Se i färg hur våra ögon känner och kameror spelar in

Du hade så mycket kul på familjen fest på helgen. Du knäppte ett bra foto av dina farföräldrar, en du vill skriva ut och rama för dem. Du gjorde några små tweaks när du bearbetade fotot och tryckte det på din fotoskrivare hemma. Resultatet var alldeles för mörkt; fotot såg lerigt ut. Snarare än att leka med det, laddade du upp bilden till din lokala bildutskriftstjänst, men när du hämtade utskrift såg din farföräldrars hud onaturligt gul och din mormors violettfärgade tröja såg blå ut. Vad i helvete? Du ställer in din vitbalans innan du tar bilderna och bilden såg bra ut på din dator. Bilden verkade posta till webben utan några ändringar i färg eller densitet. Men varje version av bilden ser lite annorlunda ut och ingen av dem är vad du trodde du såg just nu.

Välkommen till världens färghantering inom fotografi och video. Det låter som om det ska vara så perfekt tekniskt och matematiskt. Färgbalansering får vita vita. En ColorChecker Target hjälper dig att uppnå färgnoggrannhet mellan skott och bearbetning. ICC (International Color Consortium) profiler standardiserar färghantering. Och ändå är dina resultat inte vad du kom ihåg eller förväntat. Även dina svarta och vita bilder ser ibland ut ".

Sanity och pålitliga resultat är möjliga. Det tar lite arbete och lite försök och fel, men åh, det finns ingen beskrivning av känslan av tillfredsställelse att skriva ut ett foto perfekt första gången eller få färgerna i en bild precis rätt för att uttrycka stämningen i ögonblicket.

Vi lanserar en serie artiklar om att arbeta med färg, vilket hjälper dig att komma till grytan av tillfredsställelse i slutet av en mångfärgad regnbåge. I den här artikeln tittar jag på vilken färg som är och hur vi ser den. Vad gör färg? Och varför ser färgen annorlunda ut mot olika människor och under olika omständigheter?

Vad du ser är inte nödvändigtvis vad du får

När jag var barn brukade jag spela med mina vänner: vi skulle försöka bestämma om vi alla såg en viss färg på samma sätt. Såg de röda som jag gjorde, eller såg de rött när jag såg lila men vi kallade båda våra uppfattningar "röda" eftersom det var ordet vi lärde oss att associera med det vi såg? Det var kanske ett barns spel, men undran var inte så långt från verkligheten.

Vad vi ser

Människosyn är komplex: vi har inte bara en varierande kapacitet för att se färg och ljus, vi behandlar också det vi ser genom våra hjärnor, vilket lägger till tolkningslag för färg och ljus.

"Vi ser inte världen som den är, vi ser det som vi är." -Anaïs Nin

Våra ögon uppfattar färg och ljus med två typer av celler, kända som "stavar" och "koner". En samling celler - kottarna - är känslig för färg, men kräver bra ljus. Dessa celler har den högsta synskärpan. Den andra samlingen av celler - stavarna - är känslig för luminans (hur ljus eller mörk) men mindre känslig för färg. Resultatet är att färg, djup och detaljer går förlorade då ljuset blir mörkare. Vad vi ser i svagt ljus uppfattar vi som platt och desaturated. Däremot ser vi extraordinära detaljer i starkt ljus.

Dessa två typer av celler existerar inte i lika stora delar eller fördelas jämnt i våra ögon. De celler som ser färg och kräver starkt ljus är färre i antal och koncentreras i mitten av vår vision. De celler som ser i svagt ljus är mer talrika och koncentreras främst runt kanterna i vår vision. Om du är husbil eller vandrare vet du att det bästa sättet att komma runt i mörkret är att fokusera mer på vad som ligger på vardera sidan av dig än vad som är direkt framför dig. Om du använder en ficklampa istället för att lysa den direkt framåt, kommer du att navigera genom mörkret bättre om du svänger ljuset från sida till sida. Detta beror på att cellerna som ser detaljer i mörk och mörk ljus är mest aktiva i vår perifera vision.

Illustrationskälla: iStock. Redigerad av Dawn Oosterhoff.

Oavsett om ljuset blir mörkare eller ljusare, är nedgången i det vi ser mycket gradvis. Vi kan se detaljer i starkt ljus och kommer att se färg, om inte fin detalj, till de allra ljusaste höjdpunkterna. Vår förmåga att skilja färger och detaljer minskar gradvis när ljuset tappar men vi kan upptäcka rörelse och se former i mycket djup skugga.

När vi tar sikte på sig registrerar cellerna i våra ögon färg, luminans och detaljer, men våra hjärnor berättar för oss vad vi ser. Våra hjärnor tolkar informationen och fyller i luckor. Våra hjärnor uppmanar också våra minnen och erfarenheter att tolka vad vi ser. Vi märker inte hur linjer konvergeras när de återfår i avståndet, eftersom våra hjärnor korrigerar förvrängningen. På samma sätt märker vi inte hur mycket gult eller rosa eller grönt kan vara i ett rumsljus eftersom våra hjärnor inte anser att det är lika viktigt att märka att det röda köttet nu är något grå.

Vad kameran får

Vad en kamera "ser" kan enkelt beskrivas: En kameras sensor registrerar ett smalt område av ljus och färg, och fotoreceptorerna svarar enhetligt över synfältet. Fotoreseptorer desaturerar inte färg i skuggor, och registrerar inte mer detaljer eftersom ljus blir ljusare. På samma sätt registrerar inte fotoreceptorer mer färg i mitten av synfältet. Varje fotoreceptor, oavsett plats på sensorn, registrerar färg och ljus, eftersom de finns inom sensorns luminansområde. Vidare slutar en sensors förmåga att spela in färg och detaljer helt enkelt i endera sensorns luminansområde. Höjdpunkter klipp till vitt och skuggat klipp till svart.

Kameror tolkar vad fotosensorerna registrerar, men tolkningen är begränsad och bygger på en fast algoritm. Tolkning innebär att man jämför och extrapolerar befintlig information för att fylla i små luckor med logik. Tolkningen är inte flytande eller flexibel. Konvergerande linjer kommer fortfarande att konvergeras, och mängden gul i glödlampa kommer att visas proportionellt som gul finns i en banan.

Spektrometrar-enheter som används för att färga kalibrera bildskärmsenheter som monitorer-arbete på samma sätt som kamerasensorer. De registrerar färg jämnt och linjärt. Det innebär att digital färghantering kommer att vara konsekvent över alla kalibrerade enheter, men kalibreringen kommer inte att anpassa sig till hur vi ser färg och ljus.

Levande kontra digital visning

Det finns ett annat lager av visuell varians att tänka på när man tittar på skillnaden mellan hur vi och digitala enheter ser färg och ljus. När vi tittar på en scen flyttar våra ögon - även om de bara är subtila - och tar mycket information utanför vårt huvudsakliga synvinkel. Vi kanske inte är medvetna om färgen, ljuset och formerna i vår yttre vision, men våra hjärnor får den informationen oavsett och använder den för att tolka vad vi ser omedelbart före oss.

Kameror kan hämta ljus och färg som kommer utanför synfältet, men bara när de passerar in i kamerans synfält.

För att lägga till ytterligare ett komplicitetslager för denna varians, anser att det vi tittade på när vi tog fotografiet inkluderade visuell information som kameran inte skulle ha tagit. Vi reproducerar sedan fotot och ser fotot i mitten av ett annat synfält. Visuell information som startade som en bred expansion fångas på ett sätt som är annorlunda än hur vi skulle ha sett saker, då komprimeras och presenteras tillbaka till oss i mitten av ett annat synfält som bidrar med olika uppgifter till vår hjärna. Det är den fotografiska motsvarigheten till roliga speglar på en karneval.

Vår kamera "ser" en inrymd del av allt vi ser.Vi lägger till ett annat lager av komplexitet till vad vi ursprungligen såg när vi tittar på den fotograferade scenen i en ny vy. Basbildskälla: iStock. Bildinsättningar och redigering av Dawn Oosterhoff.

Färgteorier

När det gäller att förstå färg och dess roll i fotografering, är det viktigt att även granska hur färger kombinerar för att skapa andra färger. Du kanske har lärt dig någon gång - sannolikt i konstklassen - att röda, gula och blåa är primära färger, och blandning av dem ger de sekundära färgerna grönt, orange och lila. Idén har funnits sedan 1700-talet och är fortfarande det övervägande sättet som används i klassisk konst. Men medan den teorin kan fungera när man blandar färg, så är det inte hur vi ser färg och det är inte hur färg reproduceras i fotografi eller skriv ut.

Trichromatisk teori

Det finns två teorier som förklarar hur vi ser färg. Enligt den trichromatiska teorin har vi olika receptorer för olika färger i våra ögons kegelceller (cellerna som ser färg). De olika receptorerna tar upp tre olika våglängder ljus: lång, medium och kort, som vi ser som röd, blå och grön. Dessa tre färger kombinerar för att ge oss alla andra synliga färger.

Det ska inte vara en överraskning att alla färger i luminansutgångsenheter (kameror, dataskärmar, projektorer osv.) Är sammansatta med olika kombinationer av rött, blått och grönt. Eftersom RGB är ljusets färger, om du lägger till alla tre färgerna tillsammans blir du vit. Subtrahera alla tre färgerna och du blir svart. Det är grunden för RGB-färgmodellen.

Utskriftsfärgmodellen CMY-är den inverse av RGB-modellen och är således också baserad på den trichromatiska teorin. CMY är färgerna på utskriften. Bläck absorberar vissa våglängder av ljus och reflekterar andra för att skapa färg. Om du subtraherar var och en av rött, grönt och blått från vitt får du färgmotstånd: cyan, magenta och gul eller CMY. Om du lägger till alla tre färgerna (CMY) tillsammans får du (nästan) svart. (K-svart-läggs till skrivarfärgsmodellen för att ge en äkta svart, och för att spara utgiften att använda alla tre färgerna för att producera svart bläck.)

En färgkollage skapad av lysande ljus genom två lager av rött, grönt och blått gelatin.

Motståndsprocessteori

Motståndets processteori antyder att våra ögons keglingsceller är neuralt kopplade till tre motstående färgpar: blått mot gult, rött kontra grönt och svart kontra vitt. När ett av paret är aktiverat undertryckas aktiviteten i den andra. Till exempel, som röd är aktiverad, ser vi mindre grön, och som grön är aktiverad ser vi mindre röd.

Om du stirrar på en plåster röd i en minut, växla sedan för att titta på en jämn lapp av vit, du ser en efterbild av grön i mitten av vittet. Detta är motståndsprocessen på jobbet i din vision. Anledningen till att vi ser grön efter att vi stirrade på rött är att vi genom att stirra har tröttnat på det neurala svaret för rött. Detta gör det möjligt att öka den neurala responsen för grön.

Du har sett denna färgteori på jobbet när färgbalansera bilder. När du minskar rött blir din bild grönare och när du blir gul blir bilden mindre blå. Svart och vitt motstånd påverkar ljusets ljusstyrka.

Trichromatic Plus-motståndsprocessen är lika med färgvision

Ursprungligen trodde forskare att vår färgvision kunde förklaras av endast en av de två teorierna. Men även om forskare inte kan ge slutgiltigt bevis är det nu allmänt accepterat att vi använder båda metoderna i kombination för att se färg. Den trichromatiska teorin förklarar hur våra ögon får färg och motståndsprocessteorin förklarar de neurala anslutningarna som hjälper vår hjärnprocessfärg.

Återigen ser vi dessa teorier, nu i kombination, på jobbet inom fotografering. Bilder skapas med röda, gröna och blåa kanaler. Motsatt av rött, grönt och blått är cyan, magenta och gul. Färgen balanseras mellan rött och grönt och gult och blått. Justering av svarta (skuggor) och vita (höjdpunkter) balans ger en bild dens densitet.

Lab Color

När det används i fotografering är både trikromatiska (RGB) och motståndsprocess (R / G, Y / B, B / W) färgsystem platt. Vad jag menar är att justeringar inom dessa processer endast påverkar en variabel åt gången. Mer röd och mindre blå tippar en färg mot orange. Minska bara den gröna och du kommer att arbeta med en nyans av lila. Skiftning mellan svartvitt kommer att göra färgen mörkare eller ljusare.

Lab-färg, däremot, försöker replikera komplexiteten hos mänsklig vision genom att kombinera de tvåfärgsprocesserna i en tredimensionell modell. Varje färg är ett resultat av kombinerade och samtidiga saldon av rött och grönt ("a"), blått och gult ("b") och svartvitt (luminans eller "L"). Resultatet är en färgmodell som representerar det fulla sortimentet av färg det mänskliga ögat kan se.

Bildkälla: International Color Consortium (ICC) [Public Domain] 

Eftersom Lab färg är så stor och så exakt, har varje färg i alla andra färgproduktionsmodeller ett motsvarande värde i Lab. Faktum är att Lab används som basmodell för att beräkna varje färg i varje modell. Det är därför också ett pålitligt system för att översätta färger från en modell till en annan.

Vissa fotografer och digitala artister föredrar att arbeta i Lab, men för många är systemet för stort och för komplext för allmänt bruk. Däremot är RGB och dess följeslagare, CMYK, praktiska, konceptuellt enkla modeller som levererar mer än tillräckligt med färger.

Vågor, stigar och föremål

Det finns ytterligare en egendom att överväga om vi vill fullt ut förstå färg och hur det fungerar i fotografering: färger är komponenter av ljus som reser i vågor. Om du lyser vitt ljus i ett prisma, kommer prisma att böja (bryta) ljuset och en regnbåge av färger kommer att komma ut från andra sidan.

Fotografi av Kelvinsong [CCO], via Wikimedia Commons

Färgerna reser i sin egen våglängd. När färgerna är raka ihop, är resultatet vitljus. Men när ljuset tvingas ändra riktning, kommer varje färg att böja annorlunda beroende på dess våglängd. Violett, med kortast våglängd, böjer mest. Röd, med längsta våglängd, kommer att böja minst. Och så när vitt ljus träffar någon yta, är ljuset uppdelat i dess komponentfärger.

Lägg till den här kunskapen övervägande att vissa material, såsom glas, sänder ljus; Andra material, såsom en platt sten, absorbera ljus; och ännu andra material, såsom torkad lack, reflekterar ljus. Och som vi har sett med ett prisma, om inte ett objekt är helt platt kommer ljuset att bryta ner i komponentfärgerna eftersom det interagerar med objektet. Vidare, även om det är helt platt men inte helt klart, kommer material att absorbera vissa våglängder av ljus och reflektera andra. Således absorberar en platt sten ljus, men reflekterar också tillbaka några våglängder av ljus, vilket ger berget en gråbrun färg, till exempel.

Hur ljus överförs, absorberas och reflekteras påverkar inte bara de färger vi ser, men påverkar också kvaliteten på de färger vi ser. Ett objekt som absorberar mycket ljus - vår rock, till exempel - kommer att reflektera tillbaka en desaturated, platt färg. I motsats till detta kommer ett material som återspeglar en hel del ljustorkad lack, att ge oss en ljus, djup känsla av färg.

Lägg till allt

Vid det här laget kanske du tänker på att det här var allt väldigt intressant, men vilken skillnad gör det för mig när jag tar eller behandlar ett fotografi?

Digital fotografi har gett oss möjlighet att manipulera färg på ett sätt som vi inte tidigare har upplevt. Traditionella artister skola i färgteori och använda färg till stor fördel för att skapa kontrast, förmedla stämningar och rikta betraktarens uppmärksamhet. Fotografer har nu samma möjligheter för utökad kreativitet.

Digital fotografi har också infört tekniska variationer som påverkar och förändrar det vi ser och reproducerar. Genom att förstå färgteorier och hur färgen fungerar kan vi förbättra vårt tekniska tillvägagångssätt för färgnoggrannhet.

En djupare förståelse av färg och färghantering resulterar i bättre fotografering. Bilderna kommer bättre att fånga vad du upplevde och kände när du tog fotografiet, och din förmåga att använda färg till din fördel kommer att förbättra den känslomässiga effekten av och intresset för fotot.

Fotografi är ljusets konst och ljus är en sammansättning av färger. I denna serie tar vi en djup dyka in i färgen. Du lär dig att tillämpa principerna och teorin som vi lärde oss ovan för att fatta bättre beslut och ta större kontroll över färgen i ditt fotografi.