Na filmu barevný filtr před objektivem mění, které vlnové délky dopadají na emulzi před expozicí. Digitální snímač zaznamenává nejprve plnou barvu, takže ekvivalentní kontrola přichází až po snímání: tři barevné kanály se zvážní a sečtou do jedné šedé hodnoty. Právě to provádí channel mixer — a právě proto dokáže napodobit žlutý, oranžový nebo červený filtr bez jakéhokoliv skla. Napodobení je blízké, ale ne totožné, a ten rozdíl je dán tím, jak snímač barvu vnímal od samého počátku.

Co posuvník vlastně počítá

Každý převod na stupně šedé redukuje tři čísla na jedno. Výchozí váhy nejsou libovolné. Koeficienty jasu v doporučení ITU-R BT.709 (poprvé vydané 1990) přiřazují červené hodnotu 0,2126, zelené 0,7152 a modré 0,0722; starší BT.601 (poprvé vydané 1982, standard pro standardní rozlišení) používalo 0,299, 0,587 a 0,114. Jde o koeficienty jasu aplikované na hodnoty kódované gama, nikoliv o skutečné lineární váhy svítivosti, ale obě sady se sčítají do jedné, čímž celkový jas zůstává stabilní — a odrážejí silnou citlivost oka na zelenou a slabou na modrou.

Channel mixer vám jednoduše dovolí zvolit vlastní váhy. Vezměme dva 8bitové pixely: kus modré oblohy s hodnotami přibližně R 70 / G 110 / B 200 a červenou cihlu s hodnotami R 170 / G 60 / B 50. Při neutrálním vážení BT.709 se obloha převede na 0,2126·70 + 0,7152·110 + 0,0722·200 ≈ 108 a cihla na ≈ 83 — obloha tedy vyjde světlejší než cihla. Nyní použijeme mix červeného filtru R 150 % / G 20 % / B −70 % (stále se sčítající na 100 %). Obloha se stane 1,5·70 + 0,2·110 − 0,7·200 = −13, ořezáno na 0, téměř černá; cihla se stane 1,5·170 + 0,2·60 − 0,7·50 = 232, téměř bílá. Dramaticky ztmavená obloha a světlé zdivo krajiny s červeným filtrem vychází přímo z aritmetiky — bez odebrání jediného fotonu.

Analogie filtrů v clonových číslech (stopech)

Skleněný filtr propouští svoji vlastní barvu a pohlcuje komplementární, přičemž vždy stojí expozici. Faktory Kodak Wratten pro denní světlo určují tuto cenu a každý má svůj ekvivalent v mixeru:

• Yellow 8 (K2), ~2× ≈ 1 clonové číslo (stop) — jemná redukce modré; standardní „přirozený” filtr oblohy.
• Green 11 (X1), ~4× ≈ 2 clonová čísla (stopy) — zelená zvýšena, modrá a červená ořezány; zesvětluje vegetaci, ztmavuje kůži.
• Orange 21, ~2,5–4× ≈ 1,3–2 clonová čísla (stopy) — červená zvýšena, modrá ořezána razantněji než u žlutého.
• Red 25, ~8× ≈ 3 clonová čísla (stopy) — silná váha červené, modrá silně záporná; hluboce ztmavená obloha.
• Deep red 29, ~16× ≈ 4 clonová čísla (stopy) — nejextrémnější vážení, obloha až černá.

Tyto faktory dále rostou v modře bohatém otevřeném stínu nebo difuzním světle oblohy, kde je více modré pro filtr k pohlcení. Ansel Adams sáhl po hlubokém červeném Wratten 29, aby oblohu zobrazil téměř černou v Monolith, the Face of Half Dome (1927), a svoji praxi s filtry popsal v The Negative (1981). Mixer každý takový výsledek reprodukuje, ale žádná clonová čísla (stopy) nestojí: zachováváte čas závěrky i clonu, pro které jste měřili.

