Оценка динамического диапазона изображения с помощью функции Levels из Adobe Photoshop
Часто можно увидеть как профессионалы - цветокорректоры, дизайнеры и верстальщики, при
просмотре растрового изображения и оценке его качества и широты динамического диапазона используют функцию
Levels из пакета Adobe Photoshop. В появившемся диалоговом окне
эти специалисты просматривают поканальную или композитную (построенную для черно-белого
аналога имеющегося изображения) диаграмму, представляющую из себя наглядное
графическое, представленное в виде гистограммы, представление соотношений всех
использованных в данном изображении оттенков пикслей. Попробуем и мы
разобраться с тонкостями обращения с этим чрезвычайно полезным и удобным
инструментом.
Сначала немного теории. Функция Levels (Уровни) представляет из себя средство для просмотра, анализа и, при необходимости,
коррекции цветовых уровней изображения.
С помощью него можно произвести настройку белой и черной
точки изображения (соответственно, самого белого и самого черного участка), а также
провести настройку полутоновой части. Ниже показано стандартное диалоговое окно Levels
в программе Adobe Photoshop 6, и фрагмент нормального сбалансированного
изображения, для которого она была построена:
Рис. 1. Фрагмент сбалансированного изображения и его гистограмма
Гистограмма (линейчатый график) показывает относительное соотношение всего диапазона пикселей
в изображении - от самых темных, до самых светлых, и визуально демонстрирует количество
одних и других, а также относительные соотношения между ними. Ниже приведен пример
изображения десятипольной шкалы, и ее гистограмма:
Рис.2. Десятипольная шкала и ее гистограмма
Как известно, десятипольная шкала состоит из 10 контрольных точек, с
растровой плотностью точек от 10 до 100 процентов с шагом в 10 процентов. В
контрольном рисунке, который использовался для построения гистограммы, не было
пикселов другого цвета, и, следовательно, диаграмма отображает значения
только этих 10-и полей шкалы. На графике показаны всплески в
соответствующих точках всего цветового диапазона, а плотность каждого из
них подписана рядом с отметкой на графике.
Однако, гистограммы рассчитаны скорее на визуальную оценку распределения
диапазона плотностей в тестовом изображении. Например, градиент с равномерным распределением числа пикселей по
всей его длине, на диаграмме выглядит так:
Рис. 3. Равномерный черно-белый градиент и его диаграмма
Т.е. на гистограмме ясно отображается равномерное распределение
пикселов каждого цвета в одинаковых количествах. В случае, если для всех
представленных цветов количество пикселов одинаково, вы увидите картинку,
представленную выше.
Однако, анализ гистограмм для представленных выше изображений
имеет скорее теоретический интерес и мало интересует практиков. В то же время,
гистограммы Levels удобно использовать для анализа полученных растровых файлов
(например, полученные от сканирующего устройства или цифровой камеры), и
выявления в них скрытых дефектов, которые не видны на первый взгляд. Поиск
возможных (возможных, а не явных) дефектов растровых изображений и является
темой данной статьи.
Сразу оговорюсь, что все написанное ниже
относится, в первую очередь, к полноцветным изображениям фотографического характера,
или к одноканальным полутоновым изображениям (Grayscale) с широким
динамическим диапазоном. Рекомендации, указанные ниже, вряд ли подойдут
и вряд ли будут справедливы для изображений с большим количеством одноцветных
участков (например, для скриншотов диалоговых окон из Windows 9x или мультипликационных
изображений), и применять их для такой графики не будет иметь практического
смысла.
Известно, что задачей сканирующего устройства и его
оператора является получение наиболее широкого диапазона цветов исходного
изображения (оригинала). Однако, не всегда настройка сканера оказывается
правильной, не всегда сканер обладает достаточным диапазоном распознаваемых
оптических плотностей. Кроме того, очень часто качество оригиналов оставляет
желать лучшего. Большинство этих дефектов будет заметно на диаграмме, даже при
предварительном сканировании, которое проводит Ваш сканер (если у сканирующего
программного обеспечения есть такая возможность). Например, ниже представлена
диаграмма (показан только ее фрагмент):
Рис. 4. Диаграмма слишком светлого изображения
Если проанализировать имеющуюся диаграмму, то видно, что в сюжете полностью отсутствуют
теневые участки (видно по левой части диаграммы), в небольшом количестве присутствуют полутоновые
части (средняя точка диаграммы), и почти весь сюжет прорисован в светах (света - светлые участки изображения).
Кроме того, в светах диаграмма имеет выраженные резкие всплески, а некоторые из них
выходят за верхние пределы гистограммы, что указывает на большое преобладание
пикселов какого - то одного цвета перед другими (в данном случае, одного из светлых оттенков,
плотностью не выше 5-7 процентов). Ярко выраженные неровности, или всплески гистограммы обычно указывают
на ограничение цветовой информации сканером, или чрезмерную цветокоррекию, вызвавшую
необратимые искажения цвета. В данном случае, имеет место неверный режим сканирования, в
результате которого весь широкий диапазон оригинала (предполагается, что оригинал изначально был
достаточно качественный), в том числе и полутоновая часть, и теневая, оказались сильно осветленными,
и переместились в область светов. В любом случае данный сюжет желательно пересканировать с
уточненным уровнем теней (попробовать переставить черную точку), уточнение белой точки
(возможно, некоторые участки слишком сильно осветлены, в результате чего исчезла проработка
в светах, и на диаграмме видны характерные ограничения в виде всплесков). В принципе, можно обойтись
и без пересканирования, но любая цветокоррекция не добавляет в сюжет новые детали изображения, а только лишь
уточняет вид уже существующих, поэтому, если есть возможность повторного сканирования, то лучше это проделать,
так как полученное качество будет выше.
Если вы все же не имеете возможности повторного сканирования, то можно попытаться спасти сюжет следующим образом.
Попробуйте потянуть за ползунок, отвечающий за уровень черной точки (на изображении обведен кружком), ближе к
середине изображения. При этом сместится и ползунок уровня полутоновой части (он должен находиться на середине
участка диаграммы между светами и тенями. На то он и регулятор полутоновой части). При необходимости,
полутоновую часть также можно затемнить или осветлить, двигая ползунок ближе к теням для осветления изображения,
или к светам для его затемнения. Нельзя двигать ползунок дальше участков, на которых имеется какая-либо полезная
цветовая информация или детали. Например, на изображении ниже показано инверсным, негативным светом то, что будет "срезано"
в результате применения данных установок диаграммы, в результате чего исчезнет значительная часть информации в светах:
Рис. 5. Такая установка уровня светов приведет к сильному осветлению изображения, и исчезновению проработки в светах.
Светлые участки стали практически "лысыми" и в них отсутствуют детали
Поэтому применять любые методы цветокоррекции следует с осторожностью, и только в том случае, когда вы хорошо понимаете, что
вы делаете.
Во всех предыдущих и
последующих примерах подразумевается, что применение и оценка диаграмм
проводится для всего изображения одновременно, а не для его отдельных каналов.
Однако, никто не мешает просмотреть диаграммы выборочно для отдельных каналов
изображения. Для этого выберите в выпадающем списке диалогового окна название
нужного вам канала, и просмотрите его и / или проведите необходимые изменения.
Естественно, диаграммы для каждого канала также отличаются, так как соотношение
цветов пикселов каждого канала изображения всегда различно. Обычно поканальную
цветокоррекцию применяют при погрешностях сканера и изменении цветового баланса
изображения, а также для уточнения уровня черного канала (при необходимости). В
случае работы со всеми каналами одновременно, вы видите гистограмму,
представляющую распределение оттенков пикселов в изображении, построенную для
композитного эквивалента имеющегося у вас изображения, вне зависимости от
текущей цветовой модели. Ниже показан ряд диаграмм, рекомендации по сканированию
или цветовой коррекции исходного изображения, и возможная причина дефекта,
вызывающего ограниченность динамического диапазона.
Кто виноват. Тени изображения слишком светлые. Остальные части диаграммы не демонстрируют ярко выраженных
дефектов.
Что делать. Необходима переустановка черной точки и уточнение уровня полутонов. Путем цветокоррекции или повторным сканированием.
Кто виноват. Неверно выставлены света, вследствие чего вся проработка картинки находится в полутоновой части. Всплески в
светах - это какие-то случайные слишком осветленные участки картинки, например, необрезанный край отсканированного
оригинала, или случайные, очень яркие пятна.
Что делать. Переустановить белую точку изображения, и путем ее корректировки "срезать " случайные ненужные детали в светах.
Тени лучше не трогать, они и сейчас нормально выставлены. Уточнить полутона после уточнения белой точки.
Кто виноват.
Слишком светлое изображение, в результате чего ограничены света. Большая часть деталей в светах урезана цветокоррекцией
или неверным сканированием, в результате чего в файле меньше деталей, чем на оригинале, по крайней мере,
в светлых участках.
Что делать. Переставить белую точку изображения при повторном сканировании с запасом, уточнить тени (возможно, осветлить).
Также уточнить полутона. Простой цветовой коррекцией, скорее всего, здесь не обойтись (хотя все зависит от
конечного оригинала и от того уровня качества, который нужно получить на выходе).
Кто виноват.
Ситуация похожа на предыдущее изображение, однако света не так урезаны (практически не урезаны вовсе). Вся
проработка изображения находится в той части диаграммы и в том тональном диапазоне, где все поддается коррекции.
Что делать. Необходимо уточнить света, и приблизить черную точку изображения к полутонам. В результате этого
света станут менее контрастными, тени - более темными, и вы сможете распределить проработку, имеющуюся в светах
и частично - в полутонах - по всему динамическому диапазону изображения.
Кто виноват.
