A FOTÓ MÉRHETŐ ÉS LÁTHATÓ TECHNIKAI JELLEMTŐINEK KAPCSOLATA, MÁSODIK RÉSZ

Elöljáróban

A sorozat első cikkében már szó esett arról, hogy a felszínes hasonlóságok ellenére lényegi és alapvető különbségek vannak az ezüstalapú és a bináris rendszerekre alapozott fotográfiának a látható képmáshoz vezető lépések vezérlési lehetőségei és dinamikai jellemzői között(1). A leglényegesebb eltérés az, hogy az ezüstalapú eljárás esetében fizikai, kémiai folyamatok, hatások eredménye a látható kép, míg a bináris technológiák esetében programozott, matematikai és numerikus lépések által vezérelt elektronikus rendszerek produkálják a látható eredményt.

Nagy általánosságban az is kijelenthető, hogy ezek a vezérlési akciók a számítógépek monitorján megjelenő látványra alapozottak. A végső lépésben kialakuló eredmény pedig szilárd hordozóra nyomtatott vagy vetített (esetleg televíziós képernyőkön megjelenő) formában kerül a nyilvánosság elé. Miután a két rendszer között elviekben különböző módszerekkel alakul ki a kép(2), felmerül a kérdés, hogy mit kell összehasonlítani mivel, hiszen a körülmények változásaival szemben a két rendszer eltérö válaszokat produkál.

A rendszerek sokasága, az eltérő technológiai folyamatok inkompatibilitása lehetetlenné teszi az egységes tárgyalást. Ezért ebben a cikkben az igen elterjedt, és ma már a professzionális gyakorlatban is mértékadó lézeres, illetve inkjet rendszerek tulajdonságai alapján kerül az adott terület vizsgálat alá.

Ebben a problémakörben az egyik meghatározó probléma a monitor= (additív) illetve a nyomtatott (szubtraktív)(3) színek generálása. A lábjegyzetben tárgyalt tények miatt lép fel a színezékeknél az úgynevezett metamerizmus jelensége. Ennek az a következménye, hogy az érzékelhető színek a megvilágítás változása esetén lényegesen eltérő benyomást kelthetnek. A következmény: nincs stabil nyomtatott szín!

Színvezérlés(4)

Az előzőekben jelzettek szerint a nyomtatás végeredményének meghatározása a kép numerikus manipulációja során egy igen bonyolult feladat. Az ezzel kapcsolatos kutatások és szabványok kialakítására irányuló tevékenység már a harmincas évek elején elkezdődött.(5) Felismervén a megvilágítás minőségének jelentőségét a színezékek által keltett benyomás kialakulásában több, szabványosított megvilágítási rendszert határozott meg a CIE.(6)

A lehetőségek egzakttá tételének során következő lépés egy számszerűsíthető, az emberi szem által megkülönböztethető minden színérzetet felölelő ,,színtér” kialakítása volt. Az 1931-ben létrehozott úgynevezett CIE 1931 színtér hosszú fejlődési folyamat következtében még ma is a színek számszerűsíthető azonosításának alapját képezi. Maradt azonban egy alapvető probléma.

A különböző megjelenítő eszközök és rendszerek egyike sem tudja az emberi szemmel érzékelhető teljes színteret lefedni. Ennek egyszerű következménye az a tény, hogy vannak színek, amelyeket az egyik rendszer képes megjeleníteni, viszont egy másik rendszer nem. Triviális példa a számítógépes monitorok és a nyomtatott színek esete. Tovább menve, még csak az sem igaz, hogy minden nyomtatási technológia azonos képességekkel rendelkezne. Sőt, egy adott nyomtatási technológia sem tekinthető univerzálisan stabilnak(7).

A fentieknek egyszerű következménye az, hogy

l nyomatok különböző megvilágítási körülmények között eltérő benyomásokat kelthetnek,

l különböző nyomdai körülmények között bizonyos színtartományok eltérő módon jelenhetnek meg,

l eltérő manipulációs beállítások és eltérő nyomdai vezérlés eltérő színmegjelenítéshez vezethetnek.

