Субъективная и объективная оценка тонового диапазона

Для того чтобы использовать цифровое изображение в итоговом документе, например в верстке журнала, его необходимо подвергнуть соответствующей коррекции, но чтобы понять, какие именно необходимы изменения, требуется обязательная оценка (анализ) изображения с точки зрения тоновых диапазонов. Для этого используется специальный механизм — график, отображающий распределение тоновых уровней (гистограмма).

Команды тоновой и цветовой коррекции

Принцип, на котором основана тоновая и цветовая коррекция в программе Adobe Photoshop, заключается в изменении имеющихся цветовых значений пикселов на новые, которые призваны улучшить изображение по некоторым параметрам.

Большинство команд, изменяющих тоновый и цветовой уровни изображения, выбираются в меню Image/Adjust (Изображение/Регулировки), дублируются в качестве корректирующих слоев.

Различие между корректирующими командами и корректирующими слоями заключается в степени воздействия на изображение: команда реально изменяет значения пикселов, в то время как корректирующий слой не делает этого до тех пор, пока он не будет "применен" к изображению

Основные этапы коррекции изображений

Конечным этапом работы с полноцветным изображением чаще всего является его интеграция в полиграфическое издание. Для обеспечения надежного цветоделения разработчик программы фирма Adobe предлагает в качестве необходимых условий выполнение следующих этапов подготовки изображения к процессу цветоделения.

Этап 1: анализ качества сканированного изображения

С самого начала необходимо проверить качество сканированного изображения с точки зрения тонового диапазона.

Тоновый диапазон изображения — важнейший, качественный и количественный показатель. Он отображается в виде гистограммы — графика, который представляет зависимость между уровнями яркости и количеством пикселов, имеющих эти уровни.

Гистограмма — один из основных инструментов оценки ("измерения") тонового качества изображения.

Для отображения такого графика в программе Adobe Photoshop предусмотрена команда Histogram (Гистограмма) меню Image (Изображение).

Команда Histogram

По команде Histogram (Гистограмма) на экран выводится одноименное диалоговое окно (рис. 1.6.1.), в котором представлен график зависимости уровней яркости и количества пикселов, имеющих эти значения.

Рис. 1.6.1. Диалоговое окно Histogram

По оси X гистограммы располагаются значения уровней яркости от самого темного (черного) слева (0) до самого светлого (белого) справа (255), а по оси Y— общее число пикселов, имеющих каждый из уровней яркости. Таким образом, гистограмма отражает количество пикселов каждого уровня яркости всех каналов вместе или каждого канала в отдельности, в зависимости от выбора в списке Channel (Канал).

Программа Adobe Photoshop позволяет отображать распределение яркости не только во всем изображении, но и в любом фрагменте. Для этого необходимо перед вызовом команды Histogram (Гистограмма) выделить интересующий фрагмент.

Числовые данные, расположенные под гистограммой справа, отражают те же данные, но для конкретной точки, над которой проходит курсор на гистограмме:

• параметр Level (Яркость) отображает значение уровня яркости в диапазоне от 0 до 255 при перемещении курсора в пределах гистограммы;

• параметр Count (Счетчик) означает количество пикселов данного уровня;

• параметр Percentile (Процент) указывает процент пикселов, имеющих яркость ниже этого уровня.

Числовые данные, расположенные под гистограммой слева, отображают некоторые статистические сведения об изображении (или его фрагменте):

• параметр Mean (Среднее) представляет среднюю яркость изображения (или его фрагмента);

• параметр Std Dev (Разброс) отображает значение стандартного отклонения и определяет, насколько широко изменяются значения яркости изображения (или его фрагмента);

• параметр Median (Отклонение) показывает среднее значение уровня в диапазоне яркостей изображения (или его фрагмента);

• параметр Pixels (Пикселов) означает общее количество пикселов во всем изображении (или в выделенном фрагменте изображения).

Если необходимо получить информацию о диапазоне яркостей, требуется этот диапазон выделить с помощью кнопки мыши (рис. 1.6.2.). По гистограмме также легко определить общую тональность изображения (светлую, темную, сбалансированную).

Гистограмма помогает также определить, имеет ли изображение достаточный запас качества, чтобы обеспечить необходимую коррекцию.

При анализе гистограммы следует иметь в виду, что это достаточно формальный критерий, который не учитывает художественных компонентов.

Рис. 1.6.2. Определение параметров для диапазона уровней

Преобладание светлых или темных тонов в изображении, очень резкий или очень слабый контраст формально являются признаками несбалансированного изображения, но вместе с тем они могут служить технической основой художественного приема. Например, очень светлое изображение ассоциируется с радостным и приподнятым настроением, резкий контраст, наоборот, вызывает тревожное чувство и т. д.

Этап 2: определение светов и теней

На этом этапе следует определить и при необходимости переопределить значения светов и теней.

Базовой задачей тоновой коррекции нужно считать установку экстремальных значений света и тени (самого светлого — белого и самого темного - черного), т. е. определение тонового диапазона как такового. Такой этап по-другому можно назвать установкой белой и черной точек. В программе Adobe Photoshop ее можно выполнить несколькими способами.

Заметка. При этом важно определять истинные света или тени с тем, чтобы тоновый диапазон был ограничен только значимыми уровнями и не включал случайные экстремумы (ненужные блики или царапины).

Определение светов и теней помощью полосы Input

Другим способом переопределения диапазона светов и теней является использование полосы Input Levels (Входные значения) диалогового окна Levels (Уровни), которое вызывается командой Levels (Уровни) меню Image/Adjust (Изображение/Регулировка).

Переопределение осуществляется перемещением движков на шкале Input Levels (Входные значения), на которой движки в виде черного и белого треугольников олицетворяют черную и белую точки (рис. 1.6.3.). Это действие вызывает перераспределение действительного диапазона яркостей на всю шкалу за счет того, что в шкале образуются регулярные пробелы, зато в целом диапазон расширяется. Если эти пробелы не слишком велики, они не ухудшают восприятие изображения.

Рис. 1.6.3. Исходное состояние тонового диапазона

При перемещении черного маркера (черного треугольника) на шкале Input Levels (Входные значения) диапазон уровней от черного до этой точки "уходит" в черный цвет и увеличивает количество пикселов черного цвета, а весь остальной диапазон распределяется равномерно. Вследствие увеличения количества пикселов черного цвета изображение затемняется, а контраст локально усиливается (в областях соприкосновения светлых и белых тонов и темно-серых, ставших более темными или черными). Тоже самое происходит и при перемещении белого маркера (белого треугольника) на шкале Input Levels.

Автоматическое определение светов и теней

В диалоговом окне Levels (Уровни) кнопка Auto (Авто), а также команда Auto Levels (Автоматическая тоновая коррекция) меню Image/Adjust (Изображение/Регулировки) автоматически определяют самые темные и самые светлые уровни рисунка, принимают их соответственно за черное и белое и равномерно распределяют промежуточные значения.

Этап З: настройка средних тонов и тонкая тоновая коррекция

После определения светов и теней представляется необходимым провести коррекцию в средних тонах, а также настроить значения контраста в узких тоновых диапазонах. Данный этап обычно не требуется для сбалансированного изображения, а при коррекции очень светлых или очень темных изображений непременно необходима настройка и средних тонов.

Изменение тонового диапазона с помощью команды Levels

Команда Levels (Уровни) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция) предназначена для настройки тонового диапазона вручную. Она может применяться ко всему изображению, к выделенной области или отдельному цветовому каналу.

После выбора команды на экран выводится диалоговое окно Levels (Уровни), отображающее гистограмму изображения. Для изображения, имеющего более одного цветового канала, можно выбрать любой из них или сочетание каналов для того, чтобы осуществить тоновую коррекцию избирательно. Если необходимо выбрать несколько каналов для коррекции, следует до вызова диалогового окна Levels (Уровни) в палитре Channels (Каналы) выделить их при нажатой клавише <Shift>. В результате в списке Channel (Канал) появится сокращенное обозначение совокупности выделенных каналов, например CY (Голубой, Желтый) обозначает, соответственно, голубой и желтый каналы.

Полосы с движками, представленные в диалоговом окне Levels (Уровни), можно использовать для изменения контраста изображения, как параметра, определяемого как раз широтой диапазона, другими словами, разностью между темным и светлым. Чем больше эта разность, тем контрастнее изображение, и наоборот. Для усиления контраста необходимо использовать шкалу, которая расположена непосредственно под гистограммой. Черный движок определяет граничное значение теней, серый расположен в области средних тонов, а белый указывает на граничное значение светов. Указанные значения дублируются в цифровых полях над гистограммой. В эти поля можно вводить новые значения, которые автоматически отражаются на положении движков на полосах. Для уменьшения контраста следует использовать шкалу Output Levels (Выходные значения), которая расположена в нижней части диалогового окна Levels (Уровни).

Причина усиления или уменьшения контраста заключается в противоположных процессах, определяемых на полосах Input Levels (Входные значения) и Output Levels (Выходные значения).

Команда Curves

Команда Curves (Кривые) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция), как и команда Levels (Уровни), служит для настройки тонового диапазона изображения, однако, в отличие от указанной команды, данная настройка осуществляется на относительно узких участках диапазона. При этом с помощью инструмента Pencil (Карандаш) возможно совершенно произвольное изменение градационной кривой, что позволяет получать хотя и случайные, но чрезвычайно интересные цветовые искажения.

Диалоговое окно Curves (Кривые) (рис. 1.6.4.) представляет поле градационной кривой — график, в котором по оси X отображаются входные значения, а по оси Y— выходные значения яркости пикселов. Диагональная прямая на графике отражает линейную зависимость между входными и выходными значениями: каждому входному значению яркости пиксела соответствует равное ему выходное значение. Суть тоновой коррекции состоит в определении нелинейной зависимости, в результате которой некоторые участки входного диапазона яркостей сужаются в выходном диапазоне, за счет чего происходит расширение других участков (рис. 1.6.5.). Проблема заключается в выявлении этих участков.

Рис. 1.6.4. Диалоговое окно Curves

Следует иметь в виду, что по умолчанию на графике по оси X отображается диапазон яркостей цветовой модели RGB от 0 до 255 таким образом, что слева располагаются темные тона и черный цвет (0), а справа — светлые тона и белый цвет (255).

Рис. 1.6.5. Градационная кривая определяет нелинейную зависимость

между входными и выходными диапазонами яркости

В цветовой модели CMYK все наоборот: слева располагаются светлые тона и белый цвет (0% краски), а справа — соответственно, темные тона и черный цвет (100% краски). Для переключения между этими режимами следует щелкнуть на кнопке с двумя стрелками под графиком. Установленный режим условно обозначается полоской с тоновой (градиентной) растяжкой.

Для изображения, имеющего более одного цветового канала, можно выбрать любой из них или сочетание каналов для того, чтобы осуществить тоновую коррекцию избирательно по отдельным каналам.

Этап 4: настройка цветового баланса

После завершения тоновой коррекции наступает очередь более сложной и более субъективной коррекции цветового баланса. Сложность этой коррекции заключается в том, что изменение одного цвета влечет за собой изменение других цветов. При этом объективные критерии отсутствуют. Поэтому следует иметь в виду, что в основе любой цветовой коррекции лежит настройка не отдельных цветов, а баланса цветов.

Из принципа баланса проистекает дополнительная трудность: многообразие способов достижения одного и того же результата. Для того чтобы легче представлять взаимодействие цветовых компонентов, необходимо рассмотреть упрощенную схему цветового круга (рис. 1.6.6.).

Рис. 1.6.6. Упрощенная схема цветового круга

Рис. 1.6.7. Основные зависимости, проистекающие из схемы цветового круга

Эта схема, с одной стороны, отображает взаимодействие цветовых моделей RGB и CMYK, а с другой, дает возможность наглядно представить взаимозависимость "качелей" цветового баланса.

На схеме основные цвета моделей RGB и CMY находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета; при этом он находится между цветами, с помощью которых получен (рис. 1.6.7.). Например, сложение зеленого и красного цветов дает желтый.

Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет(расположенный на цветовом круге напротив).

В связи с этим совершенно необходимо учитывать закономерности, вытекающие из данной схемы, которые сводятся к описанным ниже правилам.

Первое правило. Цвета, лежащие на цветовом круге напротив друг друга (линия, соединяющая их, проходит через центр круга), взаимно связаны: уменьшение содержания одного цвета ведет к увеличению содержания противоположного цвета, и наоборот. Например, при увеличении содержания голубого цвета (Cyan) уменьшается содержание красного цвета (Red), а при уменьшении содержания голубого цвета (Cyan) содержание красного цвета (Red) увеличивается

Второе правило. Содержание определенного цвета можно изменить за счет влияния на соседние с изменяемым цвета. Например, чтобы усилить голубой цвет (Cyan), можно усилить зеленый (Green) и синий (Blue) цвета

Третье правило. Можно объединить предыдущие способы: чтобы увеличить содержание определенного цвета, нужно уменьшить содержание цветов, соседних с противоположным, и наоборот. Например, чтобы усилить красный цвет (Red), достаточно ослабить зеленый (Green) и синий (Blue) цвета или, чтобы усилить голубой цвет (Cyan), достаточно ослабить пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow) цвета.

Настройка цветового баланса

Описанная выше схема цветового баланса находит свое практическое воплощение в команде Color Balance (Цветовой баланс) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция). Диалоговое окно этой команды (рис. 1.6.8.) позволяет изменить цветовой баланс во всем изображении, для избирательного управления цветом следует пользоваться другими командами, например Hue/Saturation (Цветовой тон/Насыщенность), Replace Color (Заменить цвет) или Selective Color (Выборочная коррекция цвета).

Рис. 1.6.8. Диалоговое окно Color Balance

Цветовой баланс устанавливается раздельно для светов (переключатель Highlights), средних тонов (переключатель Midtones) и теней (переключатель Shadows).

При работе с изображениями в цветовой модели RGB полезно устанавливать флажок Preserve Luminosity (Сохранить яркость тонов), который препятствует изменению диапазона яркостей при корректировании цветового баланса, что позволяет сохранить исходный тоновый диапазон изображения.

Команда Hue/Saturation

Команда Hue/Saturation (Цветовой тон/Насыщенность) (рис 1.6.9.) служит для настройки цветового тона, насыщенности и яркости любой цветовой компоненты изображения на основе цветового круга (или упрощенной схемы, приведенной выше).

Рис. 1.6.9. Диалоговое окно Hue/Saturation

Команда Replace Color

Команда Replace Color (Заменить цвет) позволяет выделить в изображении области одного цвета, как это делает инструмент Magic Wand (Волшебная палочка), а затем заменить их на любой другой цвет. Однако маска, создаваемая этой командой, в отличие от инструмента Magic Wand (Волшебная палочка), не может быть трансформирована в выделенную область. При выходе из диалогового окна маска теряется.

Команда Selective Color

Функция выборочной коррекции цвета характерна для профессиональных сканеров и программ для цветоделения, которые позволяют менять параметры отдельных групп цветов аддитивной и субтрактивной моделей.

Этап 5: повышение резкости изображения

На конечном этапе необходимо выполнить усиление общей резкости (контурной резкости) изображения. Эта процедура неизбежна после любых трансформаций изображения (уменьшения, увеличения, поворота и т. д.) и практически всегда необходима после сканирования. В программе предусмотрено несколько команд, увеличивающих резкость изображения, например Sharpen (Резкость), Sharpen More (Резкость+), Sharpen Edges (Резкость на краях) меню Filter/Sharpen (Фильтр/Резкость).

Команда Unsharp Mask

Любое тоновое или цветное изображение в процессе сканирования получается слегка размытым. Это происходит по причине усреднения уровней, попавших в элементарную ячейку сканирования, и там, где проходила контрастная граница, возникает более мягкий переход

Команда Unsharp Mask (Контурная резкость) позволяет управлять процессом усиления резкости: программа находит в изображении области со значительными изменениями цвета (резкий переход, сильный контраст) и заостряет их края, что приводит к усилению резкости контуров (контраста "на границах") и не влияет на остальные ("ровные") участки.

Фильтр Unsharp Mask (Контурная резкость) при определенных условиях может приводить к чрезмерной насыщенности цвета. Для борьбы с этим следует конвертировать изображение в цветовую модель Lab и применить фильтр только к каналу L. В таком случае цветовые составляющие не будут затронуты, а резкость изображения будет увеличена.

Прочие команды коррекции

Помимо вышеприведенных этапов тоновой и цветовой коррекции, существует возможность выполнять и другие методы коррекции, необходимость которых вызвана различными погрешностями изображений или специально поставленной творческой задачей.

Команда Brightness/Contrast

Команда Brightness/Contrast (Яркость/Контраст) меню Image/Adjust (Изображение/ Коррекция) является самым простым способом тоновой коррекции всего изображения. Однако простота этой коррекции связана с серьезными ограничениями, поскольку она не позволяет осуществлять изменение яркости и контраста на выбранных тоновых диапазонах и отдельных цветовых каналах, как это делают команды Curves (Кривые) и Levels (Уровни).

В диалоговом окне Brightness/Contrast (Яркость/Контраст) (рис. 1.6.10.) всего две полосы, в которых перемещением движков изменяют яркость и контраст в диапазоне от —100 до +100.

Рис. 1.6.10. Диалоговое окно Brightness/Contrast

Команда Variations

Команда Variations (Варианты) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция) объединяет в себе возможности тоновой и цветовой коррекций. Она позволяет визуализировать процесс установки цветового баланса, изменения контраста и насыщенности изображения в целом или только выделенной области. Эта команда хорошо работает с довольно сбалансированным изображением, которому не требуется перестройка тонового или цветового диапазона.

Специальная коррекция цвета

К методам специальной коррекции изображений относятся команды Invert (Негатив), Equalize (Выровнять яркость), Threshold (Изогелия), Posterize (Постеризовать) и Desaturate (Обесцветить), которые также служат для изменения цвета и тона, но это скорее некие цветовые эффекты, нежели цветокоррекция в узком значении слова.

Получение негатива изображения

Для некоторых целей, в том числе и художественных, необходимо негативное изображение. Для получения негатива предназначена команда Invert (Негатив) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция).

Выравнивание яркости изображения

Крманда Equalize (Выровнять яркость) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция) служит для автоматического выравнивания яркостей изображения. Она перераспределяет значения яркостей изображения таким образом, чтобы они более равномерно представляли весь диапазон яркостей. Самый темный цвет преобразуется в черный, самый светлый — в белый с учетом некоторого усреднения, а остальные уровни яркостей равномерно распределяются на всем диапазоне таким образом, чтобы изображение выглядело тонально более сбалансированным.

Если команда применяется к изображению с выделенной областью, на экран выводится диалоговое окно Equalize (Выровнять яркость). В диалоговом окне представлены два переключателя:

Equalize selected area only (Изменить только выделенную область) - обеспечивает выравнивание яркости только в пределах выделенной области;

Equalize entire image based on selected area (Изменить все изображение на основе области) — работает со всем изображением, но определение дипазона и выравнивание яркости осуществляются исходя только из значений выделенной области.

Изогелия

Команда Threshold (Изогелия) (рис. 1.6.11.) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция) превращает цветное изображение или изображение в градациях серого в черно-белое штриховое.

Рис. 1.6.11. Диалоговое окно Threshold

Уменьшение количества уровней яркости

Команда Posterize (Постеризовать) меню Image/Adjust (Изображение/Коррекция) позволяет преобразовать изображение с целью уменьшения количества уровней, т. е., свести картинку к нескольким локальным цветам.

Такой принцип широко используется в графике, например в плакате. Диапазон команды Posterize (Постеризовать) составляет от 2 до 255 уровней.

В поле Levels (Уровни) диалогового, окна (рис. 1.6.12.) следует ввести количество уровней.

Рис. 1.6.12. Диалоговое окно Posterize

Команды автоматической коррекции

Программа Adobe Photoshop располагает довольно широким пластом функций, ориентированных на самого неподготовленного пользователя. К таким функциям относятся несколько команд автоматической коррекции, пред-

ставленные в меню Image/Adjustments (Изображение/Настройка).

Команда Auto Levels (Автоматическая настройка уровней) предназначена для настройки белой и черной точки, для этого программа определяет самые светлые и самые темные пикселы в каждом канале, а затем выполняет перераспределение тоновых диапазонов. К сожалению, это зачастую ведет к цветовым искажениям.

Команда Auto Contrast (Автоматическая настройка контраста) предназначена для усиления общего контраста.

Команда Auto Color (Автоматическая настройка цвета) предназначена для усиления контраста и выравнивания цветовых характеристик.