Цветовоспроизведение в фотографических системах с цифровым преобразованием изображения.

Обработка цифровых фотографий

Дата публикации : 05.11.2008 | Просмотров : 820 | Для печати
Автор(ы) : Е.В. Константинова, Д.М. Корчаков, И.А. Ротахин

Е.В. Константинова
кандидат технических наук, доцент кафедры операторского искусства СПбГУКиТ
Д.М. Корчаков
аспирант кафедры операторского искусства СПбГУКиТ
И.А. Ротахин
доцент кафедры операторского искусства СПбГУКиТ

Одна из основных проблем, связанных с цветовоспроизведением в цифровых методах получения изображений - это калибровка устройств ввода-вывода в гибридных фотографических системах при печати на галогенсеребряных носителях.

Последние годы характеризуются нарастающим проникновением цифровых методов в самые разнообразные области науки и техники. Цифровые системы привлекают своей универсальностью, гибкостью, быстродействием, а также простотой технической реализацией и более высокой стабильностью по сравнению с аналоговыми методами. В частности, все более широкое распространение получают цифровые технологии преобразования, воспроизведения и хранения различных видов изображений в кинематографии, телевидение и фотографии.

Одной из важных проблем, встающих при работе с фотографическими цифровыми системами, является разработка унифицированных методов оценки качества изображения на каждой стадии процесса обработки изображения. Для обеспечения наилучшего качества репродуцирования большое значение имеют параметры тоновоспроизведения, цветовоспроизведения и структурно-резкостные свойства, определяющие возможность воспроизведения мелких деталей и резкость изображения. Сложность заключается в том, что критерии качества этих параметров различаются для изображения в электронной форме и на вещественном фотографическом материале. Следовательно, возникает проблема сопоставления этих критериев, параметров и способов оценки для галогенсеребряной и цифровой фотографических технологий. Это обусловлено тем, что с появлением новых цифровых технологий изменился и сам подход к оценке качества. Классические фотографические методы контроля параметров тоновоспроизведения, цветовоспроизведения и оценки резкости, зернистости, разрешающей способности сложно применить к электронным технологиям с цифровым преобразованием изображения. Однако эти методы имеют большую научную и практическую базу, отработаны, и задача их использования для фотографических технологий с цифровым преобразованием изображения является актуальной.

Основной характеристикой для оценки сквозного фотографического процесса служит оптическая плотность (D), однако получить корректные значения оптической плотности для цифровых изображений крайне трудно, а иногда практически невозможно. Кроме того, с точки зрения оценки и измерения цвета, денситометрия проводится в визуально-эквивалентно серых или копировальных плотностях, то есть в плотностях серых шкал, это сужает возможность оценки собственно воспроизведения цвета. С этой точки зрения интересно рассмотреть возможности измерений яркостей RGB для цветовых оценок.

Данная работа преследует две цели. Первая цель - разработка универсального метода оценки тоновоспроизведения и цветовоспроизведения фотографических систем, применимого как для цифровой фотографии, так и для галогенсеребряного фотографического процесса. Вторая - исследование на основе разработанного метода параметров цветовоспроизведения в зависимости от характеристик цифровых устройств и свойств фотографического носителя (типы светочувствительных приемников, цветовые модели, форматы файлов, методы и степени компрессии изображения).

Исследование проводилось на основе компьютерного моделирования фотографического процесса и денситометрической калибровки периферийных устройств, анализа возможности корректировки их настроек, изучения методов аппаратной калибровки, анализа возможности применения сенситометрического контроля и денситометрии для фотографических систем с цифровым преобразованием изображения.

Таким образом, конечным результатом работы должна стать разработка унифицированного метода оценки цветовоспроизведения в гибридных фотографических системах, направленного на оптимизацию получения изображения с наилучшими характеристиками цветовоспроизведения, что в конечном итоге ведет к улучшению качества изображения в целом.

На сегодняшний день гибридные фотографические системы с цифровым преобразованием изображения широко используются, обеспечивая высокое качество репродукции, поскольку соединяют преимущества классической и цифровых фотографических технологий. Для некоторых задач (например, для подготовки полиграфических изданий) изображения с использованием гибридных фотографических систем наиболее оптимальны.

В общем виде элементы фотографических систем с цифровым преобразованием и различные варианты взаимодействия их отдельных звеньев представлены на рис. 1.

Рис. 1 Схема основных взаимодействий фотографических технологий.

Первым этапом исследования была разработка методик калибровки и калибровочных профилей для контроля и оценки качества цветовоспроизведения фотографического процесса со стадией цифрового преобразования изображения.

В отличие от предыдущих работ, в которых калибровка велась только по колориметрическим данным, мы пользовались также методами денситометрического контроля. Калибровочные кривые зависимости оптических плотностей от яркостей были получены путем измерения копировальных и визуальных эквивалентно-серых плотностей за красным, зеленым и синим фильтрами (денситометр Brumicro) и оценки их корреляции со значениями яркостей RGB (рис. 2).

Рис. 2 Калибровочные кривые: а) аппроксимация значений полиномиальной функцией, б) степенной функцией,
в) экспоненциальной функцией, г) логарифмической функцией.

В качестве тест-объектов были выбраны поля атласа "Цвета и их воспроизведения в кинематографическом процессе". Это атлас цветов был создан научно-исследовательским кинофотоинститутом (НИКФИ) на основе атласа научно-исследовательского института метрологии имени Д.И. Менделеева (НИИМ), разработанного под руководством Е.Н. Юстовой.

Оценка влияния форматов сохранения изображения на цветовоспроизведение проводилась по построенным калибровочным профилям. Из результатов, приведённых на рис. 3 видно, что форматы, не использующие сжатие, позволяют сохранять изображение с более точной цветопередачей. Тем не менее, для некоторых приложений (например, связанных с Интернетом или цифровыми видеоматериалами) применение сжатия оправданно и необходимо, так как позволяет значительно уменьшить поток данных при сохранении приемлемого качества изображения. Нами было исследовано влияние степени JPEG-сжатия на цветопередачу, на рис. 4 прекрасно видно ухудшение качества цветопередачи при увеличении степени сжатия, т.е. потеря информации о цвете.

Влияние на качество цветовоспроизведения оказывает не только формат записи изображения, но и в достаточной степени такие параметры оцифровки изображения, как разрешение и глубина цвета. Особенно это важно знать при сканировании изображений, содержащих большое количество информации на малой площади (слайды, негативы). На рис. 5 и 6 приведены данные о цветопередаче при сканировании. Из этих данных видно, что при прочих равных условиях, на цветовоспроизведение наиболее сильно влияет разрешение при сканировании, а также глубина цвета.

На сегодняшний день в фотографических процессах с цифровым преобразованием изображения оптимальные результаты достигаются при использовании схем, включающих сканирование негатива или слайда на профессиональных фильм-сканерах с большой глубиной цвета и широким динамическим диапазоном.

Рис. 3 Влияние формата файла на цветовоспроизведение.
1 - формат TIFF,
2 - формат BMP,
3 - формат JPEG
Рис. 4 Влияние степени сжатия формата JPEG на цветовоспроизведение.
1 - эталонная шкала формат TIFF,
2 - формат JPEG степень сжатия 10,
3 - формат JPEG степень сжатия 6,
4 - формат JPEG степень сжатия 2

Рис. 5 Влияние глубины цвета при сканировании слайда на цветовоспроизведение (2700 ppi).
1 - слайд;
2 - глубина цвета 48 бит;
3 - глубина цвета 36 бит;
4 - глубина цвета 24 бит
Рис. 6 Влияние разрешения при сканировании на цветовоспроизведение (36 бит).
1 - разрешение 2700 ppi;
2 - разрешение 2000 ppi;
3 - разрешение 1500 ppi .

Проделанная работа показала, что калибровка периферийных устройств по оптическим плотностям и значениям RGB существенно облегчает и упрощает процедуру настройки и управления цифровыми периферийными устройствами, а также позволяет автоматизировать процесс качественной индексации получаемых изображений.

Скачать статью (RAR -архив, 836 kb)

Автор(ы) : Е.В. Константинова, Д.М. Корчаков, И.А. Ротахин

Добавить комментарий / На главную / Новости / Все статьи раздела

Внимание ! Использование любых текстовых или графических материалов(а так-же их фрагментов) с сайта http://www.telephototech.ru возможно с разрешения администрации сайта с обязательным указанием ссылок на первоисточник и авторов статей и публикаций !

		Главная \| E-mail \| 28.09.2023

	Главная страница \| О журнале \| Авторам \| Редколлегия \| Контакты

	Научно-технический интернет-журнал Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-31314