Главный редактор - Владимир Крылов, к.т.н.
Зам. главного редактора - Михаил Никуличев, к.ф.н.

Первая часть статьи посвящена характеристикам современных светодиодных экранов, влияющим на качество изображения – управления яркостью методами ШИМ, формирование изображения с временным разделением и частоте рефреша экранов. Во второй части статьи рассмотрены - динамический диапазон яркости, цветопередача и контрастность экранов, драйверы и современные системы управления светодиодными экранами, электромагнитная совместимость и индустриальные помехи экранов.

Светодиодный экран – сложное электронное устройство, содержащее большое количество компонентов. Качество изображения и эксплуатационные характеристики светодиодного экрана зависят как от параметров компонентов, используемых в экране, так и от возможностей системы управления данным экраном.

С точки зрения качества изображения важны следующие характеристики экрана:

• разрешение экрана (т.н. пространственное разрешение), в случае светодиодных экранов обычно выражаемое в виде расстояния между пикселями (pitch size);
• максимальная яркость (измеряемая в Нитах);
• динамический диапазон яркости, выражаемый в количестве уровней яркости, которые возможно отобразить на светодиодном экране (эта характеристика носит также название радиометрического или энергетического разрешения);
• частота смены кадров, выражаемая в количестве кадров, показываемых за секунду (fps) (это временное разрешение);
• частота обновления кадра (частота рефреша), измеряемая в Герцах (это тоже временное разрешение);
• спектральное разрешение – насколько много спектральных составляющих формируют изображение;
• однородность цвета по всему экрану;
• баланс белого цвета и возможность его настройки;
• линейность восприятия яркости – субъективная характеристика качества изображения, которая выражается в возможности различать глазом близкие уровни яркости, как на темных участках изображения, так и на ярких;
• контрастность изображения экрана;
• характеристика изменения качества изображения экрана в зависимости от угла обзора;

Кроме качества изображения отметим также такие эксплуатационные характеристики светодиодного экрана:

• наличие системы мониторинга состояния светодиодного экрана;
• развитость ПО (программного обеспечения) системы управления (возможность построения сетей светодиодных экранов, в том числе сетей, содержащих как светодиодные, так и LCD экраны, возможность управления экранами через Internet, наличие встроенной подсистемы информационной безопасности);
• уровень электромагнитного излучения в виде индустриальных радиопомех, создаваемых светодиодным экраном.

Рассмотрим некоторые из вышеперечисленных характеристик подробнее.

Формирование изображения на светодиодном экране и управление яркостью

Широтно-импульсная модуляция (PWM) и частота рефреша (refresh rate)

Исходное изображение для вывода на светодиодный экран формируется в виде компьютерного файла, чаще всего в виде видеоролика в некотором формате (*.avi, *.mpg). Этот файл декодируется управляющим компьютером (или видеоконтроллером), затем преобразуется в специальный цифровой поток, подающийся на микросхемы драйверов постоянного тока, которые, в свою очередь обеспечивают пропускание электрического тока через светодиод, что и вызывает излучение в определенном спектре.

Для формирования различных уровней яркости излучения светодиодов применяют технику широтно-импульсной модуляции - ШИМ (PWM - Pulse-width modulation). Суть этой техники заключается в том, что в зависимости от необходимого уровня яркости ток не постоянно подается на светодиод, а только в течение некоторого времени (зависящего от требуемого уровня яркости), затем прекращает подаваться, затем снова подается и т.д. Например, для формирования яркости в половину от максимальной надо пропускать ток половину времени некоторого цикла, в четверть яркости – четверть времени, и т. д. Иными словами, светодиод работает в режиме “включен-выключен”, причем время включения пропорционально требуемому уровню яркости.

Из этой техники следует, что на светодиоде (а значит и на экране) изображение формируется циклично. Время минимального цикла, за который происходит последовательное «включение» и “выключение” светодиода называется периодом обновления (рефреша, refresh time). Чаще используется обратная величина – частота рефреша (refresh rate).

Рассмотрим пример. Пусть частота рефреша светодиодного экрана равна 100 Гц. Если нам нужно обеспечить полную яркость – 100%, то мы постоянно подаем ток на светодиод весь период рефреша, равный в данном случае 1/100 с = 10 мс. Если требуется яркость 50%, то за это время мы в течение 5 мс подаем ток, в течение следующих 5 мс не подаем, в следующий цикл снова 5 мс подаем, 5 мс – нет и т.д. Если требуется яркость в 1% от максимальной, то ток подается в течение 0,1 мс и не подается в течение 9,9 мс.

Кроме этой техники применяются модифицированные методы PWM: Scrambled PWM (Macroblock), Sequential Split Modulation (Silicon Touch), Adaptive Pulse Density Modulation (MY-Semi). Суть этих техник заключается в “размазывании” времени “включения” светодиода по всему периоду рефреша. Так формирование 50%-ой яркости при частоте рефреша 100 Гц может выглядеть так: 1 мс - светодиод включен, 1 мс – выключен, 1 мс – включен, 1 мс – выключен и т.д. То есть для 50% яркости можно сказать, что период рефреша уменьшился в 5 раз и стал равен 2 мс. Соответственно частота рефреша увеличилась и стала 500 Гц. Но эти цифры справедливы лишь для формирования 50% яркости. Для каждой схемы формирования яркости есть минимальная яркость – 1 импульс (некоторое минимальное время) включения светодиода и остальное время он выключен.

Таким образом, четкая цикличность присущая традиционному PWM при применении модифицированных методов искажается, поскольку, в зависимости от уровня яркости можно выделить периоды с меньшим временем (и следовательно большей частотой рефреша). Можно, например, сказать, что для данного светодиодного экрана частота рефреша изменяется от 100 Гц до 1 кГц. Это означает, что минимальную яркость на светодиодном экране мы показываем с периодом рефреша 100 Гц. А при формировании больших уровней яркости можно выделить периоды (“включения-выключения” светодиодов) с меньшей длительностью.

Итак, для модифицированных методов PWM такое понятие как частота рефреша может трактоваться неоднозначно. Однако, если рассматривать период рефреша как минимальное время, за которое происходит обновление изображения для всех уровней яркости , то это значение не зависит от схемы формирования PWM.

Чересстрочная развертка или временное разделение (time division) светодиодных экранов

В ряде случаев конструкцией светодиодного экрана предусмотрен такой метод формирования изображения, при котором в один момент времени ток не может быть подан на все светодиоды сразу. Все светодиоды экрана разбиваются на несколько групп (как правило, две, четыре или восемь), которые включаются поочередно. То есть описанные выше методы формирования изображения применяются поочередно к каждой из этих групп. В случае двух таких групп формирование изображения аналогично применяемой в аналоговом телевидении чересстрочной развертке.

