\input a4_12_cz.ltx
\input mypdf.lt
\input myhtml.lt
\addtolength{\textheight}{1cm}

\begin{document}

\title{\vspace*{-3cm}Pro� a~jak sn�mkovat ,,RAW``}
\authjenhv
\date{27. prosince 2005}

\maketitle
\thispagestyle{empty}

\begin{htmlonly}
\tableofcontents
\end{htmlonly}

\section{Motto}

Chceme-li usp�t p�i n�prav� no�n�ho prost�ed�, mus�me 
um�t i~m��it a~p�edkl�dat hodnoty, kter� je popisuj� a~kter� lze 
srovn�vat s~normami a~prax� jinde. Mus�me to, jako u�ivatel�, um�t 
rad�ji l�pe ne� ti, co se osv�tlov�n�m �iv�. Jinak na�e argumenty 
neusp�j�. Modern� digit�ln� fotoapar�ty n�m to umo��uj�, a� ne bez 
pr�ce.

\section{Pohledy, sn�mky, jasy}

Ka�d�, kdo nen� p�edpojat� a~vyslechne p�edn�ku o~d�sledc�ch nedbal�ho 
no�n�ho sv�cen� (venkovn�ho), se pak v~noci za�ne v�ce rozhl��et kolem
sebe a~v��mat si, jakou spoustu �patn�ch p��klad�, zejm�na mizern�
slou��c�ch lamp v�ude kolem sebe  vid�. Najde-li i~n�jak�, kter� slou�� 
v~z�sad� dob�e, tj. v~d�li se rychle  ztr�cej� a~shora nejsou v~noci viditeln�,
za�ne l�pe ch�pat, o~co jde, a~m��e to i~ostatn�m uk�zat a~vysv�tlit. 

To se ale da�� jen tehdy, kdy� jdou �i jedou spolu, nebo kdy� dan� m�sta 
d�v�rn� znaj� a~�asto nav�t�vuj�. Jindy nezb�v� ne� si pomoci obr�zkem, 
no�n�m sn�mkem, dopln�n�m nejl�pe i~sn�mkem soumrakov�m a~denn�m. 
Takov� sn�mky pomohou ve �l�nc�ch a~na p�edn�k�ch. 

Sn�mky n�zorn� ukazuj� plo�ky (kousky sc�ny, v�decky vzato prostorov� 
�hly), kter� maj� jas mnohem vy��� ne� okol�, a~vlastn� spolu s~n�m 
nejdou dob�e vyfotografovat. Krom� samotn�ch lamp to b�vaj� osv�tlen� reklamn� 
plochy a~fas�dy. Lidem, nezat��en�m osv�tlovac� profes�, sn�mky
sta�� k~pochopen�, �e takov� oslniv� plochy nep�isp�vaj� ke 
kr�se no�n�ho prost�ed� a~�e by bylo l�pe, aby osl�ovaly m�n�, tedy aby 
m�ly men�� jas. 

Ale jak moc men��? Dvakr�t, p�tkr�t, dvacetkr�t? Je b�n�, �e spr�vn� 
je ta posledn� mo�nost, ale �e lid�, co se osv�tlov�n�m �iv�, by st�� 
p�ipustili i~tu prvn�. Zde mohou pomoci kvantitativn� argumenty, toti� 
zji�t�n�, jak vysok� ty dne�n� jasy jsou. Ka�d� odborn�k na vid�n� 
(nap�. v� o�a�) v�m pak pov�, �e nen� vhodn�, aby n�jak� plochy m�ly 
jas vy��� ne� desetin�sobek jejich okol�, stejn� jako to, �e nen� 
vhodn�, aby zrak byl p�itahov�n zbyte�n� sv�tly, kter� neposlou�� pro 
orientaci. Z~toho vyplyne, jak se sv�teln� pom�ry maj� upravit, aby
sv�tla a~sv�tlem zv�razn�n� plochy lidem nevadily. 

\section{Surov� digit�ln� data}

Kvantitativn� �daje o~jasech lze zjistit z~ka�d�ho sn�mku, kter� byl 
ulo�en v~surov�m, nep�epo��tan�m stavu, �ili v~tzv. raw form�tu. Tehdy
je hodnota ka�d�ho pixelu  line�rn� z�visl� na mno�stv� sv�tla, kter� na
n�j dopadlo, �ili jasu  dan�ho bodu sc�ny. Po��zen�m t�� dal��ch 
pomocn�ch sn�mk� lze onen jas p�esn� zjistit. 

