Vše o světle – 3. Intenzita (jas) světla - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

9. února 2007, 00.00 | Na první pohled je situace kolem jasu světla poměrně jednoduchá. Přesto však opět platí známé "Čím více do lesa, tím více dřeva". Situaci komplikují nejen vlastnosti světla, ale i specifické reakce lidského vidění.

::Vše o světle - 1. Co je to světlo
::Vše o světle - 2. Světlo, oko a mozek
::Vše o světle – 3. Intenzita (jas) světla
::Vše o světle – 4. Barva světla
::Vše o světle - 5. Barevné modely
::Vše o světle - 6. Barevná harmonie a psychologie barev
::Vše o světle – 7. Barva předmětů a vyvážení bílé
::Vše o světle - 8. Kvalita světla
::Vše o světle – 9. Světlo a senzor digitálních fotoaparátů
::Vše o světle – 10. Správa barev (color management)
::Vše o světle - 11. Měření světla a expozice
::Vše o světle - 12. Kontrast
::Vše o světle – 13. Histogram
::Vše o světle – 14. EV hodnota

Celkem přirozeně je jas nějakého objektu ovlivněn jednak jeho povrchem, a zejména intenzitou světla, které na něj svítí. Čím intenzivnější bude světlo, tím vyšší bude jas objektu (světlo, které objekt odráží). Vedle těchto fyzikálních veličin ale vstupuje do hry subjektivní vlastnost lidského vidění. Tzv. Brightness (subjektivní jas) oko totiž vyhodnocuje jednak v kontextu jasu okolí, ale i v kontextu barvy.

Nejlépe asi vše ukáže příklad jednoduchého optického klamu, který dobře naznačí rozdíl mezi subjektivním vnímáním jasu a mezi množstvím světla, které reálně předmět odráží nebo vysílá. Stejný předmět, obklopen tmavými tóny, se nám bude totiž vždy zdát jasnější, než když ho obklopíme světlými předměty. Proto se snadno může stát, že dobře exponovaná fotografie na tmavém pozadí se nám bude zdát přepálená, zatímco k přepalům na světlé fotografii bude pozorovatel mnohem tolerantnější.

Uvěříte, že políčko šachovnice A má stejný jas, jako políčko B? Většina z vás označí políčko A za světlejší, ve skutečnosti mají obě políčka zcela stejnou barvu.

Jas a barva
Další zrada subjektivního jasu je ve vnímání barev. Lidské oko je např. na žlutou barvu mnohem citlivější než na barvu fialovou, a proto se žlutý předmět bude vždy zdát jasnější (světlejší), i když z fyzikálního hlediska odráží stejné množství energie jako předmět fialový. Ze stejného důvodu je obtížné dosáhnout například čisté tmavě žluté barvy. Žlutá bude vždy mít tendenci se zobrazovat jako střední až světlá. Řada barev má také tendenci subjektivně měnit svůj odstín se změnou jasu. Například zesvětlováním červené barvy se často dosáhne růžové, naopak tmavě fialová je k nerozeznání od modré.

Pokud označíte místo se subjektivně nejvyšší sytostí barvy, bude v modrém obdélníku výrazně blíže k tmavým tónům než ve žlutém. Ve skutečnosti jsou ale oba obdélníky zcela stejné, jen zrcadlově převrácené a s vyměněným odstínem barvy.

Jas a fotografie
Jas (celková světlost fotografie) je tak velmi významným fotografickým nástrojem a současně se poměrně snadno ovládá nastavením expozice na fotoaparátu. Není přitom nijak překvapivé, že expoziční rozsah na fotoaparátech je svým středem hrubě nastaven na nejběžnější zdroj světla v přírodě – a sice běžné denní světlo. Většina umělých zdrojů je významně slabších, a tak fotografování v jejich světle je mnohdy problém. Přitom velmi hrubě platí, že:

• Světlé fotografie mají mnohem menší množství šumu než tmavé
• U světlých fotografií blednou barvy (desaturují se)
• Naopak tmavé fotografie jsou barevně sytější
• Jas je subjektivní, a tak např. světlý předmět obklopen tmavým pozadím se bude zdát jasnější, než když bude obklopen světlým pozadím

Stejná fotografie – vlevo zesvětlena, vpravo ztmavena nástrojem Úrovně. Všimněte si, jak se změnou jasu dramaticky mění sytost barev!

Pokles intenzity světla se vzdáleností
Intenzita světla dopadající na objekt záleží obecně na třech parametrech:

1. Intenzita vlastního zdroje světla, který na předmět svítí
2. Jak je toto světlo na trase modifikováno
3. Jaká je vzdálenost zdroje světla od předmětu

Všechny tyto tři parametry platí i pro naše Slunce, nicméně jeho vzdálenost od Země je tak obrovská, že se jeví jako konstantní, a tak jeho intenzita je stejná bez ohledu na to, jaké místo na scéně zaujmete. Všechny umělé zdroje světla jsou však vždy natolik blízko scény, že jejich intenzita se vzdáleností významně klesá.

Velmi důležitým a v praxi využívaným fotografickým pravidlem je vlastnost světla, kdy jeho oddálením od předmětu do dvojnásobné vzdálenosti klesne intenzita dopadajícího světla čtyřikrát. Na toto pravidlo je třeba myslet, pokud fotografujete ve světle všech umělých zdrojů, včetně jakéhokoliv fotografického blesku.

