Jak działa światłomierz w aparacie?

Walory obrazu fotograficznego

Już wielokrotnie nadmienialiśmy w naszych wpisach, że sprzęty służące do zapisywania cyfrowych obrazów postrzegają świat w skali szarości. W odróżnieniu od ludzkiej percepcji, której podstawę działania stanowi oś oko-mózg – interpretująca długości widma światła widzialnego oraz predysponująca ludzkie „wrażenia" barwy – urządzenia wyposażone w matryce światłoczułe widzą tylko i wyłącznie zróżnicowane odcienie szarości. 

Im więcej szarych odcieni (półtonów) jest w stanie zapisać przetwornik danego aparatu lub kamery – a więc im większy jest jego zakres tonalny – tym lepiej. Oczywiście innym bardzo ważnym czynnikiem w tym kontekście jest tzw. rozpiętość tonalna matrycy, czyli jej zdolność do przechwycenia ekstremalnie ciemnego oraz ekstremalnie jasnego elementu zawierających się w fotografowanym kadrze.

Aspektom związanym z dynamiką matrycy oraz jej określonym spektrum jasności poświęciliśmy jednak osobny artykuł – koniecznie zapoznaj się z nim, jeśli terminy te są dla Ciebie czymś zupełnie nowym! 

➡ Rozpiętość tonalna – ile światła widzi Twoja kamera?

Skoro już Ci wiadomo, że różne odcienie szarości stanowią odpowiednik barw występujących w naturze – w fotografowanej scenie – oraz że wszystko to, co występuje pomiędzy czernią oraz bielą nazywamy zakresem tonalnym – innymi słowy walorem obrazu – to w jaki sposób odpowiednio tymi walorami zarządzać? I czy są one uzależnione jeszcze od innych elementów? Oczywiście, że tak.

Światłomierz i jego szary świat

Jednym z takich kluczowych elementów jest wbudowany w każdą kamerę oraz aparat światłomierz, z pomocą którego określamy prawidłową ekspozycję – a więc w dużym uproszczeniu to, czy nasz kadr jest po prostu dobrze naświetlony – ani nie za jasny, ani nie za ciemny, a równocześnie bogaty w owe walory tonalne.  

Wyrównanie do wartości 0 – idealna ekspozycja według wskazań światłomierza

Podczas Twojej pracy z różnymi rodzajami światła, wbudowany światłomierz nieustannie dokonuje pomiarów jego odbitej ilości padającej na światłoczuły przetwornik obrazu. Cały ten proces ma oczywiście na celu umożliwienie Ci ustawienie jak najodpowiedniejszych parametrów ekspozycji – ISO, czasu otwarcia migawki oraz wartości przysłony – jednakże z zastrzeżeniem, że jasność prawidłowej ekspozycji według światłomierza jest zawsze sprowadzona do tzw. szarości 18-procentowej.

Co to oznacza w praktyce?

Zacznijmy od wyjaśnienia pojęcia uśrednionej szarości. Jest to dokładnie środkowy ton (odcień) skali szarości, znajdujący się pomiędzy totalną czernią oraz totalną bielą, a także – co najważniejsze – zawsze odbijający 18 % padającego nań światła. Skąd wzięła się ta cała osiemnastka? Już wyjaśniamy.

Moglibyśmy założyć, że skoro uśredniona szarość leży pomiędzy czystą bielą – 100 % odbicia światła – oraz czystą czernią – 0% odbicia światła – to jako obiekt w połowie biały oraz w połowie czarny powinien on hipotetycznie odbić średnio 50 % padającego na niego światła – wynika to z wyliczenia średniej arytmetycznej  – (100 % + 0 %)/2 = 50 %. Ten zapis jest jednak kompletnie nieprawidłowy. 

Postrzegane przez ludzi zmiany jasności (EV) oraz stopnień odbicia światła (%) są podporządkowane skali logarytmicznej. W ujęciu matematycznym nie tworzą więc one funkcji liniowej – proporcjonalnej – ponieważ zmiany o charakterze logarytmicznym są nierównomierne. To właśnie z tego powodu chcąc obliczyć wartość procentowego odbicia światła dla uśrednionej szarości powinno się odnieść do średniej geometrycznej, a nie arytmetycznej.

Skala szarości z uwzględnieniem zmian stopnia jasności (EV) oraz stopnia odbicia (%)

Pierwiastek z iloczynu liczb o wartości 95 x 3,5 wynosi około 18,234... 

Gdy dokonamy odpowiednich obliczeń, otrzymamy wówczas w przybliżeniu 18 % – wszystkie światłomierze wbudowane w aparaty oraz kamery są właśnie skalibrowane pod tę wartość, przez co zawsze wyrównują ekspozycje (jasność) obrazów do szarości 18-procentowej. Czy takie uśrednienie tonalności światła może nastręczać problemów? Niestety tak.

Mechanizm działania światłomierza

Światłomierz nie wie o tym, że zależy Ci na odwzorowaniu krystalicznej bieli zimowego pleneru czy też głębokiej czerni tła w portrecie w klimacie noir. Jego zadaniem jest ujednolicenie ekspozycji, co też czyni – a przy okazji kompletnie nie bierze pod uwagę Twoich estetycznych preferencji.

Istnieją jednak sposoby zarządzania pracą światłomierza, dzięki którym współpraca z nim nie przypomina walki z wiatrakami – opisujemy je dla Ciebie poniżej.

Tryby pomiaru światła

Trzeba to wyraźnie podkreślić – aparat nie ma pojęcia, na co patrzy w danym momencie – dlatego to właśnie Ty musisz „naprowadzić go" na właściwą interpretację ilości światła, która będzie zawierać się w światłoczułej warstwie Twoich obrazów.

Warunki oświetleniowe, w których rejestrujemy filmy oraz fotografie są bardzo zróżnicowane i dynamiczne, a nie rzadko zależy nam także na uzyskaniu niekonwencjonalnego efektu w kadrze – każdy z tych aspektów sprawia, że domyślny tryb pracy światłomierza czasem jest po prostu niewystarczający i kompletnie nie współgra z naszą koncepcją „na światło" – możemy to jednak na szczęście zmienić.

Światłomierz wbudowany w aparat lub kamerę może pracować w zróżnicowanych trybach pomiaru światła – dostępnych w menu danego modelu – lub w sposób całkowicie niestandardowy, czyli dokładnie określony przez Ciebie. W tym drugim przypadku mówimy o tak zwanej nastawie własnej lub manualnej – również wykorzystywanej przy indywidualnym doborze balansu bieli, z pomocą niezbędnej szarej karty 18-procentowej – w dalszej części tego tekstu wyjaśnimy Ci, czym ona dokładnie jest. 

Wyróżniamy trzy podstawowe tryby pracy światłomierza:

➡ tryb matrycowy – nazywany również wielosegmentowym lub ewaluacyjnym. Mierzy on stopień natężenia światła w różnych częściach kadru, tak aby finalnie uzyskać uśrednioną ekspozycję zarówno w jasnych jak i ciemnych partiach danego ujęcia. Tryb ten świetnie sprawdzi się w większości sytuacji fotograficznych, a zwłaszcza podczas fotografowania w warunkach równomiernego oświetlenia wszystkich elementów zawierających się w danym kadrze. 

Wszystkie elementy zdjęcia – jego jasne i ciemne partie – są oświetlone w ten sam sposób – fot. Gabriel Ramos

➡ tryb centralnie ważony lub po prostu centralny – tutaj światłomierz skupia się na dokładnych pomiarach natężenia światła, które znajduje się w centrum kadru, natomiast pozostała część obrazu nie jest już dla niego tak bardzo istotna. Warto także wiedzieć, że niektóre modele aparatów i kamer pozwalają na powiększenie lub pomniejszenie „zasięgu" centrum, które ma zostać poddane pomiarowi. 

W tym trybie światłomierz nie dąży już do uśredniania ekspozycji w całości kadru – kwestią priorytetową jest środek, natomiast reszta partii obrazu pozostaje częściowo niedoeksponowana. Co w ten sposób zyskujesz? Zwiększoną różnorodność walorów tonalnych! 

Zróżnicowany poziom oświetlenia w danym kadrze pozwala na budowanie swoistej narracji na zdjęciu, a także na nawiązanie nici porozumienia z jego potencjalnym odbiorcą. Jasne partie obrazu mogą sugerować, aby zwrócił on na nie swoją szczególną uwagę – z kolei to, co delikatnie ukryte w cieniu, pozostaje w sferze niedopowiedzeń. 

Poniższa fotografia stanowi dobry przykład tego, jak świadomie korzystać z trybu centralnego. Pozwolił on na uzyskanie ciemniejszej, tonalnej ramy w postaci dwóch budynków, które dosłownie wprowadzają nas w główny temat – poprzez delikatną gradację cienia, ku centrum – jaśniejszemu oraz równomiernie oświetlonemu.

Pomiar centralny będzie także doskonałym wyborem przy klasycznych portretach, w których główny motyw zwykle umieszcza się właśnie w centralnej części kadru. 

Środek kadru jest poprawnie naświetlony, natomiast brzegi kadru pozostają w przyjemnym półcieniu - fot. Sebastian Luna

➡ tryb punktowy – ten rodzaj pomiaru jest zredukowany do pojedynczego punktu na obrazie, który znajduje się dokładnie w miejscu ustawienia punktu naszej ostrości.

Warto wykorzystać go w sytuacjach, gdy celowo będziemy chcieli uzyskać bardzo kontrastowe oraz częściowo niedoświetlone ujęcia w konwencji low-key. Obecność bardzo twardych przejść światłocieniowych na obrazie, które z jednej strony ograniczają jego tonalność, zasadniczo wzmacniają także jego komponent psychologiczny – tryb punktowy jest więc trybem najbardziej kreatywnym, ale wymaga pewnej wprawy oraz światło-świadomości. Niemniej jednak już teraz zachęcamy Cię do eksperymentów! 

Warto również skorzystać z tego pomiaru w przypadku fotografowania motywów „pod światło" – gdy Twój model stanie przykładowo na tle wysoko kontrastowego okna lub gdzieś w plenerze z mocnym słońcem za plecami. Są to trudne fotograficzne sytuacje, w których pomiar centralny pomoże nam doświetlić ważny motyw na pierwszym planie, często jednak kosztem przeeksponowania tła na planie drugim...

 Wybór pomiaru punktowego na tło pozwolił uzyskać bardzo kontrastowe, niepowtarzalne ujęcie – fot. Isgender Salimov

Ostatnim oraz kompletnie odrębnym sposobem na pomiar światła danej sceny jest ten z wykorzystaniem karty wzorcowej 18-procentowej. Umieszcza się ją dokładnie w tym miejscu, w którym docelowo będzie stać nasz model lub przedmiot zainteresowania. Powierzchnia szarej karty powinna także wypełniać całość kadru oraz być skierowana w stronę głównego światła.

Fenomen szarej karty polega na tym, że bez względu na warunki oświetleniowe – rodzaj, siłę oraz temperaturę światła – jej szara powierzchnia zawsze odbija światło w taki sam sposób, czyli 18-procentowy. Jest to możliwe dzięki jej neutralności spektralnej, która gwarantuje osiągnięcie uśrednionej ekspozycji dla całej serii zdjęć, a także ich spójną kolorystykę – w kontekście ujednolicenia ich balansu bieli. 

Decydując się na indywidualny pomiar ekspozycji należy wykonać go w trybie manualnej pracy aparatu (M) za pomocą punktowego pomiaru światła – proces rozpocznie się po dociśnięciu spustu migawki do połowy oraz naprowadzeniu punktu AF na środkowy celownik szarej karty.

W następnej kolejności należy ręcznie dopasować parametry aparatu/kamery w odniesieniu do szarej karty lub całkowicie zablokować ekspozycję, jeśli wykonywaliśmy całą operację w trybie półautomatycznym. Funkcja „blokady ekspozycji” jest dostępna w wielu aparatach po uruchomieniu jej w menu lub pod specjalnym przyciskiem funkcyjnym. 

Szara karta JOYART

Na sam koniec trzeba podkreślić, że wbudowany światłomierz popełnia błędy i może nie poradzić sobie w momencie, gdy zmusza się go do pomiaru bardzo skomplikowanej sceny oświetleniowej – wówczas zwykłe przełączanie się pomiędzy różnymi trybami pomiaru światła jest niewystarczające, a otrzymanie pożądanych ilości walorów tonalnych sceny wymaga podjęcia radykalnych kroków. 

Już wiesz, że światłomierz wszystko uśrednia, a „średni efekt” nie jest zwykle szczytem naszych ambicji – dlatego gdy potrzebujemy większej lub mniejszej ilości światła, musimy dokonać kompensacji ekspozycji. Na jej temat już wkrótce powstanie osobny i obszerny artykuł. 

Zachęcamy Cię do nieustannego pogłębiania swojej wiedzy filmowo-fotograficznej z pomocą naszych tekstów:

➡ Krzywe LOG oraz ich wpływ na dynamikę tonalną obrazu filmowego

➡ Co to jest bitrate i jak wpływa na jakość Twojego wideo?

➡ Co to jest ogniskowa obiektywu?