Azt a legtöbben tudják, hogy a kamerából kikerülő JPEG képek 8 bitesek és azt is, hogy a nyers fájlok a legtöbbször 12 vagy 14 bitesek lehetnek, hiszen van rá opció a fényképezőgép menüjében. Azt is sokan tudják, hogy a Lightroom vagy a Photoshop 8 vagy 16 bites képeket képes kezelni, és hogy a több bit általában jobb. Azt azonban, hogy mikor melyiket kell használni, és miért, már kevesebben.
Ha szeretnénk a lehető legtöbbek kihozni a felszerelés adta lehetőségekből, tudatosan kell foglalkozni a képek bitmélységével. A fotózás munkafolyamata csak akkor adja a végén a technikailag elérhető legjobb eredményt, ha közben minden egyes lépésnél ügyeltünk arra, hogy az eredetileg rendelkezésre álló képi információból a lehető legtöbb hasznosítsuk és a lehető legkevesebbet veszítsük el. Illetve ha mégis az információ eldobására kényszerülünk, akkor azt tervezett módon és tudatosan tegyük. De mi is az a bit és hány is kell belőle?
A bitmélység
Maga bit az (azaz binary digit) a digitális formában tárolt információ alapegysége. Két értéket vehet fel, lehet 0 vagy 1. Egy bit segítségével tehát két eltérő állapotot tárolhatunk, képi nyelvre lefordítva egy egybites színmélységű felvételen csak fekete és fehér képpontok lehetnek. (Régebben nyomtatott dokumentumok digitalizálásánál használtak egybites színmélységet.) Ha egy pixel színét vagy tónusát nem egyetlen bittel, hanem többel írjuk le, akkor arányosan növekszik a rendelkezésre álló lehetőségek száma. Két bittel már négy eltérő állapot, azaz tónus írható le, hárommal 8, néggyel 16, öttel 32, hattal 64, héttel 128, nyolccal 256, és így tovább, a kettő hatványai szerint.
Egy digitális felvétel elkészítésekor van egy kitüntetett pont, ahol a képi információ az analóg világból átlép a digitálisba. Ez az analóg-digitális konverzió, ahol az analóg világ folyamatos és végtelen számú értékéből egy diszkrét lépésekre tagolt, véges számú értékkészletűre alakítjuk az információt. Ez azt jelenti, hogy egyrészt lépcsőfokokat vezetünk be az egyes fokozatok jelölésére, másrészt meghatározzuk, hogy összesen hány ilyen lépcsőfokra bontjuk fel az analóg jelünket. Ezt a legkönnyebben egy fekete-fehér tónusátmenettel lehet megmutatni. Míg az analóg világban megszámlálhatatlanul sok fokozat vezet a feketétől a fehérig, ezt egy digitális rendszerben csak előre megadott lépcsőfokonként tudjuk tárolni és kezelni.
Elterjedt színmélységek
Az, hogy a digitalizálás során hány fokozatra bontjuk fel az analóg jelünket, több mindentől függ. Az adott esetben elérhető maximumot a jel mérésére és átalakítására szolgáló berendezés, esetünkben a képszenzor és a A/D (analóg-digitális) konverter jellemző adják meg. Ezen belül választhatunk aszerint, hogy milyenek a rögzítendő motívum jellemzői és aszerint is, hogy később mire szeretnénk a digitális állományt használni. A számítástechnikában kedvelik a (digitálisan) kerek számokat, ilyen a 8 is, ez a legelterjedtebb színmélység, a köznapi életben ez teljesen megfelel. Szürkeárnyalatos esetben ez 256 különböző tónusfokozat rögzítését teszi lehetővé. A színes világban, ahol három színcsatornára bontjuk a képet, csatornánkként értendő. Azaz egy 8 bites RGB kép tartalmaz egy 8 bites vörös, egy 8 bites zöld és egy 8 bites kék képet. Ez összesen 24 bitnyi információ, azaz 16 777 216 különböző szín. (Egyes helyeken ezt 24 bites színmélységnek is nevezik.) A digitális fényképezőgépek JPG formátum használata esetén szinte kivétel nélkül ilyen, 8 bites RGB képeket mentenek. Maga a szenzor és a A/D konverter azonban többre is képes. A nyers (RAW) képekhez a legtöbbször 12 vagy 14 bites színmélységben juthatunk hozzá, a középformátumú kameráknál és egyes full-frame gépeknél előfordul 16 bites kimeneti színmélység is. A gyártók aszerint határozzák meg, hogy termékük hány bites kimeneti színmélységet nyújtson, hogy elméletileg mire képes maga a hardver, azaz a szenzor, a pixelekhez tartozó erősítők és az A/D konverter.
