätän nyt väliin. Tällä hetkellä keskityn (ihan omaksi huvikseni) densitometriaan, jotta voin amatöörinä skannallailla amatöörikuvaaja isäni valokuvauksellista perintöä mahdollisimman hyvään lopputulokseen.

    ReplyDelete