Gra w kolory. Część pierwsza.

Nazbierało mi się za ostatni wpis.
Czym zresztą wcale nie jestem zbytnio zaskoczony, bo uważam, że wiedza wśród narodu w zakresie, który za chwilę poruszę jest mocno intuicyjna. A także często oparta na absurdalnych założeniach. Więc tym razem w Latającej Akademii Sztuk Przepięknych będzie tradycyjnie o kolorkach. Ale też i nietradycyjnie, bo tylko w zasadzie o jednym. O szarości, w całym jej spektrum - od bieli-bieli do czarnej czerni.
Czyli spróbuję podzielić się z Wami tym, co wiem o interpretowaniu barw na starych fotografiach.

Zanim jednak zaczniemy "grę w kolory" - na początek jedna rzecz. Jestem absolutnie przekonany, że nie istnieje możliwość odwzorowania dokładnych kolorów pierwowzoru na podstawie zdjęć czarno-białych. To określenie "czarno-białe" jest precyzyjne jak obietnice wyborcze, ale będę go czasem używał zamiast o wiele poprawniejszego "w odcieniach szarości" czy "monochromatycznie". W każdym razie przy używaniu tych określeń chodzi mi o fotografie, gdzie nie ma informacji o kolorze obiektów, a jest tylko możliwość odróżnienia czy obiekt jest odwzorowany jako jaśniejszy czy ciemniejszy. Czyli o te wszystkie stare fotki, potocznie określane jako "czarno-białe" właśnie. Chociaż często wskutek różnych procesów są np. w odcieniach sepii czy brązu. Ale nawet wtedy jedyną informacją, jaką niosą o przedstawianych obiektach, jest stopień rozjaśnienia tejże sepii czy brązu.
Wypadałoby się teraz ciut powymądrzać i rzucić paroma słowami nie będącymi w powszechnym obiegu, ale nie mam zamiaru mącić wam w głowach. Jeśli jednak ktoś chce - to niech sam sobie sprawdzi co oznaczają luminancja i chrominancja. Będzie mądrzejszy. A ja lecę dalej.

Tu i tam, na różnych forach, stronach czy w dyskusjach od czasu do czasu pada stwierdzenie o istnieniu jakiegoś wypasionego programu albo algorytmu, pozwalającego na podstawie owej "czarno-białej" fotografii odwzorować pierwotne barwy obiektów. Czyli zrobić tak, aby czarno-biała fotka stała się kolorową i na dodatek, żeby te kolory były takie, jak w rzeczywistości faktycznie były. Bo na komputerze to, panie, ho, ho -  spokojnie tak można.
Krótko stwierdzę - pieprzenie w bambus. A dowód będzie prosty. Jakby nie zeskanować/przeanalizować/pomierzyć/przeliczyć dowolną fotografię w skali szarości, to zawsze otrzymamy określoną liczbę iluś tam różnych odcieni tejże szarości. Może być ich tylko 256 (co jest w zasadzie standardem), może być ponad 65 tysięcy (co też się zdarza i to wcale nierzadko) a może ich być nawet i pierdylion, jeśli ktokolwiek wymyśli taką technologię. Tyle, że to są dane informujące o jasności, zawarte gdzieś w przedziale pomiędzy absolutną bielą a totalną czernią. Do określenia koloru potrzeba jeszcze dodatkowej informacji. I choćby nie wiem jak kombinować, to ilość informacji, potrzebnych do określenia pierwotnego koloru, mając tylko jeden parametr - czyli jasność obiektu na fotografii - będzie niewystarczająca. I zawsze zdarzy się konflikt, gdzie dwa różnej barwy obiekty wyjdą tak samo jasne (albo tak samo ciemne - jak kto woli). Szybki przykład: porównujemy dwa obiekty - jasnozielony i ciemnoczerwony. Na fotografii w szarości jeden wyjdzie jako jaśniejszy niż drugi. A teraz fotografujemy na takiej samej kliszy dwa inne obiekty - jeden ciemnozielony, a drugi jasnoczerwony. I co? I teraz ciemniejszy jest ten, którego kolorystyczny braciszek poprzednio był odwzorowany jako jaśniejszy. Co oznacza, że gdzieś po drodze istnieją takie odcienie zielonego i takie czerwonego, które MUSZĄ dać dla obu obiektów taki sam odcień w skali szarości. I jak w tej sytuacji program, algorytm czy tak popularna ostatnio SI (czyli sztuczna inteligencja), mając identyczne odcienie ma zdecydować, jaki to kolor był pierwotnie? Monetą będzie rzucać?

