Профілі фотоапаратів

Користування профілями фотоапаратів

Багато чудових професіональних фотографів та фотографів-аматорів зберігають створені ними зображення за допомогою вбудованих інструментів камери у форматі JPEG і працюють у просторі кольорів sRGB. Але, якщо ви бажаєте працювати у ширшому просторі кольорів або якщо ви бажаєте працювати з файлами цифрових негативів (навіть якщо результатом обробки буде файл зображення у просторі кольорів sRGB), ознайомтеся з наведеними тут відомостями.

Якщо ви читаєте цей підручник, ймовірно, ви знімали ваші цифрові негативи за допомогою цифрового dSLR, а тепер сподіваєтеся, що десь на таємних хвилях керування кольорами ви знайдете відповідь на питання: як отримати чудове зображення з вашого файла цифрового негатива. Для отримання результату вам знадобиться належний профіль фотоапарата. Але спочатку наведемо відповідь на питання, яке вже певно у вас виникло, а саме:

Попередній перегляд цифрового негатива у digiKam з використанням вбудованого зображення JPEG.

Попередній перегляд цифрового негатива у digiKam з використанням методу пів розмірного усування мозаїчності у 8 бітовій глибині та методу Білінійний.

Засіб імпортування цифрових негативів редактора зображень digiKam завантажує файл цифрового негатива із усуванням мозаїчності із глибиною кольорів 16 бітів та за допомогою способу AHD.

Чому зображення, створені за допомогою інструментів перетворення зображень цифрових негативів, на зразок Libraw, відрізняються від вбудованих мініатюр, які показує digikam? Радий, що ви спитали. Всі цифрові фотоапарати створюють файли цифрових негативів (raw), надає чи ні фотоапарат змогу користувачеві зберегти зображення у форматі цифрового негатива. Якщо ви налаштуєте фотоапарат так, щоб він зберігав зображення у форматі JPEG, а не у форматі цифрового негатива, вбудований процесор фотоапарата перетворить файл цифрового негатива на файл у форматі JPEG. У вбудованому перегляді ви можете побачити, як виглядатиме ваш знімок, якщо налаштувати фотоапарат на збереження файлів JPEG замість файлів цифрових негативів.

У Canon користувачеві пропонується декілька стилів зображення: нейтральний (neutral), стандартний (standard), книжковий (portrait), альбомний (landscape) тощо, — за допомогою яких фотоапарат визначає спосіб обробки цифрового негатива для отримання остаточного зображення, незалежно від того, буде обробку виконано у фотоапараті або поза ним за допомогою комерційного програмного забезпечення Canon. Програмне забезпечення від Canon надає користувачеві додаткові можливості керування, але все ж виконує обробку цифрового негатива відповідно до попередньо вибраного стилю зображення. Використання більшості з стилів зображення Canon значно змінює криву насиченості і додає насиченості до зображення, щоб зробити його «яскравішим». Навіть якщо ви оберете «нейтральний» стиль зображення (стиль зображення Canon, який найменше змінює тональність); а потім оберете «менше контрастності» («less contrast»), «менше насиченості» («less saturation»), «не усувати шум» («no noise reduction») і «не збільшувати різкість» («no sharpening») у діалоговому вікні обробки цифрових негативів Canon, ви побачите, якщо знаєте, де шукати, що до зображення було застосовано зміну кривої насиченості та усування шуму на тінях.

Libraw (програма, яку digiKam використовує для перетворення файлів цифрових негативів на файли зображень) не змінює кривої насиченості тональності вашого зображення. Libraw показує вам світлі і темні області, які насправді було записано датчиком фотоапарата. Libraw є однією з програм для обробки цифрових негативів, яка показує вам справжню тональність знятого матеріалу. Зображення, що відповідає знятому, створене libraw, є таким невиразним через те, що датчик фотоапарата записує світло лінійно, а наші очі постійно перебувають у взаємодії з мозком з метою виокремлення тьмяних і світлих областей зображення, тобто наш мозок є додатковим інструментом застосування кривої насиченості до зображення, який надає нам змогу краще сфокусуватися на важливих елементах зображення, коли ми дивимося на щось.

