Зонная теория Адамса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Зонная теория Адамса, зонная система экспозиции — метод определения оптимальной экспозиции в фотографии и параметров лабораторной обработки полученного снимка, сформулированный фотографами Анселом Адамсом и Фредом Арчером в 1939—1940 годах. Широкую известность теория получила после 1948 года, когда была опубликована в книге «The Negative»[1]. Зонная система позволяет точно управлять отображением яркости деталей снимаемой сцены, и прогнозировать их оптическую плотность на готовом изображении в соответствии с творческим замыслом. Сам Адамс считал свою теорию кодификацией сенситометрии, предназначенной для упрощения её практического применения.

Базовые принципы[править | править вики-текст]

Зонная система была разработана для листовой чёрно-белой негативной фотоплёнки, позволяющей индивидуально подбирать сочетание экспозиции и режима проявления для каждого снимка. Однако, теория частично применима и к рулонным фотоматериалам при условии отказа от регулировки контраста. Кроме того, система может быть оптимизирована и для других типов фотоматериалов, в том числе цветных обращаемых и для цифровой фотографии и кинематографа. Адамсу удалось успешно применить разработанные им принципы даже для фотоматериалов одноступенного фотопроцесса, свойства которых существенно отличаются от любых других технологий регистрации изображения. Однако, во всех этих случаях требуются поправки из-за отличий фотографической широты, в результате которых может меняться число зон и их расположение на шкалах.

В основу зонной теории положен принцип, исходящий из того, что весь диапазон яркостей, доступный для воспроизведения при негативно-позитивном процессе, можно грубо разбить на 10 участков, получивших название зон[2]. При этом, ширина всех зон и размер шага между ними одинаковы и соответствуют одной ступени экспозиции, то есть её изменению в 2 раза. Делению на зоны подвергаются как визуально различимые яркости объекта съёмки, так и прямолинейный участок характеристической кривой негативного фотоматериала, отвечающий за пропорциональное воспроизведение полутонов. Базовыми считаются четыре зоны, легко отличаемые невооружённым глазом: «абсолютно чёрная» зона 0, среднесерая V, зона правильного отображения тонов кожи VI и совершенно белая X[3]. Иногда на практике шкалы яркости и плотности разбиваются на меньшее количество зон, чаще всего на семь, доступных наиболее распространённым фотоматериалам[4].

Таблица 1. Описание зон, используемых в теории Адамса
0 Абсолютно чёрный тон: очень глубокие тени, полное отсутствие деталей.
I Самые тёмные тона, близкие к чёрному: глубокая тень — без деталей, но с признаками фактуры. В цветных фотографиях допустимы искажения цвета.
II Появление первых деталей в тенях: складки, переломы, контурные линии и т. д. В цветных фотографиях допустимы искажения цвета.
III Не совсем чёрный: умеренно тёмные тона.
IV Средняя по плотности тень при солнечном освещении в ясный день. Загорелые люди, насыщенная по цвету трава, деревья.
V Стандартный серый тон (отражательная способность 18 %). Нормальный загар.
VI Чистое небо, строения из белого материала. Ключевая зона, соответствующая правильному отображению лиц и человеческой кожи.
VII Светло-серые, пастельные тона; типографский текст на белой бумаге.
VIII Белый тон с деталями и фактурой. Снег с фактурой.
IX Белый тон с минимумом деталей или фактурой. Сияющий снег.
X Совершенно белый тон без деталей, солнечные блики.


При использовании стандартных фотоматериалов и соблюдении условий проявления, обеспечивающих нормальный контраст изображения, тона объекта съёмки воспроизводятся пропорционально, то есть, если один из тонов воспроизведён верно, то все остальные будут располагаться относительно него в соответствующем порядке. Во время съёмки, исходя из этого правила определяется ключевой объект и экспозиция, необходимая для его отображения в нужном месте шкалы оптических плотностей будущего снимка. Таким образом достигается эффективное использование фотографической широты или преднамеренный сдвиг полутонов снимка в нужном направлении.

Ещё одним ключевым достоинством системы, особенно эффективным для листовых плёнок, является возможность регулирования контраста изображения, позволяющая сжимать или растягивать шкалу полутонов в зависимости от особенностей снимаемого сюжета. Это достигается подбором сочетания экспозиции и режимов проявления, составляя основу понятия визуализация[5].

Технология[править | править вики-текст]

Для достижения нужного результата фотограф или кинооператор перед началом съёмки должен чётко представлять вид будущего изображения и его тональность. Любой снимаемый сюжет состоит из участков с различной яркостью, благодаря отличиям в отражательной способности разных объектов съёмки и светотеневому рисунку от съёмочного освещения. При анализе снимаемой сцены необходимо определить, какие полутона являются наиболее важными, чтобы принять решение о точке отсчёта при измерении экспозиции. Результаты измерения, в свою очередь, соотносятся с необходимой на конечном позитиве оптической плотностью, которой должна отображаться измеренная деталь сюжета. Оценка распределения яркостей объекта съёмки, предшествующая экспонированию фотоматериала, в зонной теории носит название превизуализация (англ. Previzualization).

