Работа с тоновыми и черно-белыми изображениями

Александр Прохоров

Тоновая коррекция

Перевод полутонового изображения в черно-белое

 

Следует обратить внимание читателей на то, что в данной версии электронной публикации мы помещаем не сами графические файлы, которые описывались в статье (они могли иметь различный формат (PSD, JPG, BMP) и различное разрешение), а именно иллюстрации (скриншоты) в формате JPG.

Основная задача художника-фотографа заключается в том, чтобы увидеть красоту и гармонию мира и запечатлеть ее, при этом чем лаконичнее изображение, тем лучше. Не зря говорят: краткость — сестра таланта. Поэтому после того, как вы сделали снимок и кадрировали его, убрав лишние детали, подумайте, нужен ли вам цвет или он несет избыточную информацию.

В качестве примера приведем фотографию (рис. 1), в которой по замыслу помимо композиции важно было передать текстуру тела человека и дерева. Цвет в данном случае не нужен — он только отвлекает. От перевода в полутоновый вид изображение лишь выигрывает (рис. 2). Однако оно явно недостаточно контрастно. Оптимальные яркость и контрастность тонового изображения достигаются благодаря тоновой коррекции.

Тоновая коррекция

Как известно, в полутоновом изображении пикселы отличаются только одной характеристикой — яркостью. Судить о качестве полутонового изображения можно по гистограмме яркостей (рис. 3), вызов которой осуществляется по команде Image → Adjust → Levels.

На рис. 3 по горизонтальной оси отложены уровни яркости в диапазоне 0… –255, а по вертикальной оси — количество пикселов, имеющих данную яркость. Очевидно, что в черно-белом изображении есть только два рода пикселов — черные и белые. В полутоновом изображении количество полутонов характеризуется так называемым тоновым диапазоном. В идеале в изображении должны присутствовать пикселы всех полутонов, то есть полутоновый диапазон должен быть максимально широким.

На рис. 3 крайняя левая точка показывает количество пикселов с нулевой яркостью, а крайняя правая — количество пикселов с некоторой максимальной яркостью. Как видно из рисунка, в правой части гистограммы есть незанятый диапазон. Это свидетельствует о том, что данные значения яркости не присутствуют в рассматриваемом изображении. Чтобы вернуть их, необходимо растянуть тоновый диапазон, переместив правый треугольник по красной стрелке, показанной на рис. 3. В результате самый светлый тон (он называется белой точкой) заменяется яркостью со значением 255.

После проделанной операции изображение примет вид, как на рис. 4, и в его полутоновом диапазоне будут присутствовать все значения яркости — от 0 до 255. Если теперь обратиться к гистограмме яркостей (рис. 5), то можно заметить, что она растянута по всей ширине тонового диапазона и напоминает гребенку.

Еще более тонким инструментом, который позволяет менять яркость в отдельных точках гистограммы, является панель Curves (тоновая кривая), которая вызывается по команде Image → Adjust → Curves (рис. 6) и дает возможность выполнить настройку тоновой кривой.

Тоновая кривая устанавливает соответствие между исходными (входными) уровнями яркости (они отложены по горизонтали) и выходными, которые отложены по вертикали.

Вернемся к положению, показанному на рис. 2, и откроем панель Curves.

В исходном состоянии тоновая кривая описывается прямой y=x — это означает, что выходной уровень во всех точках равен исходному (входному).

Если вы нажмете кнопку Auto на панели (рис. 6), то произойдет та же процедура, которую мы выполнили вручную при работе с гистограммой (рис. 3). На тоновой кривой это отобразится в виде излома, как показано на рис. 7.

Изменение тоновой кривой эквивалентно операции растягивания тонового диапазона, которая показана на рис. 3 (перемещение треугольника вдоль красной стрелки).

Кнопки Save и Load (рис. 7) позволяют сохранить настроенную кривую в файл и затем применить ее к другим изображениям.

Менять положение тоновой кривой можно в двух режимах: произвольный режим (режим «карандаш») предполагает, что вы можете от руки провести любую кривую (рис. 8), режим «гладкая кривая» обеспечивает такое изменение кривой, при котором она остается гладкой (рис. 9).

Рассмотрим подробнее режим «гладкая кривая». Предположим, что вам необходимо откорректировать некоторый элемент на рисунке — изменить или, наоборот, зафиксировать его яркость. Для этого переместите указатель мыши на изображение (он примет вид пипетки) и, удерживая нажатой левую кнопку мыши, поводите пипеткой в районе выбранного на изображении элемента. При этом на кривой появится кружок, который показывает диапазон на тоновой кривой, соответствующий данному элементу. Щелкните теперь на тоновой кривой по краям выбранного диапазона, а затем в центре. Точка, которую вы ставите последней, — активная (она закрашена черным цветом). Перетаскивая ее вверх или вниз, вы будете изменять яркость выбранного диапазона. Всего на кривой можно поставить до 16 точек. Таким образом, вы можете создать достаточно сложную кривую.

Например, на рис. 10 показано увеличение яркости диапазона, соответствующего области изображения, в которой находятся руки. Черная (активная) точка перемещена в положение с координатами вход 42%, выход 12%, и при этом на входе в интервале 27-37% выход будет равен нулю. Это означает, что все пикселы, находившиеся в исходном изображении на уровне 27-37%, в полученной картинке будут иметь максимальное значение яркости — белый цвет.

На рис. 10 мы показали столь резкое изменение тоновой кривой в учебных целях; в действительности достаточно лишь слегка увеличить яркость в указанном диапазоне.

После того как вы осуществили тоновую коррекцию, можно считать, что изображение готово. Следующие операции над ним зависят от того, что вы собираетесь делать с ним дальше. Если вы хотите разместить фотографию на Web, вам, скорее всего, нужно будет установить невысокое разрешение изображения и использовать графический формат, обеспечивающий высокую степень сжатия изображения. Если вы хотите распечатать фотографию на лазерном принтере, то, скорее всего, вам придется повысить разрешение изображения.

Рассмотрим подробнее подготовку черно-белой фотографии для печати на лазерном принтере.

При печати на лазерном принтере серые тона передаются с помощью черной краски по методу полутонового растра. Изображение делится на так называемые растровые ячейки. Чем темнее тон ячейки, тем больше в ней пикселов. Ячейки выстраиваются в растровые линии. Внутри ячейки пикселы могут группироваться в виде различных фигур — кругов, ромбов, линий. Иными словами, при печати в любом случае происходит автоматическое растрирование изображения. Поэтому если вы хотите проконтролировать этот процесс, то целесообразно выполнить растрирование изображения самостоятельно.

В начало В начало

Перевод полутонового изображения в черно-белое

Полутоновое изображение можно перевести в черно-белое по команде Image → Mode → Bitmap. При выполнении данной команды появится панель, показанная на рис. 11, где вам будет предложено определить разрешение выходного изображения и способ перевода изображения в черно-белое.

Существует всего пять способов перевода полутонового изображения в черно-белое. Максимально широкие возможности дает режим Halftone Screen. Выбрав данный способ, вы получите панель (рис. 12), где можно задать линиатуру растра (Frequency), количество растровых линий на дюйм, угол наклона (Angle) и форму растровой точки (Shape).

На рис. 13 показано растрированное изображение при параметрах, указанных в панели на рис. 12.

Для того чтобы понять, как строятся растровые линии, достаточно взглянуть на рис. 14, на котором растр показан при большом увеличении.

Остальные режимы перевода изображения в черно-белое предоставляют меньше возможностей настройки. Например, в режиме 50% threshold (рис. 15) все пикселы, яркость которых меньше 50%, становятся черными, а остальные — белыми (рис. 16). Данный способ перевода полутонового изображения в черно-белое не передает переходов светотени и для данного изображения неприемлем. Тем не менее в некоторых случаях минимальное использование полутонов бывает оправданно. На рис. 17 показана фотография, на которой контуры изображенных объектов, черты лица и детали одежды человека нечеткие. Однако, когда мы убираем часть полутонов и делаем изображение более контурным, оно от этого только выигрывает (рис. 18).

Можно привести пример, когда исходное изображение настолько контрастно, что его не имеет смысла хранить как полутоновое и тем более как цветное.

На рис. 19 показано отсканированное изображение рисунка, выполненного тушью.

Цветным в этом случае является только выцветший пожелтевший ватман. Если не требуется передавать оттенок пожелтевшей бумаги, то от цвета можно отказаться. На рис. 20 показано то же изображение в полутоновом виде.

Когда мы удаляем информацию о цвете, фон бумаги остается серым и неравномерным. Однако если перевести изображение в черно-белый вид способом 50% threshold, то оно практически не теряет полезной информации, поскольку исходный рисунок, выполненный тушью, имеет только черные и белые области и не содержит полутонов (рис. 21).

В результате, когда мы убираем полутоновые пикселы, картина смотрится, как нарисованная тушью, а не шариковой ручкой (рис. 22, 23).

 

В статье использованы рисунки и фотографии автора.

Замечания и пожелания просьба посылать по адресу: alproh@aha.ru

КомпьютерПресс 8'2002