Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение
Подождите немного. Документ загружается.
светки привести результирующую тонпередающую характеристику фотоматериала
к виду, показанному на рис. 6.2, исходная тонпередающая характеристика этого ма
териала (т.е. измеренная без учета паразитной подсветки) должна быть идентична
кривой, отмеченной на рис. 6.4 как «Компенсация паразитной подсветки» (Hunt,
1968). На рис. 6.4 линия, идущая под углом 45° («Среднее окружение»), демонстриру
ет требуемые финальные отношения яркостей объектов оригинала и элементов репро
дукции в тех случаях, когда средняя яркость окружения примерно равна средней яр
кости изображения.
Кривая «Компенсация паразитной подсветки» (рис. 6.4) рассчитана исходя из
того, что:
— уровень паразитной подсветки в камере составляет 0.4% от яркости белого в сце
не (камеры высокого качества);
— уровень паразитной подсветки отпечатков (по результатам тестов) — 9%от уров
ня яркости белого в сцене, воспроизведенного на негативе с гамма 0.67 (следовательно,
область почернения);
— уровень просмотровой паразитной подсветки соответствует 2.7% от нейтрально
го коэффициента отражения репродукции, имеющей максимальную оптическую
61
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.3 Тоновоспроизведение стимулов, образующихся в результате зеркального отражения
источника света металлами и прочими глянцевыми поверхностями (а также водой), весьма за
труднительно изза максимального коэффициента яркости этих стимулов. Сказанное в первую
очередь касается отпечатков (см. раздел 13.10). Если участок зеркального отражения окружен
темной областью, то т.н. симультанный (одновременный) контраст (см. рис. 5.2) может привес
ти к дополнительному и удачному повышению светлоты этого участка (как в данном примере).
плотность 1.57 (средняя величина при комнатном просмотровом освещении [Hunt,
1965 a] — см. раздел 13.10).
Мы видим, что влияние паразитной подсветки повышает величину требуемой гам
ма фотографических систем, причем в большей степени по высоким плотностям
и в меньшей — по низким (следствием чего является изгиб кривой).
Однако если бы некая система визуализации имела характеристическую кривую,
идентичную кривой «Компенсация паразитной подсветки» (рис. 6.4), то любые фраг
менты сцены, имеющие бо$льшие яркости, чем яркость эталонного белого (например,
зеркальные блики на рис. 6.3), имели бы уровни экспозиции, лежащие справа от точ
ки пересечения кривой с осью абсцисс. Следовательно, несмотря на то, что блики мо
гут оказаться вполне корректно зафиксированными фотокамерой, все они (при любой
модуляции) будут воспроизведены на изображении с нулевой плотностью, восприни
маясь при этом как неестественные и некрасивые белые «дыры». Более того, при ма
лейшей экспозиционной передержке мы получим на отпечатках аналогичный эффект
по тем участкам сцены, чья яркость даже чуть ниже яркости эталонного белого. По
этим причинам идеальная печатающая система на низких оптических плотностях
62
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.4 Если в фотографической системе паразитные подсветки камеры, печати и просмотра
имеют типичные величины, то чтобы обеспечить такие результирующие отношения оптиче
ских плотностей элементов репродукции к фотометрическим яркостям объектов сцены, что
показаны на рис. 6.2 (на данном рисунке это кривая «Среднее окружение»), характеристиче
ская кривая этой системы должна иметь вид кривой, отмеченной как «Компенсация паразит
ной подстветки». Пунктирная кривая «Идеальная система», демонстрирует то, как должна
быть понижена гамма тонопередачи на низких оптических плотностях, чтобы обеспечить со
гласованное воспроизведение предельно высоких светов сцены.
1
1
Согласованное с эффектом адаптации зрения по высоким светам сцены. — Прим. пер.
1
Согласованное с эффектом адаптации зрения по высоким светам сцены. — Прим. пер.
63
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.5 (b)
Рис. 6.5 (а)
должна иметь плавно понижающуюся гамма (кстати, создание фотоматериала с ха
рактеристической кривой, резко пересекающей линию нулевых плотностей, в прин
ципе невозможно) — см. пунктирную кривую «Идеальная система» на рис. 6.4.
На рис. 6.7 кривая «Идеальная система» эквивалентна кривой «Компенсация па
разитной подсветки» (рис. 6.4), за исключением участка низких плотностей, обозна
ченного на рис 6.4 пунктирной кривой. Плюс к тому на рис. 6.7 дана кривая «Фактиче
ская система», характеризующая реальную систему цветной печати: мы видим, что
линия весьма близка к пунктирной, за исключением низких и высоких плотностей.
