Сканирование и цифровая обработка изображений

Олег Татарников

Выбор программного обеспечения для фотолаборатории

Обработка изображений

Выбор программного обеспечения для фотолаборатории

 

Стоимость печати фотографий на обычной фотобумаге с цифровых носителей и пленки 35 мм*

 

Сегодня все большее количество людей увлекается фотографией. И эта тенденция сохраняется, несмотря на постоянные кризисы и прочие экономические катаклизмы. Продажи компактных и одноразовых 35-миллиметровых и APS-фотоаппаратов в мире постоянно растут.

Мы бережно сохраняем мгновения своего прошлого, застывшие в желтеющих фотоснимках. Они пылятся в альбомах и коробках, неизбежно старея и разрушаясь: постепенно блекнут цвета, проступают пятна, появляются трещины, расплываются чернила торопливых подписей. Некоторые снимки были небрежно отсняты, другие — неправильно проявлены, третьи — неумело напечатаны. Кроме того, сам технологический процесс печати снимков в широко распространенных сегодня мини-лабах изначально не предполагает их «вечного» хранения (в отличие, например, от профессиональных технологий печати). Снимки будут неизбежно стареть и со временем знакомые черты будут утрачены… Конечно, на наш век их хватит, но вот до внуков они уже явно не доживут.

Итак, «бумажные» оригиналы тленны, но их отреставрированный, помолодевший вариант можно перевести в цифровую форму и сохранить на века.

Конечно, можно сразу фотографировать в «цифре». В технологиях цифровой фотографии за последние годы произошли серьезные изменения. Цифровые фотоаппараты с разрешением 1-2 млн. пикселов снимаются с производства, а сами технологии переселяются в другие устройства, например в компьютерные мыши. Еще совсем недавно казавшиеся «фантастическими» и запредельными для широкого пользователя, разрешения в 4-5 мегапикселов теперь прочно обосновались в бытовых цифровых «мыльницах» и становятся обыденными. Сегодня вполне приличные фотографии форматом до A4 (210×297 мм) можно запросто печатать на дешевых струйных принтерах или отдавать для печати на фотобумаге в те же мини-лабы (такая услуга, правда, у нас сейчас не очень распространена, но там, где она появилась, перевод «цифры» на бумагу стоит практически столько же, сколько и печать фотографий с пленки). Да и сами цифровые фотоаппараты стремительно дешевеют.

А с цифровой камерой вам не понадобится темная комната, поскольку теперь все можно делать на свету…

Цифровой фотоаппарат — чрезвычайно умная штука. Обращение с ним во многом схоже с проведением съемок традиционным пленочным аппаратом (и на рынке параллельно сосуществуют обе технологии, причем как в профессиональных аппаратах, так и в «мыльницах» типа «наведи и щелкни»). Существенные различия дают о себе знать лишь тогда, когда дело доходит до проявки ваших произведений. На самом деле цифровые камеры не так уж сильно отличаются от своих галлоидо-серебряных родственников: изображения записываются в соответствии с уровнем света, попадающего на сенсорную матрицу. Главное различие состоит в том, что в цифровой камере запись осуществляется не химическим способом, как в аналоговых аппаратах, а электронным.

Сердце цифровой камеры — это ПЗС (прибор с зарядовой связью, или ССD — charge-coupled device). Этот монолитный чип представляет собой матрицу мельчайших датчиков света, каждый из которых создает заряд различной силы в соответствии с силой попавшего на него света. После этого заряд немедленно преобразуется в цифровой код.

Однако путем простого замера интенсивности света ПЗС возможно получить только черно-белое изображение. Поэтому перед ПЗС-матрицей помещают цветные фильтры, и тогда каждый из трех смежных датчиков регистрирует один из трех основных цветов — красный, желтый или синий. После этого все данные объединяются и образуют единую полнокрасочную картинку.

Захваченное изображение сохраняется в цифровой форме на карте памяти, которая отличается от обычной памяти тем, что не стирается после отключения питания. Единственный недостаток флэш-карты — это ее цена, и если вы вдруг соберетесь за один сеанс заснять чуть большее количество картинок, то сразу почувствуете, как она кусается. Памятуя об этом, производители камер часто стараются свести к минимуму расход памяти путем компрессии отснятых изображений, а кроме того, после переноса снимков в компьютер или на другой носитель карту можно использовать повторно.