A professzionális gyakorlatban ezért a folyamatok stabilitása és tesztekkel történő hitelesítése még ma is döntő jelentőségű a képmegjelenítés kérdéskörben.

Természetesen egy stabil szín-vezérlési munkafolyamat nem old meg minden problémát.

A DPI – LPI(8) dilemma

A színekkel kapcsolatban előzőekben említett problémák tulajdonképpen lokális jelentőségűek, azaz csak az adott fázisban hatásos akciókkal és korrekciókkal befolyásolhatók. A nyomtatásnak vannak azonban globális jelentőségű, az eredményezett képi látvány egészét meghatározó paraméterei, tulajdonságai is.

A nyomtatók technikai minőségének jellemzésére általában a felbontást(9) (dpi) és a inkjet rendszerek esetében például a cseppméretet(10) alkalmazzák. Azonban ezeknek a paramétereknek csak implicit jelentősége van a nyomtatási eredmény minőségének megítélésében.

Így például az inkjet rendszerben egyetlen csepp az adott mérethatárokban nem érzékelhető az emberi szem számára. Egy 3 picoliter térfogatú csepp kb. 15 mikrométer nagyságú, valamint egyetlen cseppel csak két színárnyalat produkálható: a színezék árnyalata, illetve a hordozó felület színe, ahol éppen nincs színezék. Következésképpen csak az elemi cseppek egy meghatározott csoportjával van lehetőség különböző színek és árnyalatok kialakítására.

A folytonos színezékrétegre támaszkodó rendszereknél (pl. a lézernyomtatók, dye transzfer rendszerek stb.) viszont csak nagyobb méretű pontokat képesek a hordozó felületen kialakítani. Itt ezért a dpi értékek alacsonyabbak lehetnek a látványminőség azonos szintje esetén is.

További probléma az is, hogy a fotográfiai képek nem csak pontokból állnak, hanem vonalakból és felületrészletekből alakul ki a kép alapján azonosítható szituáció, jelenet. Következésképpen az érzékelhető vonalélesség is jelentős szerepet játszik a képi jelenet azonosítása folyamán. Ezért a jelenlegi digitális nyomdatechnikai körülmények között – hagyományokra is támaszkodva – az érzékelhető élességet az inchenként (25,4 milliméter) az adott technológiával elérhető vonalsűrűséggel(11) (lpi) is jellemzik.

Az lpi érték azonban nem csak egy újabb számadat. Az inkjet technológia esetén pl. minél több elemi színezék csepp van egy alapvető cellában, ami a minimális vonalvastagságot határozza meg, annál több színárnyalatot lehet realizálni. Ugyanis az elemi cella mérete még mindig az emberi szem felbontóképessége alatt van, így a színezékcseppek együttesen mint egy egységes színárnyalat jelennek meg a szemlélő számára. Egy számpélda. Egy 1000 dpi felbontású nyomtató 100 lpi screen frekvencia beállítása mellett 101 árnyalatot képes visszaadni egy alapszínből.(12) Ezzel szemben 200 lpi érték mellett csak 26 színárnyalat adható vissza.(13)

Kézenfekvő a következtetés, hogy az árnyalatgazdagság és az elérhető vonalélesség szoros kapcsolatban van egymással. Figyelembe kell venni azt a tényt is, hogy az eredeti, képi felbontás csak sokszoros átalakítás, interpolálás stb. után kerül abba a fázisba, ahol a nyomtató elektronikus vezérlése történik.(14) Minden egyes átalakítási lépés matematikai, statisztikus és numerikus hibákkal terhelt. Éppen ezért törekedni kell az átalakítási aktusok összegeződő hibáinak csökkentésére. Kritikus minőségi követelmények esetén az optimális technológiai paraméterek meghatározása ezért egy igen bonyolult, sokszor költséges feladat. Egyes esetekben csak tesztekkel lehet a megoldást megkeresni.

A professzionális nyomtatási gyakorlat ezért bizonyos erőfeszítéseket tesz a paraméterek befolyásolása és optimális értéke meghatározási folyamatainak megkönnyítésére. Az ezen a területen alkalmazható szoftver csomagok két csoportja, az ún. RIP(15) nyomtató meghajtó programok és a végső nyomat vizuális megítélését számítógépes képernyőkön lehetővé tevő ún. ,,screen proofing” rendszer bírnak jelentőséggel.