Десять условных серых полутонов и их отличие от чёрного
Примечание: Нормальное воспроизведение шкалы требует точной настройки монитора.

Параметры экспозиции могут определяться с помощью экспонометра двумя способами: по яркости или освещённости сцены. В последнем случае на результат измерения никак не влияет отражательная способность объектов съёмки, поскольку измеряется падающий на них свет. Однако, измерение по освещённости не позволяет точно управлять полутонами, давая усреднённый результат, и в зонной теории не применяется. При измерении яркости показания экспонометра зависят от соотношения поглощённого и отражённого излучения, которое должно обязательно учитываться.

Все экспонометры, работающие в режиме яркомера, калибруются с таким расчётом, чтобы обеспечивать правильную экспозицию для объектов с отражательной способностью 18 %[6]. Такая отражательная способность соответствует V зоне шкалы Адамса, и независимо от тона измеряемого объекта при нормальной печати он отобразится на снимке среднесерым. Поэтому, при определении экспозиции необходимо учитывать, какой именно тон измеряется, и какую оптическую плотность он должен приобрести. Например, тон человеческой кожи, отражающей примерно 36% света, на 1 ступень светлее и при непосредственном измерении лица требует соответствующей поправки[3]. Поэтому при корректном измерении, лица отображаются в VI зоне, соответствующей их нормальному восприятию на фотоснимке и киноэкране. На нормально проявленном негативе этому тону соответствует оптическая плотность 1,10 над вуалью.

* Римскими цифрами обозначены градации серого, 0 соответствует уровню вуали:
Отображение зон яркостей объекта на негативе
0 I II III IV V VI VII VIII IX X

Теория Адамса предполагает избирательное измерение яркости отдельных участков объекта съёмки точечным экспонометром[2]. В случае усреднённого измерения общей яркости сцены в интегральном или центровзвешенном режимах, приемлемый результат может быть получен только для усреднённых сюжетов, интегральная отражательная способность которых совпадает со стандартной, на которую калиброван экспонометр. Однако, при таком способе измерения сцен, в которых преобладают светлые или тёмные тона, снимок будет соответственно недодержан и передержан со смещением всех тонов к пятой и смежным с ней зонам. Например, при съёмке лыжников общим планом результаты интегрального измерения будут искажены обилием белых снежных поверхностей, давая заниженную экспозицию. В итоге, заснеженный фон отобразится на снимке ближе к V зоне, а лица персонажей, практически не повлиявшие на показания экспонометра, уйдут в плотную тень. При использовании зонной теории правильная экспозиция в этом случае может быть достигнута несколькими способами: измерением яркости снега с соответствующей поправкой для его отображения в IX зоне; измерением лиц с поправкой на 1 ступень для их размещения в VI зоне или использованием серой карты без поправок.

В первых двух случаях требуется опыт предвизуализации, приобретаемый в процессе практического освоения теории[3]. Например, снежная поверхность состоит не только из белых тонов, но обладает тенями и яркими бликами, и при измерении яркости необходимо точно представлять, какой зоне соответствует тот или иной участок. Лица могут также оказаться в тени, и их размещение в VI зоне приведёт к трудноустранимой при печати передержке в светах. Кроме того, тон кожи людей разных рас может отличаться, и усреднение этого параметра также приводит к ошибкам[6]. В упрощённом виде теория предполагает следующее правило: если изображение каких-либо деталей должно быть совершенно чёрным, они при измерении помещаются в нулевую зону, тогда как абсолютно белым должны соответствовать зоны VIII и IX[7]. При следовании предположению о соответствии тону человеческой кожи «ключевой» VI зоне следует учитывать распределение на лице светотени, измеряя его нужные участки.

Цифровая фотография[править | править вики-текст]

Зонная система применима в цифровой фотографии после соответствующей оптимизации. Сам Адамс предвидел появление цифровых технологий, и считал, что в этом случае применимы принципы, характерные для цветных обращаемых фотоматериалов, то есть экспонирование «по света́м», а обработка «по теням»[8]. Одно из главных отличий заключается в том, что каждой зоне в изображении соответствует не диапазон оптических плотностей, а координаты цветового пространства[1]. Правильно экспонированная серая карта в 8-битном пространстве RGB, как и в классической фотографии, отображается в зоне V. Граница между IV и V зонами располагается точно посередине шкалы со значением серого 128; 128; 128[9]. Второе, более важное отличие, заключается в том, что фотоматрицы, в отличие от традиционных эмульсий, обладают очень короткой характеристикой в области больших яркостей, не допуская передержек. Превышение нормальной экспозиции более, чем на 3 ступени, приводит к полной потере деталей и отображается в пространстве RGB координатами 255; 255; 255 («пробитые» света). В то же время, тени цифровых фотографий значительно информативнее, чем в классическом негативе, критичном к недодержкам[* 1]. Именно поэтому при расчёте экспозиции для цифрового фотоаппарата яркости в светах часто имеют решающее значение.

Фотоматрицы в силу физических принципов своего устройства, значительно уступают по диапазону воспроизводимых яркостей негативным фотоматериалам и сопоставимы с обращаемыми[10]. У большинства фотоаппаратов диапазон редко превышает длину шкалы из семи зон, обычно со II по VIII. Так, по данным журнала «Digital Photography Review», матрица камеры Nikon D3 обладает широтой в 8,6 ступеней при съёмке в стандарте JPEG и до 12 в формате RAW[1]. Недостаток может быть компенсирован технологией HDRi, предусматривающей съёмку неподвижного сюжета в несколько экспозиций. Одна из них рассчитывается для получения проработки в светах, а другая — в тенях[11]. При съёмке и обработке большую роль могут сыграть гистограммы, отображаемые большинством цифровых фотоаппаратов и графических приложений. В этом случае управление распределением полутонов на снимке опирается на характер гистограммы, отображающей характер данных в светах и тенях. Горизонтальную ось графика можно легко разбить на зоны, учитывая фотографическую широту матрицы в экспозиционных числах и нелинейность её отклика.

Практически зонная теория реализуется ручным измерением различных участков снимаемых объектов в режиме полуавтоматического управления экспозиции при наличии в фотоаппарате точечного способа замера встроенного TTL-экспонометра. Зная числовые значения границ зон в цветовом пространстве, можно с высокой точностью управлять тональностью как ключевых объектов, так и всего снимка. При этом, измерять можно не только средние полутона или человеческие лица, но и детали, соответствующие светам или теням. В этом случае, в результаты измерения вносится соответствующая поправка с учётом знака и количества ступеней, на которое выбранная зона отличается от центральной пятой. В цифровой фотографии недопустимость передержек вынуждает в большинстве случаев измерять яркость в светах, размещая их в соответствующей зоне шкалы. В среде фотолюбителей, не знакомых с теорией в целом, этот приём получил известность, как «сдвиг гистограммы вправо». Правильно экспонированный цифровой снимок требует минимальной последующей обработки, и в результате обеспечивает пропорциональное воспроизведение полутонов без постеризации и шумов в тенях.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. При этом, сильная коррекция «цифровых» теней усиливает шумы и может приводить к постеризации

Источники[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 Gisle Hannemyr. Exposing for the Highlights (англ.). Adapting the Zone System to Digital Photography. DPanswers. Проверено 29 января 2016.
  2. 1 2 Советское фото №1, 1980, с. 39
  3. 1 2 3 Советское фото №1, 1980, с. 40
  4. Фотомагазин, 1998, с. 95
  5. Ansel Adams, 2005, с. 3
  6. 1 2 Фотомагазин, 1998, с. 94
  7. Советское фото №2, 1980, с. 37
  8. Понимание и применение зонной теории Адамса (рус.). Публикации. «Мир Фотошопа» (23 сентября 2013). Проверено 26 января 2016.
  9. Johnson, 2007, с. 131
  10. Johnson, 2007, с. 151
  11. Johnson, 2007, с. 163

Литература[править | править вики-текст]

  • Ansel Adams. The Negative = Негатив. — 12-е изд.. — New York, Boston: «Little, Brown and Company», 2005. — Vol. 2nd. — 272 с. — (The Ansel Adams Photography Series). — ISBN 0-8212-1131-5.
  • Владимир Анцев Зонная система при экспонировании (рус.) // «Советское фото» : журнал. — 1980. — № 1. — С. 39,40. — ISSN 0371-4284.
  • Владимир Анцев Зонная система при экспонировании (рус.) // «Советское фото» : журнал. — 1980. — № 2. — С. 37,38. — ISSN 0371-4284.
  • Игорь Ильинский Зонная система экспонирования (рус.) // «Фотомагазин» : журнал. — 1998. — № 1—2. — С. 94—98. — ISSN 1029-609-3.
  • Chris Johnson. Chapter 10. The Zone System and Digital Photography // The Practical Zone System for Film and Digital Photography = Зонная система в цифровой и классической фотографии / Diane Heppner. — 4-е изд.. — Оксфорд: Focal Print, 2007. — 285 с. — ISBN 978-0-240-80756-0.