Jeden pomocn� sn�mek je vhodn� po��dit hned, hlavn� jde-li o~expozi�n� 
dobu v�t�� ne� jedna sekunda. Jde o~sn�mek se stejn�m nastaven�m 
fotoapar�tu, ale se zakryt�m objektivem, aneb tzv. \emph{temn� sn�mek (dark 
frame)}. Ten se od toho p�edchoz�ho ode��t�, rozd�l je pak u� p��mo 
�m�rn� mno�stv� sv�tla. U~v�ce ne� sekundov�ch expozic jsou hodnoty 
temn�ho sn�mku dost z�visl� na teplot� (proto se �ipy v�deck�ch kamer chlad� 
na des�tky stup�� pod nulou), a~je proto vhodn�, kdy� je skute�n� 
sn�mek i~jeho dark frame po��zen p�i t�e teplot� (dokonale to nejde, 
neb se fotoapar�t b�hem pou��v�n� zah��v�; je proto mo�n� po��dit 
darkfram� i~norm�ln�ch sn�mk� v�ce a~z~takov�ch s�ri� br�t pr�m�ry).

Konstantu �m�rnosti lze zjistit exponov�n�m plochy zn�m�ho jasu. Tomu 
se ��k� kalibrace. Takov�  �loha nesp�ch�, hlavn� je m�t ty zaj�mav�
sn�mky zachovan� (spolu s~n�jak�mi temn�mi sn�mky) v~p�vodn�m surov�m
form�tu. Teprve a� jich bude dost,  bude st�t za to za��t s~kalibrac�.
Mo�n� ani nebude pot�eba, pokud ji  u� n�kdo pro dan� typ kamery provedl
-- rozd�ly mezi jednotliv�mi  v�robky jsou nepochybn� mal� (zat�m m�m
kalibrovan� kamery t�i,  Fuji S5000, Nikon 990 a~Canon D60).

\section{Co z~nich lze zjistit}

Ne� se pust�me do popisu kalibrace, je�t� zmi�me, co se d� ze sn�mku
zjistit. Tou z�kladn� informac� je jas ter�nu, o~kter� vlastn� p�i jeho 
um�l�m osv�tlov�n� jde. I~bez kalibrace lze ��ci, kolikr�t je kde 
vy���, tedy nap�. jak� je rovnom�rnost jasu vozovky �i chodn�ku, 
kolikr�t vy��� jas m� v� kostela nebo reklamn� tabule. S~kalibrac� pak 
lze ��ci, nakolik se jas cesty li�� od hodnot doporu�en�ch normou -- 
ob�as tak lze naj�t p��pady, kdy by bylo mo�n� sv�tla dvakr�t 
i~v�cekr�t ubrat. Jindy normy uv�d�j� ne jas, ale intenzitu 
osv�tlen�, tu lze z~jasu (pro b�n� star� asfaltov� beton) zjistit 
zhruba vyn�soben�m dvaceti (pro sn�h pak vyn�soben�m 3,5). Lze tak� 
zjistit jas nebe, bezobla�n�ho �i zata�en�ho. 

\emph{S�rie sn�mk�, jejich� expozi�n� doby jsou v~pom�ru zhruba t�icet} (nap�. 
30~s, 1~s, 1/30~s, 1/1000~s) m��e zachytit cel� rozsah jas�, od  no�n�
krajiny daleko od lamp a� po lampy samotn�. Z~n� pak lze zjistit, kolik
sv�tla vlastn� ze vzd�len�ch lamp p�ich�z�, ba i~to,  kolik z~kter�.
Pokud by n�kdy n�kde takov� oslniv� sv�cen� do d�li  podl�halo n�jak�m
omezen�m, lze takto jejich spln�n� kontrolovat. Lze  tak� ��ci, kolikr�t
je n�jak� reflektor (kter� m� osv�tlovat nap�. v�,  ale sv�t� i~do o��)
siln�j�� ne� b�n�, �ekn�me snesiteln� lampy a~kolikr�t se tedy m� jeho
sv�cen� nepat�i�n�m sm�rem zeslabit, kdy� by po�adavek nezn�l prost�,
�e m� p�estat b�t vid�t.

Takov� �lohy um� �e�it m�j program raw2lum,  op�raj�c� se o~z�kladn�
program pro zpracov�n� raw sn�mk�, dcraw  (p�esn�ji o~jeho �pravu,
poskytuj�c� sn�mky v~jednoduch�m form�tu  pgm). Pro nevelk� mno�stv�
va�ich sn�mk� jej mohu aplikovat i~j�, p�i v�t��m mno�stv� lze doufat,
�e se s~n�m nau�� zach�zet i~dal�� lid� -- koneckonc� o~to pr�v� jde.

\section{Z�kladn� kalibrace}

Kone�n� k~t� kalibraci, kter� nesp�ch�.
Hlavn�m probl�mem je, kde vz�t plochu zn�m�ho jasu. M�te-li luxmetr, je
to snadn�: obr�t�te  jej k~on� dostate�n� rozlehl� plo�e (nap�. rovn�
hladk� fas�d� osv�tlen� zata�enou  oblohou) a~podr��te tak dva decimetry
od n�. �daj luxmetru d�len� p� je pak jas fas�dy (z~lux�, �ili lumen� na
metr �tvere�n� se dostane pod�len�m 3,14 steradi�nu jas v~lm/(\msp.sr),
�ili v~cd/\msp). Fotoapar�t je pak vhodn� m�t od fas�dy tak daleko, aby 
jeho hypotetick� st�n m�l tut� �hlovou velikost (je-li fotoapar�t 
dvakr�t v�t��, m�l by b�t dvakr�t d�le). 

Nem�te-li luxmetr, nezb�v� ne� vyu��t zdroj� zn�m� jasnosti. Vhodn� je 
jasn� M�s�c vysoko na zimn�m nebi, pou��t lze i~letn� slunce, ale tak� 
novou ��rovku �i kompaktn� z��ivku, m�-li na obalu udan� sv�teln� tok. 
Ve v�ech p��padech se sn�mkuje osv�tlen� b�l� pap�r z~takov�ho pohledu, 
aby se neleskl. Lze jej pak pova�ovat za rozptylnou plochu 
s~odrazivost� 0,87. 
U~�pl�ku je �loha komplikov�na rozptylem jeho sv�tla v~ovzdu�� i~rozpt�len�m 
um�l�m sv�tlem. Znamen� to m�t na pap��e i~st�n, kam M�s�c p��mo 
nesv�t�, a~tak� po��dit dal�� sn�mek, kdy� M�s�c na nebi nen� (a~vzduch je 
podobn� pr�zra�n�, jako minule). U~Slunce um�l� sv�tlo nevad�, probl�m 
je jen v~tom, um�-li 
fotoapar�t naexponovat tak sv�tlou plochu a~p�itom neud�vat �patnou 
expozi�n� dobu (Nikon 990, se kter�m jsem pracoval, m�l m�sto tis�ciny 
sekundy tak asi 1/600). 

��rovku nebo z��ivku je nutn� pou��t tak, aby  pap�r byl osv�tlen jej
jejich p��m�m sv�tlem (to lze dob�e doc�lit  venku nad travnatou
plochou, jin� mo�nost je postavit ��rovku do okna,  aby polovina sv�tla
�la ven, a~sv�tlo jdouc� dovnit� omezit otvorem v~�ern� clon� na svazek
zab�raj�c� nevelk� okol� sn�man�ho pap�ru). U~��rovky spo��t�me jej�
sv�tivost jako sv�teln� tok d�len� t�m�� 4 p�  (steradi�n�), tedy asi
12,5~sr, u~kompaktn� z��ivky pou�ijeme hodnotu  asi 10,5~sr (mus�me u~n�
po�kat a� deset minut, ne� sv�t� naplno; v~mraze sv�t� m�n�, tak�e ji
ven lze vyn�st �i odkr�t jen na chvili�ku,  aby nevystydla, udan�
sv�teln� tok plat� tak pro teplotu okol� t�icet  stup��). Tak�e,  m�-li
zdroj sv�teln� tok tis�c lumen�, m� ��rovka sv�tivost osmdes�t  kandel 
a~z��ivka (kolmo k~sob�) devades�t p�t kandel. Je-li takov� z��ivka 310~cm 
od pap�ru, kter� je k~n� obr�cen (pou��v�m aspo� t�i vrstvy, aby byly 
nepr�svitn�), pak je pap�r osv�tlen deseti luxy a~m� jas 2,75~cd/\msp.

Posledn�m probl�mem je, �e sn�mky neud�vaj� p��mo jas, ale jen hodnoty 
pro jednotliv� barvy (R, G, B nebo Y, C, G, M). Neexistuje ��dn� 
univerz�ln� formule, jak je p�epo��tat na jas, jen lze ��ci, �e  ten se
nejv�ce bl��� hodnot� pro barvu G �i Y. Pro uveden� t�i kamery  pou��v�m
koeficienty (br�no v��i nevyn�soben�m surov�m RGB �i YCGM hodnot�m):    

 0.605  0.650  0.000 (S5000, snad i~jin� Fuji s~t�m� �ipem)     
 
 1.300  0.000 -0.372  0.000  (990, snad i~jin� YCGM Coolpix kamery) 

 -- ty jsou stanoveny pomoc� sn�mk� slune�n�ho spektra tak, aby  v�sledn�
k�ivka citlivosti byla co nejbli��� fotopick� spektr�ln� citlivosti
zraku. Bez sn�mk� spektra lze postupovat tak, �e se  luxmetrem m���
fas�dy r�zn�ch barev a~osv�tlen� r�zn�mi typy zdroj�  (�ed� mraky, modr�
nebe, sod�kov� v�bojka, z��ivka, ��rovka), p�i�em� jas dle sn�mku 
a~luxmetru se mus� v�dy shodovat.

(Doopravdy je vhodn� m�t dv� sady koeficient�, prvn� takovou, aby po 
vyn�soben� byly v�echny slo�ky pro b�l� pap�r, mraky �i sn�h stejn� 
velk� -- ty se hod� pro konstrukci ide�ln�ch barevn�ch sn�mk� ze 
surov�ch dat -- druhou pak pro p�epo�et na fotopick� jas, p��padn� i~jinou pro
skotopick� nebo metabolicky relevantn� jas).

\section{Vin�tace a~geometrie sn�mku}

Ve v�deck� zobrazovac� fotometrii, nap�. v~astronomii, se pou��v� t� 
procedura, kter� vyrovn� r�zn� citlivosti pixel� a~oblast� sn�mku. 
Op�r� se o~sn�mek plochy rovnom�rn�ho jasu. P�i pou�it� dalekohledu to 
nen� nemo�n�, neb mal� kousek nebe lze �asto za takovou plochu pova�ovat. 
Sn�m�me-li ale �hly v�t�� ne� t�icet stup��, nato� pak v�t�� ne� 180�, 
je t�k� rovnom�rn� sv�tlou sc�nu naj�t. P�itom takov� korekce je 
pot�eba, proto�e v�echny fotoapar�ty maj� na okraj�ch zorn�ho pole 
men�� citlivost, z~geometrick�ch d�vod�. Pro bodovou (hv�zdnou) 
fotometrii z�le�� i~na r�zn�ch citlivostech sousedn�ch pixel�.

Jako vyhovuj�c� nouzov� �e�en� se uk�zalo tak� sn�m�n� fas�dy, p�i�em� 
s~ryb�m okem se u��v� v�dy jen jeden segment zorn�ho pole (od 
prost�edku k~okraji) a~fotoapar�tem se n�kolikr�t vhodn� oto��, aby 
zachytil v�dy tut� oblast fas�dy r�zn�mi a~r�zn� orientovan�mi 
��stmi �ipu. (Dokonal�m �e�en�m by bylo obdobn� sn�m�n� vnit�ku tzv.
integra�n� koule, co� je velmi b�le nat�en� dutina s~pr�m�rem p�es
p�l metru. Do dutiny se jedn�m otvorem sv�t�, v~jin�m je  objektiv.)

Zab�vat se vin�tac� m� v�znam jen kdy� je pot�eba p�esn� fotometrie 
i~daleko od st�edu sn�mku. 

Pokud m� sn�mek ��ci tak� intenzitu osv�tlen� roviny objektivu, je 
pot�eba zn�t p�epo�et vzd�lenosti od st�edu sn�mku na �hlovou 
vzd�lenost (hlavn� u~ryb�ho oka). Zhruba vypl�v�, uprost�ed sn�mku, 
z~pom�ru ohniskov� vzd�lenosti a~velikosti �ipu. P�esn� ji lze zjistit
sn�mkem hv�zdn�ho nebe. V�b�rem vhodn�ho zobrazen� v~m�m programu
\nolinkurl{map_bsct} (nebo dopln�n�m dal��ho) lze doc�lit souhlasu
vyfotografovan�ch a~vypo�ten�ch pozic. Podle toho lze pak do programu
raw2lum danou  geometrii doplnit. 

