Пленочное зерно и пленочные плевелы

zhur74 — 05.03.2012 С легкой руки Бориса Ситникова интернет (конечно, не весь, но хорошо заметная мне часть) вторую неделю писает кипятком от всей души радуется новым порциям пленочного зерна. После скачивания и просмотра весьма немалой коллекции (23 образца суммарным объемом более 1 Гб) возникло желание прояснить некоторые вопросы. А заодно и поправить некоторые ошибки. Чтобы новичкам было проще разобраться, я начну с самых основ. А чтобы понять, о чем было предисловие, вот уже знакомая многим картинка «для привлечения внимания»:





Что такое пленочное зерно?

Для многих эта часть окажется выступлением капитана-очевидности, но лучше начать именно с нее. Черно-белая пленка представляет собою основу с нанесенным на нее слоем фотоэмульсии — фотографической желатины, содержащей кристаллы (зерна) галогенида серебра.



При попадании на пленку света часть кристаллов активируется. Чем больше света попало на некоторую область пленки, тем больше на ней будет активированных кристаллов. Таким образом, в пленке возникает скрытое (латентное) изображение. В процессе проявки активированные кристаллы восстанавливаются до металлического серебра, эмульсия чернеет, скрытое изображение проявляется.

В цветной пленке идет аналогичный процесс, только слоев эмульсии в этом случае три, а после восстановления серебра вокруг его кристаллов происходит образование красителей. Для избавления пленки от серебра добавляется еще одна процедура — отбеливание.

То есть, изображение на пленке (фотобумаге) состоит из случайным образом разбросанных кристаллов. Разной формы, разного размера, расположенных не в один слой, а занимающих всю толщу фотоэмульсии. Если сравнить изображение со стеной, то пленочное изображение будет похоже не на кирпичную стену, а на стену храмов майя, сложенную из камней разной формы и размера.

Сами по себе кристаллы достаточно малы, поэтому глаз не различает кристаллы создающие изображение в фотобумаге. Но при печати с негатива картинка многократно увеличивается, и на фото мы начинаем замечать изображения кристаллов фотопленки. Вот это и есть пленочное зерно.

Строго говоря, видимое зерно — это косяк изготовителей фотопленки. Пошлите на печать картинку с разрешением (в размере печати) 36 ppi и на оттиске будет видна пиксельная сетка — «зерно» цифрового века, брак печати. Позже я еще скажу про пиксели и цифру, а сейчас давайте закончим с пленкой.

Почему же производители не сделали пленку с таким маленьким зерном, чтобы его невозможно было различить? А потому что это невозможно. Чем меньше зерно, тем меньше фотонов оно сможет получить, тем меньше шанс, что оно активируется при тех же параметрах экспозиции, тем ниже чувствительность пленки. После некоторого предела уменьшать кристаллы просто не имеет смысла.

Народная мудрость учит: если насилие неизбежно, надо расслабиться и получить удовольствие. Так произошло и с пленочным зерном: люди смирились с ним, а некоторые даже стали получать от него удовольствие. Баг превратился в фичу. И сейчас, в век просветленной оптики, высокочувствительных сенсоров и программ-шумодавов, многие грустят о пленочном зерне, как меломаны о потрескивании и шуршании винила.


Как внести зерно на цифровое фото?

Собственно, зерно — это шум. Правда, шум очень специфический. Выше я уже писал, что изображение на пленке состоит из зерна, а у нас в компьютере картинка состоит из пикселей. Причем пиксели эти квадратные и выстроены в четкую сетку. Одним словом — кирпичная стена.

Чтобы повторить «случайную кладку» наши кирпичи должны быть значительно мельче «камней майя». Другими словами, разрешение сканирования должно быть достаточно большим, чтобы пиксель был прилично мельче зерна. Я уже давно не работаю с пленочными сканами, но со старых времен хорошо помню: слайд 35 мм можно достаточно безболезненно отсканировать вплоть до формата А3 при разрешении 300 ppi.