Oddálení zdroje světla od předmětu na dvojnásobek vzdálenosti sníží intenzitu světla čtyřikrát. Tento zákon převráceného čtverce (Inverse Square Law) je základní poznatek pro fotografii a uplatní se při svícení scény, nastavování expozice, při práci s bleskem a v mnoha dalších situacích.

 

Světla ubývá s druhou mocninou vzdálenosti – zvětší-li se vzdálenost 2x, klesne množství světla 4x. Světlo Slunce však zůstává konstantní bez ohledu na vzdálenost. Není to tím, že by pro něj neplatil tento zákon, ale změna vzdálenosti v pozemských podmínkách je relativně ke vzdálenosti Slunce – Země zcela zanedbatelná. Slunce je také velmi silný zdroj, a proto ho lze umělými zdroji napodobit jen na vzdálenost několika málo metrů.

 

Pokud měníte polohu umělého zdroje světla a chcete zachovat jeho intenzitu, musíte se pohybovat po kružnici kolem objektu. Pokud světlo při přesunu do stran neposouváte po kružnici, ovlivňujete nejenom směr světla, ale i jeho intenzitu.

Pravidlo poklesu intenzity světla se čtvercem vzdálenosti platí beze zbytku jen pro situace, že světlo se volně šíří prostorem bez odrazů – např. svítíte na předmět lampou na širém poli a v absolutní tmě. V reálných situacích, zejména při fotografování v místnostech, se vždy část světla dostává na objekt i odrazem, či objekt je svícen i jinými zbytkovými zdroji světla, a tak pokles intenzity světla s druhou mocninou vzdálenosti nemusí být zcela přesný. V praxi proto intenzita světla klesá o něco pomaleji než se čtvercem vzdálenosti. Proto se například směrná čísla fotografických blesků udávají pro "střední místnost", na otevřeném poli bude směrné číslo blesku obvykle o něco nižší.

Denní světlo
Hovoříme-li o denním světle, tak bez ohledu na denní dobu, roční dobu či počasí vždy hovoříme o světle Slunce. Slunce je tak nejběžnější a zcela přirozený zdroj světla. Za jasného dne je Slunce nejjasnější zdroj a fotografování se Sluncem v záběru vždy povede k obrovskému kontrastu fotografie – daleko za možnostmi jakéhokoliv digitálního senzoru či filmu.

Umístíte-li do záběru Slunce, bude rozsah jasů (kontrast scény) obrovský – zcela mimo možnosti soudobé techniky. Také je třeba dávat extrémní pozor na odlesky (prasátka), které se potom často objevují v obraze.

Dokonce i když Slunce není vidět, je to Slunce, co je skutečným zdrojem světla. Stojíte-li ve stínu a je-li Slunce mimo výhled, je sice zdrojem světla obloha, ale Sluncem rozzářená. Podobně za zamračeného počasí či v mlze jsou zdrojem světla mraky, opět rozzářené Sluncem. Dokonce i v noci je zdrojem – byť slabého – světla Slunce. Noční scéna je totiž osvětlena jednak částečně díky Slunci zářícímu oblohou a často též Měsícem, který není nic jiného než velká odrazná deska odrážející světlo Slunce na zastíněnou Zemi. Proto kdyby neexistovalo Slunce, tak by neexistovala ani fotografie, protože by jednak neexistovali lidé, ale také proto, že světlo z ostatních hvězd by bylo na jakoukoliv fotografii příliš slabé.

Umělé světlo
Od nepaměti si člověk snažil nějak osvítit místa, kam denní světlo neproniká, či svítit si v době, kdy je denního světla pramálo. Hledal tedy umělé zdroje světla. Jedním z nejstarších je oheň, později objevil svíčky, louče a různé žárovky, zářivky, fotografický blesk atd. Princip všech žárovek je možná překvapivě velmi blízký ohni, akorát se k rozžhavení vlákna na vhodnou teplotu používá elektrický proud. Proto je světlo drtivé většiny skutečných žárovek velmi červené, tj. velmi blízko žhnoucímu ohni.

Princip zářivek je jiný. V nich elektrický proud způsobuje výboj plynu, a tím jeho záření (odtud asi zářivky). Je to tedy studené světlo ve smyslu skutečné teploty. Fotografický blesk je také elektricky způsobený výboj plynu, ale velmi silný, výměnou za velmi krátkou dobu jeho svícení.

Tepelné zdroje (tedy Slunce, oheň, svíčky, žárovky) jsou stabilní – jejich světlo je trvalé po dobu, kdy je přítomno palivo či energie. Jejich světlo tedy nebliká. Zářivky a v extrému fotografický blesk jsou pulsující zdroje, kdy dojmu stabilního světla je dosaženo opakovanými výboji. Tato světla je proto často třeba synchronizovat se závěrkou fotoaparátu, jinými slovy je třeba zajistit, aby světlo v době otevřené závěrky právě svítilo.

Umělé světlo je dnes všudypřítomné. Díky vynikající citlivosti zraku v něm člověk poměrně dobře vidí, fotografovat v něm je ale velmi těžké. Jednak je velmi nevyzpytatelná jeho barva, ale hlavně je až o 7 EV slabší než běžné denní světlo. A to je mnohdy pro běžnou fotografii "z ruky" beznadějně málo.