Autor Tópico: Um tema para pensar em fotografia digital  (Lida 3499 vezes)

Ivan de Almeida

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Online: 29 de Janeiro de 2008, 13:52:03
Prezados amigos;

Estou lançando esse tema porque me vieram essas idéias mas estou com preguiça de pensar sozinho.

Como sabem, a fotografia digital funciona através da captura com três canais: verde, azul e vermelho. E o desempenho na transmissão de luz não é igual em todos, pois as microlentes pigmentadas têm eficiência diferente.

Assim, uma fotografia tem níveis distintos de ruído por canal.

Os fabricantes tentam construir um sensor que responda bem à luz, mas... a que luz? Pois bem, evidentemente que seus esforços são no sentido de fazer câmeras que respondam bem à luz do dia ou flash. Mas isso não significa que eles consigam, nem que a melhor resposta seja à luz do dia.

De acordo com a tonalidade da luz, teremos uma sensibilização maior ou menor de cada canal.

A pergunta então é a seguinte:

Qual a cor da luz que determina a melhor resposta de cada canal, a melhor resposta conjunta, ainda que o resultado tenha cores estranhas?


Leo Terra

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Resposta #1 Online: 29 de Janeiro de 2008, 14:21:08
Ivan eu já postei alguns testes sobre esta questão. O balanço dos sensores é feito para algo em torno de 5400K e 5500K, qualquer coisa fora disso vai gerar desvios, o importante a se notar que neste caso o branco seria a cor com melhor resposta, porque qualquer outra vai ter canais comprometidos, é por isso que eu recomendo o uso de filtros 80A quando fotografando em luz de tungstânio, porque mesmo que você pense em balancear o branco depois o dano aos canais verde e azul já terão sido gerados, aumentando o nível de ruído.
Via de regra as cores mais complicadas de balancear são o azul e o vermelho, o azul porque é a cor mais energética e também a menos presente na composição da luz branca (quanto consideramos a luz branca o ponto de energia equivalente, como normalmente é feito), já o vermelho é a menos energética, mas é muito abundante, então este balanceamento é um tanto complicado em termos de balanço do sensor e estes canais também costumam ser os mais sensíveis, mesmo porque o verde também possui o pixel de controle de luminância, que colabora para que ele tenha um desempenho superior.
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Resposta #2 Online: 29 de Janeiro de 2008, 14:50:53
Sim.

è exatamente isso, mas temos de fazer uma distinção aqui, Leo. Uma coisa é as fábricas tentarem otimizar os sensores para a luz branca. Isso é uma decisão lógica, uma vez ser coerente com a prática fotográfica. Outra coisa muito diferente é conseguirem que o melhor desempenho seja efetivamente em luz branca. Sua resposta faz todo sentido, porque depreende-se que eles consigam convergir para isso bastante, mas, na verdade, quando olhamos a matriz de bayer sem demosaico (alguns programas permitem isso) veremos que ela não parece branca em média, absolutamente, mas levemente verde-vermelha (marrom esverdeado), com os pixels azuis muito pouco luminosos.

A conversão plana de uma cena iluminada por luz branca (ou até de uma foto de um cartão cinza), sem aplicação de WB, não resultaria em uma imagem balanceada, e sim com um cast qualquer. Isso denota que embora os fabricantes procurem ter uma resposta branca, eles têm uma resposta a melhor possível, mas uma parte significativa da correção de cores vem do balanço de brancos, e assim sendo, são ajustes diferentes da resposta do canal (e todo ajuste diferente é degradador)


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Resposta #3 Online: 29 de Janeiro de 2008, 15:15:42
Ivan o balanço sem o demosaico e sem nenhum tratamento não vai gerar branco porque o tipo de sintese usada quando vemos a imagem sem o demosaico é diferente do que forma a decomposição da luz e não porque o balanço esta desigual. Se misturarmos a 3 cores primárias por igual em pigmentos de tintas teremos um tom escuro puxado para o marrom, se tivermos as 3 luzes com as cores primárias de mesma intensidade e misturadas teremos então a luz branca, devido à sintese em um caso ser aditiva e em outro subtrativa elas produzirão resultados diferentes, uma das etapas do demosaico é interpretar o processo de síntese da luz, porque a luz que foi decomposta era formada por síntese aditiva e isso terá que ser convertido para formatos baseados em síntese subtrativa, que são os formatos usados para impressão. Então não é que sem o demosaico fica clara uma falta de balanço, é que sem o demosaico você não recerteu aquela luz de um formato de síntese para o outro.
A maioria dos fabricantes balanceiam muito próximo da luz branca ou já trabalhando para ajustar a otimização para o tom de pele escolhido usando pequenos desvios (mas sempre próximos desse intervalo de máxima energia).
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Resposta #4 Online: 29 de Janeiro de 2008, 16:58:47
A conversÃo é aditiva, para exibição aditiva na tela. Só no lab ou na impressora que é feita uma nova conversão substrativa.

Meu palpite é que o filtro 82-a ajudaria em grande parte das vezes, não somente sob luz tungstênio.

Você está tomando o que os fabricantes perseguem com o que eles conseguem. Uma coisa não é necessariamente a outra.

« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 17:00:14 por Ivan de Almeida »


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Resposta #5 Online: 29 de Janeiro de 2008, 18:31:11
Ivan eles conseguem esse resultado, é só ver os charts dos sensores, todos eles tem o balanço de microlentes para algo em torno 5400K e 5500K... Na verdade é bem fácil fazer isso porque é o ponto de energia equivalente, por exemplo, uma micorlente azul permite a passagem de menos luz do que uma microlente vermelha, mas o azul é mais energético, o que gera um sinal maior com menos luz, tudo isso faz parte do balanço do sensor e os fabricantes fazem isso com muita precisão. :)
Ivan apesar de parecer que a visualização será sintetizada por adição no monitor ela não será quando separamos os pontos, essa é a grande questão, ela vai operar como uma mixagem similar ao de uma síntese subtrativa devido a forma com a qual os arquivos de imagens não são preparados.
Como exemplo eu fiz o seguinte arquivo.



Este arquivo foi feito com pixels únicos de vermelho, azul e verde, todos 255 (resultado que você teria de saída de uma foto branca em uma matriz de bayer para cada um dos pontos), como você pode perceber o resultado obtido não é o branco esperado para a síntese aditiva e sim o tom marrom esperado pela síntese subtrativa (porque a mistura das cores não ocorre de fato na luz e nem mesmo a impressão disso e esta montagem acaba sendo feita pela composição dos pixels de cores distintas em nosso cérebro em um padrão similar ao que ocorre quando vemos uma composição feita por uma impressora).
Baixe o arquivo depois e amplie 3200% no PS que você verá que ele é composto por pixels únicos RGB 255. :) Por isso que é necessário que haja o demosaico, para realmente misturar estas cores como vindas de uma síntese aditiva, que é o que realmente são. O interessante é que se você reduzir esta imagem até o limite da resolução do olho humano ou permitir que estes pixels sejam misturados então você passa a obter o tom equilibrado do branco novamente (no caso um cinza), como o mostrado a seguir.



Veja que o efeito é bastante interessante (você pode reproduzir ele pegando a primeira imagem e redimencionando ela para 50%), mas havia o equilíbrio dos tons, porém este gerava um efeito diferente ao nos impressionar, depois que foram misturados no redimencionamento o problema acabou e foi gerada uma imagem cinza, como o esperado... :)




« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 18:33:58 por Leo Terra »
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Resposta #6 Online: 29 de Janeiro de 2008, 20:06:03
Isso aí é cinza na resultante, Leo, como deve ser, e eu percebo como cinza. Se a matriz sem demosaico fosse assim, nenhum problema. Mas não é.

Enfim, eu apresentei uma questão. Os que acharem haver algo aí de interessante, ótimo. Os que acharem que não há questão alguma (esta é sua tese), ótimo também.

Grande abraço,
Ivan


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Resposta #7 Online: 29 de Janeiro de 2008, 20:40:59
Então Ivan, quando eu peguei a matriz sem demosaico obtive exatamente o mesmo resultado, na verdade um pouco mais esverdeado porque existem mais pixels verdes na matriz, no demosaico um deles é convertido para P&B, porém na matriz ele é verde, assim temos um tom um pouco mais verde mesmo (admito que errei ao ajustar com o balanço de uma matriz sem o canal verde).
Este material foi feito a partir de uma matriz equilibrada (tudo RGB = 255) mas com a mesma distribuição da matriz de bayer usada nos sensores (2 verdes para cada azul e vermelho).



Aqui temos essa imagem condensada.



Aqui nesta eu passei o segundo canal verde para luminância (como no demosaico)



Aqui eu reduzi para 50%.



Se esta demonstração não for compatível com o problema que você está querendo demonstrar tente arrumar uma forma de mostrar o problema que você está encontrando na matriz.
« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 20:53:35 por Leo Terra »
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Resposta #8 Online: 29 de Janeiro de 2008, 21:00:11
Não estou encontrando nenhum problema, Leo. Estou pensando sobre uma coisa que me parece meio óbvia, que é haver uma temperatura de luz determinada que saturará melhor todos os canais, principalmente os canais azul e vermelho que são mais ruidosos. E havendo essa temperatura, que você aceita ser o branco, isto é, que o pessoal fabricante do CCD acertou na mosca, e eu discuto se é o branco realmente (não é, é óbvio, pois o próprio filtro low-pass é colorizado, e não o seria se não houvesse necessidade de compensar algum desequilíbrio) ou se seria uma cor puxada para o violeta.

Entenda de forma simples a coisa. Quando fotografamos em RAW não precisamos capturar a cor certa, e sim a maior qualidade de sinal em cada canal. Quando observamos os gráficos de ruído existentes no dpreview, veremos que os canais azul e vermelho apresentam quase 70% a mais de ruído quando comprados ao verde. Isto é, se pudermos sensibilizar meia esses canais (depois tornando a imagem natural na conversão, é claro) estaremos trabalhando com os todos os canais mais próximos do seu ponto ótimo. Raciocínio simples: mais energia, menos ruído. Como os canais vermelho e azul têm mais ruído, aumentamos com um filtro a energia relativa deles em relação ao verde, e aí teremos três canais "cheios", para fazermos a imagem.

Como eu posso chamar esse raciocínio? Pois bem, posso chamá-lo de estratégia de energização dos canais em seu máximo dada uma determinada cena. E, obviamente, considerando que isso não acontece naturalmente, visto que o desempenho dos canais em ruído é diferente, denotando que as microlentes têm eficiência diferente mesmo considerando a energia maior ou menor de uma cor.





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Resposta #9 Online: 29 de Janeiro de 2008, 21:01:58
Que problema, Leo?

Parece que tudo é problema -risos. Relaxe -risos.

Não existe problema nenhum, é só uma linha de pensamento que pode conduzir a uma estratégia de exposição.


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Resposta #10 Online: 29 de Janeiro de 2008, 21:20:55
Ivan eu concordo contigo que precisamos capturar a melhor relação sinal x ruído, independente do branco, mesmo porque o branco pode ser obtido pelo balanço de branco até mesmo em JPG, por isso que defendo o uso dos filtros de luz de tungstênio a bastante tempo (de uma lida em: http://www.mundofotografico.com.br/forum/index.php?topic=20716.msg200563#msg200563 ), mesmo porque é bastante evidente as perdas de fotografar em luz desbalanceada, os canais subexpostos simplesmente se inundam de ruído comprometendo seriamente a qualidade da imagem.
O desbalanço nos resultados dos canais se deve principalmente à existência de dois pixels verdes, um verde compensa o outro, por isso que ele é usado de aferição de liminância também, era de se esperar que ele tivesse menos ruído porque um pixel pode balancear o outro, o que já não ocorre com o azul e o vermelho que não pode ser checado por um pixel redundante.

O filtro low-pass é colorizado porque ele muitas vezes atua como UVIR e também, em alguns casos, ele é responsável pelo balanço tonal do sensor, exatamente para propiciar que o que chega nos fotodiodos seja balanceado para luz do dia, o conjunto todo de lentes que ficam a frente do sensor é que é responsável pelo seu balanço, low-pass, UVIR, filtros secundários e microlentes, tudo é montado de forma a balancear o sensor para luz do dia, não é difícil fazer isso, na verdade é bem fácil.
Para aumentar a exposição do vermelho e do azul você poderia usar filtros que permitam a passagem de um tom magenta (que é um pouco da estratégia da Canon), mas o problema desse tipo de uso é que você prejudicaria o sinal com a superexposição (que piora as transições porque quanto mais exposto maior o número de tons para cada intervalo de salto de DDP) e ainda correria o risco de estourar os canais vermelho e azul com mais facilidade, então o ideal não é buscar um desbalanceamento do sensor e sim buscar um balanço ideal para o branco (que seria o ponto onde a relação de sinal x ruído seria a ideal).
Seu questionamento é bastante válido... Eu mesmo defendo que você deve balancear o branco fisicamente a muito tempo, mas raramente as pessoas levam a sério, é legal ver que outras pessoas com a mesma preocupação na maximização da relação sinal ruído... :)
« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 21:26:39 por Leo Terra »
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Resposta #11 Online: 29 de Janeiro de 2008, 21:57:27
Toda estratégia, Leo, depende da cena. É a mesma coisa com exposição. Em RAW temos uma estratégia com cenas de baixa latitude totalmente diferente da estratégia nas cenas de alta latitude.

Fotografando em ISOs baixos, não há razão para preocupar-se com isso que estou pensando. Tudo vai ficar bom mesmo, para que esquentar a cabeça.

Mas fotografando em ambiente de pouca luz e de luzes tonalizadas já a coisa fica aguda, e se pudermos evitar que os canais ruins fiquem piores, isso se traduz em uma melhoria da fotografia em nitidez inclusive.

Tudo isso é um pensamento não exatamente para superar um problema, mas para fazer melhor o que sai menos bom. O que já sai bom, isso não precisa de pensamento nenhum.

Pela minha análise, o filtro 82-a seria o bom compromisso para isso. Não é exatamente o 80, mas um pouco mais claro e mais violeta. Mas a idéia não difere muito.
« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 21:59:42 por Ivan de Almeida »


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Resposta #12 Online: 29 de Janeiro de 2008, 22:12:32
Aliás, Leo, tenho de lhe agradecer, pois nada como o debate para espantar a preguiça de pensar -risos. Não  é brincadeira, é verdadeiro. Como sempre nos nossos debates, este também foi muito produtivo. As idéias aprefeiçoam-se a seu âmbito torna-se mais definido.


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Resposta #13 Online: 29 de Janeiro de 2008, 22:17:30
Concordo Ivan.. É um prazer ter esse tipo de debate, sempre saimos ganhando com alguma coisa...
Então... Eu usava o 82A, mas ele é muito tênue para corregir luz de tungstênio, para luz de tungstênio o melhor desempenho que eu já tive foi mesmo com o 80A, a única desvantagem do 80A em luz de tungstênio é que ele te tira 1 ponto, mas mesmo assim esse 1 ponto que ele te tira compensa em relação aos resultados finais, pois ele realmente faz uma grande diferença, mesmo em ISO baixo esse tipo de dano é terrível, eu comecei a perceber o quão grave era este tipo de dano quando eu optei por trabalhar com filtros coloridos para P&B, eu já sabia que havia perdas, mas não imaginava que o estrago seria tão grande, mesmo em ISO 100 o estrago pode ser enorme com a subexposição dos canais. Ai comecei a analisar a influência dos pixels de controle e os impactos disso no resultado final. :)
« Última modificação: 29 de Janeiro de 2008, 22:22:41 por Leo Terra »
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Resposta #14 Online: 29 de Janeiro de 2008, 23:14:56
A idéia é essa. A escolha do filtro não tem, no que penso, exatamente a função de corrigir tungstênio, mas de melhorar os canais em muitos outros contextos. Por isso minha tendência ao menos intenso.