A képszerkesztő programok azonban csak a digitálisan kerek értékekkel dolgoznak, azaz 8 bites, mellett 16 vagy esetleg 32 bites színmélységű képeket kezelnek. Ha egy 12 vagy 14 bites színmélységű nyers állományt nyitunk meg a képfeldolgozó programban, akkor ez automatikusan 16 bites módban fog megtörténni és addig ezzel a színmélységgel dolgozhatunk tovább, amíg valamilyen művelettel ezt le nem csökkentjük. Nagyon sok esetben a végtermék 8 bites lesz, de azon elképzelhetetlenül sok múlik, hogy mikor váltunk 8 bitre. Azonnal az exponáló gomb lenyomásakor, vagy a képfeldolgozási folyamat legeslegutolsó lépésénél.
Miért kell több bit?
Mintaképünkön az égboltból vett tónusátmenetes részlet látható különböző színmélységekre bontva. (Az egyszerűség kedvéjért most színes helyett szürkeárnyalatosa képekkel illusztráljuk a jelenséget.) A 6 bites, 64 fokozatú változaton még jól látható tónusok lépcsőződése, közelről nézve még a 7 bitesen is kivehető, a 8 bites, 256 szürke fokozatot tartalmazó képen azonban már folytonosnak látszanak az átmenetek.
Ez alapján azt mondhatnánk, hogy egy szürkeárnyalatos felvétel esetében elegendő a 8 bit, illetve a színeseknél a 3×8 bit. Nem véletlen, hogy pont egy égboltfotót választottunk mintaképnek, ugyanis a természetben az égbolton jön létre a leggyakrabban nagy kontrasztot felölelő tónusátmenet. A probléma akkor kezdődik, ha képünkön intenzív tónuskorrekciókat kezdünk végezni. Ezek pedig ma már hozzátartoznak a képfeldolgozáshoz. Gyakran nem csak globálisan, hanem lokálisan növeljük vagy csökkentjük a kontrasztot, változtatjuk a színeket, részleteket húzunk elő az árnyékokból úgy, hogy más képrészleteket érintetlenül hagyunk. A módosítandó képek és a beavatkozások pedig a legritkább esetben lineárisak. Ha a Photoshop képernyőjén létrehozunk egy szürkeátmenetet a feketétől a fehérig és azt lineárisan világosítjuk vagy sötétítjük, mondjuk a világosság csúszkával, akkor az egyes szürkefokozatok közötti különbségek nem változnak meg, a lépcsők ugyanakkorák maradnak és nem válnak láthatóvá. Lineáris módosításkor, annak előjelétől függően vagy a sötét vagy a világos tónusok feketévé vagy fehérré válnak az átmenet széleinél. Azaz ezeken a területeken információ vész el. Éppen ezért ezt az eszközt szinte soha sem alkalmazzák fotók korrigálásához. A legtöbb esetben a kép egyes tónusainak változatlanul hagyása mellett kell más tónusokon változtatni. Ez pedig azt jelenti, hogy hiába van az eredeti képünkön elegendő fokozat, ha egyes helyeken nemlieráis módon próbáljuk az eredetileg apró lépcsőfokokat felnagyítani. Pontosan ez történik, amikor az árnyékokból húzunk elő részleteket a képfeldolgozó programok csodálatos Blacks (Sötétek), illetve Shadows (Árnyékok) csúszkáival, vagy a Photoshop legendás Shawows/Highlights eszközével. Ezek nem tesznek mást, mint a kép egyes tónustartományait szelektív módon világosítják vagy sötétítik, míg más tartományokat érintetlenül hagynak. Ilyen a klasszikus gammagörbe is, ami példánkon is látható. Ha a mintaképpel kapcsolatban az a teljesen indokolt igény lépne fel, hogy ne csak az égbolt, hanem a talaj struktúráját is mutassuk meg, akkor vagy valamelyik árnyékkorrekciós eszközhöz, vagy a gammagörbéhez nyúlva kell a sötéteket úgy kivilágosítani, hogy közben minél kevesebb részlet vesszen el a világos oldalon. A gamma görbe bal oldalának meredeksége jelzi az extrém világosítást a sötéteknél.
Az eredményen megjelenik a struktúra a talajon, de előbukkan a jobb felső sarokban a zavaró tónuslépcsőződés is. Itt ugyanis egyszerűen nem állt rendelkezésre elég lépcsőfokozat a sötétben rejlő, eredetileg egészen apró tónuskülönbségek felbontásához. Azaz egy ilyen korrekcióhoz már nagyon kevés volt a 8 bit, jó megoldás lett volna RAW formátumot használni és a teljes feldolgozási folyamat során megtartani a lehető legtöbb információt. Természetesen a talaj sötétbe vesző struktúráján is ugyanennyire kevés a rendelkezésre álló lépcsőfok, de ott a nagyobb lokális kontraszt és az apró részletek miatt ez nem válik feltűnővé. A korrekciók hatása tehát a képi tartalomtól is függ. Az erősen strukturált felületeken sokkal többet megengedhetünk magunknak, mint a finom átmeneteknél. Így az égboltok mellett különösen ügyelni kell például a víztükörre (ami a legtöbb esetben az égbolt tükröződése) az arcokon megjelenő finom átmenetekre, a lágy árnyékok által alkotott átmenetekre.
Mennyi az annyi?
A feldolgozás szempontjából a minél több bit a jobb, de hány bites színmélység az, ami minden szempontból ideális egy professzionális fotós felhasználásra? A legjobb profi monitorokon már nem látható meg a különbség egy 9 és egy 10 bites tónusátmenet között, egy kimeneti formátumként használt JPEG kép esetében pedig 8 bit lesz a színmélység, egy nyomtatott anyag esetében sincs szükség ennél többre. Ez a kimeneti oldal. A bemeneti oldalon azonban létrehozhatjuk azt a tartalékot, ami a feldolgozáshoz szüksége. Egy nagyon jó minőségű szenzorral készített fotót akár 3-4 fényértékkel is kivilágosíthatunk, feltéve, ha elég alacsony a képzaj, így minimum ennyi tartalékra van tehát szükség. Ilyen mértékű módosításhoz nagyjából plusz 3-4 bitnyi információmennyiség szükséges pluszban a kimenetnél szükséges 8 mellé, így a 12 bitet ideálisnak tekinthetjük általános professzionális felhasználásra. A legtöbb DSLR esetében megválasztható, hogy 12 vagy 14 bittel kérjük a nyers képek mentését. Ha gyakran alkalmazunk extrém erős tónuskorrekciót, inkább a 14 bitet válasszuk. Egyéb esetekben tökéletesen elegendő a 12 bit is. Egy jó full-frame szenzorral még így marad 3-4 fényértéknyi korrekciós lehetőségünk a feldolgozás során, ami az esetek döntő többségében teljesen elegendő. Például ha megemeljük az érzékenységet néhány értékkel, akkor szinte azonnal értelmét veszíti a 12 helyett beállított 14 bit, mert a megemelkedő zajküszöb máris elnyomja azokat a finom részleteket, amelyeknél meglátszódna a két beállítás közötti különbség. Vannak olyan, jellemzően középformátumú kamerák, amelyeknél lehetőség van 16 bites mentésre és a jelenlegi topkategóriás full-frame kamerákban is kezd feltűnni ez az opció. Egyes esetekben nem is olyan nagy a képszenzor teljes dinamikája, hogy kitöltse ezt, más esetekben magán a témán nincs ekkora különbség a legvilágosabb és legsötétebb tónusok között. Egy precízen készített, középformátumú fotón pedig kevéssé valószínű, hogy 5-6 fényértéknyit szeretnénk felhúzni utólag. Ennek ellenére érdemes kitesztelni, hogy az adott eszköznél milyen különbség van mondjuk egy 14 és egy 16 bites fotó között, extrém tónuskorrigálás esetén. A különbség itt nem is látványos tónuslépcsők, hanem színtorzulások formájában fog megmutatkozni. Hiába van ugyanis mondjuk a vörös és a zöld csatornában elegendő lépcsőfok a korrekció után is, ha a kékben megjelennek a lépcsők, akkor a módosított terület bizony elszíneződhet, amint az gyakorlati próbánk során is kiderült.
