Рассуждение о цветных и чёрно-белых изображениях

Некоторая переписка и обсуждения на разных площадках по поводу того, как воспринимать «цвет» на чёрно-белых или градационных фотографиях, побудили обратить внимание на вопросы, очень точно описанные Диком Тейлором в его книге Warpaint. Там он сопоставляет цветные и чёрно-белые снимки одного и того же британского танка.

На чёрно-белой фотографии название танка и знак эскадрона выглядят одинаковыми по тону, и любой исследователь, имея только это изображение, вполне логично мог бы предположить, что они окрашены в один цвет.
Однако цветный снимок показывает, что название выполнено жёлтой краской, а знак — красной. Тейлор пишет:

«Важно помнить, что тон, который мы видим на чёрно-белых фотографиях, зависит не только от исходного цвета объекта, но и от количества света, попадающего на конкретную область. Поэтому участки, различающиеся по тону (например, из-за тени), могут быть окрашены в один и тот же цвет, так же как одинаковый тон могут давать два разных цвета».

К этому можно добавить, что на восприятие играет роль тип и направление освещения, а также форма и угол поверхности.
В случае краски внешний тон зависит от длины волны отражённого света, а её определяют пигменты, которые могут отличаться. Поэтому даже краски из одной «цветовой группы» могут иметь различающиеся отражательные свойства из-за состава и размера частиц пигмента.

Также следует учитывать разницу в чувствительности фотоплёнки и человеческого глаза. Большинство панхроматических эмульсий более чувствительны к голубому, фиолетовому и ультрафиолетовому диапазону, чем к остальным цветам, поэтому, например, голубые объекты на снимках часто выглядят светлее, чем в реальности.

Но и это ещё не всё — даже вопрос о типе фотоплёнки, вокруг которого многие любят устанавливать жёсткие «правила», на самом деле куда более неоднозначен и ускользает от категоричных выводов при детальном изучении. Сюда же относится вопрос экспозиции, а также последующей обработки изображения — как в фотолаборатории, так и на всех этапах печати или публикации. Использование цифровых изображений в интернете влечёт за собой ещё одну неизбежную волну обработки.

Важно помнить, что градации серого в системе RGB обычно имеют всего 256 возможных тонов, потому что значения трёх каналов равны (например, 96–96–96). В то время как для цветного изображения существуют миллионы комбинаций RGB, так как значения могут различаться. Это означает, что цвета при переводе в чёрно-белый формат фактически «укладываются по ячейкам», сокращаются в диапазоне. Именно поэтому красные и жёлтые маркировки на танке у мистера Тейлора оказываются одинаковыми по тону и воспринимаются как один цвет. То, что изображения оцифровываются — будь то оригинальные фотографии или отпечатки — почти никогда не учитывается в спекулятивных обсуждениях о том, «какие цвета представляет этот оттенок серого», и там часто предполагают, что каждый тон в точности соответствует контрасту на реальном объекте.

Любое увеличенное цифровое цветное изображение состоит из отдельных пикселей, и определить один точный цвет невозможно, кроме как вычислить усреднённое значение, — именно так поступают глаз и мозг, когда воспринимают пёструю поверхность краски на расстоянии. В результате мы получаем не сам цвет, а его впечатление, которое может как соответствовать реальности, так и не соответствовать. Но любые выводы о точном цвете зависят сначала от того, насколько точно цифровое изображение соответствует эмульсии оригинальной плёнки, и затем — насколько эта плёнка была близка к реальным цветам краски при реальных условиях освещения, с учётом поверхности и отражательной способности материала.

Если говорить о точности выводов, то слово «ненадёжно» даже слабо передаёт степень сомнительности.

Различия в тоне или отражающей способности могут быть полезны только для сравнения элементов внутри одного и того же изображения, хотя и в этом случае на результат влияют угол освещения, угол поверхности и тени.
Но абсолютно бессмысленно пытаться сравнивать тона между двумя фотографиями, сделанными в разное время и в разных условиях.

Преобразование цветовых эталонов или цветных фотографий в чёрно-белый формат и последующее помещение их в монохромное изображение для сравнения тонов — также не даёт надёжного результата, потому что невозможно достоверно учесть весь комплекс факторов освещения, экспозиции и т. п., присутствующих на фотографическом изображении. Любой цветовой эталон в градациях серого можно легко изменить настройками экспозиции так, чтобы он «совпадал» с тоном на фотографии.

Также бессмысленно сравнивать постоянную величину — измеренный цветовой эталон — с переменной величиной, представленной цветной поверхностью краски на фотографии. В лучшем случае такой подход может лишь показать предполагаемое сходство или визуальную гипотезу, но не точное соответствие.

