なぜ18％グレーが写真の中央にあると見なされますか？

最近、ある人（写真家）が、18％の灰色は50％ではなく、黒と白の中間であると言うのを聞きました。これは私には少し非論理的であるように思えたので、なぜかと尋ねると、彼女は知らないと言いました。いくつかのオンライン記事を読んだ後、1​​8％がしばしばミドルグレーと呼ばれ、知覚的には中途半端だと見なされることがわかりました。何らかの理由で黒と白の中間の18％であり、そうである場合（これらのパーセントは何らかの理由で非線形スケールで機能する可能性があります...）。そうでない場合、18％が50％ではなく半分であると考えるのはなぜですか。色は非線形に見えますか？、カメラは光を非線形にキャプチャしますか、またはこれは単なる相対的な明るさの錯覚です。

これはおそらく重複している質問を読んだ後、なぜAnsel Adamsが18％を選んだのか、それは視覚的なものだったのか、なぜそれがそれほど広く採用されたのかわかりません。この番号は任意ですか？誰かが正しいように見えたもの...または知覚（私たちの目は物事を直線的に見ているように見えますが、カメラは同様に行うのですか？

物語はことを行くアンセル・アダムスは、「18％グレー」の図を思い付きました。フィルム写真の干し草の日に戻って、彼はゾーンシステムを開発し、「中間の灰色」を定義する必要がありました。それは判断の電話でした。最終的にはアイデアが広まりましたが、映画会社とカメラ会社は独自の中間色を選びました。お使いのデジタルカメラが、おそらく中間グレーとして12％グレーのようなものを使用しているのは面白い事実です。

数字がどうであれ、中間の灰色の背後にある考え方は、「光の50％を反射する」ということではありません。または、「すべての光を吸収する（純粋な黒）とすべての光を反射する（純粋な白）の中間です」。それはあなたの知覚に関係しています。

あなたの目は対数検出器です。つまり、光源が4倍だけ明るくなると、2倍だけ明るく見えるようになります。32倍に増加すると、5倍だけ明るくなります。128倍に輝度が増加すると、7倍明るくなります。

上記は実際の数値ではありません。ご想像のとおり、人々にとって明るいものがどのように見えるかを測定することは非常にトリッキーであり、人によって異なります。重要なことは、目の中間のグレーが50％にならないようにするのは、この奇妙な対数的性質であるということです。

あなたがこれについて考えるとき、さらなる視点のためにガンマチャートを見る価値があります。たとえば、標準ディスプレイガンマは2.2です。曲線は次のようになります。

8ビット空間の50％グレーは127（水平軸）です。これは、ディスプレイの約20％の輝度出力と並んでいます。表示と印刷の両方で、ガンマの概念は重要です。これは、線形（カメラ/画像）データと人間の目の対数感度の間のマッピングまたは変換を提供するためです。

人間の目は、固定の瞳孔サイズでダイナミックレンジの10〜14 fストップの何かを解決できます。これは、14ビットRAWで撮影する最高のデジタル一眼レフカメラよりも最大3ストップ優れています。私たちの脳は、そのデータのすべてを一度に使用することもできます-視覚皮質[*]に組み込まれた16ビットRAW画像プロセッサを持っているようで、完全な露出を得るためにハイライトとシャドウのレベルなどを自動的に調整しますリアルタイムで。〜18％グレーは、目に見えるシーンに目が自然に適用する処理に適合する経験値です。

それは典型的なシーンで動作し、中間灰色に見えるため経験的です。しかし、目は簡単にだまされ、非常にコンテキストに敏感です。脳はそれを理解しようとするために目に見えるものを容赦なくフォトショップし、灰色は私たちにとって意味のある色合いであると日常的に想像されます。これの古典的な錯覚はこれです：

ここでAとはB正方形の明るさが同じです。そのため、はい、目は非常に非線形であり、さらに、視野上でのレンダリングも均一ではありません。暗い部分は明るくなり、明るい部分は暗くなり、シーン全体は、細部を抽出できる狭い知覚範囲に大きく圧縮されます。

高ダイナミックレンジシーンを撮影するとき、これは写真家にとって直感的だと思います-私たちは実際にポストで作業して、ハイダイナミックレンジシーンを目が知覚するものに似た形に調整する必要があります。ライトを制御できる場合、それをたくさん追加します-fill 、fill、fill。多くの投稿を必要としないバランスのとれたカラー写真を取得するには、シーンの暗い領域を埋めるためにできるだけ多くの光を追加する必要があります-ダイナミックレンジを可能な限り縮小して、よりフラットでより多くのシーンを生成します均一に点灯します（脳が見るシーンを処理しようとするように）。

