2. díl: Co se děje uvnitř? aneb Proč fotíme do mozaiky

Vítejte u druhého dílu. Minule jsme si řekli, že focení je hlavně o chytání světla – jako když napouštíte sklenici pod kohoutkem. Dneska se podíváme na to, co se s tím světlem děje, když už jednou nateče do foťáku.

Možná jste si všimli, že když fotíte, tak foťák nejen cvakne, ale ještě chvilku “přemýšlí” a vy na displeji najednou vidíte hotovou fotku. Co se v tu chvíli děje? Odehrává se tam zajímavá matematika a trocha kouzlení. Pojďme si to ukázat na něčem, co znáte z domova.

1. Proč váš foťák nevidí barvy? (Je jako černobílá televize)

Tohle je možná největší překvapení. Uvnitř foťáku je čip, kterému se říká senzor. Jeho úkol je zaznamenat světlo. Ale on je vlastně takový hloupý dělník – on nerozlišuje barvy. Vidí jen to, jestli je světla hodně (světlé), nebo málo (tmavé). Je to jako stará černobílá televize.

“Aha,” řeknete si, “tak proto jsou někdy fotky divné?” Přesně tak. Aby foťák vyrobil barevnou fotku, musí trochu podvádět.

Představte si, že na ten černobílý senzor nasadíte brýle. Ale ne normální brýle. Představte si, že každý “bod” (říká se mu pixel) na senzoru dostane malinkatý barevný filmek. Jeden bod má červený filmek, druhý zelený, třetí modrý.

Jenže pozor! Když dáte na jeden bod červený filmek, tak ten bod změří jenom červenou barvu. O zelené a modré v tomhle místě neví vůbec nic. A vedle je bod se zeleným filmkem, který zase neví nic o červené a modré.

Jak z toho tedy vznikne barevná fotka?

Představte si to jako skládání mozaiky nebo jako když pletete svetr. Foťák se podívá: “Tenhle bod je červený. Jeho soused vlevo je zelený a soused nahoře je modrý. Podle nich dopočítám, jakou barvu by asi tak ten červený bod měl mít ve skutečnosti.”

Tomuhle “dopočítávání” se říká, že foťák interpoluje barvy. Je to chytrý odhad, aby výsledek vypadal přirozeně. A foťák to dělá bleskově pokaždé, když cvaknete spoušť.

2. Když je tma, začnou “lítat komáři” aneb Co je to šum?

Vzpomínáte si na ISO z minula? Říkali jsme si, že je to takové “zesilovač rádia”, který nám pomáhá v šeru, ale přidá prskání. Tomu prskání se ve fotografii říká šum. Na fotce to vypadá jako takové jemné barevné zrno nebo komáři, kteří se pohybují ve tmě.

Proč tam je?

Když fotíte za tmy, na senzor dopadá jenom malinko světla. Ten “hloupý dělník” (senzor) si není jistý. Říká si: “Je tam fakt tmavě modrá, nebo už je to černá? A támhle, je to bílá, nebo jen šedá?” Je to jako když se vás na něco zeptáte a on odpoví: “No… tak napůl.”

A protože si není jistý, začne hádat. A v tom hádání dělá chyby. Jednou řekne, že to je bílá, podruhé, že zelená, a vzniknou ty barevné tečky.

Foťák se samozřejmě snaží tyhle chyby opravit. Zapne si v sobě takový “program na čištění”. Ten program se podívá na místo, kde je podezření na šum, a řekne si: “Všude kolem je šedá, tenhle jeden bílý bod bude určitě chyba. Přemaluju ho na šedou.”

A tady je ten háček:
Když je té opravy moc, foťák je přehnaně horlivý a začne “čistit” i tam, kde nemá. Vezme a slije dohromady jemné detaily. Výsledek? Pleť na fotce vypadá jako vosková figurína, vlasy jako jedna hmota a detaily jsou rozmazané. Odborně se tomu říká “efekt akvarelu” – fotka vypadá, jako by byla namalovaná vodovkami.

3. Proč foťák nevidí to, co vy? (Okno x pokoj)

Už se vám to určitě stalo. Stojíte v místnosti, koukáte z okna ven. Venku je krásně modrá obloha s mraky a vy zároveň vidíte i koberec a nábytek v pokoji. Všechno v pohodě.

Vezmete foťák, cvaknete a na fotce je buď krásné okno a černý pokoj, nebo hezky viditelný pokoj a okno je bílá knihovna bez mráčku. Proč?

Lidské oko je prostě zázrak. Zvládne se přizpůsobit obrovskému rozsahu světla – od nejjasnějšího slunce po nejhlubší stín. Foťák má ale omezený “kyblíček na světlo”. Říká se tomu dynamický rozsah.

Představte si, že každý pixel na senzoru je takový malý kyblík. Do kyblíku padá světlo – čím víc světla, tím je kyblík plnější.

• Venku u okna je světla strašně moc, kyblíky rychle přetékají a jsou úplně plné (na fotce je to bílá, přepálená).
• V pokoji je světla málo, kyblíky jsou skoro prázdné (na fotce je to černá, tzv. “utopená”).

Foťák to musí nějak vyřešit. Může se rozhodnout, že udělá fotku, kde budou kyblíky u okna akorát – ale pak ty v pokoji budou prázdné. Nebo naopak. Ale obojí najednou ten jeden malý kyblík prostě nezvládne.

Jak to foťáci obchází?
Modernější foťáky (nebo i telefony) umí trik. Rychle za sebou cvaknou tři fotky:

1. Tmavou – aby viděly oblohu.
2. Střední.
3. Světlou – aby viděly stín v pokoji.
   A pak je v sobě počítačově složí do jedné jediné fotky. Tomu se říká HDR. Není to kouzlo, je to chytrá matematika a skládání.

Co si z dnešního povídání odnést?

• Foťák nevidí barvy. On je dopočítává podle okolí. Je to mozaikář a matematik v jednom.
• Šum jsou chyby v datech. Když je moc tma, foťák tápe a dělá chyby – barevné tečky. Když je oprav moc, fotka je “umělá” a bez detailů.
• Oko vidí víc než foťák. Foťák má omezený “kyblík na světlo”. Ne vždy zvládne detaily ve světle i ve stínu zároveň.
• Každá fotka je odhad. To, co vidíte na displeji, není čistá pravda, ale výsledek složitého dopočítávání a oprav, které foťák udělá za zlomek vteřiny.

Příště se podíváme na to, co je to ten záhadný formát RAW, proč o něm všichňo mluví a jestli se vyplatí ho používat.