Зображення JPEG вбудованого перегляду виглядає набагато краще за виведене libraw. Яким є значення пов’язаної зі сценою тональності? Коли ви робите знімок, ймовірно, ви вже уявляєте як має виглядати остаточне зображення. Набагато простіше отримати таке остаточне зображення, якщо вам не потрібно «скасовувати» вже виконану обробку вашого зображення. Після застосування до зображення комерційних варіантів кривих насиченості, усування шуму на тінях, збільшення різкості тощо від Canon (або Nikon, Sony тощо), тіні, відсвіти, деталізацію меж тощо на вашому зображенні буде стиснуто, обрізано, форматовано або якимось іншим чином змінено і спотворено. Ви втратите частину даних зображення і вже не зможете їх відновити. Особливо для тіней, навіть на 16-бітових зображеннях (які насправді є 12- або 14-бітовими, залежно від фотоапарата, але кодуються як 16-бітові для покращення взаємодії з комп’ютером), залишиться не так багато даних, які можна буде використати під час обробки.

За допомогою засобу імпортування цифрових негативів редактора зображень digiKam можна виконати остаточну обробку експозицій та кривих одразу після усування мозаїчності.

Як видається авторові цього підручника, основою обробки зображення є можливість довільним чином змінювати тональність, кольори, вибіркове збільшення різкості тощо так, щоб зосередити увагу глядача на тому, що ви, як фотограф, вважаєте головним, коли знімаєте. Навіщо віддавати керування у фотомистецтві якомусь комерційному програмному забезпеченню з обробки цифрових негативів? Іншими словами, «невиразний значить хороший», якщо ви маєте намір надати вашим знімкам вашої художньої інтерпретації. Альтернативним шляхом є використання «бездушних», комерційних алгоритмів, створених Canon, Nikon, Bibble тощо, для зміни ваших зображень без вашої участі. З іншого боку, ніхто не заперечує, що для багатьох зображень ці «бездушні» алгоритми дають досить пристойні результати.

Є сенс у тому, що слід розпочинати редагування зображення з відтворення кольорів, пов’язаних з зображеним, а не з поверхового відтворення, яке можна бачити на вбудованому JPEG. Але як ми вже згадували, зображення, створені за допомогою digikam/libraw виглядають трохи інакше! Чому? Ну, можливі різні причини Якщо зображення виглядає занадто темним, ви наказали libraw вивести дані до 16-бітового файла, але зіткнулися з тим, що dcraw не застосовує перетворення степеня контрастності (гами) до виведення даних до файла зображення. Ви можете скористатися редактором зображень для застосування належного перетворення степеня контрастності до файла зображення, створеного за допомогою libraw. Крім того, ви можете знайти або створити профіль фотоапарата з степенем контрастності рівним 1.

Якщо на вашому зображенні є рожеві виблиски, перевірте параметри Балансу білого у засобі імпортування цифрових негативів, особливо параметри виблисків.

За допомогою засобу імпортування цифрових негативів редактора зображень digiKam можна скоригувати багато параметрів колориметрії фотоапарата.

Якщо зображення не є темним, але виглядає досить дивно, ймовірно, ви вказали якісь недоречні параметри у інтерфейсі користувача libraw. За допомогою інтерфейсу імпортування цифрових негативів ви у зручних спосіб можете змінити «вхідні» параметри, які за інших умов довелося б вводити з командного рядка. Але зручність завжди має свою ціну. По-перше, інтерфейс може надавати доступ не до всіх параметрів. По-друге, щоб максимально скористатися інтерфейсом libraw, вам слід добре усвідомлювати призначення кнопок, повзунків тощо у інтерфейсі.

Особливості профілів фотоапаратів

Чому кольори Canon і Nikon є кращими за кольори, які дає Libraw? Відтворення кольорів є одним з елементів обробки, де патентоване програмне забезпечення для обробки цифрових негативів Canon (і, ймовірно, Nikon) може виконувати роботу дуже, дуже добре.