以下のコメントに答えるために、これは上記の画像から抜粋してポイントを作成します。

[*] より正確に言うと、希望する人のために、初期の画像処理と圧縮の一部は、情報が脳に送られる前に網膜のすぐ後ろにあるいくつかの特殊な細胞層によって行われます。

知覚的な問題を超えても、フィルム露出ラチチュードは18％グレーを好むもう1つの理由です。シーンの平均グレートーンが50％の露出値になるようにシーンを露出しようとすると、平均の2倍の明るさでも完全に吹き飛ばされます。シーンの平均グレートーンがたとえば5％の平均値を生成するようにシーンを公開しようとした場合、平均よりも暗いものはほとんど公開されません。典型的な35mmフィルムに5つのfストップの緯度があるというガイドラインを使用すると、18％のグレーがその真ん中にほぼ正確に落ち（100％から2.47 fストップ）、5 fの真ん中に置く-停止範囲。

ネガフィルムの撮影と印刷のプロセスは、デジタルカメラの動作とは非常に異なる非線形動作を作成することに注意してください。フィルムの光が当たらない部分はできるだけ透明にし、結果として得られるプリントを黒一色にする必要があります。優れたベタ黒プリントを実現するには、フィルムの透明度に十分に近い領域も黒で印刷されるように、プリントを十分長く露光する必要があります。したがって、印刷物に良い黒一色を持たせたい場合、黒であるはずのないものは、それらが消えてなくなることを防ぐために、一定の最小露出レベルを持たなければなりません。反対に、完全に黒のライトターンターンフィルムがたくさん必要です。過度に露出されているシーンの一部でさえ、ある程度の詳細を保持する場合があります。

デジタルを撮影する場合、状況は少し異なります。明るい領域は飽和する傾向があり（すべてのディテールが失われます）、暗い領域は「ノイズが多い」ように見えます。一般に、露出不足でノイズが支配的であっても、暗い領域にはまだかなりの詳細が含まれています。カメラごとにノイズ量が異なるため（また、ノイズレベルはさまざまな条件によって異なります）、デジタルカメラの「理想的な露出」の中点は、フィルムの場合とは非常に異なることがよくあります。

同じ基本的な理由から、CCD / CMOSセンサーとは異なり、目とハロゲン化銀emultionには自然に対数応答があることを付け加えます。

焦点面に広がる分子のパッチを考えます。不適当な刺激（フィルムの場合、特定の時間ウィンドウで結晶に当たる2つの光子）は、その分子（有機色素分子またはAgX結晶）の状態を変更することで記録され、その単位は使い果たされます。ユニットの半分がすでにヒットしている場合を考慮してください。別の刺激は、すでに使用されているものにヒットする可能性が50％あるため、何も追加しません。自然のままの領域と同じ暗さを得るには、2倍の入射光が必要です。

2光子は物事を複雑にしますが、分布の全体的な形状は同じ種類の曲線です。数学のコラムで「ゾンビの扉」について読んだことを思い出します。狭い場所にドアがある壁につながるレッドカーペットを想像してください。ゾンビはカーペットの下を歩いて規則正しく並んでおり、それぞれがランダムに（均一な分布で）左右に配置されています。

ドアを通って来るゾンビの分布は、逆ログと呼ばれます。今、地下鉄のターンスタイルの銀行のように、壁の向こう側にドアの列があることを想像してください。各ドアは1回しか使用できません。後で、露出後、使用されたターンスタイルと未使用のターンスタイルの数を確認します。

最新の電子機器がないと、パッチを見て光学密度がxx％であると言うのは困難ですが、粗い粒子のフィルムと顕微鏡を使用すると、サンプルの正方形にある黒いドット（露出した結晶）の数をカウントできます。彼がテスト露出に基づいて線形カバレッジをどのように決定したかはわかりません：一時的に、ワンストップインクリメントを行うと、メディアの機能を見つけて、中央の1つを指すことができます。しかし、濃度計なしで線形スケールで18％であることをどのようにして知ることができますか？顔料を比率で混ぜているのかもしれないので、それは絵画の伝統から来ました。

私の理解では、18％の灰色は周囲の世界からの光の平均反射率と見なされます。雪（約90％）や反対側の炭鉱の黒猫ではなく、平均的な日の平均です。たとえば、草は約18％の灰色を反映しているため、メーターを読んでいる場合は、草から読みを取り、そこから計算できます。白人の肌は約36％グレーと見なされますので、手を測り、ストップを開閉することでそこから18％に戻すことができます。これはネガまたは透明のフィルム用です。

わかりました...反射率18％のカードは、人間の目には中間の灰色に見えます。より正式に述べると、相対輝度が18％（基準白色に対して）のオブジェクトの明度は50％になります。これは乱数ではありません。これは、明るさの非線形認識の結果です。

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lightness

他の答えは間違っていません。「18％」はビデオの世界にも関連しています。モニターのガンマが2.4で、50％の信号を与えると、光の出力は0.5 ^ 2.4 = 19％になります。

魔法の偶然の一致により、アナログビデオ信号とデジタル画像ファイル（sRGB）または信号（BT.1886）は、知覚的にほぼ均一にコード化されます。50％の信号は18〜19％の輝度を与えますが、それは約5％と認識されます。50％の明るさ。名前に「-ness」が含まれる量は、常に人間の知覚に関するものです。