A gyakorlati különbség
Tesztünkben Nikon Z7 kamerával készítettünk erősen alulexponált felvételeket egy tesztbeállításról, ISO 64-as alapérzékenységen. A megfelelőhöz képest nagyjából 7 értékkel exponáltuk alul a témát, amit 12 bites és 14 bites RAW formátumban is lefotóztunk. A további beállításoknál veszteségmentesen tömörített mentést választottunk. A képek fájlmérete között jelentős különbség adódott, míg a 12 bites felvételek átlagos mérete 17,2 MB lett, a 14 biteseké 25,9. Balra a tesztbeállítás jól exponált változata, jobbra az alulexponált, korrigálatlan változat látható.
A képeket 16 bitesként konvertáltuk és nyitottuk meg Photoshopban majd ugyanannyit világosítottunk rajtuk, mint amennyivel alulexponlátuk őket. A 12 és a 14 bites kép is pontosan azonos feldolgozási lépéseken esett át. Az világosan látható, hogy az ilyen extrém korrekcióknál már alapérzékenységen is megjelenik a képzaj, ami nem is csoda, hiszen az mindig ott van a hasznos jel mellett, mégha alapérzékenység környékén olyan kicsi is, hogy rendes esetben soha sem találkozunk vele. A különböző bitmélységek közötti különbség az átmenetesen megvilágított papírhengernél (kiemelt részlet) látható a legjobban. Nem is feltétlenül a tónuslépcsőződés látványos megjelenésében, hanem a színtorzulásban.
A kevesebb lépést jelentő 12 bites felvételnél jelentősebb az extrém korrekciót kísérő színtorzulás, ugyanis elég az, ha a tónuslépcsőződés csak az egyik vagy másik színcsatornában lép fel. Ez még nem feltétlenül fog valódi lépcsőkként megmutatkozni a képen, azonban a kép színét megváltoztatja. Az egyes színcsatornákban ugyanis jelentősen eltérő lehet információtartalom, függően az adott képrészlet színétől, így nagyon is könnyen előfordulhat, hogy míg a „tartalmasabb” csatornákon nem okoz jelentős problémát egy erős korrekció, egy másiknál már elvesznek az apró lépcsőfokok. Ez indokolja egyébként a 16 bites kimeneti színmélység alkalmazását a színhűség szempontjából kritikus középformátumú rendszereknél.
A feldolgozás folyamata
A 12 vagy 14 (esetleg 16) bites nyers képek mind 16 bitesként fognak megjelenni a Lightroomban, Capture One-ban vagy a Photoshopban és az az egyetlen fontos dolgunk, hogy amíg dolgozunk velük, meg is tartsuk őket ebben a formátumban. A módosítatlan RAW képek természetesen megőrzik az eredetileg bennük lévő összes adatot, de ha áttérünk valamilyen más fájlformátumra, pl. TIF vagy PSD, abból is a 16 bitest válasszuk és mentsük el. Furcsa lehet, hogy a képernyőn nem jár semmilyen látható változással, ha egy kép színmélységét 16-ról 8-ra változtatjuk. Sem a fehérek, sem a feketék nem tűnnek, el a köztes tónusokból azonban jóval kevesebb marad, ami csak akkor tűnik, fel, ha legközelebb hozzá szeretnénk nyúlni a képhez, például szín- vagy tónuskorrekció miatt. Ezért fontos, hogy az archiválási példány is 16 bites formátumú legyen, márha fontosnak tartjuk, hogy a jövőben is hozzáférhessünk fotónk teljes információtartamához. Ha egyszer már elmentettük a képet 8 bitesként, akkor nem ér semmit, ha újra megnyitjuk és visszaállítjuk 16 bitesre, a köztes lépcsőfokokat mér végleg elveszítettük.
Takeaway
Az, hogy 12 vagy 14, esetleg 16 bites színmélységet érdemes-e választani, az mindig adott kamerától és az adott felhasználástól függ. Az esetek nagyon nagy többségében, még a legjobb full-frame gépeknél is elegendő lesz a 12 bit. Ne feledjük, az igazán nagy ugrás nem a 12 és 14 bit között van, hanem a 8 és 12 között. 8 bites JPEG-et így semmiképp se használjunk, ha tervezünk bármilyen kis utólagos feldolgozást is a képekkel. Ha azonban kilátásban van némi extrém korrekció vagy elvárás az ultrapontos színvisszaadás, akkor egy hajszálnyival mindig előbbre vagyunk a magasabb érték használatával. Ha a tárhely nem számít, szintén beállíthatjuk a legmagasabb színmélységi fokozatot.
Szerző: Szalay Gábor
