?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Итак, разобравшись с теорией, займемся анализом графиков изменения яркости в зоне контрастного перехода и попробуем сделать из них практические выводы.








53.08 КБ

Рассуждение первое.

Несложно заметить, что нерезкое маскирование подчеркивает границы тем сильнее, чем более контрастным является переход (чем больше высота H). При тоновой коррекции изображения мы перераспределяем диапазоны яркостей между основными, сюжетно значимыми, и второстепенными элементами изображения, добиваясь подъема контраста в первых за счет его потери во вторых. Следовательно, применение нерезкого маскирования после коррекции приведет к лучшему подчеркиванию деталей основных элементов и меньшему воздействию на второстепенные. Это придаст картинке ощущение объемности.

С другой стороны, как мы уже выяснили, визуальный эффект от нерезкого маскирования максимален, когда высота «горбов» наиболее приближена к границе крушения оптической иллюзии, но не достигает ее. Тоновая коррекция, проведенная после нерезкого маскирования, может усилить контраст основных элементов изображения (и, соответственно, высоту «горбов»), что приведет к заметности ореолов, то есть, — разрушит оптическую иллюзию.


Вывод.

При обработке картинки нерезкое маскирование должно быть ПОСЛЕДНЕЙ операцией.


Замечание от Дэна Маргулиса.

«Возможно, это проблемы перевода, но я понял, что вы занимаете жесткую позицию: повышение резкости обязательно должно быть самой последней операцией при обработке. Конечно, это правильно, что повышать резкость нужно после того, как совершены основные коррекции яркости. Однако, обычно я повышаю резкость в Lab, даже если после этого необходимо делать коррекции в конечном пространстве (как правило CMYK). Если работа очень ответственная, я делаю две копии картинки в Lab, в одной из них повышаю резкость, перевожу обе копии в CMYK, в резкой копии заменяю черный канал нерезким (взяв его из нерезкой картинки) и повышаю резкость в нем более аккуратно».


Вывод из первого рассуждения несколько суховат и академичен, поэтому и выглядит таким категоричным. Я согласен с Дэном: можно производить некоторые корреции и после повышеня резкости. Но вы должны отдавать себе отчет в том, какие коррекции совершаете, чтобы они не разрушили оптическую иллюзию и не превратили «резкую» картинку в «перешарпленную».


Дополнение к рассуждению первому.

Отдельного упоминания заслуживает изменение размеров картинки. При «классической» реализации нерезкого маскирования ширина ореолов должна быть согласована с шириной зоны перехода контрастных контуров. Под понятие классической реализации не подпадают некоторые методы с нестандартными установками, которые будет описаны ниже. Брюс Фрейзер назвал такое действие «усилением резкости с оптимизацией относительно содержимого изображения».

На первый взгляд, никаких проблем при изменении размера картинки возникать не должно: с тем же масштабом будут меняться и размеры зон перехода контрастных контуров, а вместе с ними и ширина ореолов нерезкого маскирования. То есть, все изменяется пропорционально, и в новом размере изображение должно выглядеть так же резко, как и в старом. Такое логическое построение верно, но только при относительно небольших изменениях размера (например, уменьшении или увеличении на 10-15%). При больших (в несколько раз) увеличениях или уменьшениях в дело вступают дополнительные факторы.

При сильном уменьшении происходит исчезновение мелких деталей изображения, а вместе с ними исчезают (или существенно сглаживаются) и ореолы нерезкого маскирования — ведь мы подбирали их ширину, исходя из мелкой деталировки, стараясь подчеркнуть именно ее. На новой картинке «мелкими» деталями становятся элементы, бывшие «средними» или даже «крупными» в исходном изображении. Таким образом, результаты нашей работы по искусственному повышению резкости просто исчезают, а нерезкое маскирование приходится производить заново.

При сильном увеличении ситуация складывается еще хуже. Ширина ореолов возрастает, и они становятся различимы глазом как отдельные элементы изображения — оптическая иллюзия рушится, а вместо возросшей резкости мы видим безобразный «перешарп».



Вывод.

При обработке картинки нерезкое маскирование должно быть САМОЙ ПОСЛЕДНЕЙ операцией, производимой после приведения изображения к итоговому размеру.

Брюс Фрейзер в своей книге «Усиление резкости фотографий в Adobe Photoshop» предложил трехступенчатую методику повышения резкости.

Этап первый. Предварительное усиление резкости в соответствии с источником изображения (цифровая фотокамера, скан со слайда, скан с негатива). Основной задачей на этом этапе является борьба с имеющимися на картинке шумами, а легкое повышение резкости используется для компенсации ее падения от действий систем шумоподавления.

