Градационные кривые

Команда отличается непростой техникой обращения. Для свободного овладения инструментом потребуются многочисленные упражнения с оригиналами различного типа.

Ресурсы диалогового окна Curves

Все многочисленные инструменты и настройки команды ), которое имеет то же название. Чтобы вывести его на экран можно воспользоваться разделом главного меню Image => Adjustments => Curves (Изображение => Настройка => Кривые) или просто нажать Ctrl+M.

Рассмотрим основные интерфейсные средства этого инструмента:

Основной управляющий элемент диалогового окна Curves - это градационная кривая или кривая яркостей (Brightness graph). Это график, который задает соответствие входных и выходных значений яркости точек изображения. Его абсциссами и ординатами являются яркости пикселей оригинала. На горизонтальной оси откладываются исходные уровни яркостей; по вертикальной оси - выходные. После первого запуска команды кривая всегда имеет форму прямой, проходящей под углом в 45 градусов. Это значит, что входные и выходные уровни яркости равны. Деформация или перемещение кривой влечет за собой изменения выходных яркостей в некоторых частях тонового диапазона.

Координаты кривой могут измеряться в яркостях (0-255) или процентах черной краски (0-100%). В первом случае оси представляются в виде черно-белых градиентов, плотность которых возрастает с приближением к началу координат. Этот способ обычно применяется для обработки изображений в аддитивной системе RGB и ее модификакаций (HSB и др). Во втором случае цветовые переходы, изображающие координатные оси, меняют свое направление. Это представление используется для субтрактивной модели CMYK и полутоновых изображений. Данное соглашение - просто дань традиции, пользователь может выбрать любую удобную форму представления осей кривой. Для этого надо щелкнуть по кнопке Curve Display Options и в разделе Show Amount of указать требуемый вид шкал:

Чтобы различать системы координат будем называть яркостной, кривую заданную в координатах яркостей, а градационной - кривую, отображающую плотности красителя. Надо сказать, что это удобное терминологическое соглашения разделяется не всеми пользователями редактора, часто эти наименования употребляются как синонимы, а выбор шкалы оговаривается особо.

В большинстве примеров этого раздела принимается первый способ представления. В этом случае, темная часть горизонтальной и вертикальной шкал соответствуют точкам с низкой светимостью, светлая часть представляет яркие пикселы. По умолчанию для цветовой модели RGB единицами измерения яркостей служат пункты в диапазоне о 0 до 255, где черный цвет имеет минимальную нулевую яркость, а белый цвет - максимальную, равную 255. Чем светлее точка, тем дальше от начала координат она располагается на оси.

Контрольные (Control Points) точки предназначены для настройки положения кривой. Они размещаются на ней простым щелчком левой кнопки мыши. Перемещая контрольную точку, можно добиться требуемого поведения кривой в данной окрестности. Общее количество этих управляющих элементов ограничено - кривая не может иметь более шестнадцати точек.

Чтобы удалить точку достаточно перетащить ее за пределы диалогового окна или щелкнуть по ней, удерживая клавишу Ctrl. Щелчок по контрольной точке делает ее активной. Координаты активной точки выводятся в числовых полях Input и Output, а сама она изображается в виде квадрата темного цвета.

Поле Input (Вход) показывает значение аргумента (входное значение яркости) для активной контрольной точки или для текущей позиции курсора. Когда на кривой помечена активная точка, поле становится доступным для внесения изменений. В остальных случаях оно работает просто как информационное табло.

Поле Output (Выход) показывает выходное значение яркости активной точки или точки, заданной текущим положением курсора. Выходной уровень активной точки можно изменить, введя новую координату непосредственно с клавиатуры, или нажимая стрелочные клавиши.

Инструменты кривой предназначены для работы с кривыми (см. рис.3.1 ). Левый инструмент называется Point tool (Указатель); он активен по умолчанию. С его помощью можно добавлять и удалять контрольные точки кривой. Правый инструмент именуется в программе Pencil (Карандаш) и работает как обычный карандаш. При помощи этого инструмента вычерчиваются кривые требуемой формы.

