Обработка изображений в цифровой фотографии
«Новая технология диктует новые правила. То, чем вчера занимались только супер-профессионалы, сегодня делает каждый. Добро пожаловать в цифровой век! Кому нужны чемоданы ч/б пленок, ворохи выцветших потертых снимков?! Перед вами цифровая вечность! Почувствуйте себя творцом!» — кричат нам компании-лидеры рынка цифровой фотографии. И вот уже в руках фотолюбителей и профессионалов замелькали новенькие камеры. Налицо почти всеобщая эйфория: нажал на кнопку — получи результат. «Шу-шу… мегапикселей, шу-шу… оптический зум», — нахваливает свою продукцию менеджер-продавец. Как тут удержаться неискушенному потребителю? Брать, и брать не раздумывая! Но как только вожделенный продукт оказывается в руках, выясняется, что есть у модной технологии и проблемы, только о них «забыли» предупредить. И все чаще пользователь слышит: «Мы не знаем; работа в этом направлении ведется».
К сожалению, индустрия развивается так быстро, что у производителей попросту нет времени решать текущие проблемы потребителей — они озабочены захватом новых рынков. А что же делать нам? Ведь не выбросишь аппарат стоимостью в несколько сотен, а то и тысяч долларов! Да, цифровые технологии обеспечивают в большинстве случаев на порядок более высокий результат, нежели традиционные (особенно в руках непрофессионалов), но всегда есть ситуации, когда хочется что-то поправить. И хотя предела совершенству нет, это не значит, что к нему не стоит стремиться.
Как получить оптимальный результат в цифровой фотографии, что делать, если при съемке допущена ошибка, — вот вопросы, ответы на которые мы попытаемся дать. Эта (и последующие) статья будет интересна не только поклонникам цифровых технологий, но и всем, кто связан со сканированием и обработкой изображений.
Как ни странно, но с точки зрения обработки изображений с приходом «цифры» ничего не изменилось (имеется в виду не технология получения снимков, а методы их обработки). Вспомните, как выглядела раньше оцифровка фотоматериалов: съемка, проявка, печать, сканирование. Цифровая фотография совместила все этапы, так что получение графического файла стало занимать меньше времени, но проблемы обработки остались, ведь в современных сканерах и цифровых фотоаппаратах используется общая элементная база (матрицы ПЗС, аналого-цифровые преобразователи).
Впрочем, это и серьезное преимущество — одинаковые проблемы будут иметь одинаковые решения, так что все, о чем будет идти речь далее, верно и для традиционной фотографии, если нас интересует преобразование обычных снимков в цифровую форму. Две технологии настолько близки, что порой кажется — глубокой разницы между ними нет. Но это только иллюзия. И прежде чем окончательно перейти в «цифровую плоскость», давайте в последний раз взвесим все аргументы «за» и «против» двух технологий.
Современный уровень традиционной фотографии чрезвычайно высок. С некоторыми оговорками можно утверждать: процесс получения обычных пленочных и печатных материалов обеспечивает не только широчайший тоновый диапазон, но и точную цветопередачу изображений. По крайней мере, для этого существуют все необходимые средства (кстати, по большей части цифровые, т. к. единственным аналоговым этапом в современной технологической цепочке осталась пленка). Вот основные достоинства традиционной фотографии:
- высокое разрешение;
- широкий тоновый диапазон;
- отлаженная технология;
- относительно низкая себестоимость конечного отпечатка.
По мере распространения цифровой фотографии два последних преимущества нивелируются (уже сегодня непонятно, почему отпечаток с цифрового носителя в лаборатории стоит вдвое дороже обычного). А вот первые два — это действительно серьезные аргументы.
«Мегапиксельная гонка», развернутая ведущими производителями, вселяет надежду, что года через полтора полупрофессиональная «цифра» (не говоря уж о профессиональных моделях) в ценовой категории до 1000 долл. с лихвой покроет возможности 35-мм пленки. А многих вполне устраивает и сегодняшнее разрешение цифровиков.