Этап второй. Основное усиление резкости полноразмерной картинки с учётом сюжета. Такое усиление резкости можно назвать «классическим». В результате получается файл, названный автором «мастер-изображением» и являющийся основным обработанным оригиналом, пригодным для архивного хранения и использования на последнем этапе усиления резкости.

Этап третий. Финальное усиление резкости на картинке, приведенной к размеру и разрешению с которыми она будет воспроизводиться. Параметры усиления резкости определяются, исходя из технологии процесса воспроизведения и финальных размеров изображения.

Такое решение удобно для организации рабочего потока, однако имеет минус с точки зрения качества конечного результата (см. следующее рассуждение).


Рассуждение второе.

После нерезкого маскирования на месте одного яркостного перехода образуется три. Наш глаз может не различать два из них, но компьютеру чужды особенности человеческого восприятия. Если теперь мы зададим выполнение операции, связанной с обработкой яркостных переходов (например, еще одно нерезкое маскирование), она будет выполнена для всех трех переходов. Это может породить ненужные артефакты. Конечно, можно героически с ними побороться, подбирая настройки или применяя дополнительные операции по их подавлению. Но зачем бороться с проблемой, если можно ее не допускать?



Вывод.

Нерезкое маскирование надо производить ОДНОКРАТНО. Повторное нерезкое маскирование как минимум нежелательно, а строго говоря — недопустимо.


Расуждение третье.

Представим себе переход от светлого поля с яркостью L=90 (примерно аналогично 10% краски) к темному с яркостью L=50 (примерно аналогично 50% краски). Предположим, что в результате нерезкого маскирования яркость ореолов изменилась на L=5. В итоге мы получим: на светлом поле светлый ореол, визуально отличающийся от него по яркости в 2 раза (5% краски ореола против 10% краски поля); на темном поле темный ореол, визуально отличающийся от него по яркости на одну десятую (55% краски ореола против 50% краски поля).

С темным ореолом проблем не будет, он хорошо подчеркнет переход и не будет различаться глазом, а вот со светлым возникнет проблема. Все опять упирается в особенности человеческого восприятия. Наш мозг воспринимает яркость элемента изображения не абсолютно, саму по себе, а относительно, по сравнению с яркостью окружающих элементов, поэтому светлый ореол будет хорошо заметен и испортит нам оптическую иллюзию. Аналогии с количеством краски условны и приведены только с целью облегчения понимания, почему светлый ореол воспринимается наблюдателем гораздо отчетливее, чем темный.



Вывод.

Необходимо найти и при необходимости применять методику по раздельному изменению яркости темных и светлых ореолов.


Замечание.

Один из «законов Мэрфи» гласит: «Сложные проблемы всегда имеют простые, легкие для понимания неправильные решения.» Представленные выше рассуждения о количестве краски как раз и являются такими «простыми и легкими для понимания» объяснениями. В действительности все происходит совсем по другому. Яркость в физике определяется через энергию излучения, поэтому ее еще называют энергетической яркостью (LE). Наше зрение (как и слух) построено не на абсолютном, а на относительном восприятии. Чем больше начальная яркость LE, тем больше должно быть ее изменение deltaLE, чтобы наблюдатель смог его различить.

Экспериментально установлено, что эта зависимость достаточно точно соответствует уравнению deltaL/L=const. Во всяком случае, в диапазоне яркостей комфортных для восприятия (для тех, кто посчитает меня «троечником» — я знаю о корнекубической зависимости и принятой на сегодня CIE формуле пересчета, но здесь такие подробности излишни). Проинтегрировав это выражение мы получим характеристику восприятия человеческого глаза LP=ln(LE), где LP — перцептуальная яркость, которую мы ощущаем и чаще всего подразумеваем под самим термином «яркость». Энергетическая яркость удобна при технических работах: она легко измеряется, расчетные уравнения с ней имеют простой вид и т.п. Однако, ее изменение воспринимается наблюдателем очень нелинейно, поэтому в графических программах используется перцептуальная яркость.

43.88 КБ

На рисунке 5 изображены градиенты, линейный по энергетической (a) и перцептуальной (b) яркости. Энергетически линейный градиент воспринимается осветленным, и в первую очередь — в тенях, точка, воспринимаемая как средне-серая, резко смещена в сторону черного поля, а изменения яркости в светах выглядят очень малыми. Именно в этом и состоит причина проявления светлых ореолов. При физической реализации нерезкого маскирования все преобразования происходят с энергетической яркостью (осветление и затемнение происходит на одну и туже величину deltaLE).