На низких плотностях она слегка выше изза вуали фотобумаги, а на высоких — ниже,
поскольку такую высокую гамма, как в идеальной системе, получить невозможно.
На рис. 6.8 кривая фактической печатающей системы (взята с рис. 6.7) сравнивает
ся с девятью точками, представляющими оптические плотности элементов изображе
ния и логарифмы относительных яркостей объектов сцены по девяти шагам серой
шкалы, сфотографированной на ярком солнечном свету (чтобы обеспечить коррект
ный уровень экспозиции, в кадр был помещен человек). Оптические плотности эле
ментов изображения и логарифмы яркостей объектов сцены были измерены при помо
64
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.6 Относительные фотометрические яркости отдельных объектов чаще не столь важны,
поскольку уровень освещенности последних различен: он зависит от угла освещения, количе
ства теней или расстояния до источника освещения. Однако, коль скоро в сцене может иметь
место серьезный разброс по относительным яркостям (см. рис. 6.5 [а] и [b], а также разделы 5.4
и 6.6), общая концепция их тоновоспроизведения весьма важна: пренебрегая ею можно полу
чить либо чрезмерно жесткое изображение, либо наоборот — слишком мягкое, вялое и дымча
тое.
Относительные фотометрические яркости элементов изображения лучше всего измерять в
сравнении с яркостью белого эталона (см. раздел 6.4), но его выбор непрост, поскольку белый
лежит в широком диапазоне яркостей.
65
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.7 Кривая «Идеальная система» повторяет кривую «Компенсация паразитной подсвет
ки» рис. 6.4 за исключением низких плотностей (дабы обеспечить согласованное воспроизведе
ние предельно высоких светов). Кривая «Фактическая система» — это характеристическая
кривая популярных фотолабов.
Рис. 6.8 Оптические плотности (при комнатном освещении) изображения девятипольной серой
шкалы (отмечены крестиками). Шкала сфотографирована на ярком солнечном свету, воспро
изведена системой «пленка — отпечаток» с характеристической кривой, показанной на рис.
6.7 («Фактическая система»).
щи телефотометра в типичном помещении и в непосредственной близости от фотока
меры, то есть в обычной наблюдательской позиции (Hunt, Pitt и Ward, 1969). Из рис.
6.8 явствует, что, несмотря на сильный изгиб характеристической кривой фактиче
ской фотографической системы (максимальная гамма существенно больше единицы),
по большей части диапазона плотностей (и от самого его начала) точки расположены в
непосредственной близости к линии единичной гамма.
С целью повышения контрастности и полноцветности систем, ориентированных на
«бытовую» печать, гамма часто поднимают примерно на 15% от той, что показана на
рис. 6.8. У такой тактики имеются по меньшей мере четыре причины (Hunt, 1999):
1. Просмотр отпечатков, как правило, происходит при уровне освещения много
меньшем, чем уровень освещения типичных сцен, что понижает визуальную контра
стность изображения (см. рис. 13.7) и полноту цвета его элементов (см. рис. 8.19).
2. Влияние атмосферной дымки в сценах заметно меньше, чем на изображениях
(Mahadev и Henry, 1999).
3. Памятные цвета обычно имеют бо<льшую полноту цвета, чем фактические цвето
вые стимулы сцены (Bartleson, 1961; PerezCarpinell, de Fez, Baldovi и Soriano, 1998).
4. Уменьшение размера отпечатков (при прочих равных) снижает полноту цвета их
элементов (Burnham, 1952).
6.5 РАЗЛИЧИЯ В ОКРУЖЕНИЯХ
Коль скоро проекционные изображения мы противопоставляем отражающим, —
это значит, что мы говорим о принципиально разных просмотровых ситуациях. Будем
ли мы рассматривать листовые слайды на светящемся матовом стекле или займемся
проекционным показом слайдов или кинофильмов — средняя яркость окружения бу
дет заметно меньше, чем средняя яркость изображения (кстати, данный эффект усу
губляется тем, что большинство изображений рассматривается при малых угловых
размерах).
Если речь идет о телевизионном показе изображений или о просмотре листовых
слайдов на матовом стекле (полностью покрывающем слайд), то окружением будет яв
ляться оставшаяся часть просмотрового помещения. Яркости объектов в комнате
обычно ниже, чем яркости элементов изображения, и мы в этом случае говорим о
«тусклом окружении».
Если в затемненном помещении ведется проекционный показ слайдов или кино,
то, как правило, фотометрическая яркость окружения много меньше средней яркости
изображения, и мы в этом случае говорим о «темном окружении».
Влияние тусклого и темного окружений таково, что изображения воспринимаются
светлее, чем в ситуации с равной яркостью окружения (см. рис. 5.2). Отметим, что дан
ное высветление в большей степени проявляет себя в темных областях изображения,
нежели в светлых (Breneman, 1962; Bartleson и Breneman, 1967).