Но что же делать тем, кто привык снимать на обычную фотопленку, а цифровую камеру покупать не хочет или не может по финансовым соображениям? Лучший способ — простое и щадящее с финансовой точки зрения решение перевода с бумажных или пленочных носителей в цифровую форму с использованием недорогого сканера. В конце концов, сам по себе способ регистрации изображения (будь то чернила на бумаге, галлоидо-серебряная фотоэмульсия на пленке или электрический заряд в ПЗС-матрице) не делает фотографию компьютерной. В компьютерную фотографию изображение превращает оцифровка — перевод в набор чисел, описывающих изображение.

Даже при использовании банальной «мыльницы» и самого дешевого сканера можно получать шедевры, далеко превосходящие по качеству самые замысловатые ухищрения «цифрового монстра». Конечно, «традиционалисты» могут позавидовать той легкости, с которой можно получить цифровое изображение на цифровом аппарате, но после того, как фотография окажется в компьютере, они могут играть на равных: за несколько секунд изменить цветовую гамму, увеличить контрастность, убрать нежелательные блики, устранить огрехи и пр.

Итак, требуется промежуточное решение. Надо сохранить фотографию или пленку в цифровой форме и дать возможность «традиционалистам» использовать преимущества компьютера. Самый привычный и распространенный метод — при помощи сканера. Таким образом, вы переводите слайд или отпечаток в цифровую форму, а после работаете с ним на компьютере. При этом графический файл со сканера принципиально не отличается от кадра, полученного с помощью цифровой камеры. А сканер, даже вместе с принтером и пленочным фотоаппаратом, естественно, значительно дешевле приличной цифровой камеры.

Интересный альтернативный способ перевода изображений в цифровую форму предложила компания Eastman Kodak Co — Kodak Picture CD. Суть методики в том, что дополнительно к проявке/печати отснятой пленки в кодаковской лаборатории вы можете получить не только негативы и отпечатки, но и компакт-диск Picture CD, где в виде графических файлов хранятся все ваши снимки. С ними можно проделать все то же, что и с цифровой фотографией, и сканер покупать не надо. Жаль только, что эта технология не получила пока широкого распространения.

Сканирование фотографий

По разным оценкам, сегодня в мире существует от 60 до 70 млрд. фотографий, слайдов и негативов. Они хранятся в альбомах, файлах, шкафах и коробках. Дома у фотолюбителей, в офисах, музеях, библиотеках, редакциях газет и журналов, издательствах, семейных и правительственных архивах и т.д. Причем число негативов и отпечатков постоянно растет. Начинающие фотографы снимают несколько пленок в год, опытные — десятки, а профессионалы экспонируют сотни и тысячи роликов пленки. И все это необходимо проявить, отпечатать и сохранить.

Технологии обработки и печати постоянно совершенствуются. Производители сканирующего оборудования улучшают качество своих изделий, повышают их производительность и эффективность работы, одновременно снижая цену самих устройств. При этом современные сканеры не требуют профессионализма в области сканирования — их интерфейс прост и интуитивно понятен, программы для обработки изображений типа Adobe Photoshop LE прилагаются в комплекте, а для решения многих проблем, возникающих при сканировании, реализовано множество встроенных функций.

Качество струйных моделей принтеров стало настолько высоким, что они вполне могут удовлетворить самые взыскательные требования. Уже сейчас на рынке имеется много моделей для цветной печати, обеспечивающих приемлемое качество по весьма умеренной цене. Лидерами в этой области являются компании Epson, Hewlett-Packard, Canon и Lexmark.

Несмотря на значительные улучшения в самой технологии сканирования и развитие программного обеспечения, управляющего этим процессом, полученные цифровые изображения требуют большой дополнительной работы. Практически все отсканированные изображения нуждаются в ретуши мелких изъянов и цветокоррекции. А реставрация,  монтаж или смена фона, как правило, превращаются в комплексные работы над изображением.

Рассмотрим основные проблемы, возникающие при сканировании. Сначала остановимся на проблемах наиболее общего характера: муаре и зернистости.

С проблемой муара время от времени сталкиваются все — когда пытаются репродуцировать оригинал, содержащий растровую сетку или любую другую регулярную структуру (например, при сканировании печатных материалов). Муар — это оптическая иллюзия, возникающая при совмещении типографского растра со столь же регулярной структурой пикселов цифрового изображения (то есть при совмещении одного растра с другим). В результате на изображении появляются криволинейные фигуры, убрать которые обычными методами не удается. Если вы никогда не сталкивались с муаром, то попробуйте посмотреть на мир сквозь сложенную вдвое мелкую сетку — перед вами появятся линии, напоминающие интерференционные картинки. Муар может проявляться не только на сканированных полиграфических изображениях, но и на реальных объектах, имеющих регулярную структуру. Бороться с муаром можно по-разному.

Для лечения муарной болезни предлагаются разные «волшебные пилюли» и «софтверные примочки», которые часто оказываются «отравой». Причем когда растровая структура располагается строго по горизонтали и по вертикали относительно ориентации страницы, точечная структура картинки становится особенно заметной. Следовательно, растр желательно немного повернуть (наклонить). Величина угла наклона не влияет на качество изображения, за исключением тех случаев, когда репродуцируется изображение, которое было отрастрировано ранее. Обычно нам бывает абсолютно все равно, какие это углы и почему они именно такие. Однако, если мы собираемся работать не с фотографическими, а с растрированными оригиналами, знания в теории наклона растров при полиграфической печати становятся жизненно необходимыми.

Итак, как только совмещаются два регулярных рисунка, обязательно возникает некая их интерференция, или муарная картина. Муар может быть как ярко выраженным, так и почти неразличимым. Естественно, всегда предпочтителен второй вариант. Если мы напечатаем все полиграфические краски (их четыре: голубая, пурпурная, желтая и для точной передачи темных тонов — черная) с одним и тем же углом наклона печатных растров, то гарантированно получим наихудший вариант.

За долгую историю печати полутоновых точечных растров накоплен немалый опыт и проведено достаточно экспериментов. В конце концов опытным путем печатники установили, что существует несколько работоспособных комбинаций углов, но самая надежная — когда растры находятся под углом 30° друг к другу.

Под углом 30° друг к другу можно расположить только три точечных растра: если растр имеет наклон 0°, то есть ряды его точек расположены точно по горизонтали, то столбцы его точек будут располагаться точно по вертикали, то есть с наклоном 90°. Таким образом, для других растров останется только два угла — 30° и 60°. Однако если красок у нас четыре, то нам нужно где-то найти свободный угол для четвертой краски. Но если четвертым выбрать желтый цвет, то наклон этого растра никакой роли не сыграет. Достаточно, чтобы голубой, пурпурный и черный растры отстояли друг от друга на 30°. Традиционно пурпурная краска печатается под углом 75° (если считать по часовой стрелке от горизонтали), черная — 45° и голубая — 15°. Такие цифры выбираются не всегда, и в старых публикациях возможны другие значения углов наклона, но здесь важны не конкретные числа, а соотношение между ними — 30°. Запомним это магическое значение — тридцать градусов.

Помимо угла наклона растра оригинала необходимо учитывать еще один угол — угол сканирования.

Сканеры снимают изображения горизонтальными строками, или, говоря иначе, под углом 0°.

Для оптимального репродуцирования сканировать тоже нужно с наклоном. Если полиграфический оригинал положить ровно, то между его растром и растром сканера будет неприемлемый угол 45°. Следовательно, оригинал нужно повернуть на 15°. Одним словом, сделайте себе шаблон для сканера, который будет показывать угол 15°. Скорее всего, у вас никогда не получится при сканировании выдержать угол абсолютно точно, но не стоит ошибаться на целых 5°.

Наклон оригинала при сканировании — наиболее распространенный метод, который порой дает потрясающий эффект. Однако будьте осторожны: если вы или кто-то другой будет впоследствии использовать это же изображение в других целях, этот эффект может привести к последствиям совершенно иного рода — при поворачивании фотографии муар может появиться вновь.

Если же вас не устраивает легкий наклон изображения, попробуйте другие приемы:

  • Растрированное изображение по возможности всегда сканируйте при максимально высоком разрешении и только потом понижайте его до нужного. Очень высокое разрешение при обычном сканировании нежелательно — изображение становится мягким, нерезким. Однако если оригинал состоит из точек, то такая мягкость нам только сгладит изображение.
  • Не пользуйтесь автоматически фильтрами повышения резкости сразу для всего изображения (типа Unsharp Mask в Adobe Photoshop). Главная проблема при обработке растрированных изображений — это как раз завышение их резкости. Обычно требуется обратное — слегка размыть такую картинку. Впоследствии, возможно, появится необходимость локально повысить резкость в отдельных областях при помощи специального инструмента. Например, вернуть блеск глазам или стеклу, который они потеряли при размывке. И только на этих местах изображения следует повысить резкость.
  • Главное, о чем нам стоит беспокоиться, — это средние тона изображения. Именно в них, а не по краям тонового диапазона, отчетливее всего проявляется муар. Выделите область концентрации муара любым инструментом и сделайте растушевку краев выделения (Select/Feather в Adobe Photoshop) радиусом в 10-12 пикселов, чтобы не было резкого контраста между областями после удаления муара. Примените к выделенной области фильтр Gaussian Blur с такой интенсивностью, чтобы муар размылся, но мелкие детали изображения не исчезли. По завершении размытия командой Image/Image Size в Adobe Photoshop доведите изображение до нужного разрешения.
  • По возможности избегайте пользоваться пакетами автоматического удаления растра. Некоторые из них безвозвратно уничтожают важные детали изображения. И ни один из них не даст такого результата, какого можно добиться, тщательно поработав над файлом.

Конечно, лучше вообще не пользоваться растрированными оригиналами, а всегда использовать только слайды или фотографии. Но бывают ситуации безвыходные. Например, когда фотооригиналы потеряны или повреждены. А старинные фотографии вообще доступны нам только в напечатанном виде…

Следующая проблема — проявление зернистости фотопленки в процессе работы над цифровым изображением. Фотоэмульсия пленки и бумаги всегда неоднородна, и при попытке автоматически повысить резкость после сканирования (например, фильтром Unsharp Mask) зерна становятся хорошо заметными (впрочем, степень зернистости пленки пропорциональна ее чувствительности — чем ниже значение чувствительности, тем меньше зерно). Поэтому если вы собираетесь в дальнейшем сильно увеличивать и кадрировать изображение, то снимайте на пленке не выше 100 ISO (хотя, конечно, снимать внутри помещения без вспышки можно только на высокочувствительную пленку).

Кроме того, причиной дополнительной неоднородности является матовая/тисненая бумага. Поэтому если вы предполагаете фотографию в дальнейшем отсканировать, то печатайте ее только на гладкой, глянцевой бумаге.

Если все же резкость изображения вас не удовлетворяет, не спешите пользоваться фильтрами повышения резкости по всему изображению (типа Unsharp Mask), а постепенно выделяйте зоны одинакового тона и применяйте к ним инструменты для повышения резкости по отдельности.

Еще одной из наиболее важных проблем при сканировании фотографий, слайдов и негативов является удаление из цифрового файла следов пылинок, отпечатков пальцев, ворсинок, царапин и прочих посторонних образований на поверхности фотографий и пленок. К сожалению, все эти помехи эффективнее всего удалять из цифрового файла вручную (возможно, с использованием инструментов типа Clone и Blend в Adobe Photoshop), путем довольно кропотливой и трудоемкой процедуры. Чистка сканированного изображения этим методом занимает довольно много времени и требует некоторого мастерства и даже художественного таланта.

В начало В начало

Обработка изображений

В заключение рассмотрим, что можно сделать с фотографией (после перевода ее в цифровую форму с помощью недорогого сканера) в программе типа Adobe Photoshop. При сканировании с большой глубиной цвета и последующей корректировкой уровней и цвета даже с «мыльничной» пленки получаются вполне приличные кадры, во всяком случае с точки зрения колорита и цвета.

После этого вам будут доступны такие виды работ, как репродуцирование, ретушь и реставрация, смена фона, удаление объекта или человека, монтаж, склейка порванных фотографий, а также расцвечивание и «оживление» черно-белых изображений.

Ретушь и реставрация предполагают устранение приобретенных естественных дефектов изображения: пятен, трещин и поломов, царапин, отслоения эмульсии, следов от пишущих предметов, потери цветности и т.д. В частности, можно восстанавливать порванные фотографии и даже пытаться воспроизвести их недостающие части.

Репродукция подразумевает и кадрирование, и изменение формата отпечатка, а также все сопутствующие работы по коррекции яркости, насыщенности и контраста. В наиболее сложных случаях можно смонтировать одну фотографию из нескольких, удалить или добавить предметы и персонажей, заменить фон, удалить автоматически пропечатанные даты и подправить эффект «красных глаз».

Сам по себе процесс монтажа — как объединение на одной фотографии двух или нескольких различных изображений — не очень сложен, однако при этом необходимо учитывать, что отдельные его части могут быть выполнены при разных условиях освещенности, различаться резкостью фрагментов изображений и их относительным масштабом. 

Интересным видом работ может стать «раскраска» черно-белых фотографий, чтобы максимально приблизить их к цветным, изменив, таким образом, их облик (в упрощенном варианте просто цветная тонировка). Хотя у этого явления до сих пор нет определенного названия (раскраска, крашенка, фотография с элементами живописи и т.д.), раскраска сопровождает фотографию на протяжении всей ее истории. Есть и соответствующие компьютерные программы, предназначенные для того, чтобы облегчить прорисовку цветных теней и полутонов, а также построить все цветовые переходы на лице, волосах и одежде.

В начало В начало

Выбор программного обеспечения для фотолаборатории

Вместе со многими сканерами и цифровыми камерами поставляется и все необходимое программное обеспечение, включая пакеты для фоторетуши и специальной обработки полученного изображения. Однако сразу всем требованиям взыскательных пользователей удовлетворяет только одна программа — Adobe Photoshop. Впрочем, мы советуем вам не гнаться за универсальностью. Тот же пакет Paint Shop Pro значительно проще, дешевле и при этом содержит все необходимые инструменты для наложения маски, дополнительные средства для настройки и оптимизации Web-графики и др.)

Почему же Adobe Photoshop — безусловный лидер среди программ растровой графики (и даже при условии недостатка средств многие предпочитают его «облегченную» версию — Photoshop LE, которой, кстати, комплектуются цифровые фотоаппараты и сканеры). Здесь все под рукой и все аккуратно. Возможно, решающими факторами являются удачный интерфейс и общая ясность (в противовес запутанным навигационным возможностям конкурентов) или же качество инструментальных средств и их набор на все случаи жизни. Недаром использование формата Photoshop-plug-ins является правилом хорошего тона для всех пакетов, хоть как-то связанных с графикой.

Однако если в смысле универсальности пакет Photoshop не имеет конкурентов, то в специализированных областях ему наступают на пятки другие, очень разные, но не менее достойные пакеты. Каждый из них занимает на рынке свою нишу, и работают они в своих областях настолько хорошо, что для многих дизайнеров являются неотъемлемой частью технологического процесса.

DeBabelizer (изначально появившись на Mac, он теперь все больше переориентируется на PC и даже обгоняет по выходу новых версий) — давний любимец профессионалов-графиков. Он способен быстро конвертировать и оптимизировать большие группы графических файлов в пакетном режиме, что весьма актуально для тех, кому особенно важно быстродействие.

Широкий диапазон поддерживаемых форматов, включая мультимедийные, анимационные и Web-графику, преобразование палитры (RGB в CMYK и др.), применение plug-in-модулей Photoshop и другие средства обеспечивают предварительный просмотр, конвертацию и качественную оптимизацию графических файлов. Кроме того, DeBabelizer может автоматически извлекать и преобразовывать графику непосредственно с Web-страниц.

Mask Pro на самом деле является дополнительным модулем (plug-in) для того же Photoshop и создан специально для решения одной из самых больших проблем дизайнеров — для работы с так называемыми масками, выделением областей, имеющих сложную границу. Mask Pro незаменим там, где «оконтуривание» вручную практически бессмысленно. Например, попробуйте отделить от фона объект, имеющий «пушистую» границу на снимке (мех или волосы), если фон содержит подобные тона.

Mask Pro не только решит подобную проблему, но и сделает это максимально простым способом. Пробуйте! Собрать цифровую фотолабораторию сегодня вполне по силам рядовому фотолюбителю, а качество полученных снимков удовлетворит самого взыскательного ценителя.

КомпьютерПресс 11'2001