Тем не менее такие сравнения продолжают проводить постоянно и с большим энтузиазмом. Цветные фотографии до сих пор используются как доказательство гипотез — в степени, совершенно несоразмерной их реальной ценности.

Диффузное и зеркальное отражение

Это ещё один фактор, который осложняет попытки определить «цвет» по градациям серого. Термины «диффузное» и «зеркальное» отражение не будут подробно разбираться здесь — их легко изучить отдельно, но достаточно одного примера.

Британское Королевское авиационное научно-исследовательское учреждение (RAE) проводило во время войны замеры отражающих свойств камуфляжных красок и опубликовало результаты в 1947 году. Если взять лишь один хорошо известный цвет — Azure Blue, использовавшийся для окраски нижних поверхностей самолётов RAF на Ближнем Востоке, — были зафиксированы следующие показатели: 29,5% диффузного отражения и 115% зеркального отражения при угле 30° к поверхности (60° к нормали).

Что это означает? В зависимости от состояния слоя краски (матовый, глянцевый, мокрый, сухой, отполированный, пыльный и т. д.), освещения, угла поверхности и угла съёмки, Azure Blue может казаться намного светлее и ярче на чёрно-белых фото, чем реальный образец краски при других условиях.

И поскольку каждая краска отражает свет по-разному, возможно и обратное: например, RAF Sky Blue, который считается светлее и ярче Azure Blue по диффузному отражению (58%), по зеркальному отражению падает до 109%. В результате в определённых условиях Sky Blue может выглядеть на чёрно-белых снимках темнее, чем Azure Blue — даже вне зависимости от экспозиции плёнки.

Всё это делает попытки определить «цвет» по чёрно-белым фотографиям занятием в основном бесполезным, а любые выводы — никогда не окончательными.

Есть ещё один важный момент, связанный с визуальным сравнением красок. Очень часто сравнение проводят под углом к глазу (как если книга лежит на столе), да ещё при различном и неконтролируемом освещении. Это неизбежно создаёт ошибки, как бы хорошо человек ни различал цвета. Правильный визуальный метод — держать образцы перпендикулярно глазам, под углом 90°, и освещать их равномерным светом северного неба в полдень, без прямых солнечных лучей. Это можно сделать, держа образец вертикально перед собой у окна или на улице. Нередко результаты такого сравнения заметно отличаются от тех, что были получены при взгляде под углом и в другом освещении.

Ещё одно, о чём следует помнить, — это попытки сопоставлять краски разных «хоббийных» линеек. Очень редко такие таблицы указывают степень различия или степень совпадения между цветами. Методика сравнения почти никогда не раскрывается. Иногда используют данные производителей, но термин «ближайший эквивалент» вовсе не означает, что краски действительно совпадают.

Настоящая краска

Фотоплёнка и пиксели цифровых изображений не являются настоящей краской. При попытках определить реальный цвет покрытия они должны рассматриваться в последнюю очередь, но остаются невероятно привлекательными из-за своей «наглядности» и кажущейся достоверности.
Как и в реальной жизни, глаз и мозг стремятся «усреднить» увиденное, формируя то, что мы думаем, что видим, — причём это восприятие подпитывается представлениями о том, какими цветами «должно быть» окрашено изображённое.

Так, например, на одном снимке ночного истребителя Messerschmitt Bf 110 при цифровом анализе пиксели оказываются прекрасным оттенком лаванды, но глазу он настойчиво кажется вполне «нормальным» номером RLM. Если же накладывать на тот же снимок цветовой квадрат с реальным, измеренным оттенком пикселя, реакцией нередко становится недоверие — настолько сильно работает компенсация «глаз-мозг».

Следующее осложнение — привычка воспринимать цвет поверхности как эталон, как будто именно эталон и был применён. Отсюда утверждения вроде: «Самолёт окрашен в FS 12345», вместо правильного: «Самолёт окрашен под FS 12345». Неизбежные различия между стандартами цвета и реально применёнными красками, ещё до воздействия обработки поверхности и погодных условий, должны позволить моделистам и художникам чуть расслабиться. Важно понимать характер и направленный оттенок цвета, а не охотиться за абсолютным совпадением.

И всё же, даже при самой строгой и педантичной попытке достичь «идеальной точности», почти наверняка два изготовленных модели одного и того же объекта не совпадут по цвету полностью. В конечном счёте «красота в глазах смотрящего» — что является лишь изящной формулировкой мысли: всё, публикуемое здесь (речь о форуме, с которого перевод) в попытках точного анализа цвета, по большому счёту бесполезно!

Источник: http://www.aviationofjapan.com/2015/05/a-consideration-of-colour-and.html