Что же еще нужно счастливому фотографу? Сущая мелочь — широкий тоновый диапазон. Имеется в виду диапазон яркостей экспонируемой сцены, т. е. фиксация деталей в глубоких тенях и ярких светах одновременно. Казалось бы, пустяк, но нет! Здесь-то и кроется ключевое отличие двух технологий.
Главная проблема цифровой фотографии в том, что информация, не захваченная при экспонировании, безнадежно утрачивается. Никакие математические операции восстановить ее не смогут — если вы не вписались в рабочий диапазон аппарата, то снимок испорчен. Широта возможного тонового диапазона цифровой камеры зависит от конструктивных особенностей, в первую очередь от свойств светочувствительной матрицы и аналого-цифрового преобразователя. Сама физическая природа полупроводниковых приборов накладывает серьезные ограничения на их возможности, и сегодня диапазон тонов «цифры» намного уже, чем у пленки, что не оставляет фотографу права на ошибку (в случае неверно установленных параметров экспозиции детали в тенях при цифровой съемке теряются).
В традиционной фотографии недоэкспонированный кадр может быть эффективно оцифрован с помощью оборудования соответствующего класса (например, сканера с широким динамическим диапазоном). Здесь пленка имеет неоспоримое преимущество. В ближайшее время ситуация вряд ли изменится, так что в цифровой фотографии нужно особенно четко контролировать процесс экспонирования (хотя и в традиционной фотографии это никогда не было второстепенным вопросом). Самый простой и наглядный способ оценки качества цифрового изображения — анализ его гистограммы. Вид и характер статистического графика позволяют делать объективные выводы. Подробное описание и классификация гистограмм будут представлены ниже.
Экспозиция — важный, но не единственный фактор, влияющий на результат в «цифре». Наряду с технологическими вопросами на передний план выходит проблема преобразования информации об изображении, а любые цифровые преобразования, как известно, приводят к потерям. История жизни цифрового снимка — это история постоянных искажений исходных данных. Дабы избежать неоправданных потерь качества, рассмотрим цифровую фотографию в ракурсе процессов получения, преобразования и сохранения информации.
Компьютерная обработка фотографий
Для Windows 11, 10, 8, 7 и XP. Быстрая установка.
Цифровая обработка фотографий используется как новичками, так и профессионалами. И это действительно необходимо! Только что отснятый кадр можно сравнить с полуфабрикатом, который нужно «приготовить» с помощью хорошей программы для редактирования фото. Тогда будет четко прослеживаться идея снимка и он заиграет новыми красками. Ниже обсудим методы компьютерной обработки изображений и поможем с выбором фоторедактора.
Цифровая обработка фото позволяет воплотить в жизнь любые идеи
Обработка фотографий на компьютере: полезные фишки
Возможность редактирования готовых снимков открывает перед фотографами новые горизонты. Можно не просто отретушировать изображение, выровняв цвет и убрать все лишнее, а стать художником и дорисовать предметы, нужные для реализации задумки. Например, очень популярные фотографии в сказочном стиле, где модель в фантазийном наряде стоит на фоне волшебного леса или грозового неба.
Фото в стиле фэнтези смотрятся оригинально и загадочно
У каждого фотографа со временем вырабатывается свой стиль обработки изображений. Однако есть стандартные приемы, которыми стоит воспользоваться, если вы пока не нашли для себя точного ответа на вопрос: редактирование фото — что это такое и как его использовать максимально эффективно. Следуйте нашим советам, и у вас все получится!
Бюджетные мониторы зачастую существенно искажают цвета. Например, делают изображение визуально ярче, чем оно есть на самом деле. Результат понятен и логичен — обработка с таким экраном, скорее всего, будет неудачной, поскольку фотограф не сможет увидеть реальной картинки. Также важно грамотно настроить технику — для сравнения попробуйте посмотреть на один и тот же кадр на мониторах разной ценовой категории.
Обработка фотографий — что это? Хорошая техника, софт и навыки фотографа.
Мы привыкли просматривать картинки со смартфонов и планшетов онлайн. Эти устройства не всегда могут похвастаться отличной цветопередачей, поэтому важно заранее знать, что следует поправить в обработке.
Кадр не должен быть слишком темным при просмотре со смартфона
Безусловно, для начала его необходимо разработать. В дальнейшем вы точно оцените, насколько облегчают жизнь фотографа правила и алгоритмы. Например, можно составить подробный список этапов по подготовке изображения: отбор материала, цветокоррекция и ретушь, добавление эффектов, подготовка фотографии к публикации.
Цифровая обработка изображений — это процесс, который лучше разделить на этапы
Конечно, сделать это важно еще до того, как кадры будут сделаны. Однако перед началом редактирования также важно хорошо понимать, какой результат вы планируете получить. Иногда бывают ситуации, когда фотографы бездумно щелкают по разным настройкам в надежде выйти на волшебное сочетание, делающее фото идеальным. Это маловероятно — гораздо эффективнее и быстрее сначала определиться с идеей, а потом приступать к обработке.
Важно хорошо представлять желаемый результат
Часто фотографий настолько много, что становится трудно найти нужные. Лучше систематизировать все рабочие материалы таким образом, чтобы ничего не терялось и при необходимости было сразу доступно.
Порядок в хранении фотографий существенно облегчит вам работу
Методы компьютерной обработки изображений
Существует огромное количество приемов в редактировании снимков — начинающим фотографам доступны мастер-классы, видеоуроки, профессиональная литература. Но не всем нравится действовать по шаблонам, получая фото в чужом стиле. Попробуйте изучить теорию, а потом на ее основе придумать нечто свое. Ниже мы рассмотрим классические способы, как обработать фото на компьютере в программе ФотоМАСТЕР:
Быстрый и эффективный способ преобразить фотографии, если они кажутся слишком темными или, наоборот, светлыми. Просто двигайте ползунок, отвечающий за экспозицию, и следите за изменениями на экране.
Правильная настройка экспозиции мгновенно меняет фото
Если вы снимаете портрет и ваша цель добиться идеальной кожи модели, значит, вам потребуется выравнивать ее тон, убирать мелкие дефекты. В ФотоМАСТЕРЕ можно сделать ретушь несколькими способами — с помощью инструментов «Штамп», «Восстанавливающая кисть» и функции «Идеальный портрет». В последнем случае вам даже делать ничего не придется — только выбрать наиболее подходящий пресет из готовых.
Ретушь портретов востребована бьюти и свадебном фото
Фильтры относятся к самым востребованным средствам обработки изображений. Разумеется, ведь с их помощью можно за пару кликов полностью изменить фотографию. К примеру, попробуйте тонировать фотосессию в один оттенок. Так серия снимков сразу станет органичной, цельной и красивой. А главное, у вас появится авторский стиль.
Фильтры делают фото стильными и профессиональными
Отличный способ превратить обычную фотографию в сказочную иллюстрацию. Например, именно так поступают при желании создать снимки в стиле фэнтези — просто меняют задний план на что-то необыкновенное и волшебное.
Меняйте фон и создавайте сказку!
Сделайте фотографии более яркими и насыщенными с помощью вкладки «Улучшения». Обратите внимание, что можно отдельно настроить оттенок, насыщенность и светлоту каждого цвета. Это особенно актуально, если вы стилизуете фотографию, например, под определенную цветовую палитру.
Цветокоррекция необходима практически всегда
Таким образом можно не только придать снимку законченный вид, но и подчеркнуть красоту модели, акцентируя на ней внимание. Также виньетирование позволяет сделать картинки более объемными и естественными.
Украсьте фотографию уместной виньеткой
Улучшение формы тела на фото — это та опция, которую точно оценят модели женского пола. Далеко не всегда женщины нравятся себе на фотографиях — многие считают себя излишне худыми или, наоборот, полноватыми и т.д. Однако ситуацию легко исправить, если немного скорректировать объемы.
Какая женщина откажется улучшить свою внешность?
Теперь вы точно знаете: постобработка — что это и для чего она нужна. Скачайте фоторедактор ФотоМАСТЕР с нашего сайта, установите его и начинайте воплощать в жизнь свои самые оригинальные и интересные идеи!
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Программа элективного курса по информатике «Фотография и компьютер»
Программа ориентационного элективного курса для учащихся 9-го класса рассчитана на 16 часов. Направлена на формирование умений учащихся обрабатывать растровые графические изображения с помощью пр.