В этом изображении, вероятнее всего, слишком "далеко" разведены белая и черная точки изображения. В результате чего,
вся полезная часть картинки не вмещается в узкий представленный диапазон, и все детали, в основном, сконцентрированы
на промежутке от полутоновой к теневой части изображения. По этой же причине - происходит резкое ограничение графических данных,
которые видны в виде характерного всплеска на диаграмме.
Что делать. Нужно переставить пределы черной и белой точек для корректного представления изображения. При необходимости, уточнить полутона.
Затем повторить сканирование (цветокоррекцией, в принципе, можно достичь тех же результатов, но часть деталей уже срезана, поэтому
их никакая коррекция не восстановит).
Кто виноват.
Света слишком темные. Т.е., самые светлые участки изображения начинаются с 20-25 процентной
плотности. В результате, это будут очень "испачканные" участки изображения, которые в
печати будут "забиты" краской, поэтому все изображение в целом будет казаться серым и
непривлекательным (неконтрастным). Всплеск на пике начала диаграммы обозначает то, что светлые
участки, скорее всего, все же ограничиваются, не смотря даже на выбор белой точки с гигантским запасом.
Поэтому причиной вероятно, являются некорректные установки сканирующей программы или на редкость неудачная
цветокоррекция.
Что делать. Лучше всего, повторить скан (или отменить цветокоррекцию).
Кто виноват.
Слишком темное изображение. Тени во многом урезаны, вся проработка находится на промежутке от полутонов к теням,
и сконцентрирована в теневой части. Информация в светах, как таковая, отсутствует.
Что делать. Необходимо уточнить света и полутона. Черную точку лучше не трогать, однако, распределить цвета полезных
деталей изображения на весь динамический диапазон просто необходимо.
Кто виноват.
Тени урезаны. Проработка заключена практически в них, но сканер (или чрезмерно усердный оператор) их ограничивает.
Что делать. Нужно провести повторное сканирование,
или хотя бы частично компенсировать общую темноту оригинала его осветлением.
Кто виноват.
Такая картинка характерна после увеличения контраста изображения. Тонкие линии на
гистограмме в нулевой и 100 % - й плотности указывают на то, что после контраста
появились области пикселов плотностью в 100 и 0 процентов. Кроме того, в диаграмме, а
значит, и в динамическом диапазоне цветов изображения появились "провалы", которые
видны по тонким линиям, имеющемся в гистограмме. Они означают, что после проведения
операции повышения контрастности, пиксели различных оттенков исчезли из изображения
полностью. Т.е., налицо потери динамического и тонального диапазона картинки.
Что делать. Так как любая цветокоррекция повышает дискретность изображения, при использовании
функции увеличения контраста (или ей подобных) будьте осторожны, чтобы не потерять нужную
информацию из исходного файла.
Кто виноват.
В этом примере диаграмма имеет ярко выраженную "ступеньку" по всему динамическому диапазону
изображения. Это означает, что в изображении практически исчезли оттенки цветов,
т.е. различные изображения имеют низкое качество полутонов и переходов, так как они
выглядят несколько ступенчато; практически полностью отсутствуют плавные переходы от
одного цвета к другому. Налицо эффект "постеризации", когда изображение, не смотря на достаточную глубину
цвета в 8 бит, имеет не все оттенки, которые оно могло бы иметь. Это обычно является причиной
слишком активной и сильной цветокоррекции, примененной многократно и / или в большом объеме.
Что делать. Поскольку изображение потеряло большинство из своих оттенков, требуется возврат к одному
из старых вариантов, до цветокоррекции (вы ведь сохранили копию исходного отсканированного
файла, правда ?). На сленге профессионалов это называется "закорректироваться", когда каждая
новая попытка исправления цветов изображения ведет к еще большему ухудшению качества.
Кто виноват. Никто не виноват. Это хорошо отсканированное изображение с широким тональным диапазоном.
Потери и ограничения, судя по диаграмме, отсутствуют.
Что делать. Печатайте скорее такое изображение.
Еще раз напомню, что все приведенные рекомендации далеко не
всегда можно применить к любому взятому изображению, так как много нюансов
добавляет еще и характер конечного оригинала, обработка которого Вам предстоит.
К примеру, вы сканируете очень темное или очень светлое изображение, которое в
таком виде и должно пойти в печать (в качестве светлого сюжета можно себе
представить, например, вид больших кучевых облаков ясным летним днем, а в
качестве темного сюжета - ночные огни города). Диаграмма при этом вполне может
выглядеть как в одном из худших примеров в данной статье. Поэтому приведенные
здесь советы являются не более чем отправной точкой, с которой вы можете начать
анализ вашего изображения, и вносить директивы в процессы сканирования и
цветовой коррекции. При оценке сюжета вы должны примерно представить, как должна
выглядеть его диаграмма, а затем взглянуть на то, что вы увидите в диалоговом
окне Levels, и сделать соответствующие выводы о качестве сканирования и
цветокоррекции.