Воспринимаемое нами осветление deltaLP(light) находится в более светлой области, чем затемнение deltaLP(dark), поэтому при переходе к перцептуальной яркости оказывается существенно меньшим. Photoshop совершает все преобразования непосредственно с перцептуальной яркостью, поэтому ее изменения оказываются равны (deltaLP(light)=deltaLP(dark)) и осветляющие ореолы воспринимаются нами значительно сильнее.

В работе USM проглядывает явная недоработка программистов Adobe. Для избавления от «проблемы светлых ореолов» был бы достаточно в начале работы фильтра преобразовать яркости пикселов к энергетическим, а после завершения нерезкого маскирования — обратно к перцептуальным. Понятно, почему это не сделали в начале 90-х — просто не хватало мощьности компьютера, но почему это не сделано до сих пор (когда исправили алгоритм работы даже у инструмента Brightness/Contrast) объяснить не возможно.



Рассуждение четвертое.

Хотя формально штрихпунктирная кривая на рисунке 4 имеет право на существование, отрицательное значение яркости все-таки не внушает оптимизма. Давайте избавимся от него. Сдвинем график вверх таким образом, чтобы горизонтальные участки расположились на отметке L=50. Для такого графика мы уже можем построить реально существующую картинку.

61.78 КБ

В областях без контрастных переходов она будет иметь среднюю яркость L=50, а в зоне контрастных переходов — затемнение со стороны более темного поля исходного изображения и осветление — со стороны более светлого. В результате мы получим «карту нерезкого маскирования» (или карту ореолов), на которой нет самого изображения, но присутствует схема изменений (затемнений и осветлений), которые необходимо внести для получения результата.

Дальше дело за малым: подобрать такой режим наложения «карты», чтобы исходная картинка не изменялась при яркости L=50, осветлялась при яркости L>50, затемнялась при яркости L<50. Такие режимы наложения в Photoshop собраны в группу «контрастных»: Overlay, Soft Light, Hard Light, Vivid Light, Linear Light, Pin Light и Hard Mix.

Pin Light и Hard Mix не подходят для данной задачи. Soft Light, Overlay, Hard Light, Vivid Light и Linear Light обеспечивают необходимый эффект, возрастающий по степени визуального проявления в порядке перечисления этих режимов, и могут быть использованы в работе. Реальный (физический) процесс нерезкого маскирования воспроизводится при помощи режима Linear Light, только наложение надо производить в линейном пространстве (знечение гамма равно единице).

Работа фильтра Unsharp Mask так же строится а режиме Linear Light. Однако визуально более приятный результат обеспечивают режимы Overlay и Soft Light. Почему так происходит, станет понятно немного позже. «Карту нерезкого маскирования» можно получить, применив к исходному изображению фильтр High Pass.



Вывод.

Наложение копии изображения, обработанной фильтром High Pass, поверх основной картинки в режимах Overlay или Soft Light является одним из методов реализации алгоритма нерезкого маскирования.

На этом пока остановимся. О применении фильтра High Pass поговорим позже, а в следующий раз рассмотрим реализацию метода нерезкого маскирования стандартными инструментами Adobe Photoshop.


Желающие посетить очные занятия по цветокоррекции и обработке изображений могут познакомиться с программами и списком ближайших мероприятий в заглавном посте моего ЖЖ. Там же вы найдете ссылки на другие мои статьи.

Без предварительного согласования с автором разрешается перепечатка и размещение этого материала на любых ресурсах с бесплатным доступом при условии полного сохранения текста (в том числе и этого раздела), ссылок и иллюстраций, указания авторства и ссылки на первую публикацию.

Для коммерческого использования или перепечатки с внесением изменений необходимо согласование с автором. Связаться со мной можно по электронной почте zhur74@livejournal.com

© Андрей Журавлев (aka zhur74), ноябрь 2008 г.
Редакция вторая (октябрь 2010 г.) переработанная и дополненная.
Первая публикация http://www.microstock.ru/forum/showthread.php?t=3499

Comments

zhur74
Dec. 13th, 2010 07:45 am (UTC)
Намека на гамму нет, но живет она поблизости. Гамма досталась нам в наследство от телевизоров (зависимость яркости свечения люминофора ЭЛТ от напряжения на катоде), но пришлась очень кстати, поскольку позволяет сделать сделать линейный градиент визуально равномерным.

Подробнее можно почитать в книге "Колориметрическая настройка монитора. Теория и практика":
http://shadrin.rudtp.ru/Personal/Shadrin_articles.htm

Profile

zhur74
zhur74
Андрей Журавлев

Latest Month

June 2017
S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930 

Page Summary

Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner