Zien in kleur hoe onze ogen en camera's registreren

Je had zoveel plezier op het familiefeest in het weekend. Je hebt een geweldige foto van je grootouders gemaakt - een foto die je wilt afdrukken en inlijsten. U hebt een paar kleine wijzigingen aangebracht toen u de foto verwerkte en deze vervolgens thuis op uw fotoprinter afgedrukt. Het resultaat was veel te donker; de foto zag er modderig uit. In plaats van er mee te spelen, heb je de afbeelding geüpload naar je lokale fotoprintservice, maar toen je de afdruk opraapte, zag de huid van je grootouders er onnatuurlijk geel uit en zag de violetkleurige trui van je grootmoeder er blauw uit. Wat is er in vredesnaam? U stelt uw witbalans in voordat u de foto's maakt en de afbeelding ziet er goed uit op uw computer. De afbeelding leek op het web te worden geplaatst zonder wijzigingen in kleur of dichtheid. Maar elke versie van het beeld ziet er een beetje anders uit en geen enkele is wat je dacht dat je op dat moment zag.

Welkom in de wereld van kleurenbeheer in fotografie en video. Het klinkt allemaal alsof het zo perfect technisch en wiskundig moet zijn. Kleurbalancering zorgt voor witte witten. Een ColorChecker-doel helpt u bij het verkrijgen van kleurnauwkeurigheid tussen opname en verwerking. ICC-profielen (International Color Consortium) standaardiseren kleurbeheer. En toch, uw resultaten zijn niet wat u zich herinnerde of verwachtte. Zelfs je zwart-witfoto's zien er soms 'uit'.

Geestelijke gezondheid en betrouwbare resultaten zijn mogelijk. Het vergt een beetje werk en wat vallen en opstaan, maar oh, er is geen beschrijving van het tevreden gevoel van het perfect afdrukken van een foto de eerste keer, of de kleuren in een afbeelding precies goed krijgen om de stemming van het moment uit te drukken.

We lanceren een reeks artikelen over het werken met kleur, waarmee je aan het einde van een veelkleurige regenboog tot de gewenste pot kunt komen. In dit artikel bekijk ik wat kleur is en hoe we het zien. Wat maakt kleur? En waarom ziet kleur er anders uit voor verschillende mensen en in verschillende omstandigheden?

Wat je ziet is niet noodzakelijk wat je krijgt

Toen ik een kind was, speelde ik een spel met mijn vrienden: we zouden proberen te bepalen of we allemaal een bepaalde kleur op dezelfde manier zagen. Zagen ze rood zoals ik deed, of zagen ze rood zoals ik paars zag, maar we hebben allebei onze waarnemingen "rood" genoemd omdat dat het woord was dat ons werd geleerd om te associëren met wat we zagen? Het was misschien een kinderspel, maar het wonder was niet zo ver van de realiteit.

Wat we zien

Het menselijke zicht is complex: we hebben niet alleen een variërende capaciteit om kleur en licht te zien, we verwerken ook wat we zien door onze hersenen, die interpretatielagen toevoegen aan kleur en licht.

"We zien de wereld niet zoals die is, we zien hem zoals we zijn." -Anaïs Nin

Onze ogen nemen kleur en licht waar met twee soorten cellen, bekend als "staven" en "kegeltjes". Een verzameling cellen - de kegeltjes - is gevoelig voor kleur, maar vereist goed licht. Deze cellen hebben de hoogste gezichtsscherpte. De andere cellenverzameling - de staven - is gevoelig voor helderheid (hoe helder of donker) maar minder gevoelig voor kleur. Het resultaat is dat kleur, diepte en details verloren gaan als het licht donkerder wordt. Wat we bij zwak licht zien, zien we als vlak en onverzadigd. In contrast zien we buitengewone details in fel licht.

Deze twee soorten cellen bestaan ​​niet in gelijke delen en worden evenmin gelijkmatig verdeeld in onze ogen. De cellen die kleur zien en helder licht nodig hebben, zijn minder in aantal en zijn geconcentreerd in het centrum van onze visie. De cellen die bij weinig licht zien zijn talrijker en concentreren zich voornamelijk rond de randen van onze visie. Als u een kampeerder of wandelaar bent, weet u dat u zich beter kunt concentreren op wat zich aan weerszijden van u bevindt in plaats van op wat zich direct voor u bevindt. Als je een zaklantaarn gebruikt in plaats van hem direct vooruit te schijnen, navigeer je beter door het donker als je het licht van links naar rechts zwaait. Dit komt omdat de cellen die details zien in dim en donker licht het meest actief zijn in onze perifere visie.

Illustratiebron: iStock. Bewerkt door Dawn Oosterhoff.

Of het licht nu donkerder of helderder wordt, de achteruitgang in wat we zien is zeer geleidelijk. We kunnen details in fel licht zien en zullen kleur, of zelfs fijne details, zien in de zeer helderste hoogtepunten. Ons vermogen om kleuren en details te onderscheiden neemt geleidelijk af naarmate het licht vervaagt, maar we kunnen beweging detecteren en vormen in zeer diepe schaduw zien.

Als we een blik in de ogen nemen, registreren de cellen van onze ogen kleur, helderheid en details, maar onze hersenen vertellen ons wat we zien. Onze hersenen interpreteren de informatie en vullen gaten in. Onze hersenen doen ook een beroep op onze herinneringen en ervaringen om te interpreteren wat we zien. We merken niet hoe lijnen samenkomen als ze in de verte verdwijnen, omdat onze hersenen de vervorming corrigeren. Op dezelfde manier merken we niet hoeveel geel of roze of groen in een kamerlicht kan zitten omdat onze hersenen dat niet zo belangrijk vinden als het opmerken dat het rode vlees nu enigszins grijs is.

Wat de camera krijgt

Wat een camera "ziet" kan eenvoudig worden beschreven: de sensor van een camera registreert een klein bereik van licht en kleur, en de fotoreceptoren reageren uniform over het gezichtsveld. Fotoreceptoren verzadigen kleuren niet in schaduwen, en ze nemen ook geen details op als het licht helderder wordt. Evenzo nemen fotoreceptoren niet meer kleur op in het midden van het gezichtsveld. Elke fotoreceptor, ongeacht de locatie op de sensor, registreert kleur en licht zoals ze bestaan ​​binnen het bereik van de luminantie van de sensor. Verder eindigt het vermogen van een sensor om kleur en details vast te leggen eenvoudig aan beide uiteinden van het bereik van de luminantie van een sensor. Markeert clip naar wit en schaduwen clip naar zwart.

Camera's interpreteren wat de fotosensoren registreren, maar de interpretatie is beperkt en is gebaseerd op een vast algoritme. Interpretatie bestaat uit het vergelijken en extrapoleren van bestaande informatie om kleine openingen met logica in te vullen. Interpretatie is niet flexibel of flexibel. Convergerende lijnen zullen nog steeds convergeren en de hoeveelheid geel in gloeilamp zal proportioneel hetzelfde zijn als geel in een banaan.

Spectrometers - apparaten die worden gebruikt om beeldschermapparaten, zoals beeldschermen, te kalibreren, werken op dezelfde manier als camerasensoren. Ze registreren kleur uniform en lineair. Dat betekent dat digitaal kleurbeheer consistent is voor alle gekalibreerde apparaten, maar de kalibratie zal zich niet aanpassen aan hoe we kleur en licht zien.

Leven versus digitaal kijken

Er is nog een andere laag van visuele variantie waarmee rekening moet worden gehouden bij het bekijken van het verschil tussen hoe wij en digitale apparaten kleur en licht zien. Als we naar een scène kijken, bewegen onze ogen - al is het maar subtiel - en nemen ze veel informatie buiten ons hoofdveld in beslag. We zijn ons misschien niet bewust van de kleur, het licht en de vormen in onze perifere visie, maar onze hersenen krijgen die informatie ongeacht en gebruiken deze om te interpreteren wat we direct voor ons zien.

Camera's kunnen licht en kleuren opvangen die buiten het gezichtsveld komen, maar alleen als ze het gezichtsveld van de camera binnengaan.

Om nog een andere laag van complexiteit aan deze variantie toe te voegen, bedenk dat wat we bekeken toen we de foto namen, visuele informatie bevatte die de camera niet zou hebben vastgelegd. Vervolgens reproduceren we de foto en bekijken we de foto in het midden van nog een ander gezichtsveld. Visuele informatie die begon als een brede uitgestrektheid wordt op een andere manier vastgelegd dan hoe we dingen zouden hebben gezien, en is vervolgens gecomprimeerd en gepresenteerd aan ons in het centrum van een ander gezichtsveld dat verschillende informatie aan onze hersenen bijdraagt. Het is het fotografische equivalent van leuke spiegels tijdens een carnaval.

Onze camera "ziet" een ingeperkt deel van alles wat we zien.We voegen een nieuwe laag van complexiteit toe aan wat we oorspronkelijk zagen toen we de gefotografeerde scène in een nieuwe weergave bekeken. Bron van basisafbeelding: iStock. Afbeelding invoegen en bewerken door Dawn Oosterhoff.

Kleurentheorieën

Als het gaat om het begrijpen van kleuren en de rol ervan bij fotografie, is het belangrijk om ook te bekijken hoe kleuren combineren om andere kleuren te creëren. Misschien heb je op een gegeven moment - waarschijnlijk in de kunstklasse - geleerd dat rood, geel en blauw primaire kleuren zijn, en als je ze mengt, krijg je de secundaire kleuren groen, oranje en paars. Het idee bestaat al sinds de 17e eeuw en is nog steeds de meest gebruikte benadering in de klassieke kunst. Hoewel die theorie misschien werkt bij het mengen van verf, is dat niet hoe we kleur zien en het is niet hoe de kleur wordt gereproduceerd in fotografie of afdrukken.

Trichromatische theorie

Er zijn twee theorieën die uitleggen hoe we kleur zien. Volgens de trichromatische theorie hebben we verschillende receptoren voor verschillende kleuren in de kegelcellen van onze ogen (de cellen die kleur zien). De verschillende receptoren nemen drie verschillende golflengten van licht op: lang, gemiddeld en kort, die we zien als rood, blauw en groen. Deze drie kleuren combineren om ons alle andere zichtbare kleuren te geven.

Het zou dus geen verrassing moeten zijn dat alle kleuren in luminantie-uitvoerapparaten (camera's, computerbeeldschermen, projectoren, enzovoort) zijn samengesteld met verschillende combinaties van rood, blauw en groen. Omdat RGB de kleuren van het licht zijn, krijg je wit als je alle drie de kleuren bij elkaar optelt. Trek alle drie de kleuren af ​​en je wordt zwart. Dat is de basis van het RGB-kleurenmodel.

Het printkleurenmodel-CMY-is het omgekeerde van het RGB-model en dus ook gebaseerd op de trichromatische theorie. CMY zijn de kleuren van afdrukken. Inkt absorbeert bepaalde golflengten van licht en reflecteert anderen om kleur te creëren. Als u elk van de kleuren rood, groen en blauw van wit aftrekt, krijgt u de tegenovergestelde kleuren: cyaan, magenta en geel, of CMY. Als u alle drie kleuren (CMY) bij elkaar optelt, krijgt u (bijna) zwart. (K-zwart-wordt toegevoegd aan het model met de afdrukkleur om een ​​echt zwart te verkrijgen en om de kosten van het gebruik van alle drie de kleuren te besparen om zwarte inkt te produceren.)

Een collage van kleuren gemaakt door licht te schijnen door twee lagen rode, groene en blauwe gelatine.

Proconentheorie van de tegenstander

De theorie van het tegenstanderproces suggereert dat de kegelcellen van onze ogen neuraal verbonden zijn om drie tegenovergestelde kleurparen te vormen: blauw versus geel, rood versus groen en zwart versus wit. Wanneer een van de paren is geactiveerd, wordt de activiteit onderdrukt in de andere. Als rood bijvoorbeeld is geactiveerd, zien we minder groen en als groen wordt geactiveerd, zien we minder rood.

Als je een minuutje naar een rode stip staar, en vervolgens overschakelt naar een even wit vlak, zie je een nabeeld met groen in het midden van het wit. Dit is het tegenstanderproces aan het werk in je visie. De reden dat we groen zien nadat we naar rood hebben gestaard, is omdat we door te staren de neurale respons voor rood hebben gemaest. Hierdoor kan de neurale respons voor groen toenemen.

U hebt deze kleurentheorie aan het werk gezien bij het uitbalanceren van afbeeldingen in kleur. Naarmate je rood wordt, wordt je afbeelding groener en naarmate je meer rood wordt, wordt je afbeelding minder blauw. Oppositie van zwart en wit heeft invloed op de helderheid van een afbeelding.

Trichromatisch Plus-oppositieproces is gelijk aan Color Vision

Aanvankelijk dachten de onderzoekers dat onze kleurvisie slechts door een van de twee theorieën kon worden verklaard. Hoewel onderzoekers geen definitief bewijs kunnen leveren, is het nu algemeen aanvaard dat we beide methoden in combinatie gebruiken om kleur te zien. De trichromatische theorie legt uit hoe onze ogen kleur krijgen en de procestheorie van de tegenstander verklaart de neurale verbindingen die onze hersenen helpen bij het verwerken van kleur.

Nogmaals, we zien de theorieën, nu in combinatie, aan het werk in de fotografie. Afbeeldingen worden gemaakt met rode, groene en blauwe kanalen. Het tegenovergestelde van rood, groen en blauw is cyaan, magenta en geel. Kleur is uitgebalanceerd tussen rood en groen en geel en blauw. Het aanpassen van de zwarte (schaduwen) en witte (hoogtepunten) balans geeft een beeld de dichtheid.

Laborkleur

Bij gebruik in fotografie zijn zowel trichromatisch (RGB) als tegenstanderproces (R / G, Y / B, B / W) kleursystemen vlak. Wat ik bedoel is dat aanpassingen binnen die processen slechts één variabele tegelijk beïnvloeden. Meer rood en minder blauw zal een kleur naar oranje tippen. Verklein alleen de green en je zult met een paarse tint werken. Door te schakelen tussen zwart en wit wordt de kleur donkerder of lichter.

Lab-kleur daarentegen probeert de complexiteit van het menselijke zicht te repliceren door de twee kleurenprocessen in een driedimensionaal model te combineren. Elke kleur is het resultaat van gecombineerde en gelijktijdige saldi van rood en groen ("a"), blauw en geel ("b") en zwart en wit (luminantie of "L"). Het resultaat is een kleurenmodel dat het volledige kleurbereik vertegenwoordigt dat het menselijk oog kan zien.

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

Omdat Lab-kleur zo enorm en zo nauwkeurig is, heeft elke kleur in elk ander kleurenproductiemodel een overeenkomstige waarde in Lab. In feite wordt Lab gebruikt als het basismodel voor het berekenen van elke kleur in elk model. Het is daarom ook een betrouwbaar systeem voor het vertalen van kleuren van het ene model naar het andere.

Sommige fotografen en digitale kunstenaars werken het liefst in Lab, maar voor velen is het systeem te groot en te complex voor algemeen gebruik. RGB en zijn partner CMYK daarentegen zijn handige, conceptueel eenvoudige modellen die meer dan voldoende kleuren leveren.

Golven, paden en objecten

Er is nog een andere eigenschap om te overwegen als we de kleur en de werking ervan in de fotografie volledig willen begrijpen: kleuren zijn componenten van licht, die in golven reizen. Als je wit licht in een prisma laat schijnen, zal het prisma het licht buigen (brekeren) en zal een regenboog van kleuren aan de andere kant tevoorschijn komen.

Foto door Kelvinsong [CCO], via Wikimedia Commons

Kleuren reizen elk in hun eigen golflengte. Wanneer de kleuren allemaal rechtdoor samen reizen, is het resultaat wit licht. Maar wanneer het licht gedwongen wordt van richting te veranderen, buigt elke kleur anders, afhankelijk van de golflengte. Violet, met de kortste golflengte, buigt het meest. Rood, met de langste golflengte, buigt het het minst. En dus wanneer wit licht op een oppervlak valt, wordt het licht opgesplitst in de samenstellende kleuren.

Voeg aan deze kennis de overweging toe dat sommige materialen, zoals glas, licht doorlaten; andere materialen, zoals een platte rots, absorberen licht; en toch reflecteren andere materialen, zoals gedroogde vernis, licht. En zoals we hebben gezien met een prisma, zal licht, tenzij een object perfect vlak is, uiteenvallen in componentkleuren terwijl het in wisselwerking staat met het object. Verder zullen materialen, zelfs als ze perfect vlak zijn maar niet perfect helder, sommige golflengten van licht absorberen en anderen reflecteren. Een platte rots absorbeert licht maar reflecteert ook enkele golflengten van licht, waardoor de rots een grijsbruine kleur krijgt, bijvoorbeeld.

Hoe licht wordt doorgelaten, geabsorbeerd en gereflecteerd, beïnvloedt niet alleen de kleuren die we zien, maar beïnvloedt ook de kwaliteit van de kleuren die we zien. Een object dat veel licht absorbeert, bijvoorbeeld onze steen, reflecteert een onverzadigde, egale kleur. Een materiaal dat bijvoorbeeld een grote hoeveelheid licht gedroogde vernis reflecteert, biedt ons een helder, diep gevoel voor kleur.

Alles toevoegen

Inmiddels denk je misschien dat dit allemaal heel interessant was, maar wat maakt het voor mij uit wanneer ik een foto maak of verwerk?

Digitale fotografie heeft ons een mogelijkheid geboden om kleur te manipuleren op een manier die we nog niet eerder hebben ervaren. Traditionele kunstenaars worden geschoold in kleurentheorie en gebruiken kleur met groot voordeel om contrast te creëren, stemmingen over te brengen en de aandacht van een kijker te trekken. Fotografen hebben nu dezelfde mogelijkheden voor uitgebreide creativiteit.

Digitale fotografie heeft ook technische variaties geïntroduceerd die van invloed zijn en veranderen wat we zien en reproduceren. Door kleurentheorieën te begrijpen en te begrijpen hoe kleur werkt, kunnen we onze technische aanpak voor kleurnauwkeurigheid verbeteren.

Een beter begrip van kleur- en kleurbeheer resulteert in betere fotografie. Afbeeldingen zullen beter vastleggen wat u waarnam en voelde toen u de foto nam, en uw vermogen om kleur in uw voordeel te gebruiken, zal de emotionele impact van en interesse in de foto verbeteren.

Fotografie is de kunst van het licht en licht is een samenstelling van kleuren. In deze serie nemen we een diepe duik in kleur. Je leert hoe je de principes en theorie die we hierboven hebben geleerd, kunt toepassen om betere beslissingen te nemen en meer controle te krijgen over kleuren in je fotografie.