Данный способ применяется, в основном, для удешевления светодиодных экранов, так как для его реализации требуется меньше светодиодных драйверов (в два, четыре, восемь раз - в число раз соответствующее количеству поочередно включаемых групп), которые составляют существенную часть стоимости светодиодного экрана. Кроме этого, метод временного деления практически неизбежен при высоком разрешении (то есть малом шаге) светодиодного экрана, так как в этом случае чрезвычайно сложно обеспечить размещение большого количества драйверов и их теплоотвод.

Следует понимать, что при применении этого метода снижается максимальная яркость светодиодного экрана, а также уменьшается частота рефреша (в количество раз соответствующее количеству групп).

Предположим, что мы производим временное деление между двумя группами светодиодов. На одну группу подается ток в соответствии с требуемой яркостью и используемым методом PWM. Другая группа в это время отключена от источника тока. По прошествии периода рефреша группы меняются – теперь на вторую подается ток, а первая отключена. Поэтому, общий период, за который обновляется вся информация на светодиодном экране, увеличивается в два раза.

Понятие частота рефреша в этом случае еще более размывается. Строго говоря, период рефреша как минимальное время, за которое происходит обновление изображения для всего светодиодного экрана, увеличивается. Однако, если для каждой группы рассматривать только период, на котором формируется изображение методом PWM, то частота рефреша – прежняя.

Частота рефреша светодиодного экрана и человеческий глаз

Частота рефреша, в первую очередь, влияет на восприятие изображения глазом человека. Изображение, образно говоря, постоянно “мерцает”, хотя и с достаточно высокой частотой. Восприятие человеком световых образов – явление психофизическое и устроено таким образом, что отдельные вспышки света суммируются во времени. Это суммирование происходит в течение определенного времени (10 мс) и зависит от яркости вспышек (закон Блоха). Если свет “мерцает” достаточно быстро, с частотой выше некоторой пороговой (CFF – Critical Flicker Frequency), то глаз человека воспринимает этот свет так же, как если бы он горел постоянно (закон Тальбо-Плато). Пороговая частота CFF зависит от множества факторов, таких как спектр источника света, расположение источника по отношению к глазу, уровень яркости. Однако, можно с уверенностью сказать, что при обычных условиях эта частота не превышает 100 Гц.

Таким образом, если рассматривать восприятие изображения на светодиодном экране, сформированного методом PWM или модифицированным PWM, человеческим глазом, то изображение с частотой рефреша 100 Гц и 1 кГц будут восприниматься одинаково.

Частота рефреша экрана и видеокамера

Однако, в качестве воспринимающей системы может выступать не только глаз человека, но и видеозаписывающая аппаратура, которая имеет характеристики, отличные от глаза. Это особенно актуально для светодиодных экранов, установленных на стадионах, спортивных сооружениях или концертных площадках, с которых обычно ведется видеотрансляция. Время экспозиции, или выдержка (shutter speed), в современных видеокамерах может меняться от секунд до тысячных долей секунды.

Рассмотрим светодиодный экран, в котором изображение формируется традиционным методом PWM с частотой рефреша 100 Гц. На экране демонстрируется статическое изображение. Предположим также, что мы снимаем светодиодный экран видеокамерой с выдержкой 1/8 с, т.е. время экспозиции 125 мс. За это время на фотосенсор попадет свет от 12,5 периодов рефреша. Когда мы делаем серию кадров с данной выдержкой, то разница в световом потоке, попадающем на светочувствительный элемент, не превышает потока, сформированного светодиодами за 0,5 периода рефреша, т.е. не более 4% от всего потока. Разница образуется за счет того, что видеокамера и светодиодный экран, естественно, не синхронизированы и каждый кадр, сделанный видеокамерой, попадает в разное время относительно начала цикла рефреша светодиода. Таким образом, видеоизображение с камеры будет показывать достаточно ровную картинку со светодиодного экрана.

Теперь уменьшим выдержку, с которой мы снимаем до 1/250 с, время экспозиции равно 4 мс. Это время в 2,5 раза меньше периода рефреша. Теперь соотношение между временем начала кадра видеокамеры и началом цикла PWM будет иметь существенное значение. Одни кадры могут попасть в начало цикла, другие в середину, третьи в конец. Таким образом, образуется значительная погрешность в световом потоке в разных кадрах. То есть, изображение, проигрываемое на видеокамере, будет случайно менять яркость, будет “плыть”. Кроме того, уменьшится яркость изображения, что, впрочем, характерно для всех снимаемых на короткой выдержке объектов. Если еще уменьшить выдержку, то с большей вероятностью будут появляться черные кадры (когда начало кадра видеокамеры попадает на тот участок цикла PWM, где светодиод “выключен”) и изображение с камеры начнет мерцать.

Таким образом, если мы хотим снимать на видеокамеру светодиодный экран, на котором изображение формируется с использованием традиционного PWM, то частота рефреша должна быть сопоставимой или превосходить выдержку, с которой снимает камера.

В случае применения модифицированных методов PWM можно провести те же рассуждения. В силу “размазывания” времени включения светодиода по циклу PWM на больших яркостях, изображение, снятое на видеокамеру будет более стабильно, чем при применении традиционного PWM. Но на малых яркостях ситуация остается прежней – картинка будет либо менять яркость, либо мерцать. Поскольку реальное изображение содержит, как правило, различные уровни яркости, то изображение, снятое на видеокамеру также будет иметь погрешности, хотя и иного свойства.

Итак, при видеосъемке избежать наличия искажения изображения при произвольных параметрах съемки не удается. Всегда можно найти значение выдержки, при которой видео будет искажено. Ситуация аналогична съемке аналогового телевизора аналоговой же камерой. В силу различий в частоте развертки при подобной съемке на снимаемом телевизоре видны диагональные черные полосы.

Более важным для видеосъемки светодиодного экрана представляется вопрос однородности изображения, снятого на видеокамеру. Светодиодный экран – конструкция модульная, состоящая из нескольких блоков, изображение на которых непосредственно формируется различными контроллерами. Если эти контроллеры не синхронизируют начало цикла PWM, то есть начало цикла на разных участках светодиодного экрана приходится на разное время, то при съемке может произойти следующая ситуация. На одном участке светодиодного экрана начало кадра видеокамеры может совпасть с началом цикла PWM, а на другом, например, на середину. Если выдержка сопоставима с периодом рефреша, то на одном участке изображение будет светлее, а на другом темнее. Все изображение на светодиодном экране в этом случае будет разбиваться на прямоугольники разной яркости, что представляет больший дискомфорт для зрителя.

Стоимость увеличения частоты рефреша светодиодных экранов

Независимо от способа генерации PWM схемы их реализующие имеют общие черты. Схема генерации PWM имеет некоторую тактовую частоту F pwm . Пусть требуется сгенерировать N уровней яркости. В этом случае частота рефреша F r не может превышать F pwm /N .

Для иллюстрации приведем некоторые примеры:

Приведенные цифры предполагают, что существуют независимые схемы формирования PWM для каждого светодиода, то есть схема PWM реализована непосредственно в светодиодных драйверах экрана.

В случае применения простых драйверов и формирования PWM на контроллере светодиодного экрана, необходимо учитывать, сколько драйверов соединены последовательно и обслуживаются одной схемой PWM. Если одной схемой PWM обслуживаются M драйверов с 16-ю выходами, то частота рефреша не может превышать F pwm /(N*M*16) , что приводит к значительному уменьшению частоты рефреша либо необходимости существенно увеличивать тактовую частоту.

В случае применения временного деления (чересстрочной развертки), как мы уже говорили, частота рефреша уменьшается пропорционально коэффициенту деления.

Итак, для увеличения частоты рефреша светодиодных экранов возможны следующие варианты:

• применение “интеллектуальных” драйверов;
• увеличение тактовой частоты схемы генерации PWM;
• уменьшение количества уровней яркости (глубины цвета).

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Так интеллектуальные драйверы дороже обычных, повышение тактовой частоты увеличивает энергопотребление (а значит тепловыделение, необходимость теплоотвода во избежание перегрева), уменьшение количества уровней яркости снижает качество изображения.

Рефреш светодиодных экранов: Выводы

Часто такой параметр как частота рефреша светодиодных экранов используется в маркетинговых целях как один из показателей качества изображения. Предполагается, что чем выше частота рефреша, тем лучше светодиодный экран при прочих равных условиях. Однако, иногда приводятся цифры, вводящие в заблуждение потенциального покупателя. Например, указание частоты рефреша в несколько килогерц, как мы видели, может означать либо применение модифицированных методов PWM, для которых частота рефреша различна для различных уровней яркости, либо уменьшение глубины цвета.

Следует понимать, что высокие значения частоты рефреша и, одновременно, глубины цвета, скорее всего, предполагают, что этот рефреш в светодиодном экране достигается на определенных (высоких) уровнях яркости.

В случае применения чересстрочной развертки может быть указана частота соответствующая одному циклу PWM для одной группы светодиодов, в то время как реальная частота рефреша экрана (которая влияет на восприятие) в несколько раз ниже.

Более информативным, видимо, является указание глубины цвета и тактовой частоты PWM, с возможным добавлением диапазона частоты рефреша экрана (например, 200-1000 Гц) в случае использования модифицированных методов PWM. Если в светодиодном экране применено временное деление, то необходимо явно указать на этот метод формирования изображения (например time division = 1:1 – нет временного деления, time division = 1:2 – одновременно PWM работает на половине экрана и т. д.).

Для восприятия глазом этот параметр светодиодного экрана вообще несущественен. Для частот выше 100 Гц глаз человека не увидит разницу в качестве изображения. Следовательно, необходимо понять, нужна ли высокая частота рефреша и стоит ли за нее платить.

В случае активного использования светодиодного экрана в процессе видеосъемки этот показатель становится существенным, но следует также обратить внимание на однородность изображения при видеосъемке. Для таких светодиодных экранов, возможно, лучше провести тестовые съемки, чем полагаться лишь на такой параметр как частота рефреша.

Алгоритмы улучшения качества изображений, хранящихся в растровых графических форматах, получают всё большее распространение. На сегодняшний день их существует огромное количество и беспрерывно появляются новые. Это связано с появлением новых способов и технических средств получения, передачи и воспроизводства растровых изображений. Алгоритмы обработки изображений, в основном, ориентированы на ликвидацию недоработок в технических средствах и технологиях, работающих с изображениями. Эти недоработки можно идентифицировать не только визуально, но и пользуясь описанием технических характеристик техники и технологий.

Перед тем, как улучшать изображение, необходимо дать оценку его качеству. Человек, бросив один взгляд на изображение, может сказать яркое оно или тёмное, контрастное или нет, чёткое или размытое и т.д. Алгоритмы же работают детально, анализируя изображение попиксельно или небольшими группами пикселей. Поэтому, на основании работы алгоритма, тяжело дать общую оценку качеству изображения.

К показателям, по которым можно оценить изображение как единое целое, относятся следующие:

• яркость;
• контрастность;
• преобладающий тон;
• резкость.

Прежде чем приступить к выработке критериев и методов оценки качества, необходимо выбрать цветовую модель. Наиболее удобной представляется модель RGB по нескольким причинам:

• эта модель достаточна проста как для понимания, так и для математического описания;
• она применяется во многих технических устройствах и, при необходимости, преобразуется в другие цветовые модели;
• она близка к представлениям о природе чувствительности к цвету человеческого глаза.

Требования к критериям оценки качества изображений следующие:

• показатели качества для сравнения с критериями должны вычисляться;
• значения критериев должны иметь относительный характер (не зависеть от диапазона яркости RGB);
• критерии должны быть понятны и наглядны для человека.

Достаточно наглядно оценка качества изображения может быть представлена с помощью RGB-гистограмм.

Рис. 1. Гистограмма тёмного неконтрастного изображения

Рис. 2. Гистограмма светлого изображения

Рис. 3. Гистограмма сбалансированного полутонового изображения

Рис. 4. Гистограмма высококонтрастного изображения

Рис. 5. Гистограмма постеризованного изображения

Недостатком этого способа является отсутствие численного выражения для показателей качества.

Цветовую модель RGB удобно представить в виде куба в прямоугольной системе координат, где в начале координат расположена точка чёрного цвета (яркость R = G = B = 0), а вдоль осей возрастают значения яркости R, G и B. На главной диагонали куба, выходящей из начала координат, расположены ахроматические цвета.

Рис. 6. Цветовая модель RGB

В вершинах куба расположены основные цвета (красный, зелёный, синий), дополнительные к ним (жёлтый, циан и пурпурный), а также чёрный и белый. На гранях куба находятся так называемые «чистые» тона.

Рис. 7. RGB - куб и его невидимые грани

Отсутствие у цвета третей составляющей - признак «чистого» тона. Появление и увеличение доли третьей составляющей в цвете приводит к снижению насыщенности тона, т.е. к приближению данного цвета к ахроматическим цветам.

Оценка яркости изображения

Яркость изображения можно выразить как среднюю яркость всех пикселей (математическое ожидание в терминах теории вероятностей).