С целью получения визуально корректной тоновой репродукции при тусклом окру
жении необходимо поднять результирующую целевую гамма системы примерно до
1.25 (см. рис. 6.9). При темном окружении визуальное осветление теневых областей
изображения еще более выражено, и чтобы получить корректную тоновую репродук
цию в этом случае потребуется гамма порядка 1.5 (вновь см. рис. 6.9). И только если
изображение рассматривается в «среднем окружении», оптимальной будет гамма 1.0,
однако ситуация среднего окружения свойственна лишь просмотру отражающих от
печатков (и сравнению их с экранным изображением в ярко освещенном помещении).
66
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Величины 1.25 и 1.5 (соответственно по тусклому и темному окружениям) подхо
дят к относительно высоким оптическим плотностям — при малых плотностях более
подойдут значения примерно на 15% меньшие. Однако если яркости элементов изо
бражения много меньше, чем яркости соответствующих объектов сцены (типичная си
туация), — желательно компенсационное повышение гамма примерно на 15% (см.
рис. 13.7). Плюс к тому атмосферная дымка сцены, зрительная память и фактический
размер изображения — это факторы, ведущие к необходимости повышения величины
гамма.
Достижение результирующих величин гамма 1.25 и 1.5 (рис. 6.9) требует, чтобы
системы имели бо<льшие значения гамма, дабы справиться с влиянием паразитной
подсветки камеры и просмотровой паразитной подсветки (а также, если нужно, —
подсветки печати).
В случаях проекционного показа слайдов или кинофильмов в темном окружении
применяется кривая «Компенсация паразитной подсветки» (см. рис. 6.10), но ее точная
форма зависит от величины этой подсветки. Кривая позволяет компенсировать и ранее
обсуждавшуюся паразитную подсветку камеры (у камер высокого качества — 0.4% от
яркости белого в сцене), но паразитная подсветка печати при этом не учитывается.
Величина паразитной подсветки сильно зависит от проекционных условий: в луч
ших ситуациях, когда проектируется слайд или фильм с нормальной плотностью, уро
вень паразитной подсветки равен 0.1% яркости экрана при пустом кадровом окне про
ектора (Hunt, 1965a; Estes, 1953), однако в заурядных ситуациях ее величина может
достигать 0.6%(и это число было использовано при получении кривой рис. 6.10). Оче
видно, что в обоих случаях гамма пленки на высоких плотностях должна быть плавно
увеличена (что придает кривой изогнутый вид). Если уровень паразитной подсветки
выше, чем выбранное значение, кривизна должна быть больше и должна переходить
на меньшие плотности. Если в расчет кривой рис. 6.10 включить паразитную подсвет
ку печати, то в случае негативнопозитивных систем гамма будет расти на малых плот
ностях (см. рис. 6.4), а в случае позитивнопозитивных систем — на высоких (см. раз
дел 13.3).
Если характеристическая кривая системы визуализации резко пересекает линию
нулевых плотностей (рис. 6.10) и при этом яркости объектов сцены превышают яр
кость эталонного белого, то, как и в случае печати на отражение, на изображениях бу
дут возникать крайне нежелательные «дыры». Следовательно, идеальная характери
стическая кривая системы должна понижать гамма в светах плавно (пунктирная кри
вая «Идеальная система» на рис. 6.10).
На рис. 6.11 кривая «Идеальная система» идентична кривой «Компенсация пара
зитной подсветки» рис. 6.10, за исключением лишь того, что на низких плотностях
она повторяет пунктирную кривую. На том же рисунке дана кривая «Фактическая
пленка», характеризующая популярные слайдпленки, предназначенные к большому
проекционному увеличению: мы видим, что кривая повторяет «идеальную» за исклю
чением низких плотностей, где она слегка выше изза вуали на пленке, и высоких
плотностей — где она слегка ниже изза невозможности получения бесконечно высо
кой гамма, как у «идеальной» кривой.
На рис. 6.12 дано сравнение характеристической кривой фактической обращаемой
фотопленки (взята с рис. 6.11) с девятью точками, представляющими отношение опти
ческих плотностей элементов репродукции к логарифму относительных яркостей объ
ектов сцены (по девяти градациям той же серой шкалы, что использована в рис. 6.8,
сфотографированной на ярком солнечном свету; как всегда с целью коррекции экспо
67
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
68
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.9 Необходимые отношения яркостей объектов сцены, взятых относительно белого этало
на, к оптическим плотностям элементов репродукции при рассматривании последней в сред
нем окружении (отражающие отпечатки), в тусклом окружении (телепередача или листовые
слайды в просмотровой кабине) и в темном окружении (проекционный показ слайдов в темном
помещении).