Пипетки - это стандартные для программы средства отбора цветовых проб. Если переместить курсор за пределы диалогового окна и навести его на изображение, то автоматически станет активным штатный инструмент Eyedropper. Если щелкнуть им по изображению, то на кривой появится точка, соответствующая выбранному оригиналу, в полях Input и Output будут выведены ее входные и выходные яркости. Если еще и удерживать клавишу Ctrl, то точка зафиксируется на кривой и станет активной контрольной точкой. Остальные три пипетки, представленные кнопками в диалоговом окне, - это средства выбора черной, белой и средней точек. Они работают так же, как и аналогичные инструменты команды Levels.

Управляющие кнопки этого окна по своему составу и выполняемым функциям ничем не отличаются от соответствующих интерфейсных элементов диалога Levels, рассмотренного в предыдущем разделе. Единственной серьезное отличие - это расширение файлов, хранящих настройки кривой. Параметры диалогового окна Curves сохраняются в файле с расширением .acv.

Если при работе с диалоговым окном нажать и удерживать клавишу Alt, то кнопка Cancel (Отмена) превратиться в Reset (Сброс), щелчок на которой сбрасывает все установки и восстанавливает первоначальную форму кривой. Кроме того, можно изменить разметку рабочего поля диалогового окна. Для этого достаточно щелкнуть по любой его точке, удерживая Alt.

Если, удерживая клавишу Alt, щелкнуть мышкой по любой точке фона окна, то появится более плотная сетка разметочных линий. Повторное применение этого приема возвращает исходную разметку.

Работа с кривыми

Кривые - это гибкий инструмент, позволяющий эффективно решать разнообразные задачи тоновой и цветовой коррекции. Рассмотрим несколько типичных примеров. Для определенности будем считать, что горизонтальная и вертикальная шкалы диалогового окна Curves упорядочены в направлении от черного к белому.

Базовая техника

Пусть требуется внести поправки в распределение тонов светлого изображения, в котором преобладающие тени недостаточно темны. Типичная гистограмма такого изображения приведена на рис.3.2 .

Чтобы добиться равномерного затемнения оригинала требуется перетащить яркостную кривую немного ниже ее первоначального положения. На рис.3.3 показана типичная форма кривой, которая решает поставленную задачу.

Первоначально распределение яркостей описывается прямой с углом наклона в 45 градусов. Это значит, что выход равен входу для всех ее аргументов. Если перетащить мышкой контрольную точку ниже диагонали, то это вызовет смещение всей кривой вниз. Для всех точек, расположенных под диагональю, выходное значение яркости меньше входного, поэтому данное преобразование приведет к затемнению оригинала. И наоборот, чтобы сделать тон изображения более светлым, следует поднять кривую вверх, выше диагонали.

На рис.3.4 рисунке показаны темное изображение и его гистограмма, форма которой типична для оригиналов подобного типа.

На рис.3.5 представлена примерная форма кривой, применение которой влечет за собой увеличение доли светлых тонов и общее осветление оригинала.

Когда на горизонтальной и вертикальной шкалах используется обратное упорядочение тонов (от белого к черному), то и форма кривых меняется на противоположную. Чтобы повысить плотность тонов, надо провести кривую выше диагонали. Для понижения плотности и сдвига образа в светлую часть шкалы, требуется разместить ее ниже этого уровня.

Для тонкой настройки оригинала в отдельных тоновых диапазонах, требуется изменить форму кривой локально, в пределах граничных тональных уровней.

Везде, где яркостная кривая проходит выше биссектрисы прямого угла, изображение осветляется. Если кривая опускается ниже этого воображаемого уровня, то это приводит к затемнению соответствующих участков оригинала.

Рассмотренные примеры показывают, что изменение вертикальной позиции кривой влечет за собой перестройку яркостей точек. Что произойдет с оригиналом, если изменить только наклон кривой, не меняя ее формы, как показано на рис.3.6 ?

Светлые уровни серого превратятся в чистый белый цвет. Об этом свидетельствует горизонтальный отрезок, расположенный в правой верхней части яркостной кривой. По сходной причине, самые темные тона будут окрашены в черный цвет. Наклон кривой станет больше, а это значит, что увеличатся расстояния между соседними тонами и, следовательно, повысится контрастность в средней части тонового диапазона. На практике для повышения контраста обычно используются s-образные кривые; типичная схема ее построения рассмотрена в следующем разделе.

Попробуем сделать яркостную кривую более пологой, по-прежнему не меняя существенно ее формы (рис 3.7). Несложный анализ показывает, что это преобразование приведет к снижению контраста во всем изображении. В самом деле, черные точки станут темно-серыми, белые получат окраску светло-серого цвета.

После рассмотрения приведенных примеров вырисовывается общая схема применения инструмента Curves. Надо найти в оригинале проблемные интервалы и фрагменты, определить их входные уровни яркости, расставить на кривой контрольный точки по границам корректируемых диапазонов и добиться требуемого локального поведение кривой. Отрегулировать наклон для настройки контраста, изменить позицию для внесения коррективов в яркости точек. Если бы эта схема оказалась полностью работоспособной, то пользователи Photoshop получили бы абсолютный контроль над оригиналом, а большая часть практических задач тоновой и цветовой коррекции - исчерпывающее решение.

Одной из причин, по которой не удается полностью реализовать данный алгоритм, является взаимная зависимость соседних тоновых интервалов. Сдвиг контрольной точки влечет за собой изменения формы кривой в некоторой ее окрестности и захватывают соседние интервалы. Например, если разместить по центру кривой одну контрольную точку и попытаться передвинуть одну ее часть, то вторая половина автоматически переместится в противоположную сторону. Такое поведение объясняется тем, что кривая служит не для локальной тоновой коррекции; ее изменения влекут за собой перераспределение уровней яркостей между точками всего тонового диапазона. Для подавления наведенных искажений на краях оперативного интервала расставляют обычно несколько дополнительных контрольных точек, выполняющих функции стопоров.

При помощи кривых можно решать не только технические, но и некоторые художественные задачи обработки изображений. Например, если кривую зеркально отобразить относительно любой из осей, то изображение инвертируется, то есть яркости точек поменяются на противоположные.

Основные клавиатурные ускорители

В заключение этого раздела приведем сводку технических приемов и клавиатурных комбинаций, которые способны сделать работу с кривыми более эффективной:

Повышение контраста

Не надо быть профессионалом в области цифровой фотографии, чтобы объективно оценить снимок, показанный на рис. 3.8 . Можно выдвинуть предположение, что это изначально неплохое по качеству фото пострадало от воздействия прямых солнечных лучей. Оригинал выцвел и поэтому потерял контраст. В практике цифрового ретуширования выработаны надежные рецепты исправления таких дефектов. Один из самых известных и универсальных приемов - это применение s-образных яркостных кривых.

Будем считать, что искомое изображение загружено в программу.

Добавим новый корректирующий слой типа Curves. Напомним, что для этого можно воспользоваться командой главного меню Layer => New Adjustment Layer => Curves или создать его при помощи кнопки Create new fill or adjustment layer палитры Layers. На экран будет выведено диалоговое окно с кривой в форме биссектрисы прямого угла.

Переведем курсор на изображение. При этом он превратиться в пипетку. Удерживая клавишу Ctrl, щелкнем по тому светлому фрагменту изображения, который должен стать еще светлее. Для нашего примера таковыми областями могут быть манжета, воротничок рубашки или белый лист бумаги. Их яркость немного отличается, поэтому и финальный результат может быть различным. Для определенности выберем правую часть манжеты. На яркостной кривой появится контрольная точка в области белых тонов. (рис 3.8) Выцветшая фотография

Выберем такую темную область на фотографии, которую желательно сделать еще темнее. Для нашего примера этот выбор прост. Искомые области - это темные фрагменты телефонного аппарата или трубки, которые в оригинале были совершенно черными. Удерживая клавишу ). (рис 3.9) Расстановка контрольных точек.

Сдвинем светлую контрольную точку выше, а черную ниже исходной прямой. В результате будет выполнено осветление светлых фрагментов и затемнение темных, что приведет к существенному повышению контраста. Результирующая кривая показана на следующем рисунке. Она имеет характерную форму, напоминающую букву ). (рис 3.10) S-образная кривая

Закончим работу с диалоговым окном щелчком по кнопке ) показано исправленное изображение.

В процессе изменения положения светлой и темной точек следует опираться на точные данные об уровнях яркости точек. Для этого надо держать раскрытой палитру Info. Самая распространенная ошибка при использовании команды Curves - это радикальное изменение выходных уровней контрольных точек. Это может привести к появлению областей залитых сплошной черной краской и потере деталей в области светлых тонов, когда по причине чрезмерного осветления теряются небольшие тоновые различия точек и областей. Данный эффект принято называть отсечкой тонов.

Максимально возможное значение яркости, равное 255, могут иметь немногие оригиналы. Это, например, блики драгоценных камней, полированные или хромированные поверхности металлов и пр. Чрезмерное увеличение контраста - это также потенциально опасное решение. Кривые не добавляют новых точек, они перераспределяют ту графическую информацию, которой располагает оригинал. Увеличение контраста одной части тонового диапазона может привести к деградации другой его части. Обеднение тонов часто приводит к эффекту постеризации, когда появляются большие области, залитые одним цветом и с резкой заметной границей.

Избирательное осветление

Во многих случаях требуется выборочное применения команды Curves к некоторой отдельной области изображения, которая нуждается в осветлении, затемнении или повышении контраста. Лобовое решение этой задачи - создание выделения и настройка кривой выбранного для фрагмента. Этот способ возможен, но в общем случае связан с реализацией трудоемких или рискованных операций. Рассмотрим эффективную и совершенно безопасную технику избирательного осветления на примере изображения, показанного на рис.3.12.

В этом любительском снимке изображение леса и озера страдают от избыточного затенения, облака требуют небольшого повышения яркости, а кусок чистого неба в левой части фотографии выдержан в насыщенных синих тонах и не нуждается в корректировке.

Откроем изображение в редакторе и выведем на экран палитру слоев (F7).

Создадим корректирующий слой типа ).

Придадим кривой форму, показанную на рис.3.13. Степень осветление будем контролировать на глазок, поскольку эта фотография не содержит областей или точек, тон которых можно принять за образец. Область неба получит очевидную засветку. Этот эффект исправим позже. Закроем диалоговое окно. (рис 3.12) Фотография с локальным затемнением

Сделаем активной маску корректирующего слоя, Для этого достаточно щелкнуть по ее пиктограмме в палитре слоев. (рис 3.13) Форма осветляющей кривой.

Выберем инструмент Brush (Кисть), зададим черный цвет рисования (D) и мягкой кистью окрасим область неба в левой верхней части фотографии. Такая закраска полностью нейтрализует действие корректирующего слоя в данной части фотографии.

Уменьшим непрозрачность кисти примерно до 20% и, не меняя остальных установок, обработаем инструментом облака. (рис 3.14) Слои и маска обработанной фотографии

На рис.3.14 показаны структура слоев и маска корректирующего слоя, развернутая в окне изображения. На рис.3.15 представлен результат выборочного осветления.

Фрагменты черного цвета на маске блокируют действие корректирующего слоя, области серого цвета снижают интенсивность корректировки, маска белого цвета не влияет на его действие. Напомним, что для просмотра маски в окне документа достаточно щелкнуть по ее пиктограмме, удерживая клавишу Alt. Тот же прием возвращает визуализацию самого изображения.

Исправление передержанного снимка

Согласно точному энциклопедическому толкованию термина экспозиция - это произведение освещенности светочувствительного материала на время его освещения, которое в фотографии принято называть выдержкой. Экспозиция представляет собой измеритель объема освещенности, получаемого фотоматериалом при воздействии на него светового потока. Более точно, это произведение освещенности на время его освещения. Если на светочуствительную эмульсию фотографического материала попало мало света, то в результате получится темное изображение. Такие фотооригиналы принято называть недоэкспонированными или недодержанными. Они отличаются тусклыми красками в светлых областях, отсутствием ярких фрагментов и общим сдвигом в темную часть спектра.

Избыточное облучение светом способно привести к чрезмерной засветке изображения, когда теряются детали в области светлых тонов и выхолащивается его общая цветовая картина. Такие фотографии называются обычно передержанными или переэкспонированными. Эти недостатки, с которыми, вероятно, сталкивается каждый практикующий фотолюбитель, могут быть вызваны ошибками процесса проявки и некачественными или неправильно выбранными реактивами. Некоторые фотопленки, цифровые камеры и фотоаппараты имеют тенденцию давать отличные от нормы снимки, с устойчивым сдвигом в сторону света или тени.

От правильно выбранной экспозиции зависит точность и полнота отображения деталей оригинала на фотоматериале. В этом отношении экспозиция тесно связана с такой характеристикой изображения, как тоновый баланс или тональность. Эту связь можно уподобить отношению между намерением и его выполнением - иногда наши намерения выполняются полностью. Гораздо чаще исполнение оказывается на большой дистанции от чистоты первоначального замысла.

Для исправления экспозиции сканированных фотооригиналов применяется весь обширный арсенал средств тоновой коррекции, которым располагает Photoshop. Многие рассмотренные ранее приемы ретуши, хоть и не содержат в своем описании упоминания об экспозиции, способны решать проблемы подобного свойства.

На рис.3.16 представлен образец с типичными для передержанных снимков признаками: блеклые полутона, преобладание светов над тенями, недостаток деталей в области светлых тонов, плохая контрастность.

Выведем на экран палитру Info (F8). Лицо человека - один из самых сложных для цифровой ретуши объектов. Это натура с обилием деталей, любая фальшь или потеря тонов будет мгновенно замечена наблюдателем. Выберем инструмент Eyedropper (Shift+I) и просканируем лицо и голову, пытаясь найти самые светлые и темные точки. В левом верхнем разделе палитры выводится текущее значение яркости в процентах черной краски. Инструментальная проверка показала, что таковыми являются блик на щеке и самые темные фрагменты прически. (рис 3.17) Цветовые датчики и их показания

Поставим на эти точки цветовые датчики. Для этого надо просто щелкнуть пипеткой, удерживая клавишу ). Первый датчик (1K) показывает плотность черной краски на щеке, а второй (2K) очень высокой (близкое к предельному) значение черной краски на волосах.

Выполним команду Image => Adjustments => Curves или просто нажмем Ctrl+M. Создадим две контрольные точки на кривой, которые соответствуют позициям цветовых датчиков. Для этого, удерживая Shift, щелкнем по датчикам, стоящим на изображении. В результате диалоговое окно команды будет выглядеть так, как показано на рис.3.18. (рис 3.18) Исходное состояние диалогового окна Curves

Переместим обе контрольные точки вверх. Для этого надо пометить точку и смещать ее по вертикали, нажимая стрелочную клавишу. При этом следует контролировать текущее значение яркости по показаниям палитры Info. В полях датчиков палитры выводится два числа: первое означает старое значение яркости, второе - новое. Если значения светлого датчика можно менять достаточно свободно, то яркость черного не должна быть очень низкой (процент черной краски высоким). В противном случае этот фрагмент получит на печати сплошной черный цвет, что приведет к потере деталей прически. Использование датчиков не исключает, а наоборот подразумевает качественную визуальную оценку изображения.

На рис. 3.19 состояние кривой и состояние палитры Info после обработки. Сам результат представлен на рис. 3.20.

Преобразование в систему Lab

Предлагаемая простая методика позволяет разорвать связь между тоном и цветом, что позволяет применить к обработке цветного изображения хорошо отработанный арсенал средств тоновой коррекции.

Идиллическая картинка, показанная на рис.3.21 , снята в лучах заходящего солнца, поэтому, по определению, должна быть выдержана в темных тонах. Чтобы точно реконструировать причины, повлекшие за собой критический сдвиг в область низкой яркости, понадобилось бы провести полноценное расследование. Отбросим смутные догадки, просто констатируем избыток темного, и попытаемся ликвидировать его средствами, которые предоставляют в наше распоряжение современные компьютерные технологии.

Преобразуем изображение в цветовую систему Lab. Это внутренняя модель редактора Photoshop является единственной цветовой системой, в которой данные о цвете отделены от яркостной информации. В канале L (Lightness) заносятся сведения об тоновой составляющей изображения, а все его цветовые данные хранятся в каналах a и b. Для преобразования цветовой модели следует выполнить команду Image => Mode => Lab Color (Изображение => Режим => Lab).

Сделаем активным канал L. Для этого проще всего воспользоваться комбинацией клавиш Ctrl+3. Найдем в этом канале точки самой высокой и низкой светимости.

Для поиска предельных точек воспользуемся палитрой Info. Исследуем при помощи курсора и палитры всех претендентов на самую светлую точку изображения. Поверка показала, что канал L получает максимальную яркость на "филейной" части теленка, расположенного на переднем плане. Зафиксирует эту точку цветовым датчиком.

Продолжим поиск самой темной точки. "Претендентов на это звание" оказалось намного больше. Канал содержит несколько точек нулевой светимости (то есть, имеющих совершенно черный цвет). Поставим второй цветовой датчик на спине второго теленка. который находится в тени на заднем плане изображения. Напомним, что цветовые датчики ставятся при помощи инструмента Color Sampler (Shift+I), а палитра Info автоматически отображает специальные информационные разделы с показаниями этих виртуальных приборов. (рис 3.22) Размещение датчиков и их яркостные значения.

Настроим тоновый диапазон яркостного канала. Когда нет необходимости в создании кривых сложной формы, то хорошие результаты дает простая методика, заключающаяся в указании самой светлой и темной точек изображения. Выполним команду Image => Adjustments => Curves. Выберем датчик белого цвета (пипетку) и щелкнем им по самой яркой точке оригинала. Выберем датчик черной точки и щелкнем им по самой темной точке. Кривая получит форму показанную на рис. 3.23. (рис 3.23) Форма корректирующей кривой

Закроем диалоговое окно команды. Вернемся в композитный (полноцветный) канал изображения (Ctrl+2). Результат обработки показан на рис. 3.24.

Cистема Lab отличается широким цветовым охватом, в этом отношении она заметно превосходит все обычные модели представления цвета RGB, CMYK, HSB и пр. Это влечет за собой несколько особенностей, относящихся к гистограммам этой цветовой системе и способам их обработки. Обычно гистограмма канала L концентрируется в центральной части шкалы, оставляя левый и правый края свободными. Кроме того, она демонстрирует более высокую чувствительность к смещению регуляторов, поэтому при работе в этой системе обычно достаточно небольшого сдвига черной и белой точек.

Ключевые термины

S-образная градационная кривая - градационная кривая, напоминающая своей формой латинскую букву S. Это типичная форма кривой, которая используется для повышения контраста изображений.

Входные уровни яркости - исходные значения яркостей точек растрового изображения. Эти величины откладываются по оси абсцисс градационной кривой.

Выходной уровень яркости - значения яркостей точек после обработки изображения командами тоновой коррекции, например Levels или Curves. Эти величины откладываются по оси ординат градационной кривой.

Градационная кривая - кривая, представляющая в наглядном графическом виде соответствие между входными и выходными уровнями яркостей точек. Изменение формы этой кривой влечет за собой перераспределение яркостей точек. На этом приеме тоновой коррекции основана команда Curves.

Команда Curves - мощное средство нелинейной тоновой и цветовой коррекции растровых изображений. Принцип действия команды - изменение формы градационной кривой, которая представляет собой зависимость выходных яркостей от входных. Позволяет внести надлежащие изменения в тоновые поддиапазоны любой длины. Способна обрабатывать композитные, цветовые и альфа- каналы.

Контрольная точка - точка на градационной кривой. Управляющий элемент, который используется для контролируемого изменения формы кривой.

Кривая яркостей см. Градационная кривая.

Пробник белой точки - инструмент (пипетка), предназначенный для выбора самой светлой точки оригинала.

Пробник серой точки - инструмент (пипетка), предназначенный для выбора точки среднего тона.

Пробник черной точки - инструмент (пипетка), предназначенный для выбора самой темной точки оригинала.