Статья «ИННОВАЦИИ В ПРИКЛАДНОМ ПРИМЕНЕНИИ КОМПЬЮТЕРА: МАСТЕР-КЛАССЫ ДЛЯ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ «КОМПЬЮТЕР, Я И МОЯ СЕМЬЯ»
Роль педагога в дополнительном образовании заключается в организации естественных видов деятельности детей и умении педагогически грамотно управлять системой взаимоотношений в.
Фотография и ребёнок. Печатайте фотографии своих детей.
Рекомендации для родителей. Беседа.
«Фотография искусство светописи. Натюрморт жанровая тема фотографии.» 8 класс
Конспект и презентация к уроку изобразительного искусства в 9 классе «Фотография искусство светописи. Натюрморт жанровая тема фотографии» по программе Б. М. Неменского. Сегодняшняя доступнос.
История развития фотографий. Фотографии — вид искусства.
Изучить историю возникновения фотографий. Рассмотреть фотографии как вид искусства.
Урок «Фотография искусство светописи. Натюрморт жанровая тема фотографии»
План урока ИЗО в 9 классе.
Фотография искусство светописи. Натюрморт жанровая тема фотографии.
Конспект занятия для обущающихся, который полностью раскрывает тему, а главное интересно.
Программы коррекции аберраций
Самая интересная возможность, которую дает нам оцифровка и которая отсутствует при аналоговом способе обработки, — это программное исправление оптических аберраций объектива. В первую очередь, это дисторсия. Ее можно очень эффективно исправить, используя математический аппарат, разработанный Хельмутом Дершем и включенный им в его пакет Panotools. Название пакета указывает на то, что эта операция программного исправления аберраций жизненно необходима для получения качественных панорам. Но она может быть использована и для коррекции одиночных кадров. Одиночные кадры часто не исправляют, поскольку искажения практически незаметны, и становятся заметны только когда два снимка, на которых один тот же объект находится на разном расстоянии от центра кадра накладываем друг на друга. Если определить разные коэффициенты коррекции для каждого цветного слоя в отдельности, то у нас появится возможность исправить не только дисторсию, но и хроматические аберрации. Принципиальная роль программ, построенных по принципам, сформулированным Дершем, заключается в том, что возможно решение обратной задачи, и идеально снятая панорама с учетом необходимости вращения объектива вокруг узловой точки, позволяет нам вычислить коэффициенты, необходимые для исправления в будущем всех снимков, сделанных этим объективом, вне зависимости от того, будем ли мы сшивать из них панораму. Естественно, что если объектив с переменным фокусным расстоянием, то панорамы, необходимые для определения коэффициентов, нам придется снимать при каждом фокусном расстоянии.
Идеи, заложенные в Panotools, дополненные очень мощным графическим интерфейсом, получили развитие в программе hugin.
Эта программа сшивки панорам позволяет вычислить коэффициенты коррекции дисторсии для конкретного объектива и в дальнейшем использовать не только с этой программой, но и с другими, например UFRaw с lensfun. Может использоваться с отдельными файлами для коррекции дисторсии и виньетирования и пересчета из одной проекции в другую. Возможно и исправление хроматических аберраций, но не очень удобное. Работает с файлами TIFF и JPEG. На данный момент стабильной является версия 0.7, и разрабатывается версия 0.8, которая на данный момент отличается более быстрым окном предварительного просмотра. Подробнее об одно из предыдущих версий я уже писал здесь.
hugin 0.8 Окно предварительного просмотра.
lensfun — библиотека, написанная Андреем Заболотным, которая может быть использована другими программами для исправления хроматических аберраций, дисторсии и виньетирования. Поддерживается база данных с характеристиками объективов и камер в формате XML. На сегодняшний день самая всеобъемлющая и перспективная разработка. Насколько широкое распространение она получит, покажет время. Пока ее работу можно увидеть только вместе с UFRaw.
RawTherapee, вопреки названию, может работать как с Raw, так и с JPEG, но в части исправлений аберраций она беднее, чем UFRaw с lensfun.
Fix-CA плагин GIMP для коррекции хроматических аберраций. Позволяет править не только хроматические аберрации увеличения (в англ. литературе «lateral chromatic aberration»), но и линейно сдвигать каналы друг относительно друга, что позволяет работать с фрагментами полного кадра. GIMP также имеет и плагин Коррекция искажений оптики для исправлений дисторсии и виньетирования.
Модуль коррекции дисторсии в программе Krita. Узор показывает как будет изменен снимок, однако это не находка нового способа визуализация процесса, а следствие недоработки программы. Эффект возникает при работе в режиме 16 бит на канал, и результирующее изображение будет выглядеть столь же экстравагантно, как и в окне предварительного просмотра.
Шумоподавление
Если снимок был сделан при высокой светочувствительности ISO, он скорее всего выиграет от шумоподавления:
| Шумный снимок (высокое ISO) |
Он же после шумоподавления |
Лучший вариант (низкое ISO) |
- Очерёдность. Шумоподавление наиболее эффективно, когда применяется перед любой обработкой (за исключением двух шагов, упомянутых ранее: компенсации экспозиции и баланса белого).
- Разновидности. Визуальный шум бывает разный; одни его виды удалить легко, другие сложно. К счастью, шум, вызванный высоким ISO, относится к той разновидности, с которой сравнительно легко бороться. Подробнее эту тему освещает статья о визуальном шуме.
- Ограничения. Используйте скорее подавление, чем удаление шума, поскольку последнее может сделать предметы неестественно гладкими. Некоторое количество шума допустимо и даже ожидаемо.
- Специальные программы. В случае с проблемными снимками, возможно, стоит попробовать специальные программы для удаления шума, такие как Neat Image, Noise Ninja, Grain Surgery или их аналоги.
- Резкость. Шумоподавление зачастую идёт рука об руку с повышением резкости, так что может статься, что его нужно применять в сочетании с четвёртым шагом (в зависимости от используемой программы). Связано это с тем, что они могут повлиять друг на друга: повышение резкости усиливает шум, а шумоподавление зачастую снижает резкость.
- В некоторых случаях можно применять шумоподавление посредством усреднения снимков
Аналоговая обработка изображений
Аналоговая обработка изображений производится на аналоговых сигналах. Включает обработку двухмерных аналоговых сигналов. В этом типе обработки изображения обрабатываются электрическими средствами путем изменения электрического сигнала. Общий пример включает телевизионное изображение.
Цифровая обработка изображений доминирует над аналоговой обработкой изображений с течением времени из-за более широкого спектра применений.
Общий вид и «окрестности» конвейера цифровой обработки
Цифровая обработка производится за несколько последовательных шагов, совокупность которых называют конвейером цифровой обработки (от англ. image processing pipeline). Далее для простоты буду использовать одно слово – конвейер.
На каждом шаге набор чисел, характеризующий оптическое изображение, подвергается изменению: какие-то числа преобразовываются, какие-то отбрасываются, новые, полученные из существующих путём математических операций, добавляются.
В настоящем разделе я буду рассматривать конвейер, реализованный «внутри» фотоаппарата, будь то: зеркального, беззеркального или компактного, с сенсором малого или среднего формата, – прилагая по необходимости замечания касательно вида цифровой камеры.
Общий процесс формирования цифрового изображения можно разделить на два последовательных периода: аналоговую и цифровую обработку.
Аналоговая обработка – всегда первый период – начинается с «подсчитывания» фотонов и заканчивается аналогово-цифровым преобразованием (далее для краткости, АЦП). Она характерна тем, что её «участниками» являются вполне ощутимые, физические, явления – электрические заряды, а не абстрактные явления – числа.
Цифровая обработка – второй период – начинается с анализа и предварительного преобразования числовой таблицы, полученной в результате АЦП, и заканчивается формированием цифрового изображения в виде последовательности чисел в некотором общепринятом, универсальном, формате. Такой формат может быть воспроизведён как в бытовых условиях: на экране планшетного компьютера или телевизора, с помощью домашнего принтера и т.д., – так и в специальных условиях. Например, в лаборатории цифровой печати.