Chociaż może z tą SI to trochę się zagalopowałem. Bo mimo wszystko można - ale czasami - odgadnąć pierwotne kolory obiektów. Tyle, że do tego potrzeba czegoś lepszego niż algorytm. Może kiedyś wymyślą taki zasób wiedzy ludzkości, który pozwoli komputerom zrobić to, co może nasz, ludzki mózg. Na podstawie naszej wiedzy, doświadczenia, znajomości historii, detali, czasem mody, czasem tradycji albo po prostu odnajdując wzorzec gdzieś w internecie można określić prawdopodobne pierwotne kolory sfotografowanych obiektów. Najprostsze są oczywiście flagi czy godła. Union Jack jest tak charakterystyczny, że nie ma innej możliwości interpretacji, więc łatwo określić jaki odcień na fotografii MOŻE wskazywać na obiekty czerwone, a jaki - na granatowe. Ale uwaga - tylko na jednej i tej samej fotografii. Bo taki sam odcień już na innej odbitce może odpowiadać zielonemu - czyli nie występującemu w brytyjskiej fladze - kolorowi. Podobnie znajomość faktu, że barwy niemieckie w pierwszych dziesięcioleciach ubiegłego wieku to czarny, biały i czerwony,  może ułatwić nam robotę. Wszystko to jednak opiera się na wiedzy, która nabywamy stopniowo, od przedszkola czy podstawówki, często mimochodem. I dopóki nie nakarmimy nią jakiegoś sztucznego tworu - nie ma siły, aby komputer czy algorytm wygrał z ludzkim mózgiem.

Po tym nieco przydługim wstępie czas na danie główne.

Po pierwsze primo: trzeba sobie uświadomić, że w technice fotografowania na materiałach czarno-białych należy rozdzielić dwa okresy. Pierwszy, trwający mniej więcej do końca lat trzydziestych ub. wieku, to czas używania materiałów nazywanych ortochromatycznymi. Natomiast od mniej więcej początku lat trzydziestych coraz częściej zamiast nich stosowano materiały panchromatyczne. Lata trzydzieste to najgorszy do identyfikacji typu materiału okres, bo wtedy stosowanie obu typów się przenikało. Ale spokojnie, da się jednak określić, czy fotka została zrobiona na takim czy na innym materiale. Trzeba tylko wiedzieć czego szukać. Zorientowanie się, jakiego materiału użyto do wykonania fotografii jest podstawową sprawą przy interpretacji kolorów.

Materiały ortochromatyczne (czyli te wcześniejsze) charakteryzowały się brzydką cechą: nie były w stanie odwzorować wszystkich barw, które normalnie widzi ludzkie oko. Przeważnie ich ułomność przejawiała się w odwzorowaniu elementów czerwonych. Po prostu na te obiekty materiały orto wykazywały zero reakcji. Nieistotne czy był to kolor czerwony jasny czy ciemniejszy - i tak obraz obiektu na fotografii wychodził ciemny. I tu jest największa pułapka, w którą wpadało wielu badaczy sprzed paru dekad. Przyzwyczajeni do im współczesnych czarno-białych fotografii sądzili, że czerwony powinien być odwzorowany jako jaśniejszy od czarnego. Bo tak to było, ale z tym drugim, późniejszym typem materiałów - czyli tzw. materiałami panchromatycznymi. Ten rodzaj (błony albo płyty, na których powstawały negatywy) reagował już na barwę czerwoną w sposób, jaki intuicyjnie nam wydaje się właściwy. Czyli elementy czarne powinny być najciemniejsze, a pozostałe to mniej lub bardziej odcienie szarości, ale zawsze jaśniejsze od tych odpowiadających czerni.
I z tego niezrozumienia zachowania się materiałów "orto" wynikają liczne przekłamania opisów kolorów, interpretujące obiekty w kolorze czerwonym jako czarne. Praktycznie, mając do dyspozycji tylko i wyłącznie pojedynczą fotografię, nie ma możliwości ustalenia czy ten bardzo ciemny obiekt sfotografowany na materiale ortochromatycznym był w rzeczywistości czarny czy czerwony. O ile nie był ciemnofioletowy...

