Принцип получения цифрового фото

Кажется, так просто – щелкнул, получил снимок, и нет проблем. В действительности за те несколько мгновений, которые проходят с момента спуска затвора до проявления изображения на мониторе, внутри фотоаппарата происходит целый ряд сложных процессов, результатом которых является цифровая фотография. Попробуем разобраться, как же происходит превращение простых световых излучений в цифровое изображение, которое будет напоминать нам о приятно проведенных мгновениях и счастливых событиях в нашей жизни.

Рассмотрим поэтапно путь фотона до его преобразования в цифровое фото.

Объектив

Объектив – это элемент, находящийся на пути фотона к матрице. Он собран из линз, образующих оптические системы. Аппараты различаются по количеству линз, которое в самых совершенных моделях может достигать 18. А количество систем колеблется от двух до пяти. Объектив захватывает фотоны и направляет к матричным сенсорам. Размеры объектива прямо пропорциональны размерам матрицы. Совмещение, например, однодюймовой матрицы и линз малого размера даст темное и нечеткое изображение, так как маленькие линзы препятствуют проникновению света. Чтобы избежать этого, профессиональные фотографы прибегают к проверенной хитрости: низкое число апертуры при большой выдержке приводит к раскрытию диафрагмы, что способствует попаданию большего количества света через линзы на матрицу. В результате получается структурированное выделение фотографируемого объекта на смазанном фоне – лучшие критерии портретной съемки. Именно таким способом профессиональным фотографам удается выделить определенного человека на общем фоне толпы. Таким образом, путем регулировки параметров объектива можно достичь точечной фокусировки – пространство вокруг точки фокуса, чем дальше, тем больше расплывается.

Матрица

Матрица – основной элемент в процессе получения цифровых изображений. Она является подобием пленочного кадра. Фотоны, попадающие на поверхность матрицы, превращаются в электрозаряды посредством матричных сенсоров. Существует два вида сенсоров:
— CMOS
— CCD.

CMOS обладает гибкой манипулирующей системой. Он способен обрабатывать информацию в любом направлении на плоскости, параллельно процессу загрузки фотонов. CCD более примитивен. Он обрабатывает информацию лишь после окончания загрузки изображения. Производство CCD – дорогостоящий процесс с использованием сложнейших технологий. Тогда как CMOS более прост в исполнении и не требует сверхзатрат.

Матрица состоит из бесчисленного множества полупроводниковых светочувствительных частиц — пикселей или фотодатчиков, образующих изображение. Каждый фотодатчик включает три фотодиода, различающих три основных цвета: синий, зеленый и красный. Эти фотодиоды фиксируют количество фотонов света, попавших на них через объектив, и генерируют сигнал, прямо пропорциональный количеству принятого света.

Аналого-цифровой преобразователь

Для трансформации полученной аналоговой информации в цифровую фотоаппарат оснащен специальным устройством – ADC, которое считывает количество цветных фотонов в каждом пикселе, и присваивает числовую конфигурацию получившемуся цвету. Результатом получившейся совокупности чисел является фотоизображение. Эта информация переходит в буфер, где происходит ее фиксация на карте памяти.

Карта памяти

Скорость работы фотоаппарата зависит от всех вышеперечисленных элементов, а также от параметров карты памяти и ее способности принимать изображение, переданное из буфера. Карты памяти существуют во множестве форматов. Единицей скорости является мегабайт/сек, как на обычном CD-ROM. Недавно была презентована сверхскоростная карта памяти для профессиональных фотокамер – XQD со скоростью 16 и 32 Гбайт/сек.

Общепринятым стандартом является запись изображения в формате JPEG. Этот формат доступен для любой программы, предназначенной для просмотра фотоизображений, а также для их печатания.

Менее распространенный формат RAW индивидуален для каждой отдельной камеры. Он представляет “сырое”, не обработанное фотоизображение. Полученный результат – это непосредственный отпечаток матрицы. Формат RAW можно подвергать редактированию, что невозможно с JPEG, поэтому он более популярен среди профессионалов. Он позволяет вручную выправлять такие параметры изображения, как экспозицию, температуру и баланс белого.

Таким образом, кажущееся таким простым появление фотографии в реальности является сложным и деликатным процессом.

Как получается цифровое фото – объясним доходчиво

Нажав на кнопку спуска фотоаппарата, мы получаем снимок и принимаем этот факт как должное. Но с момента щелчка затвора до появления фотографии на ЖК-мониторчике, с картинкой происходят невероятные метаморфозы.

Давай попробуем заглянуть внутрь фотоаппарата, чтобы понять, как набор световых импульсов превращается в изображение, которое мы потом печатаем и вставляем в рамку. Говоря проще, рассмотрим, как получается цифровое фото.

 

Главную роль в появлении цифрового фото, бесспорно, играет матрица. На данный момент фотоаппараты оснащены двумя видами сенсоров — CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor) ипи CCD (Charged Coupled Device). И тот и другой превращают попадающие на матрицу фотоны в электрический заряд. Различаются они принципами работы с зарядами. CMOS умеет считывать информацию на плоскости координат по оси X-Y в любом порядке, не дожидаясь полной загрузки изображения. CCD такими свойствами не обладает, умея читать информацию только последовательно. Отличаются эти сенсоры и способом производства. Если для изготовления CCD требуется дорогостоящее специализированное оборудование, то CMOS не так требователен и обходится гораздо дешевле.

 

Матрицы матрицами, но не надо забывать, что объектив тоже вносит свою лепту в получение картинки. Увеличение физических размеров матрицы неизбежно влечет за собой увеличение диаметра линз. Если к дюймовой матрице прикрутить что-то типа квартирного глазка, то результат будет очень печальным. Маленькая линза не пропустит через себя много света, и изображение получится темным и размытым. Но есть маленькая хитрость, чтобы осветлить картинку. Просто выстави большую выдержку и маленькое число апертуры. В таком случае мы открываем диафрагму, и на матрицу через линзы попадает больше света. А на картинке при этом получаем размытый фон. Идеальная ситуация для съемки портрета. Именно этим приемом пользуются фотографы, чтобы выделить конкретного человека из толпы. Через большую дырку наивысшая резкость получается только в наведенной точке. Чем дальше от нее, тем больше «плывет» изображение. Если навести фокус на нос кошки, то ее уши окажутся совсем размытыми. Такие приёмы можно использовать даже на современных флагманских смартфонах с достойными камерами — LG G3, Nokia Lumia 1020, Samsung Galaxy S5 и др.

 

Итак, матрица фотоаппарата состоит из миллионов светочувствительных частиц, и именно с их помощью и формируется изображение. Каждый такой пиксель состоит из трех фотодиодов, каждый из которых соответствует одному из основных цветов: красный, синий и зеленый. Именно за счет этого можно преобразовать картинку в электрические импульсы. На эти диоды через линзы объектива попадают световые импульсы — фотоны, и матрица записывает информацию об их количестве. Но информация приходит в аналоговом виде. Нам же нужно перевести ее на тот язык, который в дальнейшем поймут фотоаппарат, компьютер и принтер. И если аналог — это волна, то цифра представляет собой нолики и единички. И изображение надо представить именно в таком виде. Тут на помощь приходит устройство, которое есть в каждом фотоаппарате — Analog to Digital Converter (ADC).

 

ADC переводит нашу волну в цифры, которыми фотоаппарат дальше может оперировать. Он ловит для каждой точки в каждом светочувствительном элементе матрицы количество фотонов красного, зеленого и синего цветов, определяет получившийся в итоге цвет и присваивает ему число. К примеру, возьмем 8-битный ADC. Он позволяет разделить яркость для каждого пикселя от 0 до 255 по каждому цвету. В итоге мы получаем изображение, каждая точка которого записана определенной цифрой. Вся эта информация складывается в буфер, где уже сам фотоаппарат записывает изображение на карту памяти, с которой потом оно попадает в компьютер. Насколько быстро фотоаппарат будет готов снимать следующий кадр, зависит не только от того, как быстро он обработает снимок, но еще и от того, насколько быстро камера сможет перекинуть фотографию из буфера. Тут уже в игру вступает карта памяти. Сейчас на рынке существует довольно много стандартов: CF, SD, SDHC, MMC и др. Скорость измеряется как на стандартном CD-ROM — в мегабайтах в секунду.

 

На карточку картинка обычно записывается в формате JPEG. Это общепринятый формат изображения, который поймет любая программа для просмотра фотографий или принтер. Формат RAW для каждой камеры свой собственный. Представляет собой почти не обработанное фотоаппаратом изображение, а скорее прямой отпечаток матрицы. Поэтому он гораздо более гибкий, чем JPEG, и позволяет человеку, знакомому с фоторедакторами, обрабатывать фотографию вместо камеры, выправляя вручную температуру, баланс белого и экспозицию. С JPEG такие манипуляции просто невозможны.