Кстати, то изображение, которое Вы можете видеть на экране фотоаппарата, – «выход» конвейера. Даже, в том случае, если Вы настроили фотоаппарат так, чтобы на карте памяти сохранялся только RAW-файл.
Некоторые шаги могут выполняться либо в первом, либо во втором периоде, в зависимости от модели фотоаппарата. Например, определение качества освещения снимаемой сцены. Некоторые шаги могут повторяться в обоих периодах. Например, уменьшение искажений, неминуемо возникающих при большинстве преобразований: физических (энергия фотонов -> электрическая энергия (заряды), электрическая энергия -> числа) и математических (округление чисел при делении и умножении).
Порядок выполнения шагов также может различаться. Однако, некоторым шагам строго предшествуют другие шаги. Например, качество освещения снимаемой сцены оценивается до цветовой и тоновой коррекции, а повышение резкости производится после того, как уменьшен цифровой шум.
Таким образом, в каждой конкретной модели фотоаппарата процесс формирования цифрового изображения и, как следствие, конвейер обладают индивидуальными чертами, но имеют одинаковую структуру. Чтобы выделить как различия, так и общности покажу конвейер в некоторой «окрестности»:
Рис. 15. Логическая схема конвейера и его место в общем процессе формирования цифрового изображения.
Всего я рассматриваю пять шагов. На каждом шаге может выполняться одна или несколько процедур. Чаще всего, результат текущей процедуры является исходными данными следующей процедуры. Другими словами, процедуры выполняются последовательно.
Аналоговая обработка производится на первом и втором шаге. Конвейер образуют третий, четвёртый и пятый шаги. Ему всегда предшествует АЦП (второй шаг). Конвейер фотоаппарата, в котором установлен светочувствительный сенсор с массивом цветных фильтров (именно такой я рассматриваю в рамках четвёртой части серии «Основы фотографии»), всегда содержит шаг, на котором выполняется интерполяция (процесс «демозаики»).
АЦП и интерполяция – ключевые процессы, потому что они преобразуют один вид информации в другой. «Создают» что-то принципиально новое, чего не было на предыдущем шаге: АЦП – числовую таблицу, интерполяция – цифровое изображение. Поэтому эти две процедуры я выделяю в отдельные шаги.
Ключевым процедурам предшествуют подготовительные шаги. На каждом подготовительном шаге выполняется обычно несколько процедур, которые либо а) «очищают» исходные данные от ошибок, возникающих при выполнение предыдущих процедур, либо б) готовят дополнительные данные, без которых выполнения следующего шага невозможно.
Почему помимо конвейера я рассматриваю его некоторую «окрестность»?
На «кону» техническое качество итогового цифрового изображения. Техническое качество зависит не только от возможностей конвейера. Какими бы эффективными ни были алгоритмы цифровой обработки, если числовая таблица, сформированная в результате АЦП, содержит сильно искажённые данные, то цифровое изображение будет сильнее отличаться от оптического изображения. Другими словами, конвейер не исправляет ошибки числовой таблицы, напротив, он может лишь увеличить их. Конвейер работает только с числами. Он не «знает» о том, насколько точно числовая таблица приближает оптическое изображение, созданное объективом на поверхности светочувствительного сенсора. Приведу пример-ассоциацию.
Мне нужно быстро перевести текст с помощью Google Translate или другой современной системы машинного перевода. Если исходный текст содержит грамматические (например, неверное согласование слов), орфографические и стилистические ошибки (например, наличие слов-паразитов), то качество машинного перевода будет значительно ниже, нежели в случае, когда текст предварительно «пройдёт» корректуру, подготовку к переводу.
Таким образом, чем меньше искажённых данных будет содержать числовая таблица (чем точнее она будет характеризовать оптического изображение), тем потенциально выше эффективность конвейера. Кстати, тот же принцип действует в фотографии в целом. Чем точнее Вы подберёте экспозицию и чем корректней построите освещение, тем выше эффективность этапа обработки и выше техническое качество итогового изображения.
Подробно опишу процедуры, выполняемые на каждом шаге. Дополнительно укажу значение каждой процедуры и, где необходимо, влияние на техническое качество изображения в соответствии с пятью критериями, обозначенными в начале второго раздела.