\section{Praktick� fotometrie}

Plnou kalibraci (v�. vin�tace a~geometrie zobrazen�) m�m zat�m jen ke 
star�mu fotoapar�tu Nikon 990 s~p�eds�dkou poskytuj�c� pln� ryb� oko 
(zorn� pole asi 185 stup��). Pro b�n� objektivy nen� ale moc pot�eba 
se takov�mi detaily zab�vat, v�born� v�sledky lze doc�lit i~bez nich. 

M�te-li jak�koliv fotoapar�t umo��uj�c� zachov�n� surov�ch dat (to jsou 
data, kde nap�. je�t� nejsou pro ka�d� pixel z~t�ch sousedn�ch
dopo��tan� barvy, kter� ve skute�nosti v~dan�m m�st� nebyly m��eny), 
zkuste za��t fotografovat takto. Pak m��ete bu� za��t sami sv� sn�mky 
vyhodnocovat m�mi (mo�n� i~jin�mi) programy, nebo je prost� d�t 
k~dispozici dal��m. N�jak� sady bych snad mohl na uk�zku vyhodnotit
i~j�.  Ulo�it je p�itom pot�eba v�echno, co fotoapar�t zaznamen� --
zpravidla  jsou to krom� velk�ch soubor� se surov�mi daty tak� n�jak�
men�� s~koncovkami jpg �i thm, jako  n�hledy nebo i~souhrn �daj�
o~sn�mc�ch v~textov�m tvaru. Z�sadn�mi  �daji jsou u~sn�mk� (krom� data
a~�asu) expozi�n� doba, clonov� ��slo  a~citlivost, nejl�pe ISO 100 (p�i
u�it� raw form�tu nem� v�znam volit  citlivost vy��� ne� z�kladn� --
vyn�sobit surov� data konstantou lze  dodate�n�, a~volba ni���
citlivosti umo��uje p�eklenout vy��� rozsah  jas�), a~pak ohniskov� 
d�lka objektivu. V�echny jsou uvedeny v~hlavi�ce origin�ln�ch jpeg�.

Pro v�t�inu fotoapar�t� lze raw sn�mky konvertovat do form�t� ppm nebo psd 
programem dcraw, a~pak lec��m do jpg, aby bylo tak� n�co na b�n� 
prohl��en�. Na��tat raw sn�mky um� dnes i~gimp a~photoshop, nehled� na
software dod�van� k~dan�mu fotoapar�tu. 

Fotometricky vyhodnocen� sn�mky ze t�� typ� fotoapar�t�, kter� jsem
zat�m okalibroval, jsou por�znu v~m�ch adres���ch na serveru amper
(nejsp�� v~\amper{noc}, tedy v�sledc�ch projektu v~jeho� r�mci byla 
z�kladn� verze pot�ebn�ho softwaru dokon�ena a~publikov�na, 
a~v~\amper{light/luminance}). Pln� se o~n� op�r� zpr�va \amper{noc/krnap} 
a~vyu��v�m je v~�ad� sv�ch nov�j��ch p�edn�ek. Bylo nap�. zaj�mav� 
zjistit, �e Big Ben v~Lond�n� je um�le osv�tlen dosti decentn� -- m� 
jas dvacetkr�t men�� ne� brn�nsk� �pilberk (a~odpov�d� limit�m 
v~z�konech italsk�ch region�). Lond�n v�ru nen� disneyland, na 
rozd�l od mnoh�ch m�st �eska.

\section{Jpeg fotometrie?}

Okalibrovan� fotoapar�t by bylo mo�n� pou��t i~pro fotometrii op�raj�c�
se o~ztr�tov� komprimovan� soubory ve tvaru jpeg, jde-li o~dob�e 
proexponovan� sn�mky. Program raw2lum  umo��uje naj�t vztah mezi
surov�mi �daji a~hodnotami v~jpegu (ten v�robci jinak taj�). Byla by to 
ov�em fotometrie m�n� p�esn�. Kdybyste se chystali na dlouhou cestu 
a~nem�li dost gigabyt� na ukl�d�n� sn�mk�, snad by to mohlo m�t smysl. 
Ned� se tak ale za��t, je to jen dal�� mo�n� etapa po zvl�dnut� 
fotometrie z~raw sn�mk�. Etapa, kter� by sice umo�nila zp�tn� 
vyhodnotit i~star� sn�mky, ale na ni� zat�m chyb� software.

\end{document}
