18 % 회색이 사진의 중간에있는 것으로 간주되는 이유는 무엇입니까?

나는 누군가 (사진가)가 최근에 18 % 회색이 50 %가 아니라 흑백 사이의 절반이라고 말한 것을 들었습니다. 이것은 나에게 비논리적 인 것처럼 보였고, 내가 왜 그녀에게 물었을 때, 그녀는 그녀가 모른다고 말했다. 온라인 기사 몇 개를 읽은 후, 18 %가 종종 중간 회색이라고하며, 절반 정도의 지각 으로 간주됩니다 . 어떤 이유로 든 흑백 사이의 중간에 18 %이며, 그 이유는 무엇입니까? 그렇지 않다면 왜 우리는 18 %가 50 %가 아닌 절반이라고 생각합니까? 색상이 비선형으로 표시됩니까? , 카메라가 비선형 적으로 빛을 포착합니까, 아니면 이것은 일종의 상대적인 밝기 환상 입니다.

이것이 중복 된 것으로 보이는 질문을 읽은 후에도 여전히 Ansel Adams가 18 %를 선택한 이유, 시각적 인 이유 또는 왜 그렇게 널리 채택되었는지 알 수 없습니다. 이 숫자는 임의적입니까? 누군가가 올바른 것처럼 보였거나 ... 인식 (우리의 눈이 일을 선형으로 보거나 카메라가 이와 같이 작동합니까?) 또는 기타 기술적 이유로 인해 중간 회색이라고 주장하는 유효한 주장이 있습니까?

이야기는 간다 안셀 아담스 은 "18 % 회색"도 함께했다. 영화 촬영 당시, 그는 존 시스템 을 개발하고 있었고 "중간 회색"을 정의해야했습니다. 판결 요청이었습니다. 결국, 아이디어는 따라 잡았지만 영화와 카메라 회사들은 그들 자신의 중간 회색을 선택했습니다. 이다 재미있는 사실 디지털 카메라는 아마 중간 회색으로 더 같은 12 % 회색 뭔가를 사용하는.

숫자가 어떻든 중간 회색 뒤에있는 아이디어는 "빛의 50 %를 반영"하는 것이 아닙니다. 또는 "모든 빛을 흡수하는 것 (순수한 검은 색)과 모든 빛을 반사시키는 것 (순수한 흰색)"사이에도 있습니다. 그것은 당신의 인식과 관련이 있습니다.

눈은 로그 감지기입니다. 즉, 소스가 4 배 더 밝아지면 2 배 더 밝게 보입니다 . 32 배 증가하면 5 배만 밝아집니다. 128 배 밝기가 증가하면 7 배만 밝아집니다.

위의 숫자 는 실제 숫자 가 아닙니다 . 당신이 상상할 수 있듯이, 사람들에게 물건이 얼마나 밝은 지 측정하는 것은 매우 까다 롭고 사람마다 다릅니다. 중요한 것은 눈 의이 이상한 대수 특성이 중간 회색을 50 %로 유지하지 못하게한다는 것입니다.

당신이 이것에 대해 생각할 때 추가적인 관점을 위해 감마 차트를 볼 가치가 있습니다. 예를 들어 표준 디스플레이 감마는 2.2입니다. 곡선은 다음과 같습니다.

8 비트 공간에서 50 % 회색은 127 (가로 축)입니다. 이것은 디스플레이의 ~ 20 % 휘도 출력과 일치합니다. 감마의 개념을 표시하고 인쇄하는 데있어서 선형 (카메라 / 이미지) 데이터와 육안의 로그 감도 사이의 매핑 또는 변환을 제공하므로 감마 개념이 중요합니다.

인간의 눈은 고정 된 동공 크기에서 동적 범위의 10-14 f-stops 정도의 무언가를 해결할 수 있습니다. 14 비트 RAW로 촬영하는 최고의 DSLR보다 최대 3 스탑 더 좋습니다. 우리 뇌는 또한 모든 데이터를 한 번에 사용할 수 있습니다. 마치 시각 피질에 내장 된 16 비트 RAW 이미지 프로세서가있는 것처럼 [*] 하이라이트와 그림자 레벨 등을 자동으로 조정하여 완벽한 노출을 얻습니다. 실시간으로. ~ 18 % 그레이는 눈이 보는 장면에 자연스럽게 적용되는 처리에 적합한 경험적 값입니다.

일반적인 장면에서 작동하고 중간 회색으로 보이기 때문에 경험적입니다. 그러나 눈은 쉽게 속이고 상황에 매우 민감합니다. 뇌는 눈을 이해하기 위해 눈으로 보는 것을 무자비하게 포토샵으로 만들며 회색은 일상적으로 우리에게 의미있는 그늘이라고 상상됩니다. 이것의 고전적인 환영은 이렇습니다 :

여기서 A와 B사각형의 밝기는 동일합니다. 따라서, 눈은 매우 비선형 적이며, 또한 시야에 대한 렌더링에서도 균일하지 않습니다. 어두운 부분은 밝아지고 밝은 부분은 어두워지며 전체 장면은 세부적으로 추출 할 수있는 좁은 지각 범위로 크게 압축됩니다.

높은 다이내믹 레인지 장면을 촬영할 때 이것은 직관적이라고 생각합니다. 사진가들에게는 눈이 인식하는 것과 유사한 형태로 높은 다이내믹 레인지 장면의 균형을 잡기 위해 실제로 작업해야합니다. 조명을 제어 할 수있을 때 채우기, 채우기, 채우기 등의 LOTS를 추가 합니다. 많은 포스트가 필요하지 않은 균형 잡힌 컬러 사진을 얻으려면 장면의 어두운 영역을 채우기 위해 가능한 한 많은 빛을 추가해야합니다. 다이나믹 레인지를 최대한 줄여서 더 평평한 장면을 만듭니다. 우리의 뇌가 보는 장면과 관련이있는 것처럼 균일하게 조명됩니다.

아래의 의견에 대답하기 위해 위의 이미지에서 가져옵니다.

[*] 정보가 뇌에 전송되기 전에를하고자하는 사람들을 위해, 더 정확하게는, 초기 이미지 프로세싱 및 압축 중 일부는 직접 망막 뒤에 전문 세포의 여러 레이어에 의해 이루어집니다.

지각적인 문제를 넘어서더라도, 필름 노출 위도는 18 % 회색을 선호하는 또 다른 이유입니다. 장면의 평균 회색 톤이 50 %의 노출 값을 얻을 수 있도록 장면을 노출하려고하면 평균보다 두 배 더 밝은 것이 완전히 나옵니다. 장면의 평균 회색 톤이 예를 들어 5 %의 평균 값을 생성하도록 장면을 노출하려고하면 평균보다 희미한 것이 전혀 노출되지 않습니다. 전형적인 35mm 필름에 위도의 5 f- 스톱이 있다는 지침을 사용하면 18 % 회색이 그 중간에 거의 정확하게 떨어질 것입니다 (2.47 f- 스톱은 100 %에서 내려감). 정지 범위.

네거티브 필름을 촬영하고 인쇄하는 과정은 디지털 카메라와는 매우 다른 비선형 동작을 만듭니다. 빛에 노출되지 않는 필름 영역은 가능한 한 투명해야하며 인쇄 결과물이 검은 색으로 나타납니다. 양호한 단색 검정 인쇄를 달성하려면 투명에 충분히 가까운 필름 영역이 검정으로 인쇄 될 정도로 충분히 오래 인쇄해야합니다. 따라서 인쇄물에 검은 색이 좋은 인쇄물을 원한다면 검은 색으로되어 있지 않은 물체는 아무 것도 없어지지 않도록 최소한의 노출 수준을 가져야합니다. 반대로, 필름을 완전히 검정색으로 돌리려면 많은 빛이 필요합니다. 과다 노출 된 장면의 일부라도 약간의 디테일이 유지 될 수 있습니다.

디지털을 촬영할 때는 사물이 약간 다릅니다. 밝은 부분은 채도가 높아지고 (자세한 부분은 없어짐) 어두운 부분은 "노이즈"가되기 쉽습니다. 일반적으로 어두운 부분은 노이즈가 많이 노출 될 정도로 노출이 부족한 경우에도 여전히 세밀한 부분을 포함합니다. 카메라마다 노이즈의 양이 다르기 때문에 (그리고 노이즈 레벨은 다양한 조건에 따라 달라지기 때문에) 디지털 카메라의 "이상적 노출"중간 점은 종종 필름의 경우와 매우 다를 수 있습니다.

CCD / CMOS 센서와 달리 눈과 할로겐화은 emultion이 자연스럽게 로그 반응을한다고 덧붙이고 싶습니다.

초점면에 퍼진 분자 패치를 고려하십시오. 그 분자 (유기 염료 분자 또는 AgX 결정)의 상태를 변화 시켜서 incomimg 자극 (필름의 경우 특정 시간 창에서 결정을 치는 두 개의 광자)이 기록되며, 그 단위는 이제 사용됩니다 . 유닛의 절반이 이미 맞았을 때 고려하십시오. 다른 자극은 이미 사용 된 자극을 50 % 확률로가하므로 아무 것도 추가하지 않습니다. 깨끗한 영역에서와 같이 어두워 지려면 들어오는 빛의 두 배가 필요합니다.

이제 두 광자가 사물을 복잡하게 만들지 만 분포의 전체 모양은 같은 종류의 곡선입니다. 수학 칼럼에서 "좀비 문"에 대해 읽은 것을 기억합니다. 좁은 지점에 문이있는 벽으로 이어지는 레드 카펫을 상상해보십시오. 좀비는 카펫을 따라 줄을 따라 규칙적으로 간격을두고 있으며, 각각은 무작위로 (균일 분포) 좌우로 배치됩니다.

문을 통해 나오는 좀비의 분포를 역 로그 라고합니다 . 이제 지하철 턴 스타일 뱅크처럼 벽을 가로 질러 한 줄의 문이 있다고 상상해보십시오. 각 문은 한 번만 사용할 수 있습니다. 나중에 노출 후 사용 된 턴 스타일 수와 사용되지 않은 턴 스타일 수를 확인할 수 있습니다.

최신 전자 장치가 없으면 패치를보고 xx % 광학 밀도라고 말하기가 어렵지만 거친 입자 필름과 현미경으로 샘플 사각형에 몇 개의 검은 점 (노출 된 결정)이 있는지 계산할 수 있습니다. 테스트 노출을 기반으로 선형 범위를 결정한 방법을 모르겠습니다. 황제 적으로 원 스톱 증분을 수행하면 미디어의 기능을 찾을 수 있으며 중간에있는 것을 가리킬 수 있습니다. 그러나 밀도 계없이 선형 스케일에서 18 %라는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 아마도 안료를 비율로 혼합하여 그림의 전통에서 비롯된 것일 수 있습니다.

내 이해는 18 % 회색이 눈 주위 (약 90 %) 또는 탄광의 검은 고양이가 아니라 평균 하루에 평균 우리 주변의 빛의 평균 반사율로 간주된다는 것입니다. 예를 들어 잔디는 약 18 % 회색을 반영하므로 미터를 읽는 경우 잔디에서 측정 값을 가져 와서 계산할 수 있습니다. 백인 피부는 약 36 % 회색으로 간주되므로 손을 떼어 내고 스톱을 열거 나 닫음으로써 18 %로 다시 보정 할 수 있습니다. 필름은 음 또는 투명입니다.

좋아 ... 반사율이 18 % 인 카드는 사람의 눈에 중간 회색으로 보입니다. 더 공식적으로 말하면 : 상대 휘도가 18 % (기준 흰색 대비) 인 물체의 밝기는 50 %입니다. 이것은 임의의 숫자가 아닙니다. 그것은 우리의 비선형적인 밝기 인식의 결과입니다.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lightness

다른 답변은 틀리지 않습니다. "18 %"는 비디오 세계와도 관련이 있습니다. 모니터의 감마가 2.4이고 50 % 신호를 주면 광 출력은 0.5 ^ 2.4 = 19 %입니다.

마법의 우연의 일치로 아날로그 비디오 신호와 디지털 이미지 파일 (sRGB) 또는 신호 (BT.1886)는 거의 지각 적으로 균일하게 코딩됩니다. 50 % 신호는 18-19 % 휘도를 제공하지만, 대략적으로 인식 됩니다. 50 % 가벼움. 이름에 "-ness"가있는 수량은 항상 인간의 인식에 관한 것입니다.

나중에 비디오 산업은 밝기 인식과 지각 균일 성을 정량화하려고 시도했습니다. Peter Barten (필립스)은 기초 연구의 많은 부분을 정리하여 박사 학위 논문 및 요약 논문을 만들었습니다 (SPIE 2004). 이 작품은 "지각 적 양자화 기"를 표준화하기 위해 Dolby 회사에 의해 사용되었습니다. 이것은 SMPTE 표준 2084로 작성된 HDR TV 용 OECF입니다. Nijland와 Potonton은 같은 OECF 곡선에 대한 새로운 공식을 발표했습니다. "Barten Lightness"기능 (SMPTE MIJ 2015). 그것은 어디에서나 평균 휘도 레벨에 눈이 완벽하게 적응한다고 가정합니다.

이 공식은 인간 밝기 인식이 낮은 조명 (<0.1nit)에서 감마 곡선 (1 / 2.07)과 밝은 조명 (> 1nit)에서 로그 곡선을 따른다는 것을 보여줍니다. 이 공식을 사용하면 "50 % 밝기 = 18 % 휘도"관계는 0.57nit의 100 % 대 18 %에 대해서만 정확합니다. 예를 들어 10nit의 10.9 % 또는 100nit의 5.6 % 또는 1000nit의 2.4 % 또는 10000nit 휘도의 0.9 %도 50 % 밝기로 인식됩니다. 다시, 이것은 나란히 표시되지 않고 순차적 인 자극에 대한 완벽한 눈 적응 후입니다.

더 많은 것을 알고 싶다면 Charles Poynton의 PhD 논문을 찾아보십시오. Lightness 공식은 93 페이지에 있습니다.

Barten 박사는 흑백 인식 만 조사 했으므로 그로부터 도출 된 모든 것은 그레이 스케일에만 유효합니다. 컬러 이미징에 지각 적 균일 성을 적용하는 것은 다른 문제이며, 우리는 그 점을 고려했습니다. 이것은 높은 다이나믹 레인지와 넓은 색 영역 텔레비전의 맥락에서 이루어졌습니다.

작은 역사는 그레이 카드의 목적을 이해하는 데 도움이됩니다.

1930 년대 중반 Kodak 연구소의 Messrs Jones와 Condit는 통계적으로 일반적인 햇볕에 쬐인 장면이 약 18 %의 반사율 값과 통합되었다고 판단했습니다. 이시기에 Western Electric Company는 최초의 라이트 미터를 출시했습니다. Kodak Labs는 권장 사항을 게시합니다. 현장에 Kodak 필름 상자를 놓습니다. 상자가 주변 광의 18 %를 반사 한 것 같습니다. 이제 박스 상단에서 반사 된 빛을 측정하고이 수치를 사용하여 노출을 설정하십시오.

1941 년 저명한 풍경 사진 작가 인 Ansel Adams와 사진 잡지 편집자 인 그의 친구 인 Fred Archer가 Zone System을 공동으로 발행하여 사진가들에게 노출을 정밀하게 조정할 수있는 방법을 제공했습니다. 그들의 존 시스템은 18 % 플래 카드 (전함 그레이)를 사용합니다. 이 카드는 Kodak 상자 상단을 대체합니다. 18 % 회색 목표는 사실상의 표준이되었습니다. 오늘날 필름 및 용지 속도와 디지털 칩이 보정되고 18 % 그레이 카드를 사용하여 필름 및 디지털 ISO가 설정됩니다.

반사 측정과 관련된 함정 때문에 입사광 판독 방법이라는 두 번째 측정 방법이 발전했습니다. 이 방법은 라이트 미터의 입구 위에 투명한 구를 배치합니다. 미터는 피사체에 가깝게 위치하고 카메라를 향해 뒤로 향합니다. 따라서 미터는 피사체를 때리기 직전의 빛을 측정합니다 (일어날 프랑스의 오래된 단어가 발생합니다).

인시던트 방법은 회색 카드에서 가져온 반사 미터와 동일한 판독 값을 산출하지만 미터를 잡고 배치 할 위치에서 발생하는 대부분의 함정을 제거합니다. 햇볕에 쬐인 조망에서 사진가는 단지 가상 카메라를 켜고 미터를 뒤로 향하게 할 수 있습니다. 이 방법은 매우 정확하며 할리우드 카메라 운영자가 장면을 촬영하고 올바른 노출로 수십만 달러를 타기 때문에 채택되었습니다. .

기술적 내용 : 네거티브 필름이 올바르게 노출 및 처리되면 필름의 회색 카드 이미지가 특정 회색 음영으로 렌더링됩니다. 이 게이 그늘은 계수 또는 5.5의 중립 밀도 필터와 동일하며 광선 투과를 2 1/2 스톱으로 차단합니다. 백분율로 쓰면이 값은 18 %입니다.

네거티브에있는이 회색 카드의 이미지가 인쇄되고 인쇄 용지가 사양에 맞게 노출 및 개발 된 경우 인쇄 용지에있는 회색 플래 카드의 결과 이미지는 원래 회색 카드와 동일한 18 % 반사율을 갖습니다.

요약-18 % 플래 카드는 다음과 같은 유일한 톤입니다. 1. 실제로 18 % 반사율을 갖습니다. 2. 네거티브상의 회색 카드의 결과 이미지는 18 %의 투과율을 갖는다. 3. 인쇄시 회색 카드의 이미지는 18 %를 반영한 ​​원래 회색 카드와 일치합니다.

이 18 % 값은 사진 시스템 (필름 – 디지털) 및 리소그래피의 핵심 톤 또는 축입니다. 이것은 과학입니다. 추측이 아닙니다.

Alan Marcus의 더 많은 gobbledygook

몇 년 동안 저를 당황스럽게했습니다. 간단히 말해서, 우리 주변의 물체에서 반사되는 평균 광량은 18 %입니다. 어떤 것은 더 어둡고 어떤 것은 더 밝습니다. 그러나 평균 18 %입니다. 우리의 눈은이 평균 반사율을 우리 주변의 밝은 부분과 어두운 부분의 중간 톤으로 인식 할 것입니다. 다른 사람들은 수학과 그래프를 사용하여 선형 및 로그 스타일 데이터의 차이점을 설명했습니다. 그러나 저는 피사체에 대한 직접 조명의 18 %가 저에게 반사되고 있다는 사실을 알게되어 기쁩니다. 그러면 저의 하이라이트와 그림자가 춤을 추는 중간 톤이됩니다.