Яркость пикселя вычисляется по формуле:

Яркость всего изображения Y, содержащего N пикселей будет равна:

Данное выражение характеризует физическую яркость изображения. Поскольку чувствительность человеческого газа к разным частям спектра неодинакова (максимальная в жёлто-зелёной, меньше в красной, ещё меньше в синей), яркость цветного пикселя будет восприниматься субъективно в зависимости от его тональных характеристик.

Рис. 8. Чувствительность человеческого глаза к различным частям спектра

Оценка как физической (), так и видимой () яркости изображения представлена в абсолютных величинах. Перейти к относительным величинам можно разделив значение яркости на максимально возможное значение яркости:

Тогда будет лежать в диапазоне . Значение 0 будет соответствовать абсолютно чёрному изображению, а значение 1 – абсолютно белому. Изображение оптимальной яркости должно иметь значение близкое к 0.5.

Оценка контрастности изображения

Контрастность изображения бывает яркостная и тоновая.

Яркостная контрастность представляет собой разницу между физической или видимой яркостью отдельных участков изображения. Вообще говоря, вычисление физической или видимой яркости можно рассматривать как конвертацию цветного изображения в ахроматические цвета. Поэтому яркостная контрастность - это сравнение двух участков изображения, приведенных к ахроматическим цветам.

Если проанализировать RGB-гистограммы, то можно сделать вывод, что у контрастного изображения количество тёмных и светлых пикселей должно быть приблизительно одинаковым, разница в их яркости - значительна, а основное место сосредоточения пикселей - возле границ диапазона.

Хорошим критерием оценки яркостной контрастности будет дисперсия яркости пикселей изображения:

Более универсальный безразмерный критерий оценки яркостной контрастности - отношение средне-квадратического отклонения к максимально возможному значению яркости:

C изменяется в диапазоне . Значение 0 соответствует однотонному изображению, значение 1 - максимально контрастному. Оптимальное значение контрастности зависит от типа объекта, представленного на изображении.

Более сложный случай представляет тоновая контрастность. Конвертированные в оттенки серого цвета могут иметь одинаковую яркость, но визуально чётко различаться.

Можно вычислить «средний тон» пикселя для всего изображения. Его удобно выразить через средние значения RGB:

Расстояние в RGB кубе между пикселями изображения и «средним тоном» определяется по формуле:

В качестве оценки тоновой контрастности изображения можно взять среднее расстояние в RGB кубе между пикселями и «средним тоном»:

В RGB-кубе максимальное расстояние между двумя точками равно длине главой диагонали:

Хорошую тоновую контрастность будут иметь пиксели, расположенные на расстоянии , или (длины ребра RGB-куба):

Оценка преобладающего тона

Оценка тоновой насыщенности

Тоновая насыщенность - это отличие цвета от ахроматического при их одинаковой яркости. В RGB-кубе тоновую насыщенность пикселя можно выразить как расстояние до диагонали ахроматических цветов:

Для всего изображения оценка тоновой насыщенности может быть выражена как среднее значение тоновой насыщенности для всех пикселей:

Оценка резкости изображения

Понятие резкость, как характеристику аппаратных средств и технологий, можно разделить на три составляющие:

• резкость, как характеристика фокусировки объектива на объект;
• резкость как характеристика оборудования, позволяющая воспроизводить без искажений яркостный переход максимального контраста;
• резкость как результат специальной обработки исходного изображения.

Идеальное оборудование должно обеспечить вывод информации о смене цвета в элементе изображения таким образом, чтобы никакого промежутка между цветами не было.

С физической точки зрения нерезкий переход можно рассматривать как диффузное смешение двух контрастных цветов.

С точки зрения человеческого восприятия резкость — это наличие контура контрастного перехода (яркостного или тонового) между двумя соседними частями изображения.

Для оценки резкости изображения в ахроматических цветах удобно использовать яркость пикселей. Такое изображение может быть представлено прямоугольной матрицей (размерностью соответствующей размерам изображения в пикселях), элементами которой являются значения яркости пикселя.

Рис. 9. Контрастный (сверху) и неконтрастный (снизу) переходы между цветами

Поскольку в настоящее время в большинстве случаев используется квадратный пиксель, можно составить другую матрицу (матрицу яркостных контрастов), элементами которой будут разности яркости последующего и предыдущего пикселей по горизонтали или по вертикали ( или ). Можно учитывать и диагональные разности.

Значения элементов матрицы характеризуются следующим образом:

Далее осуществляется сканирование строк для разностей по горизонтали (столбцов для разностей по вертикали) матрицы яркостных контрастов. Строка (столбец) разбивается на участки, в которые входят элементы, имеющие одинаковый знак (переходые участки) или участки со значениями элементов равными 0.

Для каждого переходного участка оценивается:

Для проведения анализа матрицы яркостных контрастов необходимо определить критерии и их значения: какое значение элемента матрицы считать контрастным переходом, а какое - нет.

Порог «минимальной заметной разницы» контрастной чувствительности (JND) или дифференциальный порог определяют согласно закона Вебера-Фехнера, который формулируется следующим образом: субъективная величина ощущения, измеренная в единицах минимальной заметной разницы, пропорциональна логарифму физической величины стимула:

Закон утверждает: ощущение разницы между близкими по величине стимулами пропорциональна величине стимулов, т.е.:

Это отношение называется пороговым контрастом, а - дифференциальным порогом. В средине дифференциального порога изменения интенсивности стимула не ощутимы.

Отношение Вебера-Фехнера (пороговый контраст) составляет 1-3%.

Таким образом, для каждого переходного участка матрицы яркостных контрастов в идеальном случае или , ~0.03"/> (здесь и далее - крутизна участка).

Поскольку критерии оценки резкости связаны с локальными участками изображения, общая оценка резкости по этим критериям будет сильно зависеть от типа объекта на изображении (документ, пейзаж и т.д.). И всё же в качестве оценки резкости всего изображения можно предложить средние значения длины и крутизны для всех n переходных участков.

Для оценки резкости цветных изображений вместо разности яркости соседних пикселей можно использовать расстояние в RGB-кубе между цветами этих пикселей:

При сканировании матрицы тоновых контрастов, подобно сканированию матрицы яркостных контрастов, необходимо контролировать тенденцию изменения тона: отрезки, соединяющие пиксели в RGB-кубе должны лежать на одной прямой. Реально они могут иметь некоторое незначительное отклонение ε. Осуществить такой контроль можно сравнивая сумму длин расстояний между цветами в RGB-кубе с расстоянием между крайними точками этой ломаной линии:

Прекращение выполнения данного условия можно считать границей участка.

И для всего цветного изображения вычисляются также, как и для ахроматического изображения.