Nástroje a co míchají

Channel Mixer ve Photoshopu vyjadřuje váhy jako procenta, nabízí zaškrtávací políčko Monochrome a posun Constant, přičemž vás vybízí, abyste udrželi celkový součet blízko 100 %; mícháte tři skutečné kanály. Lightroom a Adobe Camera Raw volí jiný přístup: černobílý mix nabízí osm posuvníků barevných pásem (červená, oranžová, žlutá, zelená, azurová, modrá, fialová, purpurová) namísto tří surových kanálů. Tyto pracují v prostoru podobném HSL, takže posuvník „oranžová” zvedá konkrétně oranžové odstíny, nikoliv celý červený kanál — jemnější kontrola odstínů, ale jiný mentální model. Capture One, RawTherapee a Nik Silver Efex Pro jsou rozmístěny napříč tímto spektrem. Tento rozdíl je podstatný: tříkanálové míchání přerozděluje skutečné záznamy červené, zelené a modré ze snímače, zatímco pásmové posuvníky přemapovávají interpretované odstíny po demosaicingu.

Proč napodobení není dokonalé

Limitem emulace je barevné filtrové pole nad snímačem. Bayerův vzor — vynalezený Bryceem Bayerem v Eastman Kodak, patent USA č. 3 971 065, přihlášen 1975 a vydán 1976 — rozložen z 50 % zelených, 25 % červených a 25 % modrých fotobuněk; Bayer zelené nazval „prvky citlivými na jas” a zdvojil je, aby odpovídaly maximální citlivosti oka — stejná logika, která dává zelené luminanční váhu 0,7152. Demosaicing interpoluje chybějící hodnoty v každém místě.

Tyto barvivové filtry jsou organické pigmenty nanášené fotolitograficky s širokými, překrývajícími se propustnými pásmy namísto ostrých mezí — červený kanál proto částečně reaguje i na zelenou: to je spektrální přeslech a zhoršuje se s klesající výškou pixelu. Křemík tento problém umocňuje na dlouhovlnném konci. Jeho mezera zakázaných pásem ~1,1 eV mu ponechává citlivost až do přibližně 1100 nm, hluboko do blízkého infračerveného záření, proto barevné fotoaparáty nesou IR-cut nebo hot-mirror filtr (přechod typicky 650–720 nm), přesně aby infračervené záření nedosáhlo kanálů. Bez něj by byl červený kanál silně kontaminován; s ním zbývá pouze přeslech barviv. V každém případě červený kanál již vstřebal směs vlnových délek, kterou nelze zpětně oddělit. Skleněný červený filtr blokuje modrou před expozicí; mixer pouze přerozděluje již zaznamenaná data. Jakmile oblast přepálí do bílé nebo pohřbí detail ve stínech, žádné vážení ho nezíská zpět — proto je výhodné pracovat z RAW souboru, kde si každý kanál uchovává vlastní rezervu: modrá má tendenci přepálit první při wolframovém osvětlení, červená jako první při západech slunce a portrétní kůži.

Film, který emulujete, a šum, který neemulujete

Channel mixer emuluje panchromatickou emulzi s filtrem. Panchromatické filmy — FP4, HP5, Tri-X — jsou citlivé v celém viditelném spektru, a proto červený filtr na nich ztmaví modrou oblohu a zesvětlí červené tóny. Ortochromatický materiál je jiná věc: Ilford Ortho Plus 80 je prakticky slepý k červené, takže červené tóny zobrazuje téměř černě, a červený filtr na něm nemá smysl. Žádné dvě emulze nesdílejí totožnou spektrální křivku, takže „vzhled červeného filtru” je sám o sobě filmově specifický a mixer vždy jen přibližně napodobuje jednu konkrétní kombinaci emulze a skla.

Dvě varování na digitální straně. Modrý kanál je obvykle nejzašuměnější, protože modré barvivo propouští nejméně fotonů: nejnižší signál znamená, že dominuje fotonový šot noise škálující se jako odmocnina signálu, a vyvážení bílé při teplém světle ho dále zesiluje. Při moderním CMOS read noise kolem 2 e⁻ na pixel je většina denních expozic omezena shot noise, takže silné posunutí váhy modré vynoří zrno, které nelze odměřit pryč. A „bezplatná, reverzibilní” povaha mixu platí pouze dokud přežívají barevná data — v RAW souboru nebo ve vrstveném dokumentu. Zploštěním na stupně šedé nebo vypálením do JPEGu se převod stává tak nezvratným jako vyvolaný negativ.