Патентоване програмне забезпечення для обробки цифрових негативів комплектується профілями фотоапаратів, специфічними для зображень цифрових негативів, які створюються фотоапаратом відповідної моделі з відповідним виробником. Звичайно ж, для цього слід скористатися патентованим програмним забезпеченням, створеним виробником вашого фотоапарата саме для вашої моделі. Якщо скористатися інтерфейсом користувача libraw з digiKam, ви зможете застосувати профілі кольорів, специфічні для фотоапарата, моделі, зображення, стилю, створені Canon, до вихідних даних dcraw під час обробки цифрового негатива, але отримати кольори, які все ж не збігаються з кольорами, отриманими за допомогою програмного забезпечення Canon.

Одним з елементів цифрового фотоапарата є матриця з мільйонами маленьких світлових датчиків, створених на основі мікросхем ПЗЗ або КМОН. Подібні світлові датчики не розрізняють кольорів, — вони можуть визначити лише потужність, а не колір, світла, що на них падає. Отже, щоб датчик міг записати дані щодо кольору, його вкривають прозорою червоною, зеленою або синьою лінзою. Зазвичай, датчики розташовано у вигляді так званого фільтра Баєра (окрім датчиків Faveon Sigma, які працюють інакше). Зображення цифрового негатива є нічим іншим, ніж масивом значень, що відповідають «кількості світла», яка пройшла крізь червону, зелену чи синю лінзу-накривку і потрапила на датчик.

Якщо бути точним, реакція датчика на світло є результатом дії багатьох специфічних для фотоапарата факторів: властивостей самої матриці датчиків, точності зафарбовування і пропускання світла лінзами-накривками, частково аналогово-цифрового перетворення і наступної після перетворення обробки, яка відбувається у самому фотоапараті з метою отримання зображення цифрового негатива, яке і потрапляє на картку пам’яті.

Аналогово-цифрове перетворення

Аналоговий означає «такий, що змінюється неперервно», подібно до об’єму води, який ви можете налити до склянки. «Цифрування» аналогового сигналу означає, що рівні освітленості, які неперервно змінюються у аналогових даних, «округлюються» до множини дискретних величин, зручної для перетворення на двійкові числа, які використовуються у комп’ютерах. Аналогово-цифрове перетворення, яке відбувається у самому фотоапараті, потрібне, оскільки за своєю природою датчики світла є аналоговими пристроями: вони накопичують заряд пропорційно до кількості світла, яке на них падає.

Зібраний на кожному з датчиків заряд перетворюється на дискретне числове значення аналогово-цифровим інструментом перетворення фотоапарата. Саме цим і пояснюється краща якість 14-бітового перетворення, порівняно з 12-бітовим: вища точність зменшує об’єм даних, які буде відкинуто у процесі перетворення.

Шум вбудовується до зображень під час аналогово-цифрового перетворення, особливо, якщо знімання відбувалося за умов поганого освітлення. Щоб там не було, digiKam та інтерфейс Libraw надають доступ до виправлення шумності на основі вейвлетів, які можна застосувати під час усування мозаїчності.

За допомогою засобу імпортування цифрових негативів редактора зображень digiKam можна скористатися зменшенням шумності за допомогою вейвлетів, яке буде застосовано при усуванні мозаїчності.

Профіль фотоапарата і обробка цифрових негативів

Основною метою застосування інтерполяції на основі алгоритмів усування мозаїчності, подібних до використаного у Libraw типового алгоритму AHD, є визначення кольору та інтенсивності світла, які спостерігаються у вказаній точці, шляхом інтерполяції даних, зібраних з окремого датчика та сусідніх з ним датчиків. Будь-яка програма з обробки цифрових негативів робить додаткові припущення, наприклад, щодо того, як відрізнити сигнал від фонового шуму, де розташовано точку повної насиченості датчика. Результатом застосування всіх алгоритмів та припущень, використаних під час розробки програмного забезпечення з обробки цифрових негативів, буде трійка значень RGB для кожного з пікселів зображення. Таким чином, у результаті обробки одного файла цифрового негатива різними інструментами обробки буде отримано різні значення RGB.