Несмотря на грубость и приблизительность предложенных критериев и методов оценки, их можно успешно использовать для предварительного отбора изображений из больших массивов в автоматическом режиме; для предварительной оценки качества изображений с целью выбора более детальных методов оценки и т.п.

Литература:

• David H. Hubel. Eye, blain and vision. – Scientific American library a division of help. – New York.
• А.Гонта, Е.Седов Резкость изображения и оборудование CCTV.

В предыдущем параграфе мы видели, что освещенность изображения протяженного предмета повышается с увеличением диаметра линзы и с уменьшением ее фокусного расстояния. Могло бы показаться, что этим путем можно повысить также яркость изображения протяженного предмета и получить изображения, например, более яркие, чем сам источник. Однако подобное заключение оказывается ошибочным.

В наилучшем случае яркость изображения может достигнуть яркости источника; это имеет место при отсутствии потерь, происходящих за счет частичного поглощения света в линзах и частичного отражения его поверхностями линз. При наличии потерь света в системе яркость изображения протяженного объекта всегда меньше яркости самого объекта. Получить яркость изображения протяженного объекта, большую, чем яркость источника, нельзя никакими оптическими приборами.

Невозможность увеличить яркость изображения с помощью оптической системы становится понятной, если вспомнить основное свойство всякой системы, отмеченное в § 102. Оптическая система, не имеющая потерь, не меняет светового потока, но она, уменьшая площадь изображения, во столько же раз увеличивает телесный угол, в который направляется световой поток. При уменьшении площади изображения световой поток, испускаемый единицей поверхности, увеличивается, но зато этот поток направляется в больший телесный угол. Таким образом, световой поток, испускаемый единицей поверхности в единичный телесный угол, т. е, яркость (см. §73), остается неизменным.

Для простого случая образования изображения с помощью линзы мы можем подтвердить этот общий вывод путем несложного расчета.

Поместим перед линзой на расстоянии от нее небольшую светящуюся поверхность с площадью , перпендикулярную к главной оси. Пусть ее изображение находится на расстоянии от линзы и имеет площадь . Тогда, очевидно (рис. 238), , или

Найдем световой поток, направляющийся от источника через линзу. Согласно формуле (73.2) , где - яркость светящейся площадки, - ее площадь, а - телесный угол потока, направляемого к линзе. Из ри. 238 видно, что , где - площадь отверстия линзы. Итак,

Этот световой поток направляется на изображение .

Световой поток, испускаемый изображением, направляется внутрь телесного угла , который, как видно из рис. 238, равен .

Рис. 238. Яркость изображения зависит от произведения телесного угла на площадь изображения и не может превысить яркости источника

Поток, идущий от изображения, равен

Если в линзе не происходит потерь света, то оба световых потока - падающий на линзу (и направляемый ею к изображению) и исходящий от изображения - должны быть равны друг другу:

Отсюда в силу (109.1)

т. е. яркость изображения, даваемого линзой, равна яркости самого объекта. Напомним, что все выводы справедливы лишь для протяженных объектов. Вопрос о яркости изображения точечных объектов мы рассмотрим в следующей главе.

Полученный результат позволяет найти освещенность изображения, даваемого линзой, равна яркости самого объекта. Напомним, что все выводы справедливы лишь для протяженных объектов. Вопрос о яркости изображения точечных объектов мы рассмотрим в следующей главе.

Полученный результат позволяет найти освещенность изображения, даваемого линзой. Для освещенности изображения, согласно формуле (109.3), имеем

Если можно пренебречь потерями света в линзе, то , и, следовательно

Мы видим, что освещенность изображения, получаемого с помощью линзы, такая же, как если бы мы заменили линзу источником той же яркости и с площадью, равной площади линзы. Полученная формула (109.6) применима и к более сложным системам.

Яркость изображения может быть повышена и превзойти яркость источника, если в пространстве между источником и изображением находится активная среда, усиливающая проходящее через нее излучение. (Способы создания активных сред будут рассмотрены позже.) Системы с усилением яркости называются активными оптическими системами. Примером такой системы может служить лазерный проекционный микроскоп, позволяющий получать на экране площади несколько квадратных метров изображения микроскопических объектов с освещенностью, достаточной для восприятия в незатемненном помещении. В активных оптических системах энергия передается изображению из активной среды.

39. Фокусное расстояние оптической системы ; главные плоскости находятся на расстоянии одна от другой. Постройте в этой системе изображения предмета, расположенного от передней главной плоскости на расстояниях: а) ; б) ; в) . В каждом случае найдите линейное и угловое увеличения.

40. Оптическая система состоит из двух линз, находящихся в воздухе на расстоянии одна от другой. Передний фокус находится на расстоянии от первой линзы, а задний фокус - на расстоянии от второй линзы. Увеличенное в три раза изображение находится на расстоянии от заднего фокуса. Найдите фокусное расстояние системы и положение главных плоскостей относительно линз, образующих систему.

Рис. 239. К упражнению 41

41. Для фотографирования удаленных предметов применяется телеобъектив - оптическая система, у которой задняя главная плоскость находится впереди передней линзы (рис. 239).

Объясните, в чем преимущества телеобъектива при фотографировании удаленных предметов по сравнению с обычными объективами.

42. Найдите зависимость между оптической силой и светосилой

43. Объект, освещенность которого равна , а коэффициент диффузного отражения равен 0,70, фотографируют с помощью объектива с относительным отверстием . Найдите освещенность изображения, считая, что оно находится приблизительно в фокальной плоскости объектива.

44. Определите освещенность, даваемую прожектором, зеркало которого имеет диаметр , а дуга прожектора имеет яркость - фокусное расстояние системы. Докажите справедливость этой формулы.

Яркость экрана

Чем ярче экран, тем меньше приходится напрягать глаза, чтобы комфортно видеть изображение. Особенно это актуально, если приходится смотреть телевизор при ярком дневном свете. При просмотре 3D-изображений яркость экрана имеет еще более важную роль в связи с необходимостью использования очков. Любые 3D-очки (пассивные поляризованные или с активными затворами) затемняют изображения, которые воспринимаются глазами.

Минимально достаточной для комфортного просмотра телевизора в большинстве случаев является яркость 450 кд/м2. С ростом диагонали экрана повышается и показатель яркости в паспорте телевизора. Если для 19-дюймовых ЖК-телевизоров яркость может быть и 250 кд/м2, то для 36-дюймовых - уже не менее 500 кд/м2. Для помещений с переменной освещенностью в телевизорах часто используется встроенный датчик внешнего освещения, который сам регулирует яркость подсветки экрана.

Яркость у плазменных телевизоров может колебаться от 1000 до 2000 кд/м, что значительно выше, чем у других видов телевизоров. Некоторые производители плазменных телевизоров даже не считают нужным указывать эту характеристику. Нужно только отметить, что чрезмерное увеличение яркости еще больше повышает и без того немаленькое энергопотребление плазменных телевизоров.

