Программная цветокоррекция, усиление (ослабление) цифрового изображения. Понятие гистограммы фотографического изображения. Влияние изменения параметров гистограммы на качество изображения.

Нередко отснятые цифровые изображения требуют регулировки баланса яркости и цвета. Такого рода коррекция проводится в оболочке графических редакторов. Прежде всего, изучается гистограмма изображения. Гистограмма - графическое представление распределения уровней яркости в изображении, построенное в виде столбчатой диаграммы. Каждый уровень яркости отображается соответствующим количеством пикселов. В режимах RGВ, СМYК или «Индексированные цвета» можно получить гистограмму для целого изображения или для отдельных каналов. Для тонкой настройки изображения общей гистограммы яркости чаще всего недостаточно, поэтому строят гистограммы для каждого канала: красного, зеленого и синего. Максимуму интенсивности в канале отвечают области высокого содержания соответствующей

составляющей.

Гистограмма служит источником как количественной, так и качественной информации. Она может использоваться для анализа тонового характера изображения, определения тоновых дефектов и даже условий съемки. Для удобства описания областей гистограммы диапазон

тонов делят на три части: тени (области низкой яркости), света (области высокой яркости) и средние тона (области средней яркости). Нередко функция гистограммы включается непосредственно в электронных видоискатель фотокамеры.

Одна из целей работы с гистограммой - определение тоновых особенностей кадра: общей его тональности, усредненного уровня его светлоты (темной, светлой и средней). Для объективного определения тонового характера изображения необходимо мысленно найти центр равновесия его гистограммы. Если положение точки равновесия смещено в сторону теней, то мы имеем дело с темным изображением, если в сторону светов - со светлым, если ярко выраженного смешения нет - со средним по тону. Положение точки равновесия можно искать как на глаз, так и по вычисленному параметру гистограммы Меаn – среднему значению яркости. Как правило, если оно менее 100, то изображение темное, если более 150 - светлое. Можно выделить следующие типичные виды гистограмм.

Гистограмма темного изображения. Имеет ярко выраженное смещение тонов в сторону теней. Ей присущ широкий и высокий пик в левой части графика. То есть изображение считается темным, если основная масса пикселей имеет низкие уровни яркости. Но это не означает, что в

нем не должно быть пикселей высокой яркости, наоборот, качественный снимок темной тональности чаще всего будет иметь на диаграмме «экспоненциальный » хвост в области ярких значений, медленно сходящий «на нет» к концу тонового диапазона. Из того, что тоновый характер изображения по гистограмме темный, не следует, что изображение обязательно

нужно осветлять: возможно, это его истинная тональность - все зависит от сюжета.

Гистограмма светлого изображения. Содержит высокий «холм» в правой части графика (области светов), определяющий основную массу пикселей изображения, и экспоненциальный спад в тенях.

Гистограмма среднего по тону изображения. Изображение может быть средним по тону либо большинство пикселей имеют среднюю яркость, либо из-за равного соотношения светлых и темных пикселей в целом. Большинство сюжетов, отснятых вне помещений, средние по тону.

Гистограмма с «проваленными» тенями. Характерная ее особенность - резкий, как будто обрезанный, провал края диаграммы слева в области теней. Такая гистограмма - свидетельство неверно выбранной экспозиции или неправильно выполненного сканирования. Дефект проявляется в виде плоских черных пятен, без тоновых переходов.

Гистограмма «вылета» в светлых областях. Характерный срез справа в области высоких яркос-тей свидетельствует об утраченных светлых деталях. Чрезмерная засветка приводит к появлению однотонных белых пятен на изображении. Утрата светлых деталей восстановлению не подлежит.

Гистограмма изображения с бликами. Проявляется в виде небольшого пика в области максимальных яркостей, повторяющего в миниатюре гистограмму со срезом в светах. Блик - область очень высокой яркости, возникающая в результате зеркального отражения света источника от блестящей поверхности.

Гистограмма изображения с источниками света в кадре. Во многом похожа на гистограмму с бликами, с той лишь разницей, что роль бликов выполняют источники света. В светлых областях есть всплеск, только его размер больше, а сам он несколько шире. Автоматические режимы съемки сюжетов с источниками в кадре приводят к ошибке в экспозиции.

Гистограмма изображения с узким тоновым диапазоном. При недостаточной экспозиции доступ-ный тоновый диапазон используется не полностью, поэтому снимок выглядит темным. График смещен к левому краю, но изображение содержит всю необходимую инфо о деталях. Последую-щая тоновая коррекция (растяжение тонового диапазона) значительно улучшает вид изображения.

Гистограмма изображения, обработанного цифровыми методами. При перераспределении уров-

ней яркостей, применяемом в графических редакторах, некоторые значения оказываются практи-чески неиспользуемыми, в результате получается «просевшая» либо «линейчатая» диаграмма. Такой внешний вид гистограммы свидетельствует об изменении исходных данных.

Оптимальная гистограмма. Максимально эффективно использует тоновый диапазон, плавно спадает до нуля к краям тонового диапазона (срезов ни в «светах», ни в тенях быть не должно), является относительно плавной, без разрывов. Тоновый характер соответствует наблюдаемой тональности изображения. Нормальная гистограмма имеет два массивных пика: один в тенях (ему отвечает объект), а другой - в «светах» (фон). Оптимальный снимок эффективно использует все каналы доступного тонового диапазона и не имеет «срезов» и «вылетов» по краям графика, что гарантирует сохранение всех деталей сцены.

Современные графические редакторы имеют режима автоматической коррекции тонового распределения («Аuto color...», «Аuto contrast...»). Этот режим хорошие результаты в тех случаях, когда в изображении требуется лишь простая настройка контраста с равномерным распределением цветовых значений пикселов по всей серой шкале. Автоматическая тоновая коррекция приводит к перераспределению цветовых значений пикселов только в соответствии с крайними значениями самых светлых и самых темных точек изображения и не обеспечивает более точной настройки, которая может быть получена с помощью команд (Уровни) и (Кривые).

Один из способов регулировки тонового распределения при сканировании и обработке изображения связан с установкой значения гаммы (коэффициента контрастности). Гамма определяет контраст в средних тонах изображения; ее настройка позволяет изменять значения яркости в среднем диапазоне полутоновой шкалы. Если компрессия тонового диапазона произве-дена по прямолинейному графику, она называется линейной. Значение гаммы при этом равно 1,0. В случае нелинейной компрессии график выгибается вниз или вверх. При увеличении значения гаммы светлая зона тонов увеличивается, а при уменьшении, наоборот, изображение затемняется.