За допомогою засобу імпортування цифрових негативів редактора зображень digiKam можна скоригувати профіль кольорів, який буде застосовано при усуванні мозаїчності.

Загальний профіль фотоапарата

У розділі вебсайта наведено відомості щодо того, де шукати готові профілі фотоапаратів. Якщо ви зазирнете до архівів форуму користувачів digiKam, ви знайдете додаткові поради. Якщо ви продовжите пошуки та експерименти, ймовірно, вам вдасться знайти загальний профіль, який працюватиме «досить добре». Але, як ми вже зазначали раніше, можна констатувати прикрий факт роботи з цифровими зображеннями: профілі фотоапаратів, які постачаються компаніями Canon, Nikon тощо, не працюють належним чином з інструментами перетворення цифрових негативів, відмінними від створених виробником фотокамери закритих інструментів. Ось чому програми із закритим кодом змушені створювати власні профілі для всіх фотоапаратів, які ними підтримуються. Отже, зрештою, ви можете зупинитися на профілі фотоапарата, який відповідає саме вашому фотоапарату, вашим умовам освітлення і вашому способу обробки цифрових негативів.

Чернетка логіки керування кольорами у процесі обробки цифрових негативів.

Умови освітлення і процес обробки цифрових негативів

Існує багато комерційних компаній, які надають послуги з профілювання, звичайно ж, за гроші. Крім того, ви можете скористатися Argyll для того, щоб профілювати ваш фотоапарат вручну. Якщо ви маєте намір профілювати ваш власний фотоапарат, вам знадобиться IT8-ціль, тобто знімок квадратів з відомими кольорами. Разом з IT8-ціллю ви отримаєте відповідний набір відомих значень кольору кожного з квадратів на цілі.

Якщо ви маєте намір скористатися для профілювання вашого фотоапарата Argyll, знайдіть у документації список рекомендованих шаблонів для зйомки. Для виконання профілювання вашого фотоапарата вам доведеться сфотографувати шаблон IT8 за вказаних умов освітлення (наприклад, за денного світла, зазвичай, опівдні сонячного дня влітку, так, щоб ніякі сусідні предмети не відкидали тінь або не відбивали промені на шаблон), а потім зберегти зображення до файла цифрового негатива. Після цього ви виконаєте обробку файла цифрового негатива за допомогою вашого програмного забезпечення на основі певних параметрів і обробите отримане зображення за допомогою програмного забезпечення з профілювання. Програмне забезпечення з профілювання порівняє значення RGB на зображенні, отриманому за допомогою вашого фотоапарата+умов освітлення+програмного забезпечення з обробки цифрових негативів, зі значеннями RGB на початковому шаблоні і створить на основі порівняння профіль (icc) вашого фотоапарата.

Профілювання фотоапарата дуже подібне до профілювання монітора. Під час профілювання монітора програмне забезпечення з профілювання наказує графічній картці надсилати дані щодо кольорових квадратів з певними значеннями каналів RGB на екран. Спектрометр вимірює точний колір, який буде показано на екрані. Під час профілювання фотоапарата відомими кольорами є кольори RGB областей на шаблоні IT8, які програмне забезпечення з профілювання порівнює з кольорами, отриманими на цифровому знімку шаблону за вибраних умов освітлення з використанням певного процесу обробки цифрового негатива з відповідними параметрами.

Як мені застосувати профіль фотоапарата до 16-бітового файла зображення, створеного моїм власним програмним забезпеченням для обробки цифрових негативів? Якщо ви користуєтеся інтерфейсом Libraw з digiKam, ви можете повідомити digiKam про те, який профіль фотоапарата слід використовувати.

У засобі перетворення цифрових негативів керування пакетною обробкою digiKam передбачено ті самі параметри вилучення шумності та профілів кольорів, що і у редакторі зображень

Прив’язка профілів до справжніх кольорів

Профіль кольорів описує палітру кольорів пристрою або простір, до якого ця палітра належить, визначенням того, який колір у навколишньому світі відповідає кожній трійці значень RGB у просторі кольорів пристрою (фотоапарата, монітора, принтера) або робочому просторі.

Профіль фотоапарата повідомляє інструмент обробки про те, що для кожної трійки значень RGB, пов’язаних з кожним з пікселів зображення, отриманого з файла цифрового негатива програмним забезпеченням для обробки цифрових негативів, «ця трійка RGB з файла зображення» відповідає «такому-то справжньому кольору, який би побачив спостерігач на зображенні оригіналу» (або, точніше, як його показано на шаблоні IT8, якщо ви створювали ваш власний профіль фотоапарата. Загалом же, мета профілювання — зробити кольори зображення копією кольорів оригіналу).

Побачити зображення розглядаючи трійки значень RGB неможливо. Побачити зображення можна лише після показу його на моніторі або роздрукованим на принтері. Результатом профілювання вашого монітора буде певна таблиця, за допомогою якої можна сказати, що «ця трійка значень RGB, надісланих графічною карткою на екран» має призвести до показу на екрані «того-то справжнього кольору, який справжній спостерігач бачить на зображенні оригіналу».

Спільною для профілю монітора і профілю фотоапарата є частина, пов’язана з «кольором, який справжній спостерігач бачить на зображенні оригіналу». Таким чином, різні трійки чисел RGB у просторах кольорів монітора і фотоапарата, відповідно, вказують на один і той самий видимий колір оригіналу. Кольори справжній предметів навколишнього світу є точкою відліку для переходів між всіма профілями кольорів, які зустрічатимуться на шляху вашого зображення від фотоапарата до екрана, програми редагування чи друку або інтернету.

Всі люди сприймають кольори по-різному, хіба не так? Досить давно (у 1931 році, хоча покращення все ще триває) міжнародний консорціум щодо кольорів (International Color Consortium або ICC) вирішив створити карту і математично описати всі кольори, які можуть бачити люди у навколишньому світі. Отже, багатьом людям було показано широкі набори кольорів і запропоновано встановити відповідність між ними, причому два візуально однакові кольори могли фактично бути результатом складання компонентів світла з різною довжиною хвиль. У чому ж була цінність таких дивних опитувань? Відповідь така: сприйняття людиною кольорів базується на тому, що око містить три типи рецепторів з піковою чутливістю до світла з довжиною хвиль приблизно 430, 540 і 570 нм, але зі значним перекриттям у чутливості між різними типами цих рецепторів. Одним з наслідків того, яким чином ми бачимо кольори, є те, що різні комбінації світла з різною довжиною хвиль виглядають для нас однаково.

ICC створив простір кольорів CIE-XYZ, який математично описав і змоделював всі кольори, які може бачити ідеальний спостерігач-людина («ідеальний» у сенсі моделювання реакції на тести багатьох окремих людей). Цей простір кольорів НЕ є профілем кольорів у звичайному значенні цього терміна. Це скоріше абсолютний простір з’єднання кольорів (Profile Connecting Space або PCS), призначений для перетворення значень RGB кольорів з одного простору кольорів до іншого простору.

CIE-XYZ не є єдиним PCS. Іншим поширеним простором з’єднання профілів є CIE-Lab, який було математично виведено з простору CIE-XYZ Метою створення CIE-Lab було досягнення «відчуттєвої однорідності», тобто реалізації формули «однакові зміни у значенні кольору мають призводити до таких самих однакових змін у візуальному сприйнятті» (цитата зі статті у Вікіпедії).

Три координати простору CIE-Lab відповідають освітленості (lightness) кольору (L = 0 дає чорний колір, а L = 100 відповідає розсіяному білому; дзеркально білий може мати вищі значення), розташуванню кольору між червоним/малиновим і зеленим (a, від’ємні значення відповідають зеленішим кольорам, а додатні — червонішим) і розташуванню кольору між жовтим і синім (b, від’ємні значення відповідають синішим кольорам, а додатні — жовтішим).

Щоб профілями кольорів можна було користуватися, потрібне програмне забезпечення, яке виконувало б перетворення кольорів з одного простору кольорів у кольори іншого за допомогою простору з’єднання профілів. У digiKam перехід з одного простору кольорів до іншого, зазвичай, виконується за допомогою Lcms (абревіатура від little color management software).