Żeby było trudniej, materiały ortochromatyczne nie tylko w zakresie kolorów czerwonych "robiły w konia" nieświadomych ich zachowania badaczy. Oto bowiem ich czułość okazywała się znaczna w zakresie barwy niebieskiej (czyli obiekty niebieskie naświetlały się mocno, wychodząc na odbitkach jako bardzo jasne), ale za to obiekty żółte wychodziły jako znacznie ciemniejsze niż nasze współczesne postrzeganie ich jasności (wszak intuicyjnie plasujemy kolor żółty na skali szarości blisko białego). Świetnie widać to na przykładzie obiektów w oryginale niebiesko-żółtych np. znaku Aeroklubu RP czy szwedzkich godeł. Kolor żółty bywa niekiedy na starych fotografiach tak ciemny, że zlewa się z napisami w kolorze czarnym - zarówno żółta, jak i czarna barwa są odwzorowane bardzo podobnym odcieniem szarości. 

Szwedzka flaga (fotografia na materiale ortochromatycznym)

Podane przeze mnie granice dat stosowania typów materiałów fotograficznych są bardzo umowne. Materiały panchromatyczne znane były jeszcze przed pierwszą wojną i znam przypadki fotografii, gdzie zostały użyte znacznie wcześniej niż w latach trzydziestych. Ten podział dotyczy ogólnego ich stosowania, zwłaszcza gdy mowa o fotografiach amatorskich. Im bardziej fotografia wygląda na wykonaną przez zawodowego fotografa, tym większa szansa, ze mógł on stosować materiał panchromatyczny jeszcze w latach dwudziestych.
Jednakże rozpowszechnienie się materiałów panchromatycznych w latach trzydziestych nie rozwiązało do końca problemu właściwego odwzorowania barw w odcieniach szarości. Materiały panchromatyczne z pierwszego okresu stosowania miały również swoje "za uszami". Otóż okazało się, że o ile w końcu reagują na barwę czerwona, to jednak robią to zbyt intensywnie - i kolory czerwone wychodzą teraz za jasne. Dopiero pod koniec dekady opracowano materiały panchromatyczne nowszej generacji, które w zasadzie są stosowane do dziś i odwzorowują kolory zgodnie z naszym intuicyjnym postrzeganiem ich w szarości.
Aby łatwiej można było zrozumieć opisane cechy, przygotowałem grafikę pokazującą jak zmienia się odwzorowanie obiektów fotografowanych na różnych materiałach. Nie twierdzę, że jest to odwzorowanie idealne, ale do potrzeb szybkiego zrozumienia opisanych wyżej mechanizmów powinno wystarczyć.

 

Od lewej pokazałem pasmo (zakres kolorów), jakie w szarościach jest "odczytane" z kolorowego oryginału przez poszczególne materiały. Widać, że w przypadku materiału ortochromatycznego zupełnie nie ma reakcji na kolor czerwony, podobnie są też pomijane ciemne fiolety. To cecha, która ułatwia odgadnięcie, na jakim materiale fotografowano (oczywiście pierwsze kryterium to najczęściej data wykonania, ale jak napisałem - niekoniecznie musi to być warunek krytyczny). Materiały orto dają obrazy o charakterystycznym obcięciu zakresu, cienie są w nich mocne. W dwóch dolnych rzędach ukazane jest zachowanie się materiałów (błon albo klisz, chociaż nawet jeszcze i w latach 30. stosowano płytki szklane pokryte światłoczułym koloidem) panchromatycznych - w obu ich typach.
Po prawej natomiast pokazałem charakterystyczne zachowania się obiektów w różnych kolorach.

I jeszcze jeden przykład, jak zachowują się różne materiały (symulacja, rzecz jasna):

Znajomość zachowania się kolorów na różnych materiałów bywa często błogosławieństwem, bo mając fotografie wykonane właśnie na takich odmiennych materiałach można porównać różnice i precyzyjnie ustalić kolory.
Przykład: wrzucamy na warsztat sylwetkę RWD-9. Dwie fotografie tej samej maszyny SP-DRF, fotki zrobione latem 1934, podczas Challenge'u. Lewa to fotografia mająca cechy materiału orto - niebo jest bardzo jasne, wręcz białe (czyli fotograf NIE użył filtru żółtego na obiektyw, bo wtedy niebo byłoby ciemniejsze i wyszłyby chmury). Nie da się stwierdzić, czy dół kadłuba jest czarny czy czerwony. Albo ciemnofioletowy. Numer konkursowy powinien być czarny, ale niezbyt odcina się od tła. Reszta góry samolotu jest chyba biała. Gdybyśmy mieli tylko taką fotografię, to właśnie tyle można by ustalić. Na szczęście druga fotografia zrobiona na materiale panchromatycznym (ta z prawej) ujawnia prawdę. Kadłub na górze wcale nie jest biały, jest ciemniejszy. Najprawdopodobniej srebrny, bo tak zazwyczaj malowano samoloty w DWL. Także czerń na dole kadłuba okazuje się być jaśniejsza niż numer konkursowy - czyli, wiedząc z analizy poprzedniej fotografii że to albo kolor czarny albo czerwony, wszystko wskazuje, że to powinna być czerwień. A jeśli spojrzymy obok, na ogon niemieckiego samolotu - to odcienie flagi pasują do naszej koncepcji. Także kolory logo ARP (żółty i niebieski) są zgodne z tym, co powinno być na materiale panchromatycznym.

Zdaję sobie sprawę, że jest to bardzo skrócone pokazanie problemu, ale chyba lepiej, że zobaczyliście tylko czubek góry lodowej. I tak dla niektórych te wiadomości są zaskoczeniem. Nie ma chyba sensu zarzucać Was zbyt wielką ilością zagadnień. Bo pod powierzchnią morza są jeszcze takie "przeszkadzajki" jak zastosowanie filtrów barwnych, kwestia odblasku, gładkości powierzchni pomalowanej czy pory dnia, nigdy nie do ustalenia jest też procedura, jakiej użył fotograf i czy w związku z tym nie zepsuł odcieni przez obróbkę.
Ale zostawiłem sobie furtkę, dodając do tytułu określenie "część pierwsza"...

A już zupełnie nie uwzględniłem wpływu czegoś, co dla ludzi nieobeznanych z grafiką i fotografiami jest nieistotne, bo po prostu nie zdają sobie z tego sprawy - mianowicie degradacji wizerunku z fotografii na skutek jej kopiowania, reprodukcji, skanowania, drukowania i tym podobnych operacji. I wynikających z tego przekłamań interpretacji, bo niestety, nawet tzw. "oryginalne" fotografie wykonane dziesiątki lat temu mogą być fałszujące prawdziwy obraz i wskutek tego mało przydatne do próby odgadnięcia kolorów pierwowzoru. Trzeba przecież pamiętać, że kilkadziesiąt lat temu nie było skanerów i z odbitek robiono po prostu kopie. A potem z tych kopii - kolejne. I ich jakość pogarszała się z każdą następną, zupełnie tak jak ze starymi kasetami VHS czy audio. 

 Degradacja jakości fotografii od pierwszej odbitki (2a) do kolejnych kopii (2b...2d)

Wielokrotnie spotykam się z opinią, że oferowana fotografia to "oryginał, przedwojenny..." Oryginał - tak, przedwojenny - jak najbardziej, tyle że to tylko oryginalna, przedwojenna któraś tam z kolei kopia. I zazwyczaj - w porównaniu z pierwszą odbitką - jest już nieostra, a na fotografii brak szczegółów, które były jeszcze widoczne na wcześniejszych kopiach. Dlatego odgadnięcie oryginalnych kolorów z takiego materiału jest bardzo trudne, o ile wręcz niemożliwe. Bo po prostu pozanikały drobne elementy, napisy, obramowania czy różnice w plamach kamuflażu. Takie kopiowanie powoduje też degradację odcieni i coś, co na pierwszej odbitce było jasnoszare i różniło się od białych elementów, na kolejnych kopiach staje się obiektem o takim samym stopniu jasności jak biały. Dlatego niezmiernie trudno na podstawie takiej słabej (ale za to oryginalnej...) kopii określić, czy samolot w rzeczywistości był biały czy też może srebrny albo jasnokremowy. W dyskusjach często zwracano mi uwagę, że "tam jest biały, przecież to widać choćby nie wiem co...". I rzeczywiście, na fotografiach, którymi posługiwano się w dyskusji wszędzie była jednakowa biel, tyle, że oryginał wyglądał inaczej. Wystarczy spojrzeć na przykład z RWD-9, aby to zrozumieć. Upieranie się, że samolot był biały, bo na zdjęciu tak wygląda jest co najmniej ryzykowne. Mógł być srebrny, kremowy, jasnoniebieski - i tak po kilku kopiach wszystkie te kolory wyglądałyby jednakowo.

Mam nadzieję, że to króciutkie wprowadzenie do tematu chociaż niektórym rozjaśniło w głowach.

I zwracam uwagę, że cały czas używałem określenia "odgadywanie". Bo pewności i niezbitych dowodów to tutaj raczej nie znajdziemy nigdy.