Рис. 6.10 Если в фотографической системе паразитные подсветки камеры и просмотра имеют
типичные величины, а сам просмотр ведется в темном окружении, то для обеспечения таких
результирующих отношений плотностей элементов репродукции к яркостям объектов сцены,
что показаны здесь (прямая «Темное окружение; g=1.5»), а также на рис. 6.9, — характеристи
ческая функция системы должна иметь вид кривой, отмеченной как «Компенсация паразит
ной подстветки». Пунктирная кривая «Идеальная система», демонстрирует то, каким образом
на низких плотностях должна быть понижена гамма тонопередачи, чтобы обеспечить согласо
ванное воспроизведение предельно высоких светов.
69
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 6.12 Визуальные оптические плотности при проекционном показе слайдизображения девя
типольной серой шкалы (отмечены крестиками). Шкала сфотографирована при ярком солнеч
ном свете на слайдпленку с характеристической кривой «Фактическая пленка» (рис. 6.11).
Рис. 6.11 Кривая «Идеальная система» повторяет кривую «Компенсация паразитной подсвет
ки» рис. 6.10 за исключением низких плотностей (дабы обеспечить согласованное воспроизве
дение предельно высоких светов). Кривая «Фактическая пленка» — это характеристическая
кривая популярных обращаемых фотопленок, предназначенных к проекционному показу
слайдов.
зиции в кадр помещено лицо человека). Оптические плотности полей шкалы на репро
дукции и яркости полей фактической шкалы в сцене были измерены с помощью теле
фотометра с обычной наблюдательской позиции в просмотровом помещении, то есть —
возле камеры (Hunt, Pitt и Ward, 1969). И вновь мы видим, что несмотря на сильный
изгиб характеристической кривой фактической фотографической системы (макси
мальная гамма много больше 1.5) — практически по всему диапазону плотностей (с
учетом своей паразитной подсветки) система дает точки, лежащие возле прямой ли
нии с гамма 1.5. Кроме того, если логарифм относительных яркостей сцены толковать
как измерение оптических плотностей сцены, то оптические плотности репродукции
будут в 1.5 раза выше по всему динамическому диапазону фотоматериала (отклонения
возникают только на плотностях ниже 0.7, где самые высокие света и белые объекты
воспроизводятся слишком темными, и выше 2.2, где темносерые и черные объекты
воспроизводятся слишком светлыми).
В случае листовых слайдов, предназначенных к просмотру на специальных столах с
подсветкой, тусклое окружение требует, чтобы величина гамма тонопередачи была
1.25. На рис. 6.13 даны оптические плотности девятипольной серой шкалы (квадратные
точки), воспроизведенной на листовом слайде и измеренные при помощи телефотомет
ра с типичного наблюдательского расстояния. К сравнению там же приведены данные
по отражающим отпечаткам (крестики) и проекционным слайдам (кружки).
6.6 ТОНОПЕРЕДАЧА ОБЪЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ
Данные рис. 6.13 свидетельствуют о том, что при печати на отражение большинст
во полей серой шкалы оригинальной сцены воспроизводится с теми же оптическими
плотностями, что и в оригинале (гамма = 1.0); в случае листовых слайдов на просвет —
с гамма 1.25, а в случае проекционного показа — 1.5. Следует отметить, однако, что ве
личина гамма зависит от того, что именно принято за эталонный белый. Кроме того,
серая шкала — это совершенно плоская, искусственная вещь, а реальные объекты
обычно объемны, в результате чего их яркости меняются в зависимости от угла осве
щения (см. рис. 6.5).
Чтобы достичь оптимальной тонопередачи объемных объектов, обеспечения про
стого равенства оптических плотностей оригинала и репродукции может оказаться не
достаточно: для оптимального тоновоспроизведения сцены отпечаток или слайд порой
должны либо высветлить, либо затемнить изображения тех или иных объектов. По
следнее достигается за счет аккуратной компрессии светов (Evans и Klute, 1944) и, не
редко, осветления теней.
6.7 СРАВНЕНИЕ СЛАЙДОВ С ОТПЕЧАТКАМИ
На рис. 6.14 объединены данные рис. 6.8 и 6.12 по серой шкале на пропускание,
плотности которой ослаблены в 1.5 раза. Мы видим, что оба набора данных очень близ
ки друг другу, но теневые и световые поля шкалы на слайде воспроизведены с большей
гамма. Бо<льшая, чем у слайдов, компрессия светов и теней на отпечатках общеизвест
на и несколько снижает качество последних (см. гл. 13).
70
ГЛАВА 6 ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