 

Такой вот долгий и сложный путь должен пройти обычный световой импульс, чтобы превратиться в цифровую фотографию, которую можно посмотреть и даже пощупать руками, если напечатать на принтере.

По материалам userok.org

 

Получение цифровых фотографий и их обработка

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей

«Центр детского творчества»

Барун-Хемчикского кожууна Республика Тыва

Мастер-класс:

/Получение цифровых фотографий и их обработка/

Педагог объединения

«Мир в объективе»

Чульдум Менги Оптуг-оолович

Кызыл-Мажалык-2016

Тема: Получение цифровых фотографий и их обработка.

Цели:

1. научить участников мастер-класса получения цифровых фотографий, а также их обработки средствами графического редактора;

2.  привитие информационной культуры как составляющей общей культуры современного человека, повышение уровня художественной и технологической образованности.

3. знакомство на практике с деятельностью фотодизайнера;

План проведения мастер-класса:

1. Организационный момент.

2. Ознакомление с фотоаппаратом и принципом работы.

3. Обучение педагогов с базовой обработкой цифровой фотографии в графическом редакторе Photoshop.

Оборудование и материалы: зеркальный фотоаппарат, компьютер, мультимедийный проектор, штатив, экран для проектора.

Ход проведения мастер-класса:

Особенностью современного этапа развития общества является стремительное увеличение потоков информации, совершенствование информационных технологий и компьютерной техники.

В условиях информационного общества, когда знания в мире стремительно устаревают, необходимо не столько передавать учащимся сумму знаний, сколько научить их приобретать самостоятельно и уметь пользоваться ими для решения новых познавательных и практических задач.

Компьютерная программа любой сложности, прежде всего, инструмент в руках творца – человека. Только знания и умения пользователя одушевляют, придают неповторимость результатам работы в любой программе.

Опыт применения в проектах фотографии обеспечивает индивидуализацию обучения, создание положительной мотивации, активизацию познавательной деятельности, стимулирование инициативы, отрабатывает навыки социального взаимодействия.

В наше время применение цифровых технологий в фотографии во многом облегчило процесс фотографирования. Преимущества цифровой фотографии :

-возможность сразу видеть результат;

-оперативность процесса съёмки и получения конечного результата;

-огромный ресурс количества снимков;

-более дешевое и долговременное хранение файлов на цифровых устройствах;

-более простой и дешевый процесс копирования, печати и распространения фотографий;

-возможность встроить в файл изображения такие данные, как время и дата съемки, модель камеры, время выдержки, информацию о вспышке и другие подобные данные;

-возможность делать и хранить тысячи фотографий используя одну фотокамеру;

-простота редактирования фото и создания спецэффектов.

Как фотографировать зеркалкой (зеркальным фотоаппаратом)?

Итак, у Вас появился зеркальный фотоаппарат! Что дальше? Какой режим съемки выбрать? Как построить кадр? Какую кнопочку нажать, чтобы фотография получилась красивой?

При фотографировании зеркальным фотоаппаратом — следует обратить внимание на несколько нюансов, отличающий съемку зеркалкой — от съемки обычной фотокамерой — даже цифровой.

Прежде всего обратимся к режимам съемки. Предустановленные режимы съемки помогают начинающим фотографам получить наиболее достойные результаты — не вникая в тонкости настройки своей камеры.

Конечно, и простейшие «цифромыльницы»  имеют собственные предустановленные настройки — режимы съемки. Однако не многие компактные фотоаппараты имеют такие режимы как P, A (или Av), S (или Tv), M, Sv, A-Dep — которые, в основном, являются прерогативой зеркальных камер, или очень «продвинутых» компактных камер.

Итак, как же выжать из камеры все 100% ее возможностей? Какими режимами воспользоваться?

Если Вы только начали изучать премудрости фотодела, или же сомневаетесь, какой режим выбрать — можно, конечно, поставить «авто» режим, но выставлять этот режим съемки используя зеркалку — не только не солидно, но и не практично — ибо возможность держать результат под контролем в данном случае минимален.

Если вы еще новичок в фотографии, то для начала можно воспользоваться режимом P.  В этом режиме — камера автоматически устанавливает экспозицию (соотношение диафрагмы и выдержки) для точного экспонирования фотографируемого объекта. В инструкциях — этот режим называется программной автоэкспозицией, отсюда и буква Р.
Когда я купил свою первую «продвинутую» цифромыльницу, то использовал, большей частью, именно этот режим, так как он позволял контролировать чувствительность матрицы (и с помощью этого получать фотографии без шумов, а также смог осуществлять экспокоррекцию – так что фотографии получались ночью темными, а днем – светлыми, а не так – как вздумается фотоаппарату 🙂

Подготовка к съемке:

· выбрать фотокамеру для съемки

· выбрать место расположения объекта съемки,

· обеспечить равномерное освещение объекта,

· выбрать позицию для фотокамеры, укрепить камеру на штативе или зафиксировать в неподвижном положении.

Фотосъемка:

· включить фотокамеру в режим съемки

· выбрать в экранном меню камеры режим максимального качества снимков,

· отключить фотовспышку

· получить несколько снимков объекта, используя режимом P, переключить фотокамеру в режим просмотра снимков, отобрать наиболее качественные кадры, остальные удалить.

Обработка полученных снимков в программе графического редактора.

· Скопировать полученные файлы в папку на жестком диске компьютера, используя USB-интерфейс или иной предусмотренный камерой.

· Используя программу просмотра изображений, выбрать из полученных цифровых снимков наиболее пригодные для дальнейшей обработки.

· Открыть один из выбранных файлов в программе Photoshop.

Работая с программой Photoshop:

чаще всего вам придется работать с уже имеющимися изображениями. Либо вам понадобится что-то в них исправить, либо вы захотите взять часть в изображении, чтобы использовать в другом изображении, да мало ли для чего еще.

Открытие изображения

Сначала необходимо открыть само изображение в программе Phoroshop. Для этого выберете команду меню Файл -> Открыть (File -> Open). В отрывшемся окне выберите необходимое изображение. 

Обратите внимание, в пункте Тип файла огромный список поддерживаемых файлов. Если вы выберете определенный тип файла (например, gif), то в окне выбора будут отображены только файлы с этим расширением. Поэтому, если вы точно знаете, что данный файл лежит в данной папке, а в окне выбора изображения вы его не видите, значит вы выбрали не тот тип файла.

Постановка задачи

Как всегда рассмотрим на примере. Предположим у нас есть две вот такие фотографии:

1. Фон.

2. Фотография.

А мы хотим, чтобы фотография оказалась на фоне. Что нам необходимо сделать:

1.Создать новый файл для нового изображения .

2.Разместить на разных слоях нового файла изображения.

3.Вырезать фотографию. Для этого его необходимо сначала выделить.

4.Добавить естественности новому изображению.

Разберем все пункты по шагам. Вы можете подобрать свои фотографии или скачать .

Создание нового файла

Итак, создадим новый файл, размером А4 (хотя мы могли бы сделать и меньшее изображение).

Создадим два новых слоя: один назовем «рамка», другой — «портрет», причем слой -портрет- должен находится под слоем -рамка-. Чтобы слою дать название, щелкните правой кнопкой мыши по слою, в открывшемся контекстном меню выберите -Параметры слоя- (Layer Properties). Откроется окно параметров, где и нужно задать имя:

Сейчас у нас в программе открыты три файла, т.е три окна с разными файлами. Причем активным окном (с которым работаем) является последнее.

В нем, на слое -рамка- мы расположим наше портрет. Для этого:

Сделаем активным окно с рамкой (просто щелкните по нему).

Выделим все изображение, для этого в меню выберем команду Выделение -> Все (Select -> All) или нажмите комбинацию клавиш Ctrl+A. Вокруг изображения появится рамочка выделения в виде бегущих муравьев.

Скопируем это изображение (Ctrl+C). Теперь сделаем активным наше рабочее окно (щелкнем по нему), убедимся, что активным является слой -рамка- (если нет, то щелкните по нему) и вставим изображение (Ctrl+V). Теперь на слое рамка изображена рамка.

Проделайте все тоже самое, чтобы расположить на слое -портрет- изображение портрет. Таким образом, у нас есть обе необходимые составляющие для будущего изображения. Поэтому файлы с фотографиями можно закрыть.

Выделение портрета

В Photoshop предусмотрено несколько инструментов выделения изображения, один из них (прямоугольное выделение) мы рассматривали на первом уроке. Но здесь оно не подойдет, так как наш конь имеет сложную форму.

