Qual è il 18% di tonalità di grigio e come posso creare una scheda grigia del 18% in Photoshop?

Ho sentito circa il 18% di tonalità di grigio: che cos'è veramente e perché il 18% (e non il 20% o qualche altro valore) e come posso farlo in Photoshop?

Avvertenza: questo è un post lungo, un po 'tecnico che include alcuni calcoli matematici (ma quando si superano gli apici e simili, alla fine è piuttosto semplice matematica).

Prima di tutto, dovrei iniziare con una semplice idea di come credo che il 18% sia stato selezionato in primo luogo. Non ricordo più quale dei due, ma uno dei libri di Ansel Adams menziona quello che penso sia probabilmente l'origine.

La sostanza naturale più riflettente presente sulla terra è la neve fresca e pulita, che riflette da qualche parte circa il 95% della luce che cade su di essa (a seconda di quanto esattamente fosse fresca, quanto pulita, quanto fredda e / o umida era quando la neve formato, ecc.)

All'estremo opposto, una superficie coperta di fuliggine fresca e pulita riflette la minima luce di qualsiasi sostanza presente in natura. L'intervallo qui va dal 3 al 4% circa. Prendiamo di nuovo il centro di quell'intervallo e chiamiamolo 3,5%.

Per poter una media complessiva, possiamo quindi fare una media di quei due. Tuttavia, data una gamma così ampia, gli statistici affermano che l'uso di una media aritmetica produce un risultato scarso (il numero maggiore domina quasi completamente e quello più piccolo viene quasi ignorato). Per numeri come questo, una media geometrica è il modo "corretto" di fare le cose.

La media geometrica di questi funziona come la radice quadrata di .95 * .035. Eseguendo ciò attraverso la calcolatrice, otteniamo 0,1823458 ... Arrotondato in due posizioni pari al 18%.

Da quando è stato citato l'articolo di Thom Hogan, ne parlerò un po '. Qualche tempo fa, Thom Hogan ha pubblicato un articolo:

http://www.bythom.com/graycards.htm

... che sostiene che i contatori delle fotocamere digitali Nikon sono calibrati per un grigio di medio livello che corrisponde al 12% di riflettanza anziché al 18% di grigio della maggior parte delle carte grigie standard.

Sfortunatamente, mentre il titolo e il paragrafo di apertura dell'articolo sono piuttosto enfatici, circa il 18% è un "mito", il resto dell'articolo non fornisce molte basi fattuali per questa affermazione. Ecco cosa dà Thom come base per le sue dichiarazioni:

Standard ANSI (che, sfortunatamente, non sono pubblicati pubblicamente - devi avere un sacco di soldi per accedervi), calibrare i misuratori usando la luminanza, non la riflessione. Per un misuratore calibrato ANSI, le informazioni più comunemente pubblicate che ho visto è che il valore di luminanza utilizzato si traduce in una riflettanza del 12%. Ho anche visto il 12,5% e il 13% (quindi da dove diavolo proviene il 14% di Sekonic?), Ma il 12% sembra essere corretto - un mezzo stop più leggero del 18%, a proposito. Non ho visto nessuno affermare che la calibrazione ANSI si traduce in una riflettanza del 18%.

Alla fine, sembra non avere una base reale per le sue affermazioni, ma semplicemente un'affermazione che "il 12% sembra essere corretto", senza prove reali, o persino informazioni sul perché lo considera corretto. Nonostante ciò, tuttavia, questo articolo è ora ampiamente citato su vari siti web orientati alla fotografia (tra gli altri luoghi) come se fosse un fatto assoluto e indiscutibile.

Dal momento che questo numero sembra interessare un discreto numero di fotografi, ho deciso di vedere se potevo trovare alcuni fatti reali con prove a supporto. Il primo passo in questo viaggio è stato quello di trovare lo standard in questione. Facendo delle ricerche, ho trovato quello che credo sia lo standard pertinente. Contrariamente alle implicazioni di Thom sopra, questo è davvero pubblicato dall'ISO piuttosto che dall'ANSI. Questo può essere banale per la maggior parte, ma quando stavo cercando lo standard era in qualche modo importante - ho messo una buona dose di lavoro cercando di trovare uno standard ANSI che apparentemente non esiste. Alla fine, tuttavia, ho trovato lo standard ISO pertinente: ISO 2720-1974, "Fotografia - Esposimetri fotografici per uso generale (tipo fotoelettrico) - Guida alle specifiche del prodotto (Prima edizione - 1974-08-15)".

