Záludnosti i tajemství dlouhé expozice. Škola světla Jana Pohribného MQEP - 5. díl

Foto1: Během 30s expozice jsem prošel s mojí RGB svítilnou ještě zasněženým golfovým hříštěm u Mladých Buků s výhledem na Východní Krkonoše. Kombinace dlouhé expozice a pohybu světlem je jednou z metod k zachycení luminografie

Záludnosti i tajemství dlouhé expozice

V tomto dílu se budeme ještě jednou trochu věnovat problematice světla po technické stránce, zejména když je světla málo… Tvůrčímu využití dlouhých expozic věnujeme rozhodně místo v jednom z následujících dílů o fenoménu světla, a tak snad jen několik základních postřehů a zkušeností, jak se technicky s extrémně dlouhým časem „popasovat“. Především budete u dlouhých expozičních časů (tj. nad 1 s) obecně narážet na základní problém digitálních snímačů – nárůst šumu v obraze, což se zobrazí jako nepříjemné barevné plochy či body na snímku a zhoršení ostrosti v detailech. Zjednodušeně řečeno je příčinou digitálního šumu náhodné uvolňování či přeskakování elektronů přímo na snímači fotoaparátu. Čím delší je expozice, tím je snímač déle napájen elektrickou energií z akumulátorů a více se zahřívá, takže v jeho okolí vzniká větší elektromagnetické rušení, a tím více elektronů může přeskočit z jedné světlocitlivé buňky do druhé a vygenerovat tak náhodný šum. U kvalitnějších novějších, větších a dražších snímačů je jev méně výrazný díky kvalitnější technologii a ochranným opatřením, a tak tento jev začne být patrný až při expozicích přes 10 i více sekund.

FOTO 2a: Na snímku je patrné, jak se projeví takřka půlhodinová expozice na výsledném snímku, pokud neodstraníte expoziční šum tzv. horké pixely. 

FOTO 2b: Na snímku je použito SW filtru na odstranění šumu, který ovšem celkově snímek mírně rozostří

Důvodů pro nárůst šumu je celá řada, ale pokud dodržíte základní doporučení a nastavíte citlivost kamery na nejnižší možné ISO a nebudete tak uměle zesilovat zaznamenaný signál, tedy zvyšovat citlivost senzoru (jak někdy některé kompaktní digitály činí automaticky), pak základní příčinou nárůstu šumu je výše popsaný jev nazývaný také jako dark noise. Ve fotografické praxi máte k dispozici hardwarové potlačení šumu dané výrobcem aparátu resp. snímače, které se snaží předejít vzniku zejména náhodného šumu. Většina dnešních kamer je vybavena nastavením úrovně softwarového omezení šumu a u většiny snímků s expozičním časem do 1s stačí jeho nastavení ponechat na standardní. Při extrémně dlouhých expozicích (několika desítek sekund až minut) však řada zkušených fotografů používá místo nastavení kamery na vyšší redukci šumu úpravu fotografií v některém z programů speciálně určených pro potlačení šumu (a slušnou práci již odvede filtr, který je součástí SW, kterým obvykle zpracováváte vaše RAWy jako je např. Adobe Bridge nebo Lightroom). V těchto programech (např. program Noiseware, který lze použít i jako plug-in ve Photoshopu, a další) lze velmi selektivně ovlivňovat jednotlivé parametry potlačení šumu. Nejlepších výsledků v potlačení šumu ovšem dosahují některé modely polo a plněprofesionální třídy fotoaparátů, které řeší problém tzv. sekundární expozicí „naslepo“. Fotoaparát po expozici hlavního snímku exponuje ještě jeden snímek při zavřené závěrce a pak softwarově porovná původní snímek s tímto snímkem a „odfiltruje“ šum podle druhé expozice z pořízeného snímku. Daní za tuto „opravu“ šumu je však dvojnásobně dlouhá expozice, případně i doba zpracování snímku. Při vteřinových expozicích to není tak citelné, ale když jsem exponoval 30 min. a musel čekat další půl hodiny než se „naeexponoval“ snímek „naslepo“ pro redukci šumu, pak jsem po tuto dobu nemohl s kamerou nic dělat a snímek třeba zopakovat. Novější model fotoaprátu mi již dovoluje pokračovat v dalších expozicích (maximálně však 5 snímků za sebou), při čemž předešlá expozice se mezitím zpracovává. Jak jsou dlouhé expozice náročné na výkon baterie vašeho fotoaparátu, nemusím zdůrazňovat. Jak si dále ukážeme např. u fotografií noční oblohy, bez plně nabité baterie nemá téměř smysl se do takové práce pouštět.

Pokud váš fotoaparát popisovanou funkcí nedisponuje (starší či levnější modely), lze si vytvořit druhý snímek „naslepo“ jako další expozici po prvním např. několikaminutovém nočním snímku s tím, že na objektiv nasadíte krytku, případně zajistíte ještě zakrytím kamery, aby se na senzor nedostalo žádné světlo. Všechna nastavení (ISO, clona, rozlišení atd.) i čas expozice musí být identické jako u hlavního snímku. Ve photoshopu umístíte oba snímky do vrstev a při nastavení režimu prolnutí vrstev zvolte režim Odečíst (Difference). Obdobně postupujte při konverzi a úpravách snímků z RAWu (použijte konverzi na TIFF).

FOTO 3: Fotografovat modelku ve večerním světle je docela výzva. Expozice může být i mnohasekundová a vše je v mírném pohybu – rákos, hladina finskéhom jezera, Luna i dívčí tělo – vše získává neopakovatelnou měkkost.

Lidský zrak, úžasný a takřka nenahraditelný zdroj naší percepce, je zároveň nesmírně křehký, zranitelný, ale také omezený. Nejen, že nejsme schopni, na rozdíl od některých živočichů, pojmout vlnové délky mimo viditelnou oblast spektra (UV, IR záření), ale rovněž naše schopnost zachytit velmi malé množství světla je notně limitována. Nezoufejte, nemusíte čekat do příští inkarnace, aby z vás byla třeba kočka… Fotografie vám, bohudík, často pomáhá odkrýt tyto „neviditelné“ vrstvy a nemusíte být ani věděcky erudováni, ani specielně vybaveni, jak o tom ještě bude řeč. Jen samotná, zdánlivě temná noc, kdy oko sotva rozliší obrysy krajiny, může při dostatečně dlouhé expozici (případně vysokém ISO při nutnosti kratších expozic), správném nastavení, odhalit neuvěřitelné množství detailů, ale i barev, které se našemu zraku skrývají. Vedle vaší imaginace budete potřebovat i trochu odvahy k počátečnímu experimentování, než si osvojíte některé technické zákonitosti a úskalí fotografování „ve tmě“ a při užití extémních expozic a než s jistotou odhadnete, jak se projeví, zejména barevně, světelné zdroje, které jsou vašemu zraku takřka skryty anebo se projevují velmi nezřetelně.

FOTO 4: Kopretiny a krajina v měsíční světle při dostatečně dlouhé expozici působí jak za denního světla.

Zkuste nejprve fotografovat „za svitu Luny“. Řečeno nepoeticky: v pokročilejší fázi až úplňku Měsíce, který je docela výrazným světelným zdrojem, kdy zejména zimní zasněžená krajina může být pouhým zrakem dobře čitelná a vystačíte s expozicemi do 30s i při nízké citlivosti (ISO). Chladný charakter měsíčního světla (což je de facto odraz slunečních paprsků od povrchu Měsíce) propůjčí snímané krajině, ale i spoře osvětlenému městu, vesnici, osamělé usedlosti apod. jistou magičnost a náladu pro někoho pohádkovou, pro jiného romantickou a pro dalšího až strašidelnou. Právě barevnost (a její asociace) a nezvykle působící poměry světlosti nebe a krajiny, vysoký kontrast, případně nezřetelné stíny, mraky v pohybu, pokud užijete výrazně dlouhou expozici (např. půl hodiny a více), během které se světlo Měsíce i naše planeta pohybuje, by měla odlišit noční krajinu od té denní. Pokusíte-li se vyvážit výše zmíněný bílý sníh podle barevné vjemové konstanty, s tím že sníh musí být bílý, neutrální, a bude-li vaše snaha, aby se navíc blížil svou světlostí realitě, pak budete překvapeni, že se od denním světlem nasvětlené krajiny ta noční příliš neliší. Proto je u noční krajiny menší podexpozice resp. tmavší výstup v podobě tisku, či na monitoru a přiblížení se „lunární“ barevnosti (doporučuji nastavit WB kamery na denní světlo nebo na noční mód, kterým některé fotoaparáty disponují) většinou na místě.

FOTO 5: Krajina na Lofotech je měsícem nasvětlena při 5 min. expozici, během které jsem pomaloval laserovým ukazovátkem kámen ve tvaru auta.

Samotný Měsíc může být, obdobně jako hvězdná obloha, zajímavým objektem k fotografování nebo logicky součástí krajinné, architektonické aj. kompozice. Nechci zde zabíhat do příliš detailního rozboru, jak snímat hvězdy či Měsíc, literatury k tématu je poměrně hodně. Chtěl bych se však dotknout vedle fenoménu času, který právě dobře odráží např. pohyb zemské osy a tedy fotografický záznam hvězdných drah, rovněž problematiky světelného smogu. Velmi nežádoucí jev nejen pro astronomy a amatérské pozorovatele vesmírné oblohy, je důsledkem současné civilizace a veřejného osvětlení. Především v západním světě je stále méně míst, kde obloha není znečištěna světly okolních měst, silnic atd. Pokud se nevydáte někam do Tibetu nebo třeba do pouště Atacama v Chile, kde je Evropská jižní observatoř s pověstnými teleskopy, ale zůstanete v naší malé, ale pozoruhodné zemi, pak je dost pravděpodobné, že v zdánlivě odlehlém údolí, kdy můžete nabýt dojmu, že je temná noc a hvězdy vidíte docela jasně, se vám začne při delší expozici nebe zabarvovat. V současnosti převážně asi do oranžové, neboť světlo sodíkových či rtuťových výbojek i velmi vzdáleného města, vesnice, se takto projeví, aniž to vaše oči vidí. Znovu máte příležitost kreativně s touto „nectností“ světelného smogu pracovat a uvažovat, jak takovou barevnost pozadí (nebe) kombinovat třeba s barvou v popředí. Může to být nalezený objekt, postava oblečená v barvě kontrastní, harmonické apod., kterou třeba jen zvýrazníte jiným světlem. Jindy, jak brzy probereme, již toto světlo sami barevně pomocí filtru apod. modifikujete a pomocí luminografie, barevného směrového světla (např. blesku), projekce, začleníte do vaší kompozice.

FOTO 6: “Stativem” mohou být i vaše ruce, ale pak počítejte s tím, že asi záběr při několikavteřinové expozici zcela ostrý nebude. Naopak si z tohio můžete udělat záměr a ještě během expozice fotoaparátem pohnout…

Noční fotografie vyžaduje vedle fotoaparátu, který má k dispozici minimálně expozice do 30s, ale ještě lépe nastavení na čas B (bulb), tedy neomezené otevření závěrky k dosažení delších expozic než jen půl minuty, především stativ (pokud možno pevný). Pro dlouhé expozice, ale třeba i práci s delšími ohnisky je vhodné mít tzv. dálkovou spoušť (dříve drátěnou spoušť), kdy prostřednictvím kabelu či na dálku (pomocí rádiových vln, IR ovladačů, WiFi propojení apod.) otevíráte závěrku, aniž byste se dotknuli těla kamery, a tak ji rozhýbali (při třeba půlhodinové expozici, by vám asi navíc prst, kterým byste čas B na kameře museli stále držet, zcela zdřevěněl…). Při nedostatku světla přestává korektně pracovat automatické zaostřování, takže musíte buď zaostřit na krajinu, či snímaný objekt ještě za světla, nebo si určitý detail nasvětlit, zaostřit a pak autofokus vypnout. Vzdálenost (např. na symbol nekonečna) můžete také na ostření objektivu nastavit mechanicky. Stejně jako autofokus vypínám i optický stabilizátor, který při dlouhých expozicích obraz spíš rozostří.

Základní úskalí noční fotografie bývá určení správné expozice, jejíž délku lze např. při měsíčním světle ještě někdy změřit, ale při absenci takto výrazného zdroje již musíte buď uměle zvýšit ISO vaší digitální kamery na maximum (např. na 3200 ISO), zjistit správnou expozici při zcela otevřeném objektivu (např. clona f = 2.8) a pak si spočítat, jaká bude expozice při vašem nastavení, tj. pravděpodobně nižším ISO (ideálně 100–200) kvůli snížení citlivostního šumu, a vyšší cloně (např. f = 8) kvůli lepší kresbě a vyšší hloubce ostrosti. Byla-li správná expozice při cloně f = 2.8 a ISO 3200 např. 10s, pak clonovou a citlivostní řadou, která znamená 2× více/méně než předešlá/následná hodnota, dojdete, že při cloně f = 8 a ISO 3200, bude expozice 8× delší, tj. 80s. Snížíte-li citlivost z 3200 na 200 ISO, musíte expozici prodloužit ještě 16×, tj. 80 × 16 = 1280s = 22 minut a 33s (při požadovaném nastavení clony f = 8 a citlivosti ISO 200).

Výše uvedená hodnota ukazuje hned na další problém, kterým bohužel trpí digitální senzory, a to na expoziční šum, o kterém byla již v úvodu řeč, který v závislosti na kvalitě i stáří kamery (novější generace mají samozřejmě lepší parametry potlačení šumu) se projevuje tím více, čím je expozice delší. Ideální by bylo třeba kameru extrémně chladit (např. pomocí stlačeného dusíku) a zamezit tak přeskakování elektronů na čipech senzoru, které právě způsobují díky zahřívání senzoru délkou expozice, vyšším ISO, vnější teplotou atd. různé druhy šumu. A kdo se chce věnovat noční resp. astronomické fotografii skutečně seriózně, asi investuje do fotoaparátu s tzv. modifikovaným čipem, který mj. umožňuje zaznamenávat jevy na obloze i v oblasti infračerveného světla.

FOTO 7: Sochu vlka v lednickém parku jsem fotografoval proti hvězdné obloze na jednu 40 min. expozici. Šum byl opravdu výrazný, ale především se projevil světelný smog – vzdálené pouliční světlo a lidskému oku se jevící zcela temná obloha byla ve výsledku hnědooranžová…

Při fotografování hvězdných drah, obdobně u jiných expozičně extrémních snímkůse však v posledních letech uplatňuje jiná metoda, kterou lze zjednodušeně popsat jako postprodukční skládání kratších expozic v celek. Její předností je:

Nižší expoziční šum – vzhledem k jednotlivým expozicím cca 30 – 120s.Možnost užití vyšší citlivosti (400–1600 ISO).Opti­malizace délky expozice na objekty na zemi nasvětlené umělým (přirozeným) světlem.Možnost výběru optimálně uměle osvětlených partií (některé záběry mohou mít některé partie přesvětlené díky projíždějícímu autu apod.) pomocí masek v postprodukci­.Méně se projeví světelný smog. Zřetelnost (kontrast) hvězdných drah je vyšší.Pro snímání dlouhých expozic platí obdobné podmínky jako pro monoexpoziční, ale je potřeba změnit, doplnit:Redukci šumu NR ve fotoaparátu vypněte (expozice by na sebe měly bezprostředně navazovat).Pro jednotlivé expozice se hodí nějaký intervalometr – dálková spoušť umožňující časování jednotlivých záběrů (některé nejnovější fotoaparáty disponují již touto funkcí přímo ve své nabídce expozičních režimů), s nastavením na minimální (ideálně nulovou) prodlevu mezi záběry (aby mezi dráhami hvězd nevznikla mezera).Pořiďte se stejným nastavením a expozicí několik záběrů s krytkou na objektivu (tzv. na slepo), pomocí kterých odstraníte později některé nectnosti dlouhých expozic (hot pixely apod.).Fotografie můžete event. ukládat i v JPEG – vzhledem k místu na kartě i šetření baterie.K zachy­cení částí nebo celých kružnic hvězdných drah orientujte svůj záběr směrem k severu tak, aby v záběru byl přibližný „střed“ severní hvězdné oblohy, tj. Polárka v souhvězdí Malé medvědice (lidověnazývaný Malý vůz).Chcete-li zachytit výrazný pohyb hvězd apod., pak určitě by vaše expozice v celkovém součtu měla pokrýt 1–2 hodiny (tj. pořídíte např. 120–240 záběrů po 30s). Ty po té složíte např. ve Photoshopu jako jednotlivé vrstvy; režim prolnutí nastavíte na Zesvětlit barvy (s výjimkou základní vrstvy) nebo použijte speciální SW k tomu určený, jako je např. populární Startrails.

FOTO 7: Hvězdné dráhy pořízené složením více záběrů po 30s v Tavole v Ligurii.

Z pohledu šumu a kvality výsledného obrazu se pro extrémní expozice zdá být vhodnější klasický analogový záznam na film. Délka expozice nemění u filmu kvalitu obrazu z pohledu šumu (pokud nepoužijete vysoce citlivý film, kde se pak projeví vyšší zrnitost halogenidů stříbra a struktura senzibilizačních látek), ale projeví se tzv. Schwarzschildův e­fekt, který lze zjednodušeně popsat jako ztrátu nominální citlivosti. Film zkrátka od expozic přesahujících několik vteřin (u negativního filmu kalibrovaného na umělé světlo je to cca až od 1 min.) přestává mít hodnotu citlivosti, na kterou byl vyroben, a expozice se proto musí prodloužit. Každý výrobce filmů udává ke svým produktům tabulky s faktorem, o který je nutné naměřenou expozici prodloužit. U mnou uvedeného příkladu expozice noční krajiny cca 22 min. (při ISO filmu 200 ASA), by bylo nutné expozici prodloužit cca 3×, tj. asi na hodinu. 

S pevným stativem a mechanicky řízenou závěrkou, která není závislá na zdroji el. proudu (běžné u velkoformátových kamer), to nemusí být žádný problém exponovat i více hodin. Úskalím analogové fotografie však může být nežádoucí pohyb filmu v kazetě (či těle fotoaparátu), který se může během tak dlouhé expozice nepatrně (odesetiny milimetru i více) pohnout nebo prohnout díky vzdušné vlhkosti, změnám teplot apod.

FOTO 8: Stockholm jsem fotografoval ještě na analogový negativní film. Určité korekce barevnosti bylo možné provést při zvětšování, ale mnohem větší paletu nástrojů nabízí úprava tohoto snímku po jeho naskenování a převodu do digitální podoby. Je to jedna z metod hojně využívána profesionály, kteří touží po kvalitě, ostrosti, velkém formátu, nízkém šumu, ale také po široké nabídce úprav v postprodukci.

V rámci našeho tématu je dobré připomenout, že při extrémních expozicích na film (na rozdíl od digitálního záznamu) dochází k posunu barev resp. posunu a křížení průběhu křivek barevných vrstev filmu, kde pak může jedna z barev mírně převládat či barvy neodpovídají realitě a náprava i sofistikovanými softwarovými nástroji (zpravidla úpravou křivek jednotlivých barevných kanálů) nebývá vždy jednoduchá. Pro řadu fotografůto však bývá výzva, jak takovou chybu (nepřirozené zkreslení barev) kreativně využít.

Cvičení: Zkuste vytvořit zajímavou fotografii při velmi omezených světelných podmínkách – v šeru nebo takřka ve tmě, kdy expozice budou určitě delší než 10s. Můžete zapojit i pohybující se objekty, lidské postavy, světelné zdroje apod. Jistě si všimnete, že mnoho detailů vaše oči v šeru nevidí, ale fotografie je odhalí. To je jeden z mnoha zázraků, který nám toto médium poskytuje. Své fotografie můžete vkládat zde: „Nízká hladina světla“