Árnyalatgazdagság – árnyalat ugrások – vonalélesség (,,color banding”)

Van még egy kellemetlen következménye az lpi paraméter helytelen megválasztásának. Ez a nagyméretű nyomatok esetében jelentős. Ugyanis a nagy kiterjedésű változó intenzitású, de azonos színárnyalatok(16) nyomtatásakor a paraméterek helytelen megválasztása észrevehető árnyalat ugrásokat produkál. A lézernyomtatók esetében van egy közismert becslő képlet, amely meghatározza az ugrások nélkül nyomtatható maximális méreteket. Így maximális átmenetméret (mm) = 0,762 x (dpi/lpi)2 x százalékos árnyalatváltozás/100)

Egy egyszerű példa. Egy 10 százalékos bőrárnyalat változás 2400 dpi nyomtatón 100 lpi érték mellett kb. 43 mm hosszon kinyomtatva valószínűleg nem mutat észrevehető árnyalati ugrásokat. Ha a nyomtató lehetővé teszi az lpi érték változtatását, akkor 50 lpi értéknél ez a hossz 17,5 cm -re változik.(17)

A probléma azonban ott van, hogy az általános nyomtatóvezérlő programok az elterjedt operációs rendszerek alatt nem teszik lehetővé az adatok változtatását. Szerencsére a profeszszionális gyakorlatban erre lehetőség van, a már említett RIP meghajtók segítségével.

Még ebben az esetben is az a kellemetlen következmény lép fel, hogy gyakorlati kompromisszumok elkerülhetetlennek tűnnek az árnyalatgazdagság, vonalélesség és a nyomtatási méret meghatározásánál.

A tudomány és a gyakorlat kapcsolatának egy példája.

Egy későbbiekben megjelenő cikkben lesz arról szó, hogy hogyan alakul át a kamera által generált számhalmaz a nyomtatófej akcióit vezérlő jelsorozattá. Ezzel persze a dolog még nincs elintézve. A nyomtatófej vezérlése csak egy közbülső lépés.

A lézernyomtató esetében a színező olvadéknak, az inkjet nyomtató esetében a generált folyadékcseppnek el kell jutnia a hordozó alapra. Amiről nem sok szó esik a kereskedelmi célú „szakirodalomban”, az az a tény, hogy a folyamat dinamikája egy, részleteiben még ma sem ismert sokparaméteres, bonyolult fizikai folyamat.(18)

Aki már pancsolt vízben, tudja, hogy a cseppek korántsem ideális gömbalakúak, a levegőben repülve változtatják alakjukat stb. Miért lenne ez másként pl. az inkjet printer esetében?

Az idézett munkák (ld. 18. sz. lábjegyzet) egyértelműen igazolják, hogy a nagy sebességgel repülő cseppek alakja és pályája véletlenszerűen változik. Következésképpen a hordozó alapon a becsapódás helye csak egy meghatározott hibával mondható meg előzetesen, és a felszínen kialakított folt nehezen megjósolható, véletlenszerűen változó alakot vesz fel.

Van egy további, még ezeknél a tényezőknél is nehezebben analizálható dinamikai probléma.(19) Abban az esetben, amikor az alapfelület egy adott kis részére jelentős mennyiségű cseppet kell kilőni, akkor a cseppek egy légáramlatot produkálnak, amely a cseppek által megtett utat és a felületre való becsapódás idejét befolyásolja. Egy további hatása ennek az indukált légáramlatnak, hogy ez az elnyúló cseppek farok (,,tail”) részét feltöri, és így az eredeti csepp számos különálló részletben landol a nyomatot hordozó felületen.

Ezek a tények további kérdéseket generálnak, melyek az előzőekben felvetett dpi–lpi dilemmát tovább mélyítik.