Дальше разрешение сканирования увеличивать бесполезно, поскольку детализации не прибавится, просто более подробно отсканируется зерно. То есть, зерно начинает вылезать, когда оптическое разрешение сканера переваливает за 3500 ppi, а более-менее четко просматривается при разрешении сканирования 5000 ppi и выше. Конечно, это средняя температура по больнице, разные пленки — разная зернистость. Но оценить порядок чисел можно.

Отсюда вытекает два вывода. Во-первых, сканировать пленку для получения зерна надо с высоким разрешением. Во-вторых, чтобы зерно адекватно смотрелось на изображении оно должно иметь достаточно большой размер. Но давайте вернемся к вопросу: как внести зерно на изображение, которое его не содержит?

Если честно, то никак. Во всяком случае, средствами фотошопа. Как я уже писал выше, настоящее пленочное изображение состоит из зерна. Сгенерировать новую мозаику, состоящую из элементов случайной формы и повторяющую имеющуюся картинку фотошоп не сможет. К счастью, такой скурпулезности и не нужно. Чтобы обмануть человеческий глаз и заставить его «разглядеть» зерно достаточно добавить в исходное изображение затемнения и осветления (шум) соответствующие структуре зерна.

Визуально зерно по-разному проявляется в светах, средних тонах и тенях. А у цветной пленки еще и в разных каналах. С каналами все просто: патерн имитирующий зерно цветной пленки должен содержать в каналах разные изображения, аналогичные структуре зерна в соответствующем слое эмульсии.

С разбивкой по тонам сложнее. Нужен способ, позволяющий отдельно управлять внесением зерна в света/полутона/тени. В идеале и патерны для разных диапазонов должны быть разные. Но только очень замороченные люди будут доходить до такого. Остальные посмотрят на два абзаца выше и удовлетворятся одним «универсальным» патерном для всех тонов.

Неплохой способ внесения зерна с различным влиянием на разные тона изображения в свое время в фотокузне описал gexxx в статье «Имитируем пленочное зерно». Правда потом статья была удалена, но, по счастью, уцелела вот здесь. Желающие могут подумать над ним самостоятельно.

Для наименее требовательных пользователей существует самый простой вариант. Зерно в наибольшей степени должно проявляться в средних тонах. Во-первых, из-за наилучшей для рассмотрения плотности — кристаллов уже достаточно много чтобы их разглядеть, но не настолько много, чтобы они начали сливаться друг с другом. Во-вторых, из-за особенностей нашего восприятия — средние тона наиболее информативны для человеческого зрения.

В области светов и теней зерно будет заметно меньше, поэтому и вносить его надо в средние тона, плавно уменьшая воздействие при движении к теням и светам исходного изображения. Если кто-то еще не догадался, я напомню, что это буквальное описание алгоритма работы режима наложения Overlay.


Как должен выглядеть образец зерна и где его взять?

Как должен выглядеть патерн зерна следует из использования Overlay. Это средне-серая плашка, несущая на себе шум, аналогичный по форме и контрасту пленочному зерну. Где его взять? Сгенерить или отсканировать реальное зерно.

Сгенерировать можно с помощью плагинов или стандартными средствами фотошопа. И не надо сразу презрительно ухмыляться на такое предложение. Вот девять образцов шума, заметьте, не зашумленной картинки, а чистого шума на средне-сером фоне. Ситуация тепличная. Угадайте, где скан реального зерна, а где «подделка»?



Картинку эту сделал gexxx, а результат слепого опроса аудитории можно посмотреть здесь. Заодно и комментарии почитайте, весьма познавательно.

Вариант второй: отэкспонировать пленку, проявить и отсканировать. Поскольку мы пытаемся получить средний по больнице патерн, количество зерна должно быть средним, то есть экспозиция пленки должна быть такая, чтобы результат попал примерно в середину линейного участка характеристической кривой. Сканирование необходимо производить с достаточно большим разрешением (см. предыдущий раздел), а усредненный цвет получившегося образца должен быть средне-серым.

Мы так долго разбирали механику внесения в картинку дополнительного шума, что самое время задать вопрос: а чем не устраивает уже существующий шум? А тем, что он некрасивый.