Для его выделения мы воспользуемся двумя инструментами на панели инструментов: 

Нажмите левой клавишей мыши на инструмент -быстрое выделение-, откроется окно выбора инструмента:

Выберите инструмент -волшебная палочка-. Если щелкнуть по какому-либо пикселу слоя этим инструментом, то будут выделены смежные пикселы одного оттенка. На панели параметров этого инструмента выберите следующие значения:

В поле -Допуск- (Tolerance) можно вводить значения от 0 до 255. Если установить значение 0, то будет выделен только один оттенок, если установить 32, то инструмент будет выделять пикселы в диапазоне от цвета на 16 единиц темнее и до цвета на 16 единиц светлее того, по которому вы щелкнули. В нашем случае мы установили значение 100.

Мы также установим флажок -Сглаживание- (Anti-aliased), чтобы сделать более гладкими границы выделенной области.

Флажок -Смежные пикселы- (Contiguous) выделяет только те пикселы, которые находятся в соседних с выбранным областях.

Уберите флажок -Образец всех слоев- (Sample All Layers), т.к. он распространяет свое действие на все слои, а мы работаем только со слоем -портрет-.

Теперь щелкните инструментом по изображению портрет, он выделится.

Само выделение не будет идеальным (мы его доработаем позже), на этом этапе главное выделить контуры . Если вам не нравится то, как выделилось, щелкните еще раз инструментом и выделение пропадет (или Ctrl+Z) и попробуйте снова.

Теперь, когда наш портрет выделен, нам нужно удалить все лишнее. Для этого в меню выберем команду Выделение -> Инверсия (Select -> Inverse). Теперь будет выделена вся область вокруг коня. Жмем Del на клавиатуре и получаем нашего вырезанного портрета на фоне рамка.

Уберем выделение (в меню выберем команду Выделение -> Убрать выделение). Согласитесь очень не плохо, только траву надо убрать. Для этого сначала увеличим нижнюю часть изображения (там где трава). Для этого на панели инструментов возьмите инструмент -Лупа-.

На панели параметров этого инструмента щелкните по лупе с плюсиком.

Теперь щелкните по той части слоя, где трава. Увеличится эта часть изображения, если щелкнуть еще раз, она еще увеличится. Если щелкнуть по лупе с минусом, а потом по изображению, то оно будет уменьшаться. Так вы можете увеличивать и уменьшать изображения для удобства работы с ним.

Итак, вы увеличили ту часть, где трава. Нажмите левой клавишей мыши на инструмент -Лассо-, откроется окно выбора инструмента:

Выберите инструмент -магнитное лассо-. Этот инструмент автоматически создает выделенную область в то время, как вы перемещаете или перетаскиваете курсор. Граница области «прилипает» к ближайшему отличительному оттенку цвета или тени, который определяет границу фигуры.

Щелкните по изображению, чтобы создать первую промежуточную точку. Перемещайте курсор вдоль границы фигуры, которую вы хотите .В то время как вы перемещаете курсор, линия выделения будет «прилипать» к границе фигуры. Появляющиеся в процессе перемещения курсора временные точки исчезнут, как только вы замкнете контур. 

Снова Del на клавиатуре, убрать выделение, уменьшить размер до нормального (на панели инструментов возьмите инструмент -Лупа- на панели параметров щелкните по лупе с минусом). 

Все, наше изображение готово, а мастер-класс закончен.

Спасибо за Внимание!

Цифровые фото и видео

Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 8 классы | Планирование уроков на учебный год (по учебнику Н.Д. Угриновича) | Цифровые фото и видео

§ 3.2. Цифровые фото и видео

Содержание урока

3.2. Цифровые фото и видео

Практическая работа

Лабораторная работа № 8 «Захват цифрового фото и создание слайд-шоу»

3.2. Цифровые фото и видео

Цифровая фотография. Цифровые фотокамеры позволяют получить изображение высокого качества непосредственно в цифровом формате. Полученное цифровое изображение сохраняется в цифровой камере на сменной карте flash-памяти. После подключения цифровой камеры к USB-порту компьютера производится копирование изображений на жесткий диск компьютера (рис. 3.3). При необходимости можно провести редактирование фотографии с помощью растрового графического редактора. Высококачественная цветная печать цифровых фотографий производится на струйном принтере.

Рис. 3.3. Цифровая фотография

Размер растровых цифровых фотографий может достигать 3000 х 2000 точек при глубине цвета 24 бита на точку. Если сохранить фотографию на карте флэш-памяти в формате BMP, информационный объем такого изображения получается достаточно большой:

/ = 24 бита • 3000 • 2000 = 144 000 000 бита = 18 000 000 байтов ≈ 17 578 Кбайт ≈ 17 Мбайт.

Возможность хранения на карте флэш-памяти десятков цифровых фотографий обеспечивается использованием графического формата со сжатием по методу JPEG.

Цифровое видео. Цифровые видеокамеры позволяют снимать видеофильмы непосредственно в цифровом формате. Цифровое видео, представляющее собой последовательность кадров с определенным разрешением, сохраняется в видеокамере на flash-диске. После подключения цифровой видеокамеры к компьютеру необходимо скопировать на жесткий диск компьютера (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Цифровое видео

Обычно цифровой видеопоток разбивается на фрагменты, называемые сценами. Монтаж цифрового видеофильма производится путем выбора лучших сцен и размещения их в определенной временной последовательности. При переходе между сценами можно использовать различные анимационные эффекты: наплыв, растворение и др.

Просмотр цифрового видео можно осуществлять непосредственно на экране монитора компьютера или на подключенном телевизоре.

Видеофильм состоит из потока сменяющих друг друга кадров и звука. Показ полноцветных кадров и воспроизведение высококачественного звука требуют передачи очень больших объемов информации в единицу времени. Поэтому в процессе захвата и сохранения видеофайла на диске производится его сжатие.

Во-первых, используются методы сжатия неподвижных растровых графических изображений и звука, описанные выше.

Во-вторых, используется потоковое сжатие. В последовательности кадров выделяются сцены, в которых изображение меняется незначительно. Затем в сцене выделяется ключевой кадр, на основании которого строятся следующие, зависимые кадры. В зависимых кадрах вместо передачи кодов цвета всех пикселей передаются коды цвета только небольшого количества пикселей — те, которые были изменены.

Телевизионный стандарт воспроизведения видео использует разрешение кадра 720 х 576 пикселей с 24-битовой глубиной цвета. Скорость воспроизведения составляет 25 кадров в секунду. Следовательно, в одну секунду необходимо передать огромный объем видеоданных:

/ = 24 бита • 720 • 576 • 25 = 248 832 000 битов ≈ 31 104 000 байтов ≈ 30 375 Кбайт ≈ 30 Мбайт.

При захвате и сохранении цифрового видео может использоваться один из двух способов сжатия данных. При сохранении видеофайлов в формате AVI могут применяться различные методы, использующие «фирменные» алгоритмы сжатия данных. При сохранении видеофайлов в формате MPEG используется стандартизированный метод сжатия данных.

Потоковое видео. Для передачи видео в Интернет к USB-порту компьютера подключается Web-камера (рис. 3.5). Так как скорость передачи данных в Интернете ограничена, применяются потоковые методы сжатия с использованием одного из двух стандартов: RealVideo или Windows Media.

Рис. 3.5. Потоковое видео

Потоковое сжатие применяется как для видео, так и для звука. Сжатие видео обеспечивается за счет уменьшения размера кадра, уменьшения частоты кадров, а также уменьшения количества цветов. Для сжатия звука можно уменьшить частоту дискретизации и глубину кодирования, а также вместо стерео выбрать монофонический звук (один канал).

Однако в связи с широким распространением широкополосного высокоскоростного подключения к Интернету качество потокового видео и звука существенно улучшилось.

Контрольные вопросы

1. Подготовьте реферат по одной из тем:

Процесс получения цифровых фотографий;
Основные этапы создания цифрового видеофильма.

2. Как можно уменьшить информационный объем потокового видео, передающегося в единицу времени по компьютерным сетям?

Cкачать материалы урока

Фотографические процессы — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Фотографические процессы — совокупность технологий, позволяющая получить фотографическое изображение на фотоматериалах.

Исторические способы получения монохромных отпечатков[править | править код]

• Аддитивные методы цветной фотографии
  • Метод последовательной экспозиции
  • Растровые способы
• Субтрактивные методы цветной фотографии
• Исторические процессы
• Фирменные процессы
• ЦНД-ORWOCOLOR
• ЦО—ORWOCHROM
• ОЧ

Подразумевают съёмку цифровым фотоаппаратом, обработку (опционально) изображения на компьютере и получение снимка в виде файла или распечатки на принтере.

