Zrozumienie ziarna filmu:charakterystyka i porównania cyfrowe

W skrócie

• Ziarno filmu to przypadkowa tekstura wykonana z cząstek metalicznego srebra
• Proces wywoływania kliszy może mieć bezpośredni wpływ na widoczną ziarnistość obrazu
• Czujniki cyfrowe nie mają podobnych losowych wzorców charakterystyki szumu

Pracujemy w ekscytujących czasach; stoimy na zbiegu ewolucji od obrazów analogowych do cyfrowych. W obecnym momencie możemy cieszyć się korzyściami płynącymi ze starego paradygmatu w połączeniu z nowymi kombinacjami i permutacjami. Czasami właściwości reżimu fotochemicznego wydają się transcendentne. Ich cechy pozostają niesamowicie znajome, a jednocześnie utrzymują się i przekształcają w sferę cyfrową. Jedną z takich cech jest ziarno filmu. Ale co to jest? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw dokonać przeglądu naszej wiedzy na temat procesu fotochemicznego z udziałem emulsji. Musimy także przyjrzeć się schematom wywoływania i unikalnym cechom filmu jako nośnika zapisu.

Zdefiniowane ziarno

Ziarno lub ziarnistość filmu to zauważalna obecność tekstury nieodłącznie związanej z przetworzonym obrazem fotograficznym. Można to przypisać strukturze emulsji. Odbitka filmowa składa się z małych cząstek metalicznego halogenku srebra. Po naświetleniu fotony światła bombardują i przekształcają te cząstki, tworząc fotografię. Ziarno filmu jest funkcją takich cząstek. Różni się wyglądem ze względu na wielkość ziaren, wahania ekspozycji lub manipulacje w procesie rozwoju chemicznego. Jeśli zrozumiemy kompromisy, możemy zdecydować, w jaki sposób wykorzystać lub ograniczyć zboże.

Czynniki wpływające na ziarno

Stopień, w jakim ziarno jest zauważalne, zależy od taśmy filmowej użytej do rejestracji obrazu, ustawień ekspozycji i zastosowanego procesu wywoływania. Najbardziej widać to na projekcji lub powiększeniu fotografii. Obecność ziarna może być nie do przyjęcia lub może zapewniać przyjemny efekt estetyczny w zależności od tematu lub stylu fotografowania. Musisz zdecydować, jak to leczyć.

Jak to wszystko działa?

Emulsja światłoczuła składa się z kilku warstw podłoża żelatynowego, które przylegają do podłoża strukturalnego. Warstwy żelatyny zawierają „ziarna” halogenku srebra naniesione w losowej zawiesinie. Wrażliwość filmu na światło zależy od ilości halogenku srebra obecnego w podłożu. W procesie wywoływania emulsja i octan podstawowy stają się półprzezroczyste. Podczas tego procesu srebro jest przekształcane i utwardzane, aby uzyskać odwrócony obraz na octanie. To tworzy „negatyw”.

Ponieważ emulsję światłoczułą nanosi się na podłoże metodą powlekania warstwami, obecność ziaren ma charakter losowy w ich rozmieszczeniu. Rezultatem jest pojawienie się „zlepiania się” lub „blokowania” ziaren w różnych punktach zdjęcia. Po powiększeniu te cechy nabierają „szorstkiego” charakteru.

Ekspozycja w odniesieniu do ziarna

Charakter ustawień ekspozycji obliczonych dla danego obrazu wpływa na ziarnistość obrazu. Ponieważ ziarna kliszy są wrażliwe na światło, ekspozycja zależy od ilości światła padającego na taśmę filmową przez otwór obiektywu. Według tej metryki halogenki srebra mogą zostać „prześwietlone” lub „niedoświetlone” w zależności od szybkości transformacji poprzez ekspozycję fotonową. Po wywołaniu ziarna srebra wystawione na działanie światła wystarczającego do przekształcenia się z halogenków w fluorki stają się częścią końcowego obrazu negatywowego. 

Proces rozwoju wypłukuje ziarna, które nie otrzymały odpowiedniego światła do przekształcenia. Pozostawia to „luki” w miejscach, w których kiedyś znajdowały się ziarna w emulsji. To właśnie postrzeganie tych luk nazywamy ziarnistością obrazu.

Ziarno a czułość ISO

Wrażliwość na światło kliszy lub czujnika cyfrowego może bezpośrednio wpływać na ziarnistość obrazu. Taśmy filmowe charakteryzujące się niską wrażliwością na światło charakteryzują się wyższą zawartością halogenku srebra w emulsji. Im więcej ziaren znajduje się w emulsji, tym większe jest zapotrzebowanie na światło – dlatego dłuższe ekspozycje przy szerszych wartościach przysłony. I odwrotnie, im bardziej wrażliwy jest materiał filmowy na światło, tym mniej rozkładu ziaren występuje w emulsji. Mniej ziarna oznacza mniej światła i czasu wymaganego do naświetlenia. Dlatego filmy o wyższej czułości ISO oferują proporcjonalnie krótsze czasy otwarcia migawki i mniejsze wartości przysłony. Kompromisy stają się jasne w zależności od tematu i preferencji estetycznych.

Czy rozwój może mieć wpływ na zboże?

Co więcej, proces wywoływania kliszy może mieć bezpośredni wpływ na pozorną ziarnistość obrazu. Tak jak wyznaczona wartość ISO jest powiązana z ziarnistością, tak gdy zmieniamy czułość ISO taśmy filmowej w wyniku manipulacji chemicznych, często konsekwencją tego jest nadmierne ziarno. Na przykład, jeśli taśma filmowa ma ocenę ISO 400, ale przypisujemy tę wartość do wyższej i w konsekwencji naświetlamy przy tej wyższej wartości (powiedzmy 800 ISO), skutkuje to wyraźnym ziarnem. Dzieje się tak z powodu zwiększonego rozwoju wymaganego w przypadku nowej ISO. Film musi przebywać w kąpieli wywoływacza przez dłuższy czas, podczas którego halogenki srebra reagują zlepiając się w nadmiernie rozwinięte grudki. Nazywamy to „przetwarzaniem push”. Zwykle skutkuje to większym kontrastem i większą ziarnistością obrazu.

Ewolucja ziarna w obrazach cyfrowych

Na koniec należy omówić, w jaki sposób ziarnistość przekroczyła fotochemiczne medium, jakim jest klisza, i pozostała wizualnym składnikiem obrazów cyfrowych i treści wideo. Podobnie jak w przypadku taśm filmowych, obrazy cyfrowe odzwierciedlają teksturę jako stosunek pikseli do ziaren halogenku srebra oraz korelację ekspozycji na czułość ISO i szum sygnału.

Jak dowiedzieliśmy się w ostatnich latach, fotosites składają się z pikseli, z których każdy jest wrażliwy na kolor czerwony, niebieski i zielony we wzorach mozaiki Bayera. Te fotosite są wrażliwe na światło, podobnie jak ziarna filmowe. Rejestrują dane obrazu w obecności fotonów w odpowiedniej proporcji do czasów ekspozycji – lub klatek na sekundę.

Kiedy czujnik miał wystarczająco dużo czasu i światła, aby wytworzyć obraz o pożądanej jasności, mówimy, że powstała klatka jest wolna od szumu sygnału. Jeśli jednak obraz cyfrowy nie miał wystarczającej ilości czasu i fotonów, aby wytworzyć jasny, zrównoważony obraz, brak danych na poziomie pikseli może zostać zarejestrowany jako wartości czerni lub losowo przypisane wartości kolorów R, G lub B. W rezultacie powstaje plik obrazu z czarną „ziarnistością” lub kolorowym szumem. Poziom szumów czujnika to minimalna ilość sygnału niezbędna do uzyskania obrazu pozbawionego szumów. Jeśli chodzi o skalę IRE używaną w większości monitorów przebiegów, dobra ekspozycja zazwyczaj mieści się w zakresie powyżej 20 IRE dla szczegółów w cieniach, ale poniżej 95 IRE dla szczegółów w światłach – przy preferowanych odcieniach skóry wynoszących odpowiednio od 43 do 73 IRE. 

Jak widać powyżej, szum koreluje z ISO i właściwą ekspozycją. Dlatego producenci zalecają, aby obraz był tworzony przy użyciu natywnej czułości ISO czujnika. Innymi słowy, najlepsze rezultaty uzyskuje się stosując zalecane natywne ISO. Natywne ISO dla danego czujnika aparatu często można znaleźć w odpowiedniej instrukcji obsługi.

Cyfrowe czujniki

Co więcej, w przeciwieństwie do cech ziarnistości emulsji fotograficznej, czujniki cyfrowe nie mają podobnych losowych wzorów w charakterystyce szumu. Dzieje się tak ze względu na strukturalne rozmieszczenie pikseli na powierzchni czujnika obrazu. Poza pozornie odmiennym układem pojemników RGB występujących w filtrze mozaikowym firmy Bayer, szum cyfrowy może pojawiać się z większą regularnością ze względu na liniowy układ fotolokacji na czujniku. 

W warstwowym czujniku koloru światło przechodzi przez różne podłoża, z których każde jest wrażliwe na długość fali czerwonej, niebieskiej i zielonej. Gdy czujnik wykorzystuje filtr mozaikowy firmy Bayer, dane dotyczące kolorów są przetwarzane tylko z jednym kolorem na piksel lub pojemnik. Pozostałe wartości kolorów są interpolacją dokonywaną przez procesor. Dlatego w przypadku zarejestrowania niewystarczających danych dotyczących kolorów procesor może popełnić błędy w interpolacji. Prowadzi to do omówienia pozornego kolorowego szumu.

Przemyślenia końcowe

Podczas obecnej zmiany paradygmatu z analogowego na cyfrowy często musimy dokonać syntezy tego, jak zmieniają się aspekty naszych obrazów. Ziarno filmu, czyli szum w epoce cyfrowej, jest jednocześnie cechą i wadą, w zależności od pożądanego obrazu. Dzięki lepszemu zrozumieniu mechanizmu technicznego ziarna błony filmowej możemy docenić to zjawisko i manipulować nim na swoją korzyść.