Почему цифровой шум выглядит некрасиво?

Прежде всего, потому что он четко структурирован. Каждый пиксель шумит случайно, но все они уже выстроены в сетку. Кроме того, пиксель на экране монитора гораздо меньше пленочного зерна на фотографии. Поэтому пиксельный шум не добавляет изображению фактуры, а смотрится мелкодисперсной грязью. Как будто очень мелкий песочек насыпали, а он лег слегка неровно и создал неприятную пятнистость.

С другой стороны, пиксели монитора (планшетника, смартфона и т.п.) еще не достаточно малы, чтобы мы перестали воспринимать их по отдельности и смогли сложить из них более крупные пленочные зерна.

Если хотите, можно провести аналогию со звуком. При равном уровне шума ламповый усилитель будет звучать приятнее, чем полупроводниковый. Потому что у него другой спектр шумов, они не так сильно «режут ухо». Вот и пленочный шум не так сильно режет глаз, как цифровой.

Кстати, в тех технологиях цветовоспроизведения, где отдельный пиксель неразличим (например, офсетная печать), вопрос «некрасивого» цифрового шума не стоит в принципе. Конечно, если фото не подвергается сильному увеличению.


А стоит ли вообще вносить зерно?

Если вы собираетесь печатать фотографию, вопросов нет. Оптическое разрешение Noritsu — 300 dpi, Durst Theta — 254 dpi. Плюс работает эффект смягчения точки из-за рассеяния света лазера в слое эмульсии. В общем, отдельный пиксель не разглядеть, а из маленьких кирпичей можно будет собрать «камни майя». При сильном увеличении оригинала «зерно» до некоторой степени замаскирует возникшую из-за увеличения нерезкость. 

А если вы показываете картинку на мониторе? Разрешение современных мониторов около 100 dpi, размеры картинок порядка 900х600 px и даже меньше. Как ни крути, а пиксель слишком велик и шум будет выглядеть цифровым, каким бы способом его ни вносили.



Приведенная выше картинка взята с форума club.foto.ru Шаманские танцы с бубном записанные в скрипт и вердикт парой сообщений ниже: «…типичный цифровой шум, ты уж извини…». Правильный вердикт, потому что на картинке 730х487 px другой и не получится. Это не проблема патерна зерна или алгоритма его внесения, а малый размер картинки, на которую хочется внести зерно.


Вернемся к началу.

А началось все с комплекта из 23 сканов настоящего пленочного зерна.



Внутри архива содержится картинка с краткой инструкцией по применению. Остается загадкой, почему рецепт внесения зерна разбирается на примере цветной картинки, а зерно накладывается от черно-белой пленки (образец №7 — Ilford Delta 400). Но это так, просто любопытный факт.



Совершенно верно подмечено, что использовать режим Normal с уменьшеной непрозрачностью неправильно. И предложено воспользоваться Overlay. Это незатейливый, но честный способ. Вот только отметка о «неправильности» наложения с непрозрачностью 100% неверна.

Для режима Overlay уменьшение непрозрачности равносильно простому ослаблению воздействия, то есть, понижению контраста зерна. Уменьшение непрозрачности можно использовать для ослабления эффекта до наиболее подходящего вам вида, но утверждать, что 30% — правильно, а 100% — нет, можно только в одном случае. Если патерн зерна сделан криво.

Вот и пришло время поближе взглянуть на сканы. Желающие скачать полноразмерные картинки могут сделать это непосредственно у автора. А для всех остальных я сделал стопроцентные кропы средней части кадра и собрал их вместе. Волосинки, пыль, царапины и прочие дефекты оставил как есть. В конце концов, они тоже придают шарм и индивидуальность кадру.