Végül

Az elmondottaknak vannak elgondolkoztató következményei is. A bináris technológiákra épített fotográfia egy gyors fejlődést felmutató, dinamikusan fejlődő terület. Szemben az ezüstalapú rendszerekkel, itt a látható képhez vezető folyamatok még csak részlegesen ismert és aktívan kutatott fizikai, matematikai problémákat vetnek fel. Tovább bonyolítja a helyzetet az a tény, hogy a numerikus háttér egyes lépései sokszor a folyamatok eredményeit globálisan befolyásoló hatásokat generálnak.(20)

További meggondolandó kérdés az, hogy a látható kép személyes, vagy intézményes interpretálása, az adott képhez rendelt értékítélet csak részlegesen függ a folyamat merhető, technikai adataitól. Adott esetben ezek teljesen jelentéktelenek.

Az is kijelenthető, hogy a fizikai, numerikus modellezési paraméterek – amelyek a kutatás fejlődését szolgálják – igen messze esnek a fotográfiai képek intellektuális megítélésének befolyásoló tényezőitől. Erre egy példa a röviden megemlített cseppdinamika problémaköre.

Másképpen merül fel a kérdés azonban, amikor a fotografáló személy egy előre meghatározott képi effektust, technikai minőséget kíván realizálni. Ebben az esetben egy, az ezüstalapú rendszerek által megkívánt ismerethalmaz egyes elemei teljességgel használhatatlanok, sőt esetenként kifejezetten félrevezető jellegűek.(21) Talán ezzel magyarázható a klasszikus ismeretanyaggal rendelkező fotográfusok között kialakult averzió a bináris technológiával szemben, amely sok esetben esztétizáló, felszínes érvek mögé rejtőzik. Az így kialakuló érvrendszer tulajdonképpen legalább annyira félresikeredett „marketing”, mint az új technológiát üzleti érdekek alapján propagáló tömegmanipulációs kísérlet.

Addig a pontig, amikor ez az új ismeretanyag elterjedtté és tudatossá válik, csak egy kialkotott és pontosan betartott gyakorlat adhat választ a felmerülő kérdésekre. Sokat segíthet ebben a jelenleg zajló intenzív kutatási folyamat figyelemmel való kísérése, illetve az így szerzett ismeretek lelkiismeretes, egyéb indítékoktól független elterjesztése.

Függelék – a látható képhez vezető rendszerek jellegzetességei

Az ezüstalapú fotográfia képkialakítási folyamatai tulajdonképpen egyszerű fizikai, kémiai folyamatok. Az expozíció alkalmával a fotonáram az ezüstbromid kristályokat az elnyelt foton-energia függvényében előhívható, azaz fémezüstté változtatható állapotba juttatja, illetve kioldható állapotban hagyja meg.

Az előhívás folyamatait a kémiai összetétellel, hőmérséklettel stb. lehet befolyásolni(22). Ezeknek a vezérlési lehetőségeknek a tudományos háttere több száz éves ismerethalmazra támaszkodik, amit az alábbiakban ismertetendő folyamatok nem mondhatnak el magukról.

Ezzel szemben a bináris technológiára alapozott képkialakítási folyamatok rendszerszerű megközelítése egy alapjaiban és minőségileg eltérő együttes analízisét kívánja meg.

Az első lépés ebben a folyamatban a számítógép működésének vizsgálata. Nincs ok az ijedelemre! A számítógép egy igen egyszerű dolog. A rendszer rendkívül nagyszámú, de tulajdonképpen meglepően egyszerű elemből áll. Az elemek döntő többségének két lehetséges állapota van. Az elemek éppen aktuális állapothalmaza határozza meg a manipulációs folyamat további alakulását.

Az elemek feladataik szerint három csoportra oszthatók. Az első csoport a rendszer működését, a rendszer akcióit meghatározó feladatokkal rendelkezik. Így ez a csoport felelős a monitoron megjelenő kép kialakításáért vagy a nyomtató színezékelosztó tevékenységének irányításáért.

A második csoport képviseli az éppen futó programot, a programozók által meghatározott utasításokat, míg a harmadik csoport elemei tartalmazzák a feldolgozandó, értékelendő adatokat.

Van néhány aktív elem is. Ezek az aktív elemek tulajdonképpen csak azt csinálják, hogy egy periodikus órajel utasítására beolvassák az előző három csoport aktuális állapotait, majd a tárolt „előírások” alapján változtatják azokat és ezután az eredménynek megfelelően újra meghatározzák a már említett három csoporthoz tartozó elemek új állapotait.