Комбинированные фотографические процессы[править | править код]

• Плёночно-цифровой — экспонированная и обработанная фотоплёнка в дальнейшем сканируется на сканере, и конечным результатом процесса является файл с изображением или распечатка этого файла, сделанная на принтере.
• Цифровой с оптической печатью — полученный с цифрового фотоаппарата файл печатается на классическую фотобумагу и другие традиционные фотоматериалы. Используется чаще всего в художественных целях для получения определённого стиля изображения, или при нанесении изображений на непригодную к печати на цифровом принтере основу (изображения на поверхностях неправильной формы и грубой фактуры, вогнутых и выпуклых), а также для получения долговечных изображений (например, медальон на каменном надгробии).
• Аналоговый с промежуточной цифровой обработкой — фотоплёнка сканируется, изображение обрабатывается в цифровом виде и печатается на классическую фотобумагу или на специальную позитивную плёнку. Применяется при реставрации сильно повреждённых или испорченных в кросспроцессинге плёнок и фотографий.

Промышленные фотографические процессы[править | править код]

Обработка изображений в цифровой фотографии

Как получить оптимальный результат в цифровой фотографии, что делать, если при съемке допущена ошибка? Сначала нужно проанализировать результаты.

«Новая технология диктует новые правила. То, чем вчера занимались только супер-профессионалы, сегодня делает каждый. Добро пожаловать в цифровой век! Кому нужны чемоданы ч/б пленок, ворохи выцветших потертых снимков?! Перед вами цифровая вечность! Почувствуйте себя творцом!» — кричат нам компании-лидеры рынка цифровой фотографии. И вот уже в руках фотолюбителей и профессионалов замелькали новенькие камеры. Налицо почти всеобщая эйфория: нажал на кнопку — получи результат. «Шу-шу… мегапикселей, шу-шу… оптический зум», — нахваливает свою продукцию менеджер-продавец. Как тут удержаться неискушенному потребителю? Брать, и брать не раздумывая! Но как только вожделенный продукт оказывается в руках, выясняется, что есть у модной технологии и проблемы, только о них «забыли» предупредить. И все чаще пользователь слышит: «Мы не знаем; работа в этом направлении ведется».

К сожалению, индустрия развивается так быстро, что у производителей попросту нет времени решать текущие проблемы потребителей — они озабочены захватом новых рынков. А что же делать нам? Ведь не выбросишь аппарат стоимостью в несколько сотен, а то и тысяч долларов! Да, цифровые технологии обеспечивают в большинстве случаев на порядок более высокий результат, нежели традиционные (особенно в руках непрофессионалов), но всегда есть ситуации, когда хочется что-то поправить. И хотя предела совершенству нет, это не значит, что к нему не стоит стремиться.

Как получить оптимальный результат в цифровой фотографии, что делать, если при съемке допущена ошибка, — вот вопросы, ответы на которые мы попытаемся дать. Эта (и последующие) статья будет интересна не только поклонникам цифровых технологий, но и всем, кто связан со сканированием и обработкой изображений.

Как ни странно, но с точки зрения обработки изображений с приходом «цифры» ничего не изменилось (имеется в виду не технология получения снимков, а методы их обработки). Вспомните, как выглядела раньше оцифровка фотоматериалов: съемка, проявка, печать, сканирование. Цифровая фотография совместила все этапы, так что получение графического файла стало занимать меньше времени, но проблемы обработки остались, ведь в современных сканерах и цифровых фотоаппаратах используется общая элементная база (матрицы ПЗС, аналого-цифровые преобразователи).

Впрочем, это и серьезное преимущество — одинаковые проблемы будут иметь одинаковые решения, так что все, о чем будет идти речь далее, верно и для традиционной фотографии, если нас интересует преобразование обычных снимков в цифровую форму. Две технологии настолько близки, что порой кажется — глубокой разницы между ними нет. Но это только иллюзия. И прежде чем окончательно перейти в «цифровую плоскость», давайте в последний раз взвесим все аргументы «за» и «против» двух технологий.

Современный уровень традиционной фотографии чрезвычайно высок. С некоторыми оговорками можно утверждать: процесс получения обычных пленочных и печатных материалов обеспечивает не только широчайший тоновый диапазон, но и точную цветопередачу изображений. По крайней мере, для этого существуют все необходимые средства (кстати, по большей части цифровые, т. к. единственным аналоговым этапом в современной технологической цепочке осталась пленка). Вот основные достоинства традиционной фотографии:

• высокое разрешение;
• широкий тоновый диапазон;
• отлаженная технология;
• относительно низкая себестоимость конечного отпечатка.

По мере распространения цифровой фотографии два последних преимущества нивелируются (уже сегодня непонятно, почему отпечаток с цифрового носителя в лаборатории стоит вдвое дороже обычного). А вот первые два — это действительно серьезные аргументы.

«Мегапиксельная гонка», развернутая ведущими производителями, вселяет надежду, что года через полтора полупрофессиональная «цифра» (не говоря уж о профессиональных моделях) в ценовой категории до 1000 долл. с лихвой покроет возможности 35-мм пленки. А многих вполне устраивает и сегодняшнее разрешение цифровиков.

Что же еще нужно счастливому фотографу? Сущая мелочь — широкий тоновый диапазон. Имеется в виду диапазон яркостей экспонируемой сцены, т. е. фиксация деталей в глубоких тенях и ярких светах одновременно. Казалось бы, пустяк, но нет! Здесь-то и кроется ключевое отличие двух технологий.

Главная проблема цифровой фотографии в том, что информация, не захваченная при экспонировании, безнадежно утрачивается. Никакие математические операции восстановить ее не смогут — если вы не вписались в рабочий диапазон аппарата, то снимок испорчен. Широта возможного тонового диапазона цифровой камеры зависит от конструктивных особенностей, в первую очередь от свойств светочувствительной матрицы и аналого-цифрового преобразователя. Сама физическая природа полупроводниковых приборов накладывает серьезные ограничения на их возможности, и сегодня диапазон тонов «цифры» намного уже, чем у пленки, что не оставляет фотографу права на ошибку (в случае неверно установленных параметров экспозиции детали в тенях при цифровой съемке теряются).

В традиционной фотографии недоэкспонированный кадр может быть эффективно оцифрован с помощью оборудования соответствующего класса (например, сканера с широким динамическим диапазоном). Здесь пленка имеет неоспоримое преимущество. В ближайшее время ситуация вряд ли изменится, так что в цифровой фотографии нужно особенно четко контролировать процесс экспонирования (хотя и в традиционной фотографии это никогда не было второстепенным вопросом). Самый простой и наглядный способ оценки качества цифрового изображения — анализ его гистограммы. Вид и характер статистического графика позволяют делать объективные выводы. Подробное описание и классификация гистограмм будут представлены ниже.

Экспозиция — важный, но не единственный фактор, влияющий на результат в «цифре». Наряду с технологическими вопросами на передний план выходит проблема преобразования информации об изображении, а любые цифровые преобразования, как известно, приводят к потерям. История жизни цифрового снимка — это история постоянных искажений исходных данных. Дабы избежать неоправданных потерь качества, рассмотрим цифровую фотографию в ракурсе процессов получения, преобразования и сохранения информации.

Этапы обработки цифрового изображения

Цифровая съемка предполагает пять основных этапов, несущих потенциальную опасность исказить или вовсе утратить драгоценные данные:

1. Экспонирование. С него начинается процесс преобразования информации.
2. Оцифровка. Во время экспонирования свет, отраженный объектами сцены, проходит через оптическую систему камеры и попадает на светочувствительную матрицу. Под действием света ячейки матрицы вырабатывают электрический ток. Сигналы подвергаются оцифровке, результат которой впрямую зависит от качества электроники и выбранного режима работы аппарата. На обработке сказываются многие факторы: фоновый ток матрицы, тепловые шумы, интерполяция пространственного Байеровского фильтра, баланс белого, гамма-коррекция (а еще есть функции подавления шумов, повышения резкости, увеличения чувствительности и т. д.). Повлиять на оцифровку мы можем лишь отчасти. Основные факторы лежат в области технических решений, реализованных на аппаратном уровне.
3. Сохранение данных. Зафиксированное изображение должно быть сохранено в памяти цифровой камеры, проблема сводится к выбору подходящего графического формата. Практически все камеры предлагают как минимум два метода: форматы, использующие компрессию с потерями, и без нее. Любые потери с идеалистических позиций, безусловно, негативный факт, но зачастую они столь незначительны, что ими можно пренебречь, получив значительный выигрыш в числе снимков, помещающихся в память камеры.
4. Коррекция (редактирование). После получения снимка большинство пользователей желают, как правило, слегка его поправить: осветлить/затемнить, повысить резкость, исправить цветовой баланс и т. д. На этом этапе традиционно применяются различные пакеты растровой графики (Adobe Photoshop или простенький редактор, поставляемый с камерой). Но недостаточное понимание процессов редактирования приводит к последствиям более грозным, чем ошибки на всех предыдущих этапах вместе взятые.
5. Вывод на печать. Последняя возможность испортить изображение, даже если до сих пор все сделано правильно. Иногда в этом вина не столько пользователей, сколько разработчиков, но поверьте: всегда есть способ и эту ответственную процедуру выполнить с минимальными потерями.

Практически повлиять на результат съемки можно только одним способом — настройкой соответствующих параметров цифровой камеры. Рассмотрим установки, определяющие качество цифрового снимка.

1. Экспозиция. Параметры экспозиции, как и в традиционной фотографии, задаются выдержкой и диафрагмой, именно они определяют количество света, приходящее на светочувствительную матрицу. От правильного выбора этих характеристик зависит главное — сможет ли камера зафиксировать сюжет. Экспозиция определяет фактический тоновый характер снимка, что важно учитывать при последующей коррекции.

Поскольку нас интересуют цифровые преобразования, мы не станем подробно обсуждать установку выдержки или диафрагмы — большинство аппаратов имеют отличные автоматические функции. В ситуациях, когда автомат не справляется со сложными условиями съемки, профессионалы прибегают к брекетингу (съемке одной сцены с разными параметрами экспозиции). Пример дан на рис. 1. Обратите внимание: сначала изображение получилось слишком темным (в тенях часть деталей утеряна), затем слишком светлым (на потолке образовались области плоской засветки), и только последний вариант эффективно уложился в доступный тоновый диапазон.

Рис. 1. Ручной брекетинг. Примеры недостаточной, избыточной и нормальной экспозиции.

Оценить качество экспозиции трудно, для этого надо как минимум видеть готовый результат. Многие делают выводы, глядя на экран компьютера — такая оценка субъективна и зависит от множества факторов (далеко не все знают, как правильно откалибровать монитор). Но существует и объективный метод анализа изображений — использование гистограмм, графиков распределения тонов в изображении — увы, далеко не все камеры имеют подобные функции. К счастью, гистограмму графического изображения можно посмотреть в любом растровом редакторе, например, Adobe Photoshop (команда Image, Histogram).

2. Чувствительность. По аналогии с традиционной фотографией в «цифре» есть возможность изменения чувствительности при съемке.

Установка чувствительности цифровой камеры в некотором смысле парадокс — ведь не меняется же сама CCD-матрица или ее физические свойства! За что же тогда отвечает этот параметр?

В традиционной фотографии чувствительность пленки определяет рабочие диапазоны освещенности (измеряется в единицах ISO). Пленка с чувствительностью в 100 единиц годится для съемки в солнечную погоду, но неважно ведет себя при съемке вечером или в сумерках — для этого существуют пленки 400, 800 и 1600 единиц. Большие значения этого параметра достигаются за счет увеличения размеров светочувствительных кристаллов в фотоэмульсии, соответственно, увеличивается зернистость снимков. Теоретически, можно всегда пользоваться пленкой с малой зернистостью, но тогда для съемки темных сцен потребуются слишком длинные выдержки, что недопустимо при экспонировании движущихся объектов.

В цифровой фотографии увеличение чувствительности означает включение электронных схем усиления сигнала. При этом вместе с сигналом мы получаем и увеличение нежелательных шумов (аналога зернистости), особенно заметных в областях теней и однородного цвета.

Несмотря на такое сходство обоих видов фотографии, пленка имеет значительное преимущество в качестве. Большинство современных цифровых аппаратов при чувствительности более 320 единиц часто дают неприемлемый результат, а полупроводниковая природа светочувствительной матрицы не позволяет надеяться на скорое исправление этого недостатка.

3. Фокусировка (резкость). Оптическая система — важнейшая часть фотоаппарата. От того, насколько в фокусе находятся важные детали сцены, впрямую зависит качество снимка.

Недостаточная резкость сцены определяется сугубо оптическими эффектами, поэтому независимо от причины (качества объектива или неверного определения дальности) результат одинаков. Никакие цифровые методы не создают деталей из ничего. Нельзя из сильно расфокусированного снимка получить нормальный. Но и слегка расфокусированный снимок ненамного лучше. Как правило, изображение поддается коррекции, если нерезкость не превышает одного пикселя. Поэтому далее мы будем говорить о случае, когда все оптические возможности камеры эффективно использованы.

Повышение резкости — полезная операция практически для всех изображений. Чтобы компенсировать проблемы объектива и субъективно улучшить качество изображения, производители большинства камер обязательно включают ее в свои аппараты. Причем имеются в виду именно цифровые методы. Обычно для повышения резкости используются либо высокочастотные фильтры на сверточных масках, либо фильтры нерезкого маскирования. Первые приводят к усилению контраста всех мелких деталей изображения, включая шумы, поэтому на аппаратном уровне обычно имеют ограниченное применение. Основным способом повышения резкости является метод нерезкого маскирования.

Выбор, перед которым стоит пользователь цифровой камеры, таков: повышать резкость во время съемки или делать это при обработке на компьютере. Все зависит от того, чего вы хотите: если нет желания связываться с компьютерной обработкой — доверьтесь фотоаппарату, стандартные средства дают довольно приличный результат. Если собираетесь доводить изображение вручную, лучше функцию повышения резкости выключить и выполнить ее самостоятельно в растровом редакторе, подобрав оптимальные параметры вручную. Некоторые аппараты повышают резкость, даже когда соответствующие установки выключены, поэтому целесообразно внимательно исследовать сделанные снимки.

Кстати, аппаратная функция повышения резкости иногда приводит к сомнительным результатам, если снимки сохраняются в формате JPEG, в котором сжатие происходит за счет небольших потерь высокочастотной информации, в частности, резких контуров объектов.

4. Учет условий освещения (цветовой баланс). Определение условий съемки в цифровых аппаратах сводится к настройке под так называемую цветовую температуру, обуславливающую цветность, которую приобретают все объекты сцены под действием внешнего освещения. Ошибки приводят к покраснению или посинению лиц на цифровом снимке. И хотя большинство аппаратов имеют алгоритмы автоматического определения цветовой температуры, эта функция по-прежнему остается ахиллесовой пятой современной цифровой фотографии.

Автоматика хорошо отрабатывает освещение однотипными источниками, но при комбинированном освещении (дневной или искусственный свет, лампы накаливания, вспышка) она просто беспомощна. Проблема настройки цветового баланса столь велика, что ей будет посвящена отдельная статья.

Мы рассмотрели основные установки, определяющие результат в цифровой фотографии, но главная сложность состоит не в том, как правильно их задать, а в том, что делать, если в конечном изображении что-то не так. Естественно, сначала надо понять, в чем проблема, поэтому перейдем к цифровым методам анализа.

Анализ гистограмм

Основным способом анализа изображений традиционно являются гистограммы. Они активно применяются для определения параметров экспозиции и проведения тоновой коррекции полученных фотографий.

Рис. 2. Общий вид гистограммы

Гистограмма — столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселей изображения (по вертикали), имеющих заданный уровень яркости (по горизонтали). Поскольку пикселей может быть очень много, гистограмма при отображении обычно нормируется (рис. 2). Для тонкой настройки общей гистограммы яркости чаще всего недостаточно, поэтому строят гистограммы для каждого канала: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Каналы, полутоновые изображения в градациях серого, хранят информацию о распределении одного компонента цветовой модели RGB. Максимуму интенсивности в канале отвечают области высокого содержания соответствующей составляющей.

Гистограмма служит источником как количественной, так и качественной информации. Общий ее вид о многом поведает профессионалу. Она может использоваться для анализа тонового характера изображения, определения тоновых дефектов и даже условий съемки.

Для удобства описания областей гистограммы диапазон тонов делят на три части (рис. 2): тени (области низкой яркости, shadows), света (области высокой яркости, highlights) и средние тона (области средней яркости, midtones).

Многие производители осознают важность адекватного использования тонового диапазона и потому внедряют функцию отображения гистограммы будущего снимка в электронный видоискатель. Конечно, при съемке информация о распределении уровней яркости намного важнее, но, как будет показано ниже, и при дальнейшей обработке на компьютере она может быть достаточно эффективна.

Определение тонового характера изображения

Одна из целей работы с гистограммой — определение тоновых особенностей кадра: общей его тональности, усредненного уровня его светлоты (темной, светлой и средней).

Для объективного определения тонового характера изображения необходимо мысленно найти центр равновесия его гистограммы. Если положение точки равновесия смещено в сторону теней, то мы имеем дело с темным изображением, если в сторону светов — со светлым, если ярко выраженного смещения нет — со средним по тону. Положение точки равновесия можно искать как на глаз, так и по вычисленному параметру гистограммы Mean — среднему значению яркости (рис. 2). Если оно менее 100, то изображение темное, если более 150 — светлое. Конечно, нельзя слепо полагаться на указанные рекомендации, но в 95% случаев этого достаточно, чтобы точно определить тоновый характер и сделать соответствующие выводы, например, о необходимой коррекции.

Рис. 3. Определение тонового характера изображения по гистограмме

На рис. 3 приведен пример определения фактического тонового характера по его гистограмме. Судя по положению центра равновесия, обозначенного красным цветом, мы имеем дело со средним по тону изображением со смещением в область теней. Исходя из гистограммы, можно сделать вывод о неэффективном использовании тонового диапазона вследствие недостаточной экспозиции. Но левая часть графика указывает на наличие деталей в теневых участках изображения, а значит, непроработка теней и недостаточный контраст при печати могут быть исправлены средствами тоновой коррекции.

Трудно поверить, но все эти выводы были сделаны исключительно по гистограмме. Нужно только знать, как ее интерпретировать.

Рассмотрим типичные виды гистограмм.

1. Гистограмма темного изображения. Имеет ярко выраженное смещение тонов в сторону теней (рис. 4). Ей характерен широкий и высокий пик в левой части графика. То есть изображение считается темным, если основная масса пикселей имеет низкие уровни яркости. Но это не означает, что в нем не должно быть пикселей высокой яркости, наоборот, качественный снимок темной тональности чаще всего будет иметь на диаграмме «экспоненциальный» хвост в области ярких значений, медленно сходящий на нет к концу тонового диапазона. Из того, что тоновый характер изображения по гистограмме темный, не следует, что изображение обязательно нужно осветлять: возможно, это его истинная тональность — все зависит от сюжета.

Рис. 4. Классическая гистограмма темного изображения. Красной стрелкой показан экспоненциальный спад в светах.

2. Гистограмма светлого изображения. В некотором смысле светлая картинка (рис. 5) — прямая противоположность темной. В ее гистограмме будет широкий и высокий «холм» в области светов, определяющий основную массу пикселей изображения, и экспоненциальный спад в тенях. Вот только этот темный хвост может не достигать минимального уровня яркости — фотографии светлой тональности совершенно необязательно иметь глубокие тени.

Рис. 5. Гистограмма светлого изображения

3. Гистограмма среднего по тону изображения. Изображение может быть средним по тону либо вследствие того, что большинство пикселей имеют среднюю яркость, либо из-за равного соотношения светлых и темных пикселей в целом. На рис. 6 мы явно имеем дело с первым вариантом. Большинство обычных изображений средние по тону.

Рис. 6. Классическая гистограмма среднего по тону изображения

4. Гистограмма с «проваленными» тенями. Характерная особенность — срез края диаграммы слева в области теней (рис. 7). Такое впечатление, будто часть графика в тенях оторвана. Чувства нас не обманывают: такая гистограмма — свидетельство неверно выбранной экспозиции или неправильно выполненного сканирования.

Рис. 7. Гистограмма с «проваленными» тенями (справа). Нормальное изображение (слева).

Современные цифровые камеры хорошо отрабатывают проблему недостаточной экспозиции, так что, возможно, вы не так часто будете сталкиваться с такими дефектами.

Значительно чаще такую гистограмму можно получить при сканировании. Если после оцифровки вы видите характерный срез в тенях, то, вероятнее всего, была допущена ошибка при определении точки черного (самого темного тона в изображении), в результате чего были утрачены детали в тенях. Естественно, цифровыми методами детали уже не вернуть, так что лучшим выходом было бы выполнить сканирование заново. Есть только одно оправдание для такой гистограммы — в оригинале изначально могло не быть деталей в этом тоновом диапазоне. Обычно тогда в изображении явственно проступает шум, и оператор может принять решение попросту «провалить» тени, тем самым спрятав дефект.

На рис. 7 справа (тени «провалены») явно виден срез. Если посмотреть на область, выделенную белым пунктиром, то вместо складок на одежде в правом изображении мы увидим плоские черные пятна, тени же левого не такие глухие и содержат тоновые переходы.

5. Гистограмма «вылета» в светах. При избыточной экспозиции может возникать гистограмма, показанная на рис. 8. Срез справа в области высоких яркостей свидетельствует об утраченных деталях в светах. Яркая засветка привела к тому, что белые ткани одежды превратились в плоское пятно на изображении. Утрата деталей — худшее, что может случиться с цифровым снимком.

Рис. 8. Гистограмма с «вылетом» в светах

6. Гистограмма изображения с зеркальными бликами. Не удивляйтесь, что во многих ваших снимках есть легкий всплеск в области максимальных яркостей, повторяющий в миниатюре гистограмму со срезом в светах (рис. 9). Это не что иное, как следствие зеркальных бликов на поверхности запечатленных объектов. Зеркальный блик — область очень высокой яркости, возникающая в результате отражения света источника на блестящей поверхности. Зеркальные блики есть практически в любой сцене на стеклянных, металлических, гладких пластиковых объектах. Яркость их настолько велика, что никакие ухищрения не позволяют уместить их в доступный тоновый диапазон, и они естественным образом срезаются в области светов — возникает особый пик, который не следует учитывать при качественном анализе гистограмм.

Рис. 9. Гистограмма с зеркальными бликами

7. Гистограмма изображения с источниками света в кадре. Этот вид во многом похож на гистограмму с зеркальными бликами, с той лишь разницей, что вместо бликов фигурируют сами источники (рис. 10). Как и в предыдущем случае, в области светов есть всплеск, только его размер больше, а сам он несколько шире.

Рис. 10. Гистограмма с источниками света в кадре

В большинстве случаев автоматика скверно отрабатывает съемку с источниками в кадре, поэтому здесь следует очень внимательно исследовать результат, особенно в области теней и светов, где возможна непроработка деталей.

8. Гистограмма изображения с узким тоновым диапазоном. При недостаточной экспозиции часто возникают изображения, подобные рис. 11, где доступный тоновый диапазон не используется полностью (остаются значительные области в районе высоких яркостей). Из-за этого снимок выглядит темным, хотя следовало бы ожидать средней тональности.

Рис. 11. Гистограмма изображения с узким тоновым диапазоном

Такая гистограмма свидетельствует о возможном недостаточном контрасте, но главное, что происходит чаще всего, такое изображение содержит всю необходимую информацию о деталях (в области теней наблюдается схождение к левому краю). Последующая тоновая коррекция значительно улучшает его вид (рис. 12).

Рис. 12. «Просевшая» гистограмма изображения, обработанного цифровыми методами.

Если вы столкнулись с такой гистограммой, то лучше выполнить повторную съемку или сканирование, а если это невозможно, цифровая коррекция — единственный и не худший выход.

9. Гистограмма изображения, обработанного цифровыми методами. Гистограмма на рис. 12 свидетельствует о проведенной коррекции фотографии цифровыми методами. При перераспределении уровней яркости некоторые значения оказываются практически неиспользуемыми, в результате получается «просевшая» (рис. 12) либо «линейчатая» (рис. 13) диаграмма. Всякий раз, сталкиваясь с таким графиком, можете быть уверены — что-то или кто-то изменил исходные данные. Ищите причину. В любом случае такая гистограмма исходного изображения свидетельствует о невысоком качестве оборудования или его драйверов.

Рис. 13 «Линейчатая» гистограмма изображения, обработанного цифровыми методами.

10. Оптимальная гистограмма. Как же все-таки должна выглядеть оптимальная гистограмма фотоизображения?

Она должна максимально эффективно использовать тоновый диапазон, плавно спадать до нуля к краям тонового диапазона (срезов ни в светах, ни в тенях быть не должно), быть относительно плавной, без разрывов. И главное, чтобы тоновый характер, определенный по гистограмме, отвечал ожидаемой тональности изображения. На рис. 14 представлена фотография, отвечающая всем этим критериям. Кроме того, она имеет два массивных пика: один в тенях (ему отвечает объект), а другой в светах (фон). Изображения, у которых различным частям сцены можно сопоставить определенные пики на гистограмме, как правило, обладают более сильным контрастом, что в определенном смысле — полезное свойство.

Рис 14. Изображение с оптимальной гистограммой

Еще раз напомню, что главное в оптимальном снимке — эффективное использование всеми каналами доступного тонового диапазона и отсутствие срезов и вылетов на краях, что гарантирует сохранение всех деталей сцены.

Мы рассмотрели основные виды гистограмм цифровых фотоизображений. Надеюсь, что эти сведения помогут вам разобраться хотя бы с частью проблем современной цифровой фотографии. Проанализируйте свои старые снимки, и вы сможете сделать еще один, а то и два шага вперед. Профессионализм — это стабильность достижения результата. Для начала научитесь оценивать свою работу. Ну а что делать, если тоновый характер изображения не соответствует ожиданиям, как убрать цветовой сдвиг, какие инструменты тоновой коррекции и когда необходимо использовать, что делать с шумами в каналах, как удалить эффект красных глаз, как бороться с дисторсией — все это мы обсудим в следующий раз. Удачных вам снимков!

Автор приглашает к сотрудничеству специалистов и всех заинтересованных. Если у вас есть наболевшие вопросы по обработке цифровых изображений, вы можете задать их по адресу [email protected] или на конференции сайта www.publish.ru.

Об авторе: Александр Миловский — преподаватель по специальности «ПО Дизайна» факультета переподготовки специалистов Санкт-Петербургского государственного технического университета.

---

Хороший тон?

В русском языке слово «тон» имеет несколько значений. С одной стороны существует понятие тона как тональности (светлоты, яркости) изображения, а с другой понятие цветового тона как основного свойства цвета — параметра цветовой модели, например, HSB. Для первого случая в английском языке используется слово tone, для второго — hue. Таким образом, тоновая коррекция (tonal adjustment) — это операция воздействия на уровни яркости изображения. Если вас смущает слово «тон», мысленно замените его словом «яркость» — это не будет большой ошибкой, зато поможет в понимании терминологии.

Глава 3. Способы получения изображений

Глава 3.

Способы получения изображений

Прежде чем начать работу над фотографией, вам необходимо получить исходный материал — изображение в цифровом виде. Существует множество способов получения таких изображений. В этой главе мы рассмотрим наиболее распространенные и доступные из них.

Получение изображения с цифровой фотокамеры

Проще всего получить оцифрованную фотографию с цифровой фотокамеры (или видеокамеры, поддерживающей режим цифровой фотосъемки). Для хранения данных в этих устройствах используются, как правило, сменные карты памяти. Они могут обрабатываться как непосредственно камерой, так и различными устройствами, подключаемыми к компьютеру и предназначенными для считывания информации с карт памяти. Устройства для чтения карт памяти (картридеры) обычно встраиваются в карманные компьютеры (их иногда называют наладонниками, палмами — от названия наиболее известной компании-производителя этих устройств; или КПК — карманный персональный компьютер). Также устройствами для работы с картами памяти оснащаются некоторые модели ноутбуков. В зависимости от функциональности (и цены) компьютера, он может работать с картами одного или нескольких типов. Специальные устройства, встраиваемые или подключаемые к настольным компьютерам, также работают с одним, двумя, пятью или даже шестью типами памяти.

В настоящее время наиболее распространены следующие типы памяти: Secure Digital (SD), Multimedia Memory Card (MMC) (разработчик — компания Panasonic), Compact Flash (выпускаются двух форматов — Typel и Type 2), Memory Stick, Smartmedia (в настоящее время используется в устаревших моделях камер), XD, IBM Microdrive (по сути это миниатюрный жесткий диск).

Сменные карты памяти позволяют наращивать объем доступной памяти за счет использования карт большей емкости, менять карты по мере заполнения, переносить информацию между различными устройствами (например, между камерой и компьютером). При поставке компания-производитель обычно комплектует цифровую камеру картой памяти небольшого объема (обычно 16 или 32 Мбайт), но так как этого объема достаточно для записи лишь 8-30 кадров (в зависимости от конкретной модели камерыи ее настроек), рекомендуется сразу же приобрести карту большего объема.

В некоторых случаях для хранения отснятых изображений служит встроенная в камеру несъемная память. Она также является многократно перезаписываемой, но ее объем фиксирован (некоторые камеры имеют встроенную память и разъемы для установки сменных карт). Обычно такой способ хранения данных применяется в недорогих моделях начального уровня.

Еще один, гораздо более экзотический вид хранения информации в цифровой камере —сменные диски. Эта технология задействована, например, в камерах серии Sony Mavica. Раньше использовались гибкие диски, теперь —оптические записываемые (CD-R) или перезаписываемые (CD-RW).

ПРИМЕЧАНИЕ. Карты памяти представляют собой миниатюрные микросхемы многократно перезаписываемой энергонезависимой памяти (так называемой Flash-памяти). Для удобства хранения и подключения к устройству чтения и записи (цифровой камере, портативному компьютеру, считывателю карт) они заключаются в пластиковые корпуса, снабженные контактами, миниатюрными переключателями, запрещающими изменение записанной информации (аналог защиты от стирания гибкогодиска), и другими дополнительными средствами. Конкретные возможности и характеристики карты зависят от ее типа.

Если ваша камера использует для хранения информации компакт-диски — никаких проблем с передачей информации в компьютер не возникнет. Просто вставьте его в устройство для считывания компакт-дисков. Камера записывает изображения в виде файлов формата TIFF или JPEG (некоторые камеры работают с другими форматами, например RAW). Скопируйте эти файлы на ваш компьютер и работайте с ними как обычно.

Для извлечения отснятых кадров из камеры со сменными картами памяти или встроенной памятью вам потребуется подключить к компьютеру саму камеру. Впрочем, сменные карты памяти можно прочесть при помощи отдельного или встроенного в компьютер устройства, предназначенного для этой цели.

Соединение камеры с компьютером осуществляется при помощи специального кабеля (современные камеры обычно используют интерфейс USB). В некоторых моделях предусмотрена базовая станция, в которую устанавливается камера. Базовая станция подсоединяется к компьютеру и источнику питания для зарядки аккумуляторов.

В ранних моделях камер дляпередачи данных применялись специальные программы, подобные программам управления сканерами. Сейчас в камерах используется интерфейс, позволяющий операционной системе распознавать камеру как дополнительный съемный диск и работать с ним, как с обычным жестким диском, — открывать, копировать и удалять файлы. Аналогичным образом реализуется работа с картами памяти, помещенными в устройство для доступа к ним. Если в инструкции к вашей камере указан иной порядок действий — придерживайтесь его.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для реализации автоматического распознавания типа устройства и организации доступа к нему необходим драйвер порта USB. Он входит в состав операционных систем Windows Me, 2000 и ХР. Для операционной системы Windows 98 потребуется установить этот драйвер, который обычно входит в комплект поставляемого с камерой программного обеспечения. Взаимодействие камер и компьютеров в режиме, подобном работе со сканером, используется и сейчас в профессиональных и полупрофессиональных камерах. В этом режиме вы можете загружать фотографии непосредственно в графический редактор, например в Adobe Photoshop.

После подключения камеры к компьютеру (порядок выполнения этой операции описывается в прилагаемой к камере инструкции) она становится доступной как дополнительный диск или устройство. Используйте любую программу для работы с файлами (например, FAR, Total Commander или Проводник Windows) для копирования файлов на жесткий диск вашего компьютера.

СОВЕТ. Доступ к изображениям, хранящимся в памяти камер некоторых моделей, осуществляется при помощи системной папки Панель управления •Сканеры и камеры. Устройства появляются в списке, находящемся в этой папке, только после их подключения к компьютеру.

Вы можете открыть файл непосредственно с карты памяти или из памяти цифровой камеры, но обмен данными с картой или памятью камеры идет медленнее, чем передача данных с жесткого диска, кроме того, при работе с камерой расходуется энергия ее аккумуляторов (если вы не применяете дополнительный блок питания или базовую станцию).

ВНИМАНИЕ. Независимо от того, используется для работы с камерой или картой памяти специальная программа или программа для работы с файлами, не отключайте камеру от компьютера, не выключайте ее питание и не вынимайте карту памятииз камеры или считывающего устройства до завершения передачи данных. В противном случае могут быть потеряны данные, передававшиеся в момент отключения, или повреждена камера или карта памяти. О выполнении операций с картой памяти обычно сигнализирует специальный индикатор, размещенный на камере или устройстве для чтения карт памяти.

Обычно цифровые камеры присваивают создаваемым на картах памяти файлам имена, состоящие из некоторого набора символов (например, названия семейства камер) и порядкового номера, например, DSC_0001.JPG. Некоторые камеры нумеруют файлы в пределах одной карты памяти. После замены карты нумерация начинается заново. Другие камеры могут использовать сплошную нумерацию. Она может быть начата заново только в случае ручного сброса настроек или установки их в начальное состояние, например, после длительного отсутствия в отсеке питания заряженных аккумуляторов.

Нумерация помогает различать файлы, однако для большей наглядности и удобства лучше давать им более информативные имена. Особенно полезно давать осмысленные имена файлам, которые вы отобрали для дальнейшей цифровой обработки.

СОВЕТ. Если вы печатаете фотографии, полученные с цифровой камеры, установите в программе, из которой производится печать, режим вывода вместе с изображением имени файла. Это позволит в дальнейшем легко определить, в каком файле находится искомое изображение. Для удобства поиска можно давать файлам имена, содержащие обозначение (например, порядковый номер в архиве) компакт-диска или другого носителя информации, на котором эти файлы находятся.

Удобно создать для снимков, относящихся к одной теме (встрече Нового года, поездке в соседний город или далекую страну и т. д.), отдельные папки. При записи на компакт-диск задайте в программе записи информативную метку диска, позволяющую даже без изучения обложки и содержимого диска определить, что на нем находится. Несколько минут, потраченных на составление аннотации и запись ее на обложке диска (или печать на принтере и помещение листа под крышкой футляра диска), могут сэкономить вам впоследствии много времени и сил.

