Všetko sa začalo v roku 1909 vo vtedy ešte cárskom Rusku. Sergey Prokudin-Gorsky predstavuje cárovi Nikolasovi II svoju metódu farebnej fotografie. Je to jedna z prvých metód, ktorá dokáže skutočne zaznamenať farby a cár je natoľko unesený prezentáciou, že súhlasí s navrhovaným projektom. Gorsky dostane k dispozícia špeciálne vybavený železničný vagón a povolenie na vstup aj do strážených oblastí. Počas nasledujúcich desať rokov cestuje cez celú vtedajšiu ruskú ríšu a dokumentuje život v nej. Počas týchto desiatich rokov, spraví okolo 10 000 farebných záberov. Avšak následná revolúcia v Rusku a vojnová doba po nej značne skomplikujú život nie len samotnému Gorskému, ale aj jeho zbierke fotografii. Z nej nám dodnes zostalo iba 1902 negatívov, uložených v Kongresovej knižnici v USA.
Ukážka farebnej fotografie. Na obraze je samotný Sergey Prokudin-Gorsky, ide teda o autoportrét. Fotka vznikla v roku 1915.
Ako sa podarilo Gorskému vytvoriť takéto kvalitné fotografie a ako dosiahol zaznamenanie farieb? Gorský použil jednoduchý trik, vychádzajúci z poznatku, že priestor farieb je trojrozmerný. Znamená to, že na popis (alebo vytvorenie) akejkoľvek farby stačia tri, navzájom nezávislé komponenty. Vo farebných tlačiarňach treba teda minimálne 3 rôzne farebné náplne. Pri počítačovej grafike sa zase často používajú na popis farby 3 hodnoty – odtieň, sýtosť a svetlosť. V optike je zas najznámejší tzv. RGB model tvorený z troch principiálnych komponentov – červené, zelené a modré svetlo (Red, Green, Blue). Gorský využil tento princíp na premenu bežného, čierno bieleho fotoaparátu na farebný a to jednoducho tak, že pred objektív vložil farebné filtre. Ak bol teda pred objektívom červený filter, na svetlocitlivú platňu dopadala červená časť spektra a teda sa zaznamenala červená zložka. Gorský následne zaznamenal aj modrú a zelenú zložku. Výsledkom boli tri sklenené platne, na každej bola zaznamenaná iná časť farebného spektra.
Obrázok emira z Bukhary - tri negatívy zhotovené pomocou farebných filtrov. Napríklad modrý plášť sa prejavuje vysokou intenzitou na prvom (modrom) negatíve, ale na poslednom - červenom má nízku intenzitu.
A tu prichádza hlavný problém celého postupu – medzi zábermi jednotlivých komponentov farby ubehol určitý čas. Bolo treba vymeniť filter, nasadiť novú svetlocitlivú platňu a toto všetko trvalo určitú dobu. Ak sa počas nej niečo na snímanej scéne pohlo, alebo presunulo, nasledujúca farebná zložka takýchto objektov už bola zaznamenaná na inom mieste. Keďže záznam všetkých troch zložiek trval asi minútu, každý pohyb, či už osôb, stromov alebo napríklad mrakov vytváral na výslednom obraze neželané artefakty. Rovnako bol problém, ak sa pri výmene pohla celá kamera (aj keď len o milimetre), pretože celý kompozitný obraz bol následne rozmazaný. Riešenie tohto problému prišlo až s nástupom digitálneho spracovania obrazu. V roku 2001 Kongresová knižnica poverila fotografa Waltera Frankhausera úlohou pokúsiť sa manuálne odstrániť tieto problémy. Frankhauser spracoval 122 fotografii, pričom úprava jednej mu zabrala asi šesť hodín. Následne (r. 2004) bol však rovnakou úlohou poverený Blaise Agüera y Arcas, ktorý vytvoril plne automatický systém (bez nutnosti ľudského zásahu), schopný spracovať všetkých 1902 fotografii v priebehu pár hodín. Dosiahnutá kvalita prevýšila predchádzajúce spracovanie.
Obrázok emira vytvorený jednoduchým prekrytím farebných negatívou (vľavo) a rovnaký obrázok vytvorený automatickou metódov spracovania obrazu (vpravo).
Systém využíval pomerne rozšírenú metódu používanú v našej praxi zvanú Optický Tok (optical flow). Táto metóda sa používa pri spracovaní videozáznamu a je schopná zistiť ako sa zmenila scéna z jedného záberu na ďalší. Predpoklad je jednoduchý – film sa sníma pomerne rýchlo (niekoľko desiatok záberov za sekundu) a preto sa pohybujúci objekt medzi jednotlivými snímkami nemôže presunúť príliš ďaleko. Počítač teda úporne (bod po bode) prehľadá blízke okolie každého objektu na ďalšej snímke, aby zistil kam sa presunul.
Gorský síce netočil film – jeho tri zábery za minútu sú na to príliš málo, ale predpoklad je, že sám Gorský nerobil zábery s príliš rýchlymi objektmi a snažil sa všetko na scéne znehybniť. Vďaka tomu dokázal počítač skutočne veľmi presne (s presnosťou jedného bodu) korigovať väčšinu pohybov na obrazoch.
Samozrejme, žiaden postup nefunguje v praxi na 100% a preto existujú prípady kedy postup zlyhal. Jedným z nich je tečúca voda, ktorá sa nedá jednoducho zastaviť a naviac aj tečie dosť rýchlo. Preto je pri takýchto záberoch často pozorovať farebné artefakty.
Pre zaujímavosť ponúknem ešte pár obrázkov zo zbierky Sergeya Prokudina-Gorskeho. Celý archív je voľne prístupný na stránke Kongresovej knižnice, preto ak máte záujem o viac fotiek, stačí sa k nim preklikať. Všetky zábery vznikli medzi rokmi 1909 až 1918.
Sergey Prokudin-Gorsky na wiki
Prednáška Blaisea Aguera na TED-e. Síce iná téma, ale tiež zaujímavé.