1. Fuji_Provia_120_cc.png
2. Fuji_Provia_120.png
3. Fuji_Velvia_100_cc.png
4. Fuji_Velvia_100.png
5. Fuji_Velvia_120_cc.png
6. Fuji_Velvia_120.png
7. Ilford_Delta_400.png
8. Ilford_Delta_400PRO.png
9. Ilford_delta_3200.png
10. Ilford_FP4_400.png
11. Ilford_FP4_PLUS_125_cc.png
12. Ilford_FP4_PLUS_125.png
13. Kodak_160_VC_cc.png
14. Kodak_160_VC.png
15. Kodak_160VC_cc.png
16. Kodak_160VC.png
17. Kodak_400VC_cc.png
18. Kodak_400VC.png
19. Kodak_Ektar_100_cc.png
20. Kodak_Ektar_100.png
21. Lucky_SHD100_120_cc.png
22. Lucky_SHD100_120.png
23. Svema_64.png

Первое, что можно заметить, — это относительно невысокое разрешение сканирования. Практически, оно сделано по нижнему пределу, когда зерно только начинает различаться. Но для интернета и небольших форматов печати этого будет вполне достаточно.

Второе — это многоцветие и различная яркость патернов. Они замечательно смотрятся вместе, но в таком виде совершенно не пригодны для применения. Чтобы Overlay корректно внес шумы, не поменяв цвет и яркость исходного изображения, усредненный цвет патерна должен быть средне-серым.

Вероятно, для сглаживания возникающих после наложения паразитных изменений цвета и яркости и уменьшается непрозрачность. Я не буду сейчас обсуждать, откуда появилось все это многоцветие. Для практического использования гораздо актуальнее вопрос: как от него избавиться?

Элементарно. Нужно оставить только поканальные отклонения яркости от усредненной. Примените к патерну фильтр High Pass и вы получите искомые колебания вокруг средней яркости в каждом канале. При радиусе 250 пикселей сохраняться все неравномерности пленки. Если хочется оставить только шум и избавиться от крупной пятнистости, задайте радиус 30-50 пикселей.



На картинке выше был применен High Pass с радиусом 250 пикселей. Это по-прежнему стопроцентный кроп центрального участка. Можете сдернуть его к себе, открыть в фотошопе и порассматривать поближе.

При ближайшем рассмотрении становится очевидно, что образцы: 2, 12, 14 и 22 можно просто и безболезненно выкинуть. Если помедитировать подольше, удастся выкинуть еще несколько, не столь явно, но, все-таки, достаточно похожих. И, наконец, сравните их с искуственно сделанным зерном с третьей картинки. Масштабы различаются, но определенное сходство с некоторыми образцами на лицо.

Самое интересное — это поведение патернов в разных каналах. Теперь все каналы средне-серые и их легко сравнивать. Сдерните картинку на свой компьютер, откройте в фотошопе и попереключайте каналы. Именно в этом кроется основная хитрость цветной пленки — каждый канал шумит по-своему.


Выводы.

Данные патерны можно применять для имитации зерна на изображениях web размера и небольшого печатного размера.

Overlay-наложение можно использовать с любой удобной для вас непрозрачностью.

Перед наложением к патерну необходимо применить фильтр High Pass («Цветовой контраст» в русской версии, да нашлют боги вечную икоту на локализаторов).

Значение радиуса подбирается в зависимости от желания сохранить или убрать крупные неровномерности.

Работая со сканом негативной пленки не забудьте перед наложением инвертировать его. Увеличенные белые волоски и соринки на фото смотрятся странно.

Имитация зерна на изображениях, расчитанных на демонстрацию на экране монитора, всегда будет тяготеть к цифровому шуму.



Желающие посетить очные занятия по цветокоррекции и обработке изображений могут познакомиться с программами и списком ближайших мероприятий в заглавном посте моего ЖЖ. Там же вы найдете ссылки на другие мои статьи.

Без предварительного согласования с автором разрешается перепечатка и размещение этого материала на любых ресурсах с бесплатным доступом при условии полного сохранения текста (в том числе и этого раздела), ссылок и иллюстраций, указания авторства и ссылки на первую публикацию.

Для коммерческого использования или перепечатки с внесением изменений необходимо согласование с автором. Связаться со мной можно по электронной почте [email protected]

© Андрей Журавлев (aka zhur74), март 2012 г.
Первая публикация http://zhur74.livejournal.com/31711.html

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив