Pourquoi 18% de gris est considéré comme étant au centre de la photographie?

J'ai entendu quelqu'un (un photographe) dire récemment que 18% de gris est à mi-chemin entre le noir et le blanc, pas 50%. Cela me semblait un peu illogique et quand je lui ai demandé pourquoi, elle a répondu qu'elle ne savait pas. Après avoir lu quelques articles en ligne, j’ai trouvé que 18% est souvent qualifié de gris moyen et considéré comme étant à mi-chemin de la perception . Soit 18% pour une raison quelconque à mi-chemin entre le noir et le blanc, et si oui pourquoi (peut-être que ces pourcentages fonctionnent sur une échelle non linéaire pour une raison quelconque ...). Sinon, pourquoi pensons-nous que 18% est à mi-chemin, pas 50%. Est-ce que nous voyons la couleur de manière non linéaire? Nos caméras capturent-elles la lumière de manière non linéaire ou s’agit-il d’une sorte d’ illusion de luminosité relative ?

Après avoir lu la question, il s'agit supposément d'une copie, je ne vois toujours pas pourquoi Ansel Adams a choisi 18%, était-ce visuel??, Ou pourquoi il a été si largement adopté. Ce nombre est-il arbitraire? Qu'est-ce que quelqu'un avait l'air correct?

L' histoire raconte qu'Ansel Adams a proposé le chiffre «18% de gris». À l'époque du tournage, il développait le système de zones et devait définir un "gris moyen". C'était un appel de jugement. L'idée a finalement fait son chemin, mais les sociétés de production de films et de caméras ont choisi leur propre gris moyen. Il est amusant de noter que votre appareil photo numérique utilise probablement 12% de gris en gris moyen.

Quel que soit le nombre, l'idée derrière le gris moyen n'est pas que "reflète 50% de la lumière". Ou même cela "il est à mi-chemin entre absorber toute la lumière (noir pur) et refléter toute la lumière (blanc pur)". Cela a à voir avec votre perception.

Vos yeux sont des détecteurs logarithmiques. Autrement dit, si une source devient plus lumineuse d'un facteur 4, elle ne vous semblera plus lumineuse que d'un facteur 2. Si elle augmente d'un facteur 32, elle paraîtra plus lumineuse d'un facteur 5. Si elle augmente d'une luminosité égale à 128, elle vous semblera 7 fois plus lumineuse.

Les chiffres ci-dessus ne sont pas les chiffres réels . Comme vous pouvez l’imaginer, il est très délicat de mesurer l’intelligence des gens, et cela varie d’une personne à l’autre. Ce qui est important, c’est que c’est cette nature logarithmique étrange de vos yeux qui empêche le gris moyen d’être de 50%.

Il vaut la peine de regarder un graphique gamma pour une perspective supplémentaire lorsque vous réfléchissez à cela. Le gamma d'affichage standard, par exemple, est 2,2. La courbe ressemble à ceci:

50% de gris, dans un espace de 8 bits, vaut 127 (axe horizontal). Ceci s'aligne sur la sortie de luminance d'environ 20% de l'écran. Tant pour l'affichage que pour l'impression, le concept de gamma est important car il fournit la cartographie, ou la conversion, entre les données linéaires (caméra / image) et la sensibilité logarithmique de l'œil humain.

L'œil humain peut résoudre quelque chose de l'ordre de 10 à 14 diaphragmes de la plage dynamique à une taille de pupille fixe. Cela correspond à environ 3 arrêts, mieux que les meilleurs appareils reflex numériques en mode RAW 14 bits. Notre cerveau est également capable d’utiliser toutes ces données à la fois - c’est comme si nous avions un processeur d’image RAW 16 bits intégré à notre cortex visuel [*] et qu’il ajuste automatiquement les niveaux de surbrillance et d’ombre, etc., pour obtenir une exposition parfaite. en temps réel. ~ 18% de gris est simplement une valeur empirique qui correspond au traitement que nos yeux appliqueront naturellement à la scène qu'ils voient.

C'est empirique parce que cela fonctionne et semble gris moyen dans une scène typique. L'œil est cependant facilement dupé et extrêmement sensible au contexte. Le cerveau va photoshop sans pitié pour voir ce que les yeux voient afin de lui donner un sens, et les gris sont couramment imaginés pour être n'importe quelle nuance qui a du sens pour nous. L'illusion classique de ceci est la suivante:

où les carrés Aet Bsont identiques en luminosité. Donc, oui, l'œil est extrêmement non linéaire et, en outre, il n'est même pas uniforme dans son rendu sur notre champ visuel. Les Darks sont éclairés, les tons clairs sont assombris et la scène entière est fortement comprimée dans une plage perceptuelle étroite dont nous pouvons extraire les détails.

Pour les photographes, il est intuitif, pour les photographes, de prendre des scènes à plage dynamique élevée, nous devons donc travailler à la poste pour équilibrer une scène à plage dynamique élevée sous une forme similaire à celle perçue par l'œil. Lorsque nous pouvons contrôler la lumière, nous en ajoutons BEAUCOUP - remplir, remplir, remplir . Pour obtenir une photo couleur équilibrée ne nécessitant pas beaucoup de publication, nous devons ajouter le plus de lumière possible pour remplir les zones sombres de la scène, afin de réduire au maximum la plage dynamique afin de produire une scène plus plate et plus nette. uniformément allumé (tout comme notre cerveau essaie de faire avec les scènes que nous voyons).

Pour répondre au commentaire ci-dessous, cela est pris de l'image ci-dessus pour faire le point:

[*] Plus précisément, pour ceux qui le souhaitent, une partie du traitement et de la compression initiaux de l’image est effectuée par plusieurs couches de cellules spécialisées directement derrière la rétine, avant que les informations ne soient envoyées au cerveau.

Même au-delà des problèmes de perception, la latitude d’exposition du film est une autre raison de privilégier 18% de gris. Si l'on essayait d'exposer une scène de manière à ce que le ton gris moyen produise une valeur d'exposition de 50%, alors tout ce qui était même deux fois plus brillant que la moyenne serait totalement éclaté. Si l'on essayait d'exposer une scène de manière à ce que le ton gris moyen produise une valeur moyenne de 5%, par exemple, les éléments plus faibles que la moyenne seraient à peine exposés. Si l’on se fonde sur le principe selon lequel un film 35 mm typique a cinq f-arrêts de latitude, 18% de gris tomberont presque exactement au centre -stop gamme.

Notez que le processus de prise de vue et d'impression de film négatif crée des comportements non linéaires très différents de ceux des appareils photo numériques. Les zones du film qui ne sont exposées à aucune lumière doivent être aussi transparentes que possible et donner l'impression que le résultat est noir. Pour obtenir une bonne impression noire unie, il faudra exposer l’impression suffisamment longtemps pour que les zones du film suffisamment proches de la transparence soient également imprimées en noir. Ainsi, si l'on veut que les impressions aient de bons noirs solides, les choses qui ne sont pas censées être noires doivent avoir un minimum d'exposition pour les empêcher de disparaître dans le néant. D'un autre côté, il faut beaucoup de lumière. même une partie d'une scène qui est considérablement surexposée peut conserver certains détails.

En mode numérique, les choses sont un peu différentes: les zones claires risquent davantage de devenir saturées (perte de tous les détails), tandis que les zones sombres peuvent apparaître "bruyantes". En règle générale, les zones sombres contiennent toujours des détails importants, même si elles sont tellement sous-exposées que le bruit domine. Du fait que différentes caméras produisent des niveaux de bruit différents (et que le niveau de bruit varie en fonction de diverses conditions), le point médian de "l'exposition idéale" pour un appareil photo numérique peut souvent être très différent de ce qu'il serait pour un film.

J'aimerais ajouter que les yeux et l'émultion aux halogénures d'argent ont naturellement une réponse logarithmique, contrairement aux capteurs CCD / CMOS, pour la même raison sous-jacente.

Considérons un patch de molécules réparties sur le plan focal. Un stimulus incomimg (deux photons frappant le cristal dans une certaine fenêtre temporelle, dans le cas d'un film) est enregistré en modifiant l'état de cette molécule (molécule de colorant organique ou cristal AgX), cette unité est maintenant épuisée . Pensez lorsque la moitié des unités ont déjà été touchées: un autre stimulus a 50% de chances d’en frapper un qui est déjà utilisé, n’ajoutez donc rien. Il faut deux fois plus de lumière entrante pour faire le même assombrissement que dans une zone vierge.

Maintenant, le double photon complique les choses, mais la forme générale de la distribution est du même type de courbe. Je me souviens d'avoir lu quelque chose à propos d'une "porte de zombie" dans une colonne de mathématiques. Imaginez un tapis rouge menant à un mur avec une porte dans un endroit étroit. Les zombies sont régulièrement espacés en ligne et marchent sur le tapis, et chacun d'eux est placé aléatoirement (distribution uniforme) côte à côte.

La distribution des zombies qui passent à travers la porte s'appelle un log inverse . Maintenant, imaginez qu'il y ait une rangée de portes sur tout le mur, comme une banque de tournants de métro. Chaque porte ne peut être utilisée qu'une seule fois. Plus tard, après l'exposition, vous noterez combien de tournants ont été utilisés ou restent inutilisés.

Sans l'électronique moderne, il est difficile de regarder un patch et de dire que sa densité optique est de xx%, mais un film à grain grossier et un microscope vous permettront de compter le nombre de points noirs (cristaux exposés) dans un carré échantillon. Je ne sais pas comment il a déterminé une couverture linéaire en fonction des expositions test: de manière impérieuse, en effectuant des incréments uniques, vous pouvez trouver les capacités du support et pointer vers celui du milieu. Mais comment savez-vous que 18% sur une échelle linéaire, sans densitomètre? Peut-être que le mélange de pigments dans des proportions est issu d'une tradition de la peinture.

Je crois comprendre que 18% de gris est considéré comme le facteur de réflexion moyen de la lumière du monde qui nous entoure - pas de la neige (environ 90%) ou un chat noir dans une mine de charbon à l’autre bout, mais une moyenne tous les jours. L'herbe, par exemple, reflète environ 18% de gris. Par conséquent, si vous lisez votre compteur, vous pouvez effectuer une lecture sur l'herbe, puis calculer à partir de là. La peau de race blanche est considérée comme étant grise à environ 36%. Vous pouvez donc mesurer votre main puis compenser à 18% à partir de là en ouvrant ou en fermant un point d’arrêt - il s’agit d’un film négatif ou transparent.

Ok ... une carte avec 18% de réflectance apparaît à l'œil humain comme gris moyen. Plus formellement déclaré: un objet avec une luminance relative de 18% (par rapport à un blanc de référence) aura une luminosité de 50%. Ce n'est pas un nombre aléatoire. C'est une conséquence de notre perception non linéaire de la luminosité.

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

Les autres réponses ne sont pas fausses. "18%" est également lié au monde de la vidéo: si le gamma d'un moniteur est 2,4 et que vous lui transmettez un signal de 50%, le rendement lumineux est de 0,5 ^ 2,4 = 19%.

Par une coïncidence magique, les signaux vidéo analogiques et les fichiers d’images numériques (sRGB) ou les signaux (BT.1886) sont codés de manière presque uniforme. Un signal de 50% donne une luminance de 18-19%, mais cela est perçu comme étant env. 50% de légèreté. Une quantité avec "-ness" dans le nom parle toujours de la perception humaine.

Plus tard, l’industrie de la vidéo a tenté de quantifier la perception de la légèreté et l’uniformité de la perception. Peter Barten (Philips) a préparé une grande partie du travail préparatoire, qui a abouti à une thèse de doctorat et à un résumé (SPIE, 2004). Ce travail a été utilisé par la société Dolby pour normaliser le "Perceptual Quantizer", il s’agit de l’OECF pour TV HD, tel qu’il est écrit dans la norme SMPTE 2084. Plus tard, Poynton, Nijland et moi-même avons publié une nouvelle formule pour la même courbe OECF et nous l’avons nommée. la fonction "Barten Lightness" (SMPTE MIJ 2015). Il suppose une parfaite adaptation des yeux au niveau de luminance moyen, où que ce soit.

Cette formule montre que la perception de la luminosité humaine suit une courbe gamma (1 / 2.07) en basse lumière (<0,1 nit) et une courbe logarithmique en lumière vive (> 1 nit). Avec cette formule, la relation "50% de luminosité = 18% de luminance" n’est exacte que pour 18% contre 100% de 0,57 nit. Par exemple, 10,9% de 10 nit ou 5,6% de 100 nit ou 2,4% de 1000 nit ou 0,9% de luminance sont également perçus comme 50% de légèreté. Encore une fois, ceci correspond à une parfaite adaptation de l’œil aux stimuli séquentiels, et non à une démonstration côte à côte.

Si vous voulez en savoir plus, je vous suggère de consulter la thèse de doctorat de Charles Poynton. Notre formule Légèreté figure à la page 93.

Veuillez noter que le Dr Barten n’a étudié que la perception en noir et blanc, de sorte que tout ce qui en découle n’est valable que pour l’échelle de gris. L’application de l’uniformité perceptuelle à l’imagerie couleur est une question différente, et nous avons également pris des mesures à cet égard. Tout cela a été fait dans le contexte de la télévision à plage dynamique étendue et large gamme de couleurs.

Un peu d’histoire vous aidera à comprendre le but de la carte grise:

Au milieu des années 1930, MM. Jones et Condit du laboratoire Kodak ont ​​déterminé que, sur le plan statistique, une scène éclairée par le soleil typique était intégrée à une valeur de réflectance d'environ 18%. À peu près à la même époque, Western Electric Company commercialisa le premier posemètre. Kodak Labs publie une recommandation; placez une boîte de film Kodak dans la scène. Il semble que la boîte reflétait 18% de la lumière ambiante. Maintenant, mesurez la lumière réfléchie depuis le dessus de la boîte et utilisez cette lecture pour définir votre exposition.

En 1941, Ansel Adams, un photographe de paysage de premier plan, et son ami Fred Archer, éditeur de magazine de photos, publièrent conjointement le Système de zones qui fournissait aux photographes une méthode permettant d’ajuster précisément la visibilité. Leur système de zones repose sur l'utilisation d'une pancarte de 18% (cuirassé gris). Cette carte remplace le haut de la boîte Kodak. La cible grise de 18% est devenue la norme de facto. De nos jours, la vitesse des films et du papier, ainsi que la puce numérique, sont calibrés et la norme ISO film et numérique est établie avec la carte grise à 18%.

En raison des pièges associés à la mesure réfléchie, une deuxième méthode de mesure a évolué, appelée méthode de lecture à la lumière incidente. Cette méthode consiste à placer une sphère transparente au-dessus de l’entrée du posemètre. Le lecteur est positionné près du sujet et dirigé vers l’appareil photo. Ainsi, le compteur mesure la lumière juste avant de frapper le sujet (ancien mot français qui signifie sur le point de se produire).

La méthode de l’incident donne le même résultat qu’un compteur réfléchi tiré d’une carte grise, mais elle élimine la plupart des pièges qui tournent à l’endroit où tenir et placer le compteur. Lors de vues ensoleillées, le photographe peut simplement faire demi-tour et pointer le mètre vers l’arrière vers une caméra imaginaire. Cette méthode est très précise et a été adoptée par les caméramans hollywoodiens, car ils filment une scène et cent mille dollars peuvent être utilisés pour une exposition correcte. .

Aspect technique: lorsque le film négatif est correctement exposé et traité, une image de la carte grise sur le film sera rendue dans une nuance de gris spécifique. Cette nuance de gay équivaut à un filtre de densité neutre avec un facteur 5,5, il coupe la transmission de la lumière 2 ½ arrêts. Lorsqu'elle est écrite en pourcentage, cette valeur est 18%.

Lorsque l'image de cette carte grise sur le négatif est imprimée et si le papier d'impression est exposé et développé conformément aux spécifications, l'image résultante de la plaquette grise sur le papier d'impression aura la même réflectivité de 18% que la carte grise d'origine.

Summation - La plaque de 18% est le seul ton qui: 1. En réalité, sa réflectivité est de 18%. 2. L'image résultante de la carte grise sur le négatif a une transmission de 18%. 3. Sur l’impression, l’image de la carte grise correspond à la carte grise originale reflétant 18%.

Cette valeur de 18% correspond au ton clé ou à l'axe du système photographique - film - numérique - et lithographie. Ceci est la science - pas de deviner le travail.

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Cela m'a dérouté pendant des années aussi. Tout simplement, la quantité moyenne de lumière réfléchie par les objets autour de nous est de 18%. Certaines choses sont plus sombres, d'autres plus claires. Mais 18% est la moyenne. Nos yeux percevront cette réflectance moyenne comme le ton moyen aux reflets et aux ombres autour de nous. D'autres personnes ont utilisé des mathématiques et des graphiques pour expliquer la différence entre des données de style linéaire et de type de journal. Mais je suis juste content de savoir que 18% de la lumière directe sur mon sujet me sont renvoyées, ce qui me donnera mon demi-ton auquel mes reflets et ombres peuvent danser.