Látható, hogy az adatok sorsa és átalakulási folyamatai a két fő csoport – az első és a második csoport – tulajdonságaitól függenek. Az első csoporthoz tartozó és az aktív elemek kialakítása meghatározó jelentőségű ebben a folyamatban. A részletek a szállító cég (IBM, Microsoft, Apple stb.) fejlesztési eredményei alapján változnak. A fejlesztő vállalatok mindegyike saját utakat követ, aminek az eredménye a különböző rendszerek alapvető inkompatibilitása.(23)

A második csoport feladatai, képességei – a programozók által meghatározott struktúrák és állapotváltozások – sokkal meszszebbre vezető ismeretanyagra támaszkodnak. Tulajdonképpen ennek az ismerethalmaznak a fejlődése határozza meg a fotográfia fejlődésének ütemét és eredményeit. Statisztikai, matematikai modellek, de pszichológiai, látáselméleti kutatások és még megszámlálhatatlan egyéb kutatási terület fejlődése közvetlenül befolyásolja a képi adathalmaz manipulációs lépéseit, illetve a produkált eredmények minőségét. Mint ilyenek, egyéni és csoportos ismeretszerző akciók eredményeitől függenek az ezüstalapú fotográfia természeti meghatározottságaival szemben.

Meg kell azonban jegyezni, hogy a kutatási eredmények maguk is függvényei a fentiekben említett első csoportnak nevezett, azaz a számítógép alapjait képező hardver és az operációs rendszer alakulásának eredményeitől. Ne feledjük, hogy a kutatás lehetőségeit ma már alapvetően meghatározza a számítógépes háttér és a modellezési lehetőségeket meghatározó modellezési ismeretek fejlettségi állapota.

Egy példa. Az előzőek alapján az abakusz nevű játékszer egy teljes értékű számítógép. Van néhány elem (a golyók) amelyek két lehetséges állapottal rendelkeznek, vagy a bal oldalon, vagy a jobb oldalon, esetleg fent, vagy lent foglalnak helyet. A működést meghatározó operációs rendszert azok a szabályok jelentik, amelyek meghatározzák, hogy mikor kell jobbra vagy balra tologatni a golyót. A processzor az a nénike (vagyis a játékos), aki ezt csinálja. Mégsem valószínű, hogy egy tíz megapixeles kép manipulációját abakuszon fogják elvégezni, bár ennek nincs elvi akadálya.(24)

Montvai Attila

Képaláírások:

1. ábra: A különböző, általánosan használt színrendszerek által visszaadható színtartományok és a teljes látható színspektrum. Egyéb részletek mellett az érdemel figyelmet, hogy az sRGB rendszer nem képes a matt papíron kialakítható színek mindegyikét láttatni. Ezt a jelenséget a cikk a színvezérléssel foglalkozó részben tárgyalja. Egy másik, messzire vezető problémát vet fel az a tény, hogy a ProPhoto RGB rendszerben olyan ,,színek”, azaz számhármasok is vannak, amelyek az emberi érzékelési lehetőségek határain kívülre esnek. Nyilvánvaló a kérdés. Mit jelentenek ezek a számkombinációk?

2. kép: Egy inkjet nyomtató által generált nyomat mikroszkópos képe. Megjegyzendő, hogy az adott nyomtató egy korábbi technológiai szintet képvisel. A cél itt a cseppdinamikai részben tárgyaltak illusztrálása

Jegyzetek

(1) Az erősebb idegzetű olvasók számára a függelék tartalmaz egy kvalitatív leírást a két rendszerről és azok jellemzőiről.

(2) A monitoron foton termelő elemek, míg a nyomaton foton elnyelő, illetve transzformáló színezékek alakítják ki a képet.

(3) Általános az a (tév)hit, hogy a szubtraktív szín úgy jön létre, hogy a szűrő réteg elnyeli, megsemmisíti a ráeső fotonok egy részét. Az energiamegmaradás törvénye azonban ettől alaposan eltérő eredményekre vezet. Az elnyelt fotonok energiája nem semmisül meg, hanem transzformálódik. Két fontosabb csatorna áll rendelkezésre. Az energia hövé alakulhat, illetve atomi és elektronhéj folyamatok során más hullámhosszú fotonként távozhat. Ez utóbbi tény a szinezék által keltett benyomást változtathatja meg eltérő megvilágítási körülmények között.

(4) A jelenlegi cikk nem tekinthető a színvezérlés problémáit átfogóan tárgyaló kísérletnek, ezért csak a későbbiek szempontjából fontos vonatkozások megemlítése a cél.

(5) A Commission Internationale de l’éclairage (CIE) 1931-ben alakult meg.

(6) Jelenleg hat megvilágítási rendszer tekinthető szabványosítottnak, melyeket A....F betűkkel azonosítanak. A nyomdai gyakorlatban a D50 és a D65 rendszerek általánosak, amelyek a napfény spektrális összetételét kívánják megvalósítani mesterséges megvilágítási körülmények között.

(7) Az instabilitás megelőzésére tett lépések példája a HP által alkalmazott DreamColor Technologies és a nyomtatóba beépített spektrofotométer, amelyik rögtöni színprofil meghatározást tesz lehetővé.

(8) Az adott problémakör hagyományok és eltérő technológiák (folytonos és diszkrét színezék technológiák stb.) igen kiterjedt tárgyalást tenne szükségessé. Itt főleg a lézer és inkjet technológiák alapján kerül az adott kérdés vizsgálat alá.

(9) A felbontást a DPI – dot per inch – azaz a 25,4 mm-enként elvileg produkálható cseppmennyiséggel azonosítják

(10) A cseppméretet picoliterben adják meg, ahol 1 pl = 0,000 000 000 001 liter.

(11) Lpi – line per inch, azaz 25,4 mm-enkénti vonalszámmal adható meg

(12) A dpi – lpi adatok alapján egy adott alapszínből visszaadható árnyalatok számát a (dpi/lpi) hányados négyzete határozza meg, természetesen az adatot eggyel növelni kell a hordozó felület saját árnyalatával, ami általában fehér.

(13) A képlet: az árnyalatok száma: (lpi/dpi)2 +1

(14) Erről a sorozat következő cikkében esik szó.

(15) RIP – Raster Image Processing – meghajtók, amelyek az lpi érték egy meghatározott tartományban történő változtatását teszik lehetővé.

(16) Angol neve: ,,color gradient”.

(17) Természetesen az adott értékek iránymutatóak, következésképpen a gyakorlati eredmény a mértékadó.

(18) Lásd például a http://www.eng.fsu.edu/

~shih/succeed/inkjet/inkjet.htm kutatási beszámolót, vagy a http://www.mscsoftware.com/support/library/conf/ wuc88/p01088.pdf dokumentumot (lézer nyomtató).

(19) Lásd a http://www.schubertgroup.de/

PDF/IJWorkshop/IJ_Wijshoff.pdf dokumentumot.

(20) Így például lehetőség van az effektív objektív tulajdonságok utólagos befolyásolására, a tényleges leképezési geometria módosítására, az eredményezett árnyalatgazdagság befolyásolására stb. Ezek egy részéről a további cikkekben esik majd szó.

(21) Itt lehetne megemlíteni, hogy a kamerában az expozíció következtében kialakuló számhalmaz tulajdonságai lényegesen mások, mint a filmekben az előhívás következtében kialakuló denzitási szintek eloszlása.

(22) Van még egy lehetőség, a nagyításkor kialakuló fotonáramlat ,,kézi” befolyásolása: kitakarás, szűrök, maszkok stb.

(23) Az inkompatibilitás, ami tulajdonképpen egy adott határon túl a technológia létét veszélyezteti, bizonyos kompromiszszumok megkötését eredményezte. Ezért jött létre pl. az sRGB színtérre vezető kompromisszum, a WEB technológiában kialakított, a rendszerek határait meghaladó egyezségek stb.

(24) A matematikai műveletek (szorzás, kivonás, hatványozás stb.) visszavezethető az összeadásra és inverzió képzésre.