後にビデオ業界は、明るさの知覚と知覚の均一性を定量化しようとしました。ピーター・バルテン（フィリップス）は、基礎研究の多くを行い、博士論文と要約論文（SPIE 2004）を作成しました。この作業は、ドルビー社が「知覚量子化」を標準化するために使用しました。これは、SMPTE標準2084で記述されたHDR TVのOECFです。 「Barten Lightness」機能（SMPTE MIJ 2015）。それは、それがどこであっても、平均輝度レベルへの目の完全な適応を前提としています。

この式は、人間の明るさの知覚が、低光（<0.1 nit）のガンマ曲線（1 / 2.07）と明るい光（> 1 nit）の対数曲線に従うことを示しています。この式では、「50％明度= 18％輝度」の関係は、18％対0.57 nitの100％に対してのみ正確です。たとえば、10 nitの10.9％、100 nitの5.6％、1000 nitの2.4％、または10000 nitの0.9％は、50％の明るさとしても認識されます。繰り返しますが、これは、隣り合って表示されたときではなく、連続的な刺激に対する完全な目の適応後です。

さらに詳しく知りたい場合は、チャールズ・ポイントンの博士論文をご覧になることをお勧めします。明るさの式は93ページにあります。

バーテン博士は白黒の知覚しか調査していないため、そこから派生したものはすべてグレースケールに対してのみ有効であることに注意してください。知覚の均一性をカラーイメージングに適用することは別の問題であり、私たちもそのことを試しました。これはすべて、高ダイナミックレンジと広色域テレビのコンテキストで行われました。

ちょっとした歴史は、灰色のカードの目的を理解するのに役立ちます。

1930年代半ば、コダック研究所のジョーンズ氏とコンディット氏は、統計的に、典型的な太陽に照らされたシーンが約18％の反射率値に統合されていると判断しました。この頃、Western Electric Companyは最初の光度計を市場に投入しました。コダックラボは推奨事項を公開しています。コダックフィルムボックスをシーンに配置します。ボックスが周囲光の18％を反射しているようです。次に、ボックス上部からの反射光を測定し、この測定値を使用して露出を設定します。

1941年、著名な風景写真家のアンセル・アダムスと写真雑誌編集者のフレッド・アーチャーは、写真撮影者に露出を正確に微調整する方法を提供するゾーンシステムを共同で公開しました。彼らのゾーンシステムは、18％のプラカード（戦艦灰色）の使用を中心に展開しています。このカードは、コダックボックスの上部を置き換えます。18％のグレーターゲットが事実上の標準になりました。今日、フィルムと紙の速度とデジタルチップが較正され、フィルムとデジタルISOは18％グレーカードを使用して確立されています。

反射測光に関連する落とし穴のため、入射光読み取り方式と呼ばれる2番目の測定方式が進化しました。この方法では、光度計の入り口に透明な球体を配置します。メーターは被写体の近くに配置され、カメラに向かって後方に向けられます。このように、メーターは被写体に当たる直前に光を測定します（これから起こる古いフランス語の単語）。

インシデント方式では、グレーのカードから反射したメーターと同じ読み取り値が得られますが、メーターを保持して配置する場所をめぐるほとんどの落とし穴がなくなります。太陽に照らされた眺望では、写真家は単に振り向いて、メーターを想像上のカメラに向けることができます。この方法は非常に正確であり、ハリウッドのカメラオペレーターが採用しているのは、彼らがシーンを撮影しており、おそらく適切な露出で10万ドル乗るからです。。

技術的なもの：ネガフィルムが正しく露光および処理されると、フィルム上のグレーのカードの画像が特定のグレーの陰影にレンダリングされます。このゲイの色合いは、係数5.5のニュートラルデンシティフィルターに相当し、光の透過を2½ストップカットします。パーセンテージで記述した場合、この値は18％です。

ネガのこのグレーカードの画像が印刷され、印刷用紙が仕様に合わせて露光および現像されると、印刷用紙のグレープラカードの結果の画像は、元のグレーカードと同じ18％の反射率になります。

合計-18％のプラカードが唯一のトーンです。2.ネガのグレーカードの結果画像の透過率は18％です。3.印刷では、グレーのカードの画像は18％を反映する元のグレーのカードと一致します。

この18％の値は、写真システム（フィルム-デジタル-およびリソグラフィー）の重要なトーンまたは軸です。これは科学であり、推測作業ではありません。

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何年も私を困惑させました。簡単に言うと、周囲の物体から反射される光の平均量は18％です。あるものはより暗く、あるものはより明るい。しかし、18％は平均です。私たちの目は、この平均反射率を周囲のハイライトとシャドウの中間調として認識します。他の人の中には、数学とグラフを使用して、線形とログスタイルのデータの違いを説明した人もいます。しかし、被写体の18％の光が私に反射していることを知ってうれしいです。これにより、ハイライトとシャドウが踊れる中間調が得られます。