Получение изображения со сканера

Для получения изображений в электронном виде может с успехом использоваться сканер. Этимспособом вы можете перевести в электронный вид свою коллекцию традиционных бумажных фотографий или получить новые изображения, например из книг или журналов.

Если в вашем распоряжении имеется сканер для фотопленки или слайд-сканер, вы можете получать изображения, минуя процесс фотопечати. В сочетании с высокими характеристиками современных пленочных и слайд-сканеров это позволяет получить изображения значительно лучшего качества, чем при сканировании фотографий любительским сканером. Для сканирования пленок и слайдов могут использоваться некоторые настольные сканеры в сочетании со специальными адаптерами.

Отсканированные изображения при грамотном выполнении всех действий не только не уступают по качеству изображениям, полученным цифровой камерой, но и превосходят их.

Работа со сканером осуществляется в большинстве случаев под управлением специальной программы-драйвера. Она автоматически вызывается из приложения, обратившегося к сканеру, например из Adobe Photoshop. Процесс сканирования управляется из программы-драйвера при помощи ее интерфейса, а полученное изображение передается в приложение,обратившееся к программе управления сканированием. Процесс получения изображения со сканера в Adobe Photoshop рассмотрен в отдельном разделе.

Для получения наилучших результатов при сканировании изображений необходимо грамотно выбрать оборудование (сканер) и оригинал. Для большинства пользователей подойдет простой сканер, обеспечивающий оптическое разрешение при сканировании 300 dpi. Получаемые при помощи таких сканеров изображения вполне подходят для размещения на домашней страничке в Интернете, печати на домашнем принтере или же пересылки друзьям по электронной почте. Большинство домашних сканеров способны обеспечить большее разрешение (а значит, и лучшее качество изображения), но процесс сканирования при этом может занять неоправданно много времени.

Также следует учитывать, что чем большая разрешающая способность запрошена от сканера, тем больше будет объем полученного файла. Даже при относительно небольших разрешениях, например 100 dpi (изображения такого качества подходят разве что для пересылки по электронной почте и просмотра на экране компьютера), объем несжатогоизображения, полученного при сканировании фотографии размером 10 х 15 см, превысит 500 Кбайт. Для размещения в Интернете или отправки по электронной почте такие файлы лучше сохранять в форматах, допускающих сжатие изображений. К сожалению, в большинстве случаев сжатие изображения приводит к ухудшению качества.

Для цифровой обработки или для последующего вывода изображений на качественную печать (профессиональный или полупрофессиональный фотопринтер или цифровую печатающую машину) желательно получить изображение как можно более высокого качества и большого размера (в данном случае эти понятия являются практически синонимами). Имея цифровое изображение большого размера (содержащее много информации), вы будете иметь больше простора для работы. Значительный объем информации позволит сформировать качественное изображение при выводе на печать.

В большинстве случаев изображения, отсканированные с разрешением 600 или 800 dpi, позволят подготовить качественные материалы для обработки и последующего вывода на печать при разрешении печати 300 dpi (этого вполне достаточно для основных целей).

ПРИМЕЧАНИЕ. Оптическим, или аппаратным, разрешением часто называют разрешающую способность сканера, обеспечиваемую его чувствительным элементом. Эта характеристика в основном определяет объем собираемой информации об изображении. Многие программы позволяют при сканировании использовать значения разрешающей способности, превышающие оптическое разрешение. Следует знать, что изображение при этом сканируется при разрешающей способности, определяемой аппаратными возможностями сканера, а затем искусственно увеличивается программными методами, что не только не улучшает, но даже может ухудшить качество изображения. Качество сканера определяется множеством параметров. Поэтому если вы не уверены в своих знаниях, при выборе сканера проконсультируйтесь с более опытными пользователями и персоналом магазина.

Отсканировав изображение, сохраните его на жестком диске. Имейте в виду, что изображения могут иметь большой объем. Для их хранения может потребоваться много места на диске. Файлы лучше поместить в папку, отведенную для связанных с вашим проектом или определенной темой кадров. Для удобства вы можете указать в названии файла размер изображения и разрешение, при котором производилось сканирование.

Если вы уже владеете соответствующими методами и приемами, перед тем как закрыть файл, проведите начальную цветокоррекцию. Скорее всего, потребуется произвести коррекцию уровней черного и белого. Возможно, потребуется коррекция оттенков, но может быть, вы сочтете, что оттенки изображения соответствуют действительности или вашим ожиданиям и целям, что не менее важно. Коррекцию яркости и оттенков можно отложить и выполнить в процессе работы над изображением.

Если упомянутые выше термины, например уровни черного и белого, понятны вам не больше чем китайская грамота, вам следует ознакомиться с разделами этой книги, посвященными коррекции изображений.

ВНИМАНИЕ. Для получения наилучших результатов используйте для печати фотографий, подлежащих сканированию, глянцевую фотобумагу. Если требуется действительно высокое качество, закажите отпечатки максимального формата, подходящего для вашего сканера.

Сканирование полиграфических материалов может потребовать дополнительных мер для устранения муара, возникающего при сканировании полиграфического растра (точек краски, образующих изображение). Об этих мерах подробно рассказано в разделе, посвященном взаимодействию Adobe Photoshop со сканерами.

Коллекции изображений

Профессиональные фотографы часто издают свои произведения в виде сборников и каталогов, из которых вы можете заказать ту или иную фотографию. В таких каталогах, как правило, содержатся фотографии высокого качества, пригодные практически для всех видов графических работ. Если вы планируете разработку профессиональных рекламных материалов или веб-сайта, вам стоит обратить внимание на этот источник изображений.

Каталоги фотографий (их часто называют фотобанками) доступны в виде веб-сайтов (рис. 3.1), компакт-дисков с коллекциями изображений, бумажных каталогов. Фотографии в каталогах чаще всего разбиваются по тематике. Это могут быть как постановочные фотографии, так и фотографии, снятые в реальных условиях.

ПРИМЕЧАНИЕ. Компакт-диски или DVD с фотографиями могут продаваться с помощью сайта, посетив который, вы сможете ознакомиться с уменьшенными копиями изображений. Так вы избежите покупки кота вмешке. По такому каталогу вы можете заказать файл требуемого разрешения (размера изображения), который будет доставлен вам через Интернет или на компактдиске по обычной почте. В некоторых случаях вы можете заказать копию негатива или отпечаток требуемого размера.

Большинство фотобанков работают на коммерческой основе. Вам придется заплатить либо за доставку файла, либо за покупку компакт-диска. Кроме того, некоторые фотографы требуют отчислений за тираж продукции, изготовленной с использованием их произведений. Плата может быть высокой, поэтому к услугам фотобанков прибегают в основном рекламные агентства и профессиональные дизайнеры, для которых изготовление рекламных модулей, обложек журналов, оформление публикаций, верстка и подготовка материалов к печати являются источником дохода.

Рис. 3.1. Высококачественные фотографии можно найти в фотобанках, размещенных в Интернете. Например www.fotobank.ru

Некоторые из размещенных в Интернете фотобанков являются бесплатными. Вы можете пользоваться их архивами свободно или с незначительными ограничениями. Например, вам могут разрешить выбрать фотографии для личных целей бесплатно, но потребовать плату за право применения изображений в коммерческой продукции.

Некоторые фотографы размещают на своих сайтах собственные коллекции изображений, доступные для просмотра и иногда — для использования. Если автор разрешает задействовать фотографии при подготовке каких-либо изображений или документов, на сайте могут быть доступны высококачественные версии изображений, пригодные не только для Интернета, но и для полиграфии.

ПРИМЕЧАНИЕ. При полиграфической печати используется более высокое разрешение, чем при просмотре изображений на экране. Экран монитора позволяет отображать изображения с разрешением 72 или 96 dpi, в то время как при цветной печати в основном используется разрешение 300 dpi. Такая разница в разрешающей способности печатающих машин и мониторов приводит к тому, что изображение, имеющее достаточно большой размер и высокое качество при просмотре на экране монитора, после печати может оказаться маленьким или приобрести совершенно непрезентабельный вид (изображение становится нечетким, проявляются отдельные пикселы).

Если вы решили выбрать в качестве источника изображений фотобанк, размещенный в Интернете, каталог или коллекцию изображений на компакт-диске, вам не потребуется заниматься сканированием. Просто перепишите изображения с полученного компакт-диска, электронного письма или указанного вам каталога на сервере в нужную папку на жестком диске вашего компьютера.

В этой главе вы изучили наиболее удобные и распространенные методы получения цифровых фотоизображений, пригодных для создания ваших собственных произведений. В следующей главе вы ознакомитесь с форматами файлов, служащих для хранения исходных фотографий, промежуточных результатов работы и для сохранения конечных результатов вашего труда.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >