FILTRY KONWERSYJNE  (część 1)

- autorem artykułu jest Jerzy Lech (czasopismo FOTO).

Piękny zachód słońca, paleta barw z subtelnymi szarościami, barwami ciepłymi i zimnymi. Slajd zażółcony. Pogodny dzień, rozległy krajobraz z dużą ilością zieleni. Slajd za niebieski. Przykłady zaskoczenia, że efekt zdjęciowy na slajdzie nie ma nic wspólnego z wrażeniem odebranym przez nasz zmysł wzroku, można by mnożyć. Pojawia się kolor dominujący, jakby zakrywający wszystkie barwy. Z pomocą w rozwiązaniu tego problemu przychodzą filtry konwersyjne. W pierwszej części artykułu przedstawię podstawy wiedzy na ich temat, w drugiej, która ukaże się w następnym numerze foto – przykłady praktycznego ich zastosowania.

Ludzki wzrok ma zdolność akomodacji do różnych warunków świetlnych. Niezależnie od źródła światła białe pozostaje
białym, nawet jeśli na początku po zmianie oświetlenia odbieraliśmy różnicę w barwie. Zawsze światło dominujące narzuca porządek barw, odczytywany przez nasz zmysł wzroku jako prawidłowy. Kontrasty pomiędzy oświetleniem różnymi rodzajami światła stają się grą kolorystyczną, gdy działają na ten sam motyw jednocześnie, nie przeszkadzając sobie. Błona fotograficzna rejestruje barwy mechanicznie. W odróżnieniu od ludzkiego mózgu brak jej zdolności akomodacji – nie potrafi dostosowywać się do zmiennych warunków oświetleniowych. Co zrobić, by błona prawidłowo odwzorowała barwy przy różnych rodzajach oświetlenia? Czy można jakoś „podrobić” zdolność akomodacji na użytek mechanicznie rejestrujących barwy błon?

Temperatura barwowa a odwzorowanie barw

Światło białe składa się w części widzialnej z trzech mieszających się ze sobą barw: czerwonego – R, zielonego – G i niebieskiego – B. Proporcje R, G, B dla poszczególnych źródeł światła są różne, począwszy od świeczki, poprzez najróżniejsze żarówki, halogeny, a kończąc na świetlówkach światła dziennego (Kino Flo), palnikach lamp błyskowych, czy wreszcie świetle dziennym o różnych porach dnia, roku i w różnych miejscach (nie wspominam tu o lampach wyładowczych mających luki w składzie widmowym w odróżnieniu od ciągłych charakterystyk odpowiadających tylko różnym proporcjom R, G, B w wymienionych wcześniej źródłach światła – to osobny temat). Różne proporcje pomiędzy R i B odpowiadają różnym temperaturom barwowym światła. Im wyższa temperatura, tym więcej niebieskiego – B w stosunku do czerwonego – R. W praktyce ta relacja odpowiada za zaniebieszczenia lub zażółcenia na slajdach. Piszę o slajdach, ponieważ na nich widać odchylenia od normy w czystej postaci – pokazują kolor bez żadnych korekt. Mam oczywiście na myśli slajdy świeże i prawidłowo wywoływane. Te same zjawiska występują na negatywach, z tą jednak różnicą, że mogą być częściowo korygowane lub nawet zniekształcone w procesie kopiowania na papierze fotograficznym. Ogólnie można stwierdzić, że zbyt niebieskie slajdy odpowiadają naświetleniom światłem o zbyt wysokiej temperaturze barwowej, zaś zbyt żółtawe – o zbyt niskiej. Odniesieniem jest tu temperatura barwowa na którą skalibrowane jest uczulenie barwne błony, czyli taka temperatura światła, przy której uzyskuje się idealne odwzorowanie szarości. Prawidłowe odwzorowanie szarości jest punktem wyjścia do optymalnego odwzorowania wszelkich kontrastów barwnych. W praktyce błony fotograficzne kalibruje się fabrycznie do światła dziennego lub światła sztucznego. Temperaturę barwową wyraża się w stopniach Kelvina (K). Jej definicja fizyczna jest dość zawiła i w ogóle nieużyteczna z punktu widzenia praktyki fotograficznej. W fotografii liczy się z jednej strony temperatura barwowa na którą skalibrowana jest błona, a potem sposób zmiany barwy światła pozwalający dostosować światło zastane do uczulenia spektralnego błony. Chodzi o to, by w każdych warunkach uzyskać prawidłową szarość, a tym samym optymalne odwzorowanie pozostałych barw. Powszechnie używane błony negatywowe i diapozytywowe dostosowane są do światła dziennego o temperaturze barwowej 5500 K, albo sztucznego o widmie ciągłym i temperaturze 3100/3200 K. Temperatura 5500 K odpowiada pewnej wybranej średniej wartości temperatury światła dziennego. W ciągu dnia temperatura barwowa się zmienia i to nawet bardzo dynamicznie. Nagłe przesłonięcie słońca chmurą przy niebieskim niebie potrafi podbić temperaturę barwową światła nawet do 15000 K, a po wschodzie słońca może ona wynosić 3500 K. Zależy to od wielu trudno uchwytnych czynników. Podobnie temperatura barwowa światła sztucznego jest inna bezpośrednio po włączeniu źródła światła, a inna chwilę potem, jak się ustabilizuje, zmienia się ona też w procesie starzenia źródła światła. Przy tak dużej ilości zmiennych nie dziwmy się, że nawet szybko po sobie zrobione zdjęcia mogą mieć zupełnie różne dominanty barw, spowodowane zmienną temperaturą barwową światła.

Cechy filtrów konwersyjnych

Korekcji odwzorowania barw poprzez zmianę temperatury barwowej dokonuje się za pomocą filtrów konwersyjnych, czyli przekształcających światło zastane na takie, do którego przystosowana jest błona. Gęstości filtrów konwersyjnych wyraża się w jednostkach zwanych miredami. Im większa gęstość filtra, tym większa korekcja różnicy temperatury barwowej światła. Filtry konwersyjne dzielą się na dwie grupy: niebieskie – podnoszące temperaturę barwową światła i czerwonawe, inaczej określane łososiowymi – obniżające temperaturę barwową światła. Filtry konwersyjne można „sumować”. Zwiększa to liczbę możliwych kombinacji kolorów i przez to poszerza możliwości korekcyjne. Podnoszeniu lub obniżaniu temperatury barwowej światła towarzyszy konieczność wydłużania ekspozycji, określonej na podstawie pomiaru zewnętrznym światłomierzem. Tak jest, bo filtry pochłaniają nadmiar długości fal świetlnych, które w danej temperaturze barwowej muszą występować w mniejszej ilości i ich barwniki mają również swą charakterystyczną jasność. Można to przełożyć na relatywne zaniżanie czułości błony użytej do fotografowania. Należy o tym pamiętać, gdy wykonuje się szybkie zdjęcia reporterskie przy świetle zastanym odbiegającym od uczulenia błony. Wydłużenie ekspozycji nie ma istotnego znaczenia przy stosowaniu filtrów konwersyjnych w fotografii statycznej ze statywu i przy dłuższych ekspozycjach. Gęstość filtra konwersyjnego dobiera się na podstawie różnicy pomiędzy temperaturą barwową uczulenia błony światłoczułej wyrażoną w miredach (lub dekamiredach), a temperaturą światła zastanego wyrażoną podobnie w miredach lub dekamiredach. Jeśli przykładowo światło zastane ma 10000 K, a fotografujemy na błonie uczulonej na temperaturę barwową światła 5500 K, to bez filtra uzyskamy silną dominantę niebieską.

Światło zastane ma:

1 000 000 / 10 000 = 100 M = 10dM

Błona do światła dziennego prawidłowo odwzorowuje barwy przy temperaturze barwowej światła 5500 K, co odpowiada:

1 000 000 / 5 500 = 182 M= 18,2 dM

Różnica pomiędzy uczuleniem błony, a światłem zastanym to:

18.2 dM – 10 dM = 8.2 dM
8.2 dM = 82 M

Znak dodatni różnicy sugeruje użycie filtra ocieplającego, to znaczy łososiowego oznaczanego KR+. Gdy różnica pomiędzy uczuleniem błony, a temperaturą barwową światła (w miredach) będzie miała znak ujemny, będzie to oznaczać konieczność podwyższenia temperatury barwowej światła filtrem niebieskim oznaczanym KB–. Jak widać matematyczna strona zagadnienia jest dość prosta. W praktyce do odczytywania rodzaju filtra pomocny jest diagram konwersyjny (patrz ramka poniżej).

Kolorymetr – przyrząd do pomiaru temperatury barwowej

Skąd wiadomo, jaką rzeczywistą temperaturę barwową ma dane źródło światła? Nazwy źródeł światła umieszczone obok skali diagramu konwersyjnego mają charakter orientacyjny.

Dokładnie można określić temperaturę barwową światła przy pomocy miernika, tak zwanego kolorymetru. Takie przyrządy do celów fotograficznych produkują dwie firmy – japońska Minolta i niemiecki Gossen. Zobaczmy, jak działa gossenowski Colormaster 3F. Colormaster 3F mierzy temperaturę barwową światła jako stosunek niebieskiego do czerwonego, oraz proporcję zielonego do ustalonej temperatury barwowej światła. Korekta temperatury barwowej pokazywana jest w miredach ze znakiem + lub – w zależności od obniżania lub podwyższania temperatury barwowej światła za pomocą filtrów konwersyjnych, oznaczonych na wyświetlaczu LB.

Przyrząd do pomiaru temperatury barwowej światła - Colormaster 3F niemieckiej firmy Gossen po pomiarze światła świetlówki - odczyt pokazuje konwersję temperatury barwowej światła z 4900K na 5500K przy pomocy niebieskiego filtra konwersyjnego -22 miredy i korektę nadmiaru zielonego w składzie spektralnym świetlówki przy pomocy filtra CC purpurowego o gęstości 15

Przyrząd opcjonalnie pokazuje nazwę filtra lub dwóch filtrów konwersyjnych po zsumowaniu korygujących barwę światła. Narzuca to posiadanie całego zestawu filtrów, by zawsze zastosować te, które przyrząd wskaże. Sumowanie filtrów w oparciu o miredy jest bardziej uniwersalne, bo pozwala z mniejszej liczby filtrów uzyskiwać większą ilość kombinacji, często przez sumowanie więcej niż dwóch filtrów jednocześnie. Właściwa proporcja zielonego do czerwonego i niebieskiego wyświetlana jest jako 0 CC. Stosuje się wówczas tylko filtry konwersyjne. Gdy ta proporcja jest zachwiana, wówczas nie wystarczy skorygowanie temperatury barwowej światła – na zdjęciu pojawi się nadmiar zielonego lub purpury. Colormaster 3F podaje gęstość dodatkowego filtra korekcyjnego CC purpurowego lub zielonego. Pozwala to zachować znakomite odwzorowanie barw przy źródłach światła o nieciągłym widmie posiadającym za mało zieleni lub purpury. Przykładem mogą tu być na przykład typowe świetlówki wymagające nie tylko korekty temperatury barwowej, ale również korekty nadmiaru zielonego przy pomocy filtra CC purpurowego. Można przekonać się, że konieczność korygowania filtrami CC pojawia się praktycznie w każdych warunkach oświetleniowych. Zależy to od różnorodnych lokalnych czynników fałszujących skład spektralny źródła światła – na przykład we wnętrzu lasu lub w sąsiedztwie dużej, jednobarwnej płaszczyzny odbijającej promienie światła w pobliżu fotografowanego motywu.

Zestawy i sumowanie filtrów konwersyjnych

Proste sumowanie filtrów konwersyjnych – (po lewej) 80A + 80B + 80C, (po prawej) 81A + 81B + 81C. Wrażenie barwne jest proporcjonalne do liczby miredów. Im więcej filtrów ocieplających lub oziębiających, tym więcej miredów i tym większa korekta temperatury barwowej światła.Fragment dużej rodziny filtrów konwersyjnych firmy Hoya. Filtry niebieskie to: 80A, 80B i 80C, a łososiowe – 81A, 81B i 81C. Zestaw został dobrany tak, by niebieskimi filtrami korygować światło sztuczne do dziennego, zaś łososiowymi łagodzić zbyt duże temperatury światła dziennego.

Połączenie dwóch filtrów o tej samej liczbie miredów i przeciwnych znakach powinno dać barwę szarą neutralną. Tu łączą się filtry 85 i 80B. Oznacza to: +112 M – 112 M = 0 M. W rzeczywistości szarość ma lekko zielonkawy odcień.

Wartości miredów odpowiadające nazwom filtrów zostały podane według tablicy przeliczeniowej Gossena. Są to wartości bez zaokrągleń, wynikające z precyzji pomiarowej Colormastera 3F.