Ho anche scoperto che Thom (almeno dal mio punto di vista) si sbagliava abbastanza sui prezzi - una copia di questo standard costa solo $ 65 USA. Questo non mi ha colpito come un "grande dollaro" - in effetti, mi è sembrato un prezzo equo da pagare per un po 'di illuminazione reale (gioco di parole non proprio inteso) sull'argomento.

Lo standard ha confermato parte di ciò che Thom aveva da dire, come calibrare i misuratori direttamente da fonti che emettono luce piuttosto che da luce riflessa. Sfortunatamente, altre parti di ciò che Thom ha da dire non sono così strettamente allineate con il contenuto dello standard. Ad esempio, a conclusione del suo articolo, include un commento di "lancia" che menziona un "fattore K", senza specificarne il significato o lo scopo esatti. Thom ha risposto dicendo: "Nessun produttore con cui ho parlato sa qualcosa di un fattore K, e tutti parlano specificamente dello standard ANSI come loro criteri per la costruzione e il collaudo dei contatori".

Come detto, questo potrebbe non essere esattamente sbagliato - ma è certamente fuorviante nella migliore delle ipotesi. In realtà, gran parte dello standard ISO è dedicato al fattore K. Gran parte del resto è dedicato al fattore C, che corrisponde al fattore K, ma viene invece utilizzato per i contatori di luce incidente (il fattore K si applica solo ai contatori di luce riflessa). Sarebbe assolutamente impossibile seguire lo standard (almeno per quanto riguarda un misuratore di luce riflessa) senza conoscere (abbastanza) il fattore K.

La norma specifica che: “Le costanti K e C devono essere scelte mediante analisi statistica dei risultati di un gran numero di prove effettuate per determinare l'accettabilità a un numero di osservatori, di un numero di fotografie, per le quali è nota l'esposizione , ottenuto in varie condizioni di materia e in una vasta gamma di luminanze. "

Lo standard specifica inoltre un intervallo entro il quale il fattore K deve rientrare. I numeri per l'intervallo dipendono dal metodo utilizzato per misurare / valutare la velocità del film (o il suo equivalente con un sensore digitale). Per il momento, ignorerò le velocità in stile DIN e guarderò solo le classificazioni di velocità in stile ASA. Per questo sistema, l'intervallo consentito per il fattore K è compreso tra 10,6 e 13,4. Questi numeri non corrispondono direttamente ai valori di riflettanza (ad es. 10.6 non implica una carta grigia al 10,6% come grigio di medio livello), ma corrispondono a diversi livelli di illuminazione che saranno misurati come grigio di medio livello. In altre parole, non esiste un livello specifico di riflettanza che deve essere misurato come grigio di medio livello - piuttosto, è consentito qualsiasi valore all'interno dell'intervallo specificato.

Il fattore K è correlato a un'esposizione misurata mediante la seguente formula:

K = LtS / A ²

Dove:

K = fattore K
L = luminanza in cd / m ²
A = numero f /
t = velocità dell'otturatore effettiva
S = velocità del film

Usando questa formula e un monitor calibrato, possiamo trovare il fattore K per una fotocamera specifica. Ad esempio, ho una fotocamera Sony Alpha 700 e un monitor calibrato per una luminosità di 100 cd / m ² . Facendo un rapido controllo, la mia fotocamera misura lo schermo (mostrando la sua idea di bianco puro) senza altre fonti di luce visibili, con un'esposizione di 1/200 di secondo af / 2. Eseguendo questo attraverso la formula, si ottiene un fattore K di 12,5 - appena sopra la metà dell'intervallo consentito dallo standard.

Il prossimo passo è capire a quale livello di "grigio" su una carta corrisponde. Facciamolo in base alla regola del sole f / 16, che dice che una corretta esposizione sotto la luce del sole è f / 16 con una velocità dell'otturatore che è il reciproco della velocità del film. Possiamo matematicamente trasformare la formula sopra in:

L = A ² K / tS

Risolviamo le cose per il film ISO 100:

L = 16x16xK / .01x100

.01 e 100 si annullano (e si annullano sempre poiché la regola è che il tempo di esposizione è reciproco della velocità del film), quindi questo semplifica: L = 256K.

Lavorare i numeri per i valori più bassi e più alti consentiti per il fattore K dà rispettivamente 2714 e 3430.

Ora, ci imbattiamo nel motivo per cui lo standard ISO specifica i livelli di luce piuttosto che la riflettanza di una superficie - anche se tutti abbiamo visto e sentito la regola del sole f / 16, la realtà è che la luce solare chiara varia su un intervallo considerevole, a seconda del stagione, latitudine, ecc. La luce solare chiara ha una luminosità compresa tra circa 32000 e 100000 lux. La media di quell'intervallo è di circa 66000 lux, quindi lavoreremo i numeri su quella base. Questo deve essere moltiplicato per la riflettanza per dare una luminanza, ma il risultato da ciò emerge in unità di "apostilbs" piuttosto che in cd / m ² . Per convertire da apostilbs a cd / m ² , moltiplichiamo per 0,318:

L = I x R x 0,318.

Dove:

R = riflettanza
I = illuminanza (in lux)
L = luminanza (in cd / m ² )

Abbiamo già i valori per L che ci interessano, quindi riorganizzeremo questo per dare i valori di R:

R = L / 0,318 I

Inserendo i nostri valori minimo e massimo per I, otteniamo:

R ₁ = L / 10176
R ₂ = L / 31800

Quindi inseriamo i due valori per L per definire il nostro intervallo consentito per R:

R _1,1 = 2714/10176
R _1,2 = 2714/31800
R _2,1 = 3430/10176
R _2,2 = 3430/31800

R _1,1 = .27
R _1,2 = .085
R _2,1 = .34
R _2,2 = .11

In altre parole, tra la gamma di luminosità del sole e la gamma di fattori K consentiti dalla norma ISO, una riflettanza da circa l'8,5% a circa il 34% può rientrare nei requisiti della norma. Questa è ovviamente una gamma molto ampia di valori - e uno che include chiaramente sia i sostenitori del 12% Thom che il 18% di una tipica carta grigia.

Per restringere un po 'la gamma, consideriamo solo la media aritmetica e geometrica della gamma di luminosità dal sole: 66000 e 56569 lux rispettivamente. Inserendoli nella formula per l'intervallo di possibili valori di riflettanza si ottiene:

R _1,1 = 2714/20988
R _1,2 = 2714/17989
R _2,1 = 3430/20988
R _2,2 = 3430/17989

I risultati di questi sono:

R _1,1 = .13
R _1,2 = .15
R _2,1 = .16
R _2,2 = .19

Una carta grigia al 18% è vicina a un'estremità di questo intervallo, ma rientra ancora nel range. Una carta grigia al 12% non rientra nel range; dobbiamo ipotizzare un livello di luce superiore alla media affinché funzioni. Se calcoliamo la media dei quattro numeri sopra, otteniamo un valore di circa il 16% di grigio come "l'ideale" - uno che dovrebbe funzionare ragionevolmente bene in quasi tutte le condizioni.

Riassumere:

1. Lo standard ISO consente una gamma di calibrazioni, non solo un livello
2. La normale luminosità diurna copre anche una gamma abbastanza ampia
3. Il 18% di grigio è giustificabile in base a livelli di luce medi
4. Il 12% di grigio non è giustificabile in base a livelli di luce medi
5. Basato su livelli di luce medi, il valore ideale per una carta grigia sarebbe circa il 16%
6. Il misuratore potrebbe essere calibrato al 18%, ma probabilmente non è (e non dovrebbe essere) calibrato al 12%.

cos'è reale, perché il 18%?

Questa è la quantità di luce utilizzata dalla maggior parte delle fotocamere per determinare l'esposizione. Questo è stato scelto (invece del 20%, ecc.) Perché, in media, la maggior parte delle "fotografie" utilizzate dai fotografi medi tendono a lavorare all'incirca alla stessa quantità di esposizione alla luce del solido, grigio al 18%.

Se, tuttavia, stai scattando qualcosa che ha molto bianco o molto buio, la tua esposizione sarà disattivata. Ad esempio, se scatti una foto di un grande edificio bianco, probabilmente vorrai regolare l'esposizione per compensare, poiché il valore predefinito sarà il 18% di grigio, vedi tutto il bianco e riduci l'esposizione (per rendere l'intero l'immagine media lo stesso contenuto di luce del 18% di grigio). Ti consigliamo di avere un'esposizione superiore al valore predefinito per compensare.

Puoi usare una carta solida che abbia il tono grigio appropriato per compensare ciò nella tua fotocamera. Molte fotocamere hanno funzioni di compensazione dell'esposizione che ti permetteranno di configurare la fotocamera puntandola verso qualcosa con la giusta quantità di saturazione del colore.

Se vuoi creare la tua carta, dovrai saturare la carta con il 18% di grigio. Questo funzionerà fino a un riempimento solido (in RGB) di circa 46 per R, G e B. Tuttavia, tieni presente, tuttavia, che la maggior parte delle stampanti distorce il tuo colore un po ', quindi quando stampi, potresti voler controllare i risultati contro il tuo originale.

Le carte sono progettate per riflettere circa il 18% della luce in arrivo, che per un essere umano appare a metà strada tra il massimo bianco e il nero più scuro e sembra essere una buona idea della riflettanza media delle tipiche scene naturali - L * 50 come è stato menzionato correttamente sopra.

La domanda successiva, e da dove proviene il 12%, è questa: se misuriamo la carta grigia del 18%, che per un essere umano appare come grigio medio ma ha davvero circa il 18% dell'intensità del massimo bianco diffuso, quale valore dovrebbe queste informazioni possono essere registrate nei nostri file non elaborati. Ricorda che il film ha un leggero rolloff nei momenti salienti, mentre il digitale ha un cutoff assoluto. Così hanno deciso di dare un mezzo stop di headroom extra per salvaguardare i punti salienti (possibilmente speculari) e, se lo si desidera, fornire un rolloff di mezzo stop. È stato deciso che la luminanza proveniente da una carta grigia che riflettesse il 18% della luce in entrata, nota anche come L * 50, nota anche come grigio medio, sarebbe stata effettivamente registrata al 18% / sqrt (2) = circa il 12,8% del bianco massimo diffuso - in modo lineare file non elaborato.

Quanto a ciò che accade ai dati successivi, diventa molto disordinato e gli standard hanno davvero fatto un casino, imho.

Pensa alla scala tonale dal nero al bianco. Invece di un gradiente uniforme, suddividilo in 11 parti (chiamate zone). La zona 0 è nera fissa senza dettagli. La zona 10 è bianca fissa senza dettagli. La zona 5 al centro è grigia al 18%. "Sistema di zona" di Google per maggiori informazioni.

È molto probabile che il tono di grigio a cui tieni davvero sia del 12% in quanto questo è ciò che i misuratori della fotocamera sono probabilmente calibrati per misurare. Vedi l'articolo di Thom Hogan sulle carte grigie.

Il PO ha chiesto: perché la carta grigia standard ha una riflettanza del 18%?

La risposta breve è che un numero significativo di produttori ha calibrato i propri esposimetri nella convinzione che una scena standard abbia una media del 18% di riflessione.

I seguenti produttori lavorano al 18% di riflettanza:
Minolta
Sekonic
Pentax
Gossen
Kenko

Questa informazione è stata presa dai loro manuali del misuratore di luce. Segui i link per vedere i miei riferimenti.

Si ritiene che i seguenti funzionino con una riflettanza del 12%, anche se non sono stato in grado [di confermarlo. Informazioni derivate dall'articolo Wikipedia del misuratore di luce . Vedi anche questo articolo da Photo.net
Canon
Nikon

Mentre non ho informazioni per Olympus.

Quindi la domanda successiva diventa: perché alcuni produttori scelgono il 18% e altri scelgono il 12%?

La risposta può essere trovata nella ISO 2720 , che afferma che:

Le costanti K e C devono essere scelte mediante analisi statistica dei risultati di un gran numero di prove effettuate per determinare l'accettabilità a un gran numero di osservatori, di un numero di fotografie, per le quali era nota l'esposizione, ottenute in varie condizioni di modo soggetto e su una vasta gamma di luminanze.

Ciò significa che ogni produttore è libero di determinare misurando il livello medio di grigio della scena standard. Dato che hanno usato misurazioni indipendenti delle costanti di calibrazione (K e C) è sorprendente (e gratificante) che ci sia così tanto accordo.

K e C sono le costanti di calibrazione per misuratori di luce riflessa e incidente.
K ha raccomandato valori da 10,6 a 13,4
C ha raccomandato valori da 320 a 540

Ora si scopre che i due gruppi di produttori, nonostante i propri test, sono arrivati ​​a valori diversi di K e C. E questi valori, attraverso la semplice applicazione delle leggi della fisica, danno una riflessione del 18% o del 12% per la scena standard.

Per gli interessati, le formule sono disponibili nell'articolo Wikipedia di Light Meter , quindi non le ripeterò qui.

Quindi qual è il valore "corretto"? 18% o 12%?

a) non hai molta scelta ma lavorare con il valore che il tuo produttore ha scelto.
b) la differenza è abbastanza piccola da avere scarso effetto pratico.
c) sembra che nessuno abbia notato la differenza comunque.

La linea di fondo è che i valori del 18% o del 12% per la riflettanza media sono stati raggiunti misurando la riflettanza media (fotograficamente) di un gran numero di scene. Quindi questi sono numeri che sono arrivati ​​a livello sperimentale e non sorprende che ci siano alcune differenze.

C'è un modo per arrivare al numero teoricamente?

Nello spazio colore Lab L (luminosità) può variare da 0 (nero) a 100 (bianco diffuso). Scelgo lo spazio colore Lab perché è progettato per approssimare la visione umana. Se si presume che la luminosità media cada a metà strada tra questi due estremi, si ha un punto iniziale di L * = 50.

Ora, utilizzando l'eccellente calcolatore di colori CIE di Bruce Lindbloom , possiamo calcolare la luminanza corrispondente e i valori dei pixel sRGB. Ciò fornisce valori di luminanza del 18,4% (Y sulla scala CIE XYZ ) e 118,9 pixel per sRGB.

Certo, dire che la luminosità media della scena media è a metà strada tra il bianco e il nero è un grande presupposto e semplifica il mondo reale. Uno ha davvero bisogno di una sorta di base sperimentale per questa ipotesi. Ma è certamente interessante che questo calcolo arrivi a un risultato vicino a quello di molti produttori.

Il 18% di grigio è l'ombra da cui attraverso la misurazione dell'obiettivo (TTL) basano le loro figure di esposizione - puoi anche usarlo per controllare il bilanciamento del bianco se vuoi calibrare per uno scatto.

Quando non ne hai uno a portata di mano, di solito puoi sostituire un'area di cemento, se è nella scena o almeno in circostanze di illuminazione simili.

Per la maggior parte, gli standard non sono progettati per spiegare la teoria. Il loro scopo è descrivere come fare qualcosa, determinare la velocità del film, calibrare un esposimetro, ecc. E si basano sulla ricerca che può essere trovata in articoli scientifici su riviste scientifiche. Tre articoli che descrivono la teoria della calibrazione del misuratore sono:

Stimson, Allen, An Interpretation of Current Exposure Meter Technology , Photographic Science and Engineering, vol 6, No 1, Jan-Feb 1962.

Scudder, Nelson, Stimson, Rivalutazione dei fattori che influenzano il controllo manuale o automatico dell'esposizione della telecamera , Journal of SMPTE, vol 77, gen 1968.

Connelly, D, Livelli di calibrazione di film e dispositivi di esposizione , The Journal of Photographic Science, vol 16, 1968 ..

Su come stampare una carta del 18%, senza teoria o logica sul perché 18 non un altro numero ...

Seguire qualsiasi teoria o consiglio sull'impostazione dei valori RGB in un programma di grafica non è affidabile. I monitor e le stampanti sono progettati per far apparire bene la grafica e mancare di precisione scientifica. Anche se l'intero sistema è calibrato, beh, non mi fido mai abbastanza che tali cose siano accurate, soprattutto non per le proprietà ottiche fisiche delle stampe.

Alla fine, dovrai creare un grande rettangolo grigio con alcuni valori RGB scelti e stamparlo. Come sapere quale valore RGB?

Per prima cosa usa il tuo programma di grafica per stampare una griglia fine di quadrati neri su uno sfondo bianco vuoto. Fai in modo che i quadrati coprano il 18% dell'area. Lo spazio tra i quadrati dovrebbe essere 1,59 volte la larghezza o l'altezza dei quadrati. Rendi questa griglia piccola ma abbastanza grande da avere un buon controllo sulla geometria accurata e farla coprire un'intera pagina.

Con un buon inchiostro scuro nella stampante, il bianco sarà quasi il 100% riflettente e il nero quasi lo 0% (ma nulla è perfetto), quindi la riflessione complessiva è in media del 18%. Fotografa questa stampa in bianco e nero fuori fuoco, lasciando che la fotocamera esegua la media.

Indovina un valore RGB, rendi l'intera pagina quel valore di grigio e stampalo. Fotografalo, sfocato, accanto alla tua griglia in bianco e nero. A seconda che sia più chiaro o più scuro della griglia, perfeziona la tua ipotesi RGB. Ripeti fino a quando non corrispondono.

Fare attenzione ad avere un'illuminazione uniforme ed evitare effetti di vignettatura nell'ottica.

Per riassumere una risposta.

Dal bianco al nero, gli occhi vedono una gamma di grigi. Poiché gli occhi vedono logaritmico (e le orecchie sentono logaritmico), ciò che gli occhi sembrano al centro - questo in realtà non contiene il 50% di nero + 50% di bianco, ma il 18%.

Il punto medio per l'occhio contiene il 18% di nero su bianco.

Per fare questo su Photoshop, riempi uno sfondo bianco con un motivo nero al 18%. Quindi in Photoshop se riempi con metà nero su uno sfondo bianco, non ottieni il grigio medio che l'occhio può vedere.

Molti anni fa sono stato creato una pagina base su quella regola del 18% per calibrare il monitor. La differenza con altre calibrazioni era che, utilizzo il 18% per riempire lo sfondo di nero e non il 50%

Ho ancora questa pagina di calibrazione gamma online. Sfoca gli occhi e cerca di far scomparire il cerchio all'interno.

"18%" è la quantità di luce riflessa dal punto medio del bianco e nero (zona V di Adams). La convenzione precisa del 18% (non 17%, 19%, ecc.) Viene dall'industria grafica (probabilmente - vedi link).

In fotografia, ha due usi principali:

• Un oggetto noto per essere di colore neutro può essere d'aiuto nella correzione del bilanciamento del bianco. Questo non deve essere grigio medio, ma grigio.
• Un oggetto di riflettanza nota può aiutare con la misurazione. Il palmo della tua mano è un buon sostituto per questa funzione di una carta grigia: è circa 1 stop più luminoso.

Tuttavia, nel carattere più grande possibile qui:

Il 18% di grigio non è quello su cui è calibrato lo strumento.

Davvero e veramente.

Questo è un mito persistente, ma in realtà non è il caso. I misuratori integrati nella fotocamera sono calibrati più vicino al grigio al 12%, che è una differenza di circa mezzo stop. Questo è lo standard ANSI.

C'è una spiegazione pratica di Thom Hogan qui: http://www.bythom.com/graycards.htm

E per coloro che preferiscono occuparsi di foot-candle e foot-lamberts, una versione matematica qui: http://www.richardhess.com/photo/18no.htm

È una rivelazione scioccante, cosa dovrei fare?

Probabilmente niente. La maggior parte delle carte grigie rimane inutilizzata nell'armadio. Anche in uso, un mezzo stop è abbastanza trascurabile nella maggior parte delle situazioni. Quindi, se sei felice di come vanno le cose, continua!

Se questa differenza è importante per te, l' articolo di Hogan offre consigli pratici su una barra laterale, qui estratto:

Se scatti in digitale, scatta una carta grigia sotto un'illuminazione uniforme al valore misurato e con incrementi di terzo stop (usa solo la misurazione spot o ponderata centrale e assicurati che la scheda sia leggermente inclinata verso la luce [per assicurarti di essere vedere la luce riflessa]). Guarda gli istogrammi per ogni esposizione (sulla fotocamera, non in Photoshop, che utilizza un metodo diverso di generazione degli istogrammi). Se si utilizza una carta grigia al 18%, selezionare l'impostazione di esposizione che genera un valore centrato e impostarla nel controllo di compensazione dell'esposizione.