[090620] 彩色負片vs.數位單眼RAW檔

這篇文章是刊載在ASAHI Camera五月號上.
以實際拍攝結果. 來實驗彩色負片與現行數位單眼RAW檔的階調特性
簡單翻譯分享給大家
以作為參考

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副標題:

數位相機的階調再現性一直被認為"比底片狹窄". 這是誤解
使用寬容度(Latitude)高的彩色負片. 與數位RAW檔. 同時拍攝高反差的主體來比較


1.
數位攝影普及化至今大約十年. 這期間數位單眼的像素從3MP進步到24MP

但. "數位影像的動態範圍(dynamic range)狹窄. 所以在階調感上還無法與底片相比擬"
這種說法. 至今依然時常聽聞

真的是如此嗎?

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ps.圖片下的說明
第一頁: 非常暗的高架橋結構部份. 數位影像對於暗部的描寫性能壓倒性地勝過底片.
保留亮部同時也能重現暗部. Nikon D3. AFS 14-24/2.8. iso200. F5.6, 1/1000. RAW

第二頁: 沖洗放相時. 高架橋下的暗部階調盡可能地將其再現. 但是依然沒有留下細節
如果under曝光. 暗部也已經沒有可容許的範圍了(露出のゆとり. 意指還有可容許的曝光誤差範圍)
Nikon F6. AFS 14-24/2.8. Fujicolor REALA ACE. F5.6. 1/500

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陽光照射下的漁船. 高架橋樑底的陰影.
明暗差距超過五格(5EV)以上

號稱廣範圍寬容度的彩色負片. 畫面上的陰影部位是全黑. 得不到階調細節

數位影像的動態範圍如果比底片狹窄
某種意味上可能是誤解

數位與底片的階調性差異. 詳細比較的話

數位在暗部(shadow)細節表現上是強項. 亮部(highlight)則比較沒有余裕


不過可惜的是. 與底片不同
數位相機的階調特性數據. 原廠並沒有提供
所以只能獨自進行測試





2.
主標題: 數位的動態範圍(Dynamic range). 與底片的寬容度(Latitude)

副標題: 使用數位(RAW和JPG)與底片(副片與正片). +-5EV拍攝並比較之


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數位(RAW): 從+1EV到-5EV. 可以修整到幾乎完全一樣的影像. 這在底片上是做不到的

數位(JPG): 影像的明暗變化特性與正片接近. 曝光過度時亮部細節會迅速失去. 曝光不足時的表現與正片類似
實際可使用的曝光範圍很狹窄

底片(負片): 特點是曝光over時的寬容度相當驚人. 可以到+3EV.
但是曝光不足時的範圍就很狹窄. 僅能到-1EV

底片(正片): 與數位JPG類似的特性. 即使如此. 亮部的細節某種程度可以保留一些
相較數位. 特性曲線在亮部的肩部範圍比較圓滑

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91頁左下: 特性曲線: 用以表示動態範圍與寬容度的圖表

特性曲線是用來表示"曝光量"與"影像濃度"的關係.
座標圖的橫軸是曝光量
縱軸是濃度(0就是透明. 3則約全黑)

從特性曲線上可以判讀底片的寬容度. 階調特性(硬調或軟調等). 感光度等等的訊息

正片的場合(左下圖)
曝光量增加的時候. 影像的濃度會降低(影像會變淡)
所以曲線是左上到右下

負片的場合(隔頁中央圖)
曝光量增加的時候. 影像的濃度會增加(ps.因為負片上的影像色彩明暗是倒反的)
所以曲線是左下到右上

數位的特性曲線上. 縱軸的定義不太一樣. JPG 是8bit一共256 格.
RAW 的特性曲線縱軸則用bit數來表示. 視機種不同. D3使用14bit

這次為了容易理解的關係. 數位特性曲線的橫軸部分. 也一樣用濃度來表示

數位的動態範圍. 與底片的寬容度.
實際上的意義當作一樣比較好




3.
由前頁的sample可以得知. 數位(機身直出)JPG的階調再現性與正片相當.
RAW的階調再現性. 範圍更廣. 類似彩色負片

但是. 由於階調再現性的不同
對於數位和底片影像的處理上. 也相對有所差異

數位較偏向以高光部位為基準. 來作適當的曝光. (以避免亮部over死白為前提. 為曝光的基準)

負片則偏向以暗部為基準. 來作適當的曝光. (以避免暗部死黑為前提. 作為曝光的基準)


下圖是比較RAW與彩色負片的特性曲線

(彩色負片的特性曲線本來有RGB三條. 為簡化問題. 先當作一條來看)
(RAW的部分則以iso50到iso6400可調整的DSLR機身作為預設)

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負片的適當曝光範圍. 從特性曲線的左下趾部作為基準. 向右上算

RAW 的適當曝光範圍. 則從特性曲線的右上肩部作為基準. 向左下算


相對於適當曝光值. RAW 在暗部表現上有很大的餘裕空間(朝左下)

負片則在亮部表現上有餘裕空間(朝右上)

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一般所說的"動態範圍(Dynamic Range)". 是指在特性曲線上"影像可以再現的全部範圍"

以這次的例子. DSLR的RAW檔約達到12格

彩色負片. iso100這個層級. 動態範圍(寬容度)約7格
iso800層級的底片. 則約8到9格
即使如此
還是比不上現行的DSLR


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後面這一段主要是在講作者10年前. 曾經碰過一位廣告攝影師在拍汽車時. 反映說
用數位拍輪胎. 比較容易能拍出輪胎上的胎紋
用底片則很難

而這就是這次所探討的. 底片與數位在階調特性上的差異

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4.
這一頁則是從散景表現. 提到球面像差的問題

好的散景. 從光點中心的芯部到四周圍. 是平滑地融合

不好的散景. 則會在光點的四周圍. 形成比較明顯的環型邊界. 稱為二線性散景


光通過鏡頭之後. 無法理想地匯聚在一點上
而與理想成像之間所產生的偏差. 滲色. 模糊. 變形等等
就稱為"收差"(像差)


Seidel五收差:
最早是19世紀由德國學者Phillip Ludwig von Seidel所提出
當時還沒有彩色底片. 所以就不考慮色收差在內

他將收差分成五種
球面收差
彗星收差
非點收差
歪曲收差
像面彎曲

鏡頭設計的目的就是要除去這些收差的存在

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球面收差: 鏡片中央與周圍的光線無法理想地匯聚在一點上. 縮光圈可以改善

彗星收差: 斜向進入鏡片的光線. 在影像四周圍無法理想地匯聚於一點. 縮光圈可以改善

非點收差: 光線通過鏡頭光軸外的部分. 在同心圓方向. 以及放射方向上
影像本來是點. 會變成一條線

像面彎曲: 與鏡頭平行的平面上的景物. 無法理想地成像. 這個縮光圈也無法改善
(目前最有名的例子是Tamron A16 17-50/2.8. 在最近距離對焦的時候會有此現象.)

歪曲收差: 鏡片上. 光線入射的角度和射出的角度不一樣. 會形成桶狀或枕狀變形.


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