Для проверки яркости нужно во время трансляции сюжета с нормальной освещенностью (например, новостей), вывести значение яркости в телевизоре сначала на минимум, а затем на максимум. На минимуме картинка должна заметно для глаз потемнеть, а при максимуме должно произойти тоже заметное осветление изображения. При этом хорошо видно, какой запас яркости у данного телевизора.

Контрастность изображения

Значение контрастности показывает, во сколько раз один участок изображения по яркости превосходит другой. В паспорте телевизора контрастность обычно прописана в виде, например, 800:1, что показывает отношение уровня белого на экране к уровню черного. До сих пор ЖК-телевизоры отстают по контрастности от плазменных панелей. Среди телевизоров с небольшими размерами экрана минимально достаточное значение контрастности составляет 600:1. У LED-телевизоров контрастность экрана выше (доходит до 1200:1).

Но, придя в магазин и просматривая технические характеристики, можно увидеть заявленную контрастность 6000:1, 7000:1 и даже 10000:1. Не стоит удивляться столь высоким цифрам. Это приведена так называемая "динамическая контрастность", которая обеспечивается специальной технологией. При показе более яркого изображения увеличивается и яркость подсветки матрицы, а при темных сценах яркость подсветки уменьшается. Ведь при сценах с большой яркостью темные участки изображения не так важны, поскольку наш глаз воспринимает их и так очень темными, поэтому увеличение яркости подсветки не искажает общей картины. Так же и при темных сценах - наш глаз по-другому воспринимает светлые участки, что дает возможность снизить яркость подсветки.

Для измерения динамической контрастности берут уровень белого при самой яркой подсветке, а уровень черного при самой минимальной подсветке. Так и получаются такие большие значения. Но в каждый момент времени контрастность экрана не превышает значения статической контрастности. Динамическая контрастность действует только при изменяющейся картинке. Для больших ЖК-телевизоров, на которых все недостатки малой контрастности особенно сильно видны, значения контрастности находятся в пределах от 1000:1 до 1600:1.

Значение статической контрастности у плазменных телевизоров может достигать 30000:1 и даже более, а динамическая контрастность уже перешагнула значение 1000000:1. Это связано со способностью плазмы полностью погасить свой пиксель до идеально черного цвета.

Ресурс лампы или светодиодов

Этот параметр показывает, сколько может проработать, сохраняя свои рабочие характеристики, лампа подсветки в LCD-телевизоре или светодиоды в LED. На сегодня ресурс работы лампы составляет примерно 60000 часов, а светодиодов - доходит до 100000 часов. В переводе это получится около 7 лет беспрерывной работы, поэтому при выборе телевизора можно не обращать внимания на этот показатель.

Тоновая коррекция в Photoshop

Софья Скрылина, преподаватель информационных технологий, г.Санкт-Петербург

Под тоновой коррекцией изображения понимается осветление, затемнение или повышение контрастности всего изображения или его частей. В данной статье будут рассмотрены методы диагностики тональности изображения и инструменты для тоновой коррекции фотографии.

Диагностика тональности изображения

Прежде чем приступать к коррекции изображения, необходимо проанализировать изображение, определить тоновый диапазон, что поможет правильно выбрать инструменты для исправления недостатков исходного изображения. Для этих целей используется гистограмма изображения.

Гистограмма иллюстрирует распределение пикселов на изображении. Это график, на котором указано число пикселов на каждом уровне интенсивности цвета. По оси Х располагаются тоновые градации в диапазоне от 0 (черный цвет или тень) до 255 (белый цвет или свет), а по оси Y — количество пикселов каждого уровня. Гистограмма позволяет определять, содержит ли изображение достаточно деталей в тенях (левая часть графика), в средних тонах (середина) и в наиболее светлых участках изображения (правая часть). На рис. 1 приведен пример чтения гистограммы.

Рис. 1. Примеры чтения гистограммы: а — очень светлая фотография, график смещен вправо, в область светов; б — фотография с полным тоновым диапазоном, график построен на всех уровнях интенсивности света; в — темная фотография, график смещен влево, в область теней

Чтобы открыть палитру Гистограмма (Histogram), выполните команду Окно (Window) -> Гистограмма (Histogram). Данная палитра не является инструментом коррекции, она предназначена лишь для диагностики изображения. Для определения тонового диапазона используется гистограмма совмещенного RGB-канала, а для отображения статистики — расширенный просмотр (рис. 2).

Рис. 2. Палитра Гистограмма со статистикой

Раскрывающийся список Источник (Source) становится доступным для многослойных документов: можно оценить тональность текущего слоя или суммарного изображения с учетом всех слоев. Параметры Уровень , Счетчик и Процентиль отображают статистику для области под указателем мыши (рис. 3).

Рис. 3. Палитра Гистограмма для выбранного слоя со статистикой текущего положения указателя мыши на графике

В палитре Гистограмма (Histogram) под графиком приводится следующая статистическая информация:

На рис. 3 гистограмма занимает весь тоновый диапазон. Высота графика и значение параметра Среднее (113,86) показывают, что изображение имеет достаточно много светов — значит, фотография экспонирована правильно. Величина отклонения незначительная (58,68), поэтому изображение не имеет резких световых переходов. Из всего этого следует, что данное изображение не требует тоновой коррекции.

Следует понимать, что не существует идеальной гистограммы! Каждое изображение отличается от остальных и имеет собственный неповторимый график распределения пикселов. Более того, не всегда требуется проводить коррекцию при гистограмме, показывающей явный сдвиг в область светов или теней. Например, логично, что снимок, сделанный в ночное время суток или в открытом космосе, имеет низкий уровень яркости. И гистограмма в этом случае будет соответствовать недоэкспонированному снимку (рис. 4).

Обратите внимание, что пик гистограммы смещен в левую часть графика — это указывает на содержание большого числа теней и совсем незначительного числа светов в изображении. Об этом же говорят значения параметров Среднее (26,89) и Медиана (11). Но этот снимок не является недоэкспонированным, он сделан в естественных условиях. И было бы неверно исправлять такой снимок только лишь для «правильного» вида гистограммы.

Вот еще пример исключения из правил (рис. 5). Зимний пейзаж — полная противоположность предыдущему примеру. Пик гистограммы смещен вправо (в область светов), и график имеет мало темных областей. Значения параметров Среднее (169,30) и Медиана (169) близки к максимальной яркости. Но, несмотря на показания гистограммы, данный снимок не требует коррекции, его яркость естественна.

Уровни

Диалоговое окно Уровни (Levels) вызывается командой Изображение (Image) -> Коррекция (Adjustments) -> Уровни (Levels) или клавиатурным эквивалентом Ctrl+L (в Mac OS — Command+L). В окне отображается гистограмма изображения. Но, в отличие от палитры Гистограмма , в этом окне мы можем проводить коррекцию, манипулируя тремя ползунками: — тени, — средние тона, — света (рис. 6).

На рис. 7 представлена гистограмма тусклого изображения. Обратите внимание, что график распределен не на всем тоновом интервале, а только на его части. Слева и справа от графика нет ни одного пиксела уровня яркости.

Поэтому в ходе коррекции необходимо расширить тоновый диапазон. Для этого следует присвоить самым темным пикселам нулевую яркость, то есть черный ползунок сместить вправо до основания графика, а самым светлым пикселам — максимальную яркость, то есть сместить белый ползунок влево до основания графика (рис. 8).

Рис. 8. Коррекция тусклого изображения в окне Уровни осуществляется смещением черного и белого ползунков к основанию графика

Одновременно со сменой местоположения ползунков меняется гистограмма в палитре (рис. 9), которая показывает нам, что в результате коррекции изображение теперь имеет пикселы на всем тоновом диапазоне (полосатый график).

Рис. 9. Изменение в окне Уровни влечет изменения в палитре Гистограмма

Обратите внимание на треугольник с восклицательным знаком в окне палитры Гистограмма , который появляется в ходе коррекции. Он предупреждает, что произошло удаление уровней яркостей в результате их перераспределения по всей шкале. Поэтому образовались провалы уровней, которые хорошо видны, если нажать на этот значок (рис. 10).

Рис. 10. Результат повышения контрастности в окне Уровни и измененный вид гистограммы после коррекции

Осветление и затемнение изображения

Чтобы осветлить слишком темное или затемнить слишком светлое изображение, необходимо изменить положение серого ползунка, то есть гамму изображения. По умолчанию гамма равна 1. Для темной фотографии ползунок смещается влево (значение гаммы больше 1), для светлой — вправо (значение гаммы меньше 1).

Встречаются примеры очень светлых или темных изображений, у которых не только пик гистограммы смещен в сторону светов или теней, но и весь график уровней яркости распределяется не на всем тоновом интервале. Для коррекции такого изображения достаточно присвоить нулевую яркость самым темным пикселам (для светлых изображений) или назначить максимальную яркость самым светлым пикселам (для темных изображений). Иными словами, сместить к основанию графика черный ползунок (для светлых изображений) или белый (для темных изображений). Смещение серого ползунка в этом случае происходит автоматически, но при необходимости для усиления эффекта серый ползунок также можно сместить в сторону светов или теней.

На рис. 11 приведены исходное светлое изображение замка Эльц и его гистограмма. Гистограмма распределена не на всем тоновом диапазоне, и ее пик смещен вправо.

Для коррекции данного изображения черный ползунок сдвинут к основанию графика, а значение гаммы немного уменьшено (рис. 12).

Коррекция тональности при помощи кривых

Диалоговое окно Кривые (Curves) открывается с помощью команды Изображение (Image) -> Коррекция (Adjustments) -> Кривые (Curves) или клавиатурным эквивалентом Ctrl+M (в Mac OS — Command+M). Это окно позволяет выполнять коррекцию при помощи 14 различных точек в тоновом диапазоне изображения (от теней до светлых участков). Тоновый диапазон представляется в виде прямой диагональной линии (рис. 13).

Чтобы одновременно с прямой линией отобразить и гистограмму изображения, установите флажок Гистограмма (Histogram). Щелчок мыши с клавишей Alt (в Mac OS — Option) в любом месте системы координат изменяет шаг сетки, что также можно выполнить с помощью двух кнопок в нижней части окна (см. рис. 13).

Для коррекции изображения в режиме изменения кривой с помощью точек (кнопка ) необходимо добавить точки на график, а затем провести изгиб кривой.

Для добавления точки на график следует просто щелкнуть мышью в требуемом месте на прямой линии. Если необходимо удалить контрольную точку, то сначала ее нужно выделить щелчком мыши, а затем нажать клавишу Backspace (в Mac OS — клавишу Delete). Также можно щелкнуть по ней с нажатой клавишей Ctrl (в Mac OS — с клавишей Command). Невозможно удалить конечные точки кривой!

Внимание! Если результат коррекции вас не устраивает, нажмите клавишу Alt (в Mac OS — клавишу Option) — кнопка Отмена (Cancel) изменится на кнопку Сбросить (Reset). Нажмите ее — это позволит, не закрывая окна, отменить неудавшуюся коррекцию. Затем повторите попытку. Более того, помимо окон тоновой коррекции действие данной клавиши распространяется на большинство диалоговых окон!

Осветление или затемнение изображения

Для осветления или затемнения изображения с помощью диалогового она Кривые (Curves) необходимо установить точку в середине прямой линии и протянуть ее вверх (для осветления) или вниз (для затемнения), чтобы сделать график соответственно выпуклым или вогнутым. На рис. 14 приведено исходное темное изображение ящерицы и его гистограмма в окне Кривые .

Для осветления изображения прямая линия преобразована в выпуклую кривую (рис. 15).

Рис. 15. Итоговая осветленная фотография и пример коррекции в окне Кривые

Повышение контрастности изображения

Чтобы повысить контрастность изображения, необходимо коррекционную прямую сделать похожей на букву S. Для этого следует добавить на прямую минимум три точки (рис. 16).

В ходе коррекции нужно верхнюю точку сместить вверх, а нижнюю — вниз (рис. 17).

Коррекция тонового интервала

До сих пор мы рассматривали примеры изображений, коррекцию которых можно было выполнить как в окне Уровни (Levels), так и в окне Кривые (Curves), потому что коррекция проводилась на общем тоновом диапазоне. По причине того, что диалоговое окно Кривые позволяет разные участки кривой корректировать независимо друг от друга, этот инструмент предоставляет больше возможностей, чем коррекция уровней.

На рис. 18 приведено изображение Невского проспекта. Гистограмма смещена немного влево, указывая на то, что в изображении преобладают темные пикселы.

Если попробовать исправить недостаток в окне Уровни (Levels), сместив белый ползунок к основанию графика, то мы не получим ожидаемого результата. Изображение становится светлее, но изменения заметны на светлых участках (рис. 19). А если попробовать увеличить гамму изображения, то вместе с домами блекнет небо и украшения ко Дню Победы.

Рис. 19. Коррекция в окне Уровни на общем тоновом диапазоне не дает нужного результата

В данном случае нам необходимо осветлить только темные изображения домов, оставив без изменения светлые участки неба. Для этого в окне Кривые (Curves) следует определить тоновый интервал, который требуется защитить от воздействия, и интервал, подлежащий коррекции. Если, не закрывая диалогового окна, провести указателем мыши по изображению, то на прямой линии возникает точка, соответствующая значению яркости выбранных пикселов.

В нашем случае интервал для коррекции — нижняя часть прямой линии — диагональ двух нижних квадратов. Именно на этом участке находятся яркости пикселов темных фрагментов домов. Оставшиеся участки (точки на прямой линии, расположенные в двух верхних квадратах) необходимо защитить от воздействия. Для этого следует добавить несколько точек в этом интервале (рис. 20).

Рис. 20. Нижний интервал подлежит коррекции, а верхний защищен от воздействия

Для осветления фрагментов изображения нужно сделать часть коррекционной кривой выпуклой (рис. 21).

Тонирование HDR

В Photoshop CS5 появилась новая функция — Тонирование HDR (HDR Toning), которая позволяет стилизовать одиночный снимок под HDR-изображение. Но ее также можно использовать для коррекции тонового интервала, влияя на тени и света изображения. Более того, данная функция позволяет детализировать части изображения, что очень удобно на завершающем этапе коррекции. Так, в нашем случае фотография Невского проспекта в ходе тоновой коррекции, помимо осветления нужных участков, стала плоской. Повышение детализации (+105%) и насыщенности изображения (+30%) в окне Тонирование HDR сделали снимок гораздо более привлекательным (рис. 22).

Открывается данное окно командой Изображение -> (Image) -> Коррекция (Adjustments) -> Тонирование HDR (HDR Toning).

Корректировка экспозиции

Диалоговое окно Экспозиция (Exposure) предназначено для корректировки тона HDR-изображений, но также поддерживает 8-битные изображения. Для его вызова используется команда Изображение (Image) -> Коррекция (Adjustments) -> Экспозиция (Exposure).

Корректировка тона может проводиться изменением трех параметров:

• Экспозиция (Exposure) — предназначен для корректировки светлого участка тональной шкалы с минимальным воздействием на самые темные фрагменты;
• Сдвиг (Offset) — заменяет тени и средние тона с минимальным воздействием на светлые участки;
• Гамма-коррекция (Gamma Correction) — меняет гамму изображения.

На рис. 23 приведена темная фотография белки, что подтверждает гистограмма изображения.

В данном случае для коррекции изображения необходимо влиять на отдельные участки фотографии по-разному: снег надо осветлить гораздо меньше, чем белку, а для ее мордочки необходимо повысить контрастность. С этими задачами можно успешно справиться в диалоговом окне Экспозиция (Exposure) — рис. 24.

Быстрая корректировка тональности

Помимо рассмотренных функций в Photoshop есть инструменты, которые позволяют мгновенно провести коррекцию тональности изображения. Они не требуют тщательной настройки, а некоторые из них позволяют скорректировать изображение буквально одним щелчком мыши!

Коррекция тональности с помощью диалогового окна Яркость/Контрастность

Данное простое в управлении диалоговое окно
имеет всего два ползунка — Яркость (Brightness) и Контрастность (Contrast). Коррекция сводится к изменению их положения (рис. 25).

Рис. 25. Диалоговое окно Яркость/Контрастность

Автокоррекция уровней изображения

Автоматическая коррекция тона и цвета осуществляется в диалоговом окне Уровни (Levels) или Кривые (Curves) щелчком по кнопке Авто (Auto), а ее настройка — в диалоговом окне, открываемом щелчком по кнопке Параметры (Options), — см. рис. 6 и 13.

Для автоматической коррекции изображения по тонам используются также команды Автотон (Auto Tone) и Автоконтраст (Auto Contrast) из меню Изображение (Image).

С половиной из приведенных примеров команды Автотон и Автоконтраст справились успешно, кроме фотографий замка Эльц, Невского проспекта и белки. Перед тем как выполнить коррекцию вручную, пробуйте провести автоматическую коррекцию уровней, потому что в случае удачного результата автоматические команды существенно сэкономят вам время.

Коррекция тона при помощи пипеток

Диалоговые окна Уровни (Levels), Кривые (Curves) и Экспозиция (Exposure) содержат три пипетки: черную , серую и белую — см. рис. 6, 13 и 24.

Для цветных изображений все три пипетки в окнах Уровни и Кривые используются для удаления цветового сдвига, то есть для цветовой коррекции. А для тоновой коррекции можно применять черную и белую пипетки, но только для полутоновых изображений. Цветные изображения корректируются по тонам с помощью всех трех пипеток в окне Экспозиция .

Принцип работы с пипетками следующий: необходимо выбрать нужную пипетку, а затем просто щелкнуть ею по той области изображения, которая должна быть черной, серой или белой. Обратите внимание, что быстрая коррекция с помощью пипеток не всегда выполнима. Изображение должно содержать предполагаемые черные, нейтральные или белые области. Например, фотография заката, скорее всего, не будет содержать нейтральных и белых цветов.

Использование корректирующих слоев

Все рассмотренные в статье инструменты вносят необратимые изменения в слой изображения. Чтобы избежать потери исходной фотографии, лучше проводить эксперименты с дубликатами изображения или слоя. Также можно сохранять результаты коррекции в виде снимков состояния в палитре История (History). Но помните, что после закрытия документа с несколькими снимками состояния будет сохранен только текущий снимок. Поэтому снимки следует использовать только для выбора наиболее удачного результата коррекции.

Другой способ выполнить коррекцию изображения и не потерять исходную фотографию — создать корректирующий слой. Корректирующие слои позволяют возвращаться и вносить последующие изменения тона, не удаляя данные из слоя изображения и не внося необратимых изменений.

Для создания корректирующего слоя применяется кнопка с пиктограммой кружка в палитре Слои (Layers). Щелчок по ней вызывает всплывающее меню, в котором следует выбрать имя инструмента для тоновой коррекции: Яркость/Контрастность , Уровни , Кривые или Экспозиция . После настроек в палитре Слои (Layers) появляется корректирующий слой, который, как и обычный слой, в любой момент можно отключить или удалить. Поэтому в данном случае необратимых изменений в изображении не будет. Более того, вы можете создать несколько корректирующих слоев для выбора наиболее удачного результата коррекции. Так, на рис. 26 палитра Слои (Layers) содержит три корректирующих слоя с разными интрументами тоновой коррекции. Корректировка производится с помощью кривых.

Гистограмма изображения, диалоговые окна Уровни и Кривые , помимо тоновой коррекции, используются для диагностики и удаления цветового сдвига, то есть для цветовой коррекции, которая будет рассмотрена в одном из ближайших номеров нашего журнала.