Линейные изображения против растянутых


Джерри Лодригасс

При съемке цифровыми камерами изображения выглядят очень темными и низкоконтрастными. Это справедливо и для дневных фотографий, и для дипскай-изображений с длинной выдержкой. А всё потому, что исходные RAW-данные являются линейными. Чтобы детали стали заметными, нужно применить нелинейное преобразование и р-а-с-т-я-н-у-т-ь данные.

 

str_linear.jpg.5697bb580c661bdbd6dc75ff1

Слева вы видите необработанное изображение, на которое наложено диалоговое окно «Кривые» (Curves) программы Photoshop. Справа то же самое изображение после применения нелинейной кривой. Этот прием выявляет тусклые детали, скрытые в темных областях.

 

Цифровые камеры работают, преобразуя фотоны в электроны, измеряя созданное напряжение и затем превращая результат измерения в число, которое представляет собой количество фотонов, записанных каждым пикселом детектора. В действительности процесс значительно сложнее, но по сути именно это и делает цифровая камера — преобразует количество фотонов в цифры, которые снова преобразуются в свет различной интенсивности при отображении картинки. За это цифровые камеры и получили свое название. В темных областях изображения было зарегистрировано меньшее количество фотонов, а яркие (например, ядра звезд) являются результатом множества зарегистрированных фотонов.

 

Цифровые камеры регистрируют и считают фотоны линейно. Это значит, что если один фотон достигает пиксела сенсора, он освобождает один электрон, который затем преобразуется в единичку. Когда регистрируется два фотона, мы получаем число 2 и так далее. Каждый раз, удваивая количество фотонов, мы удваиваем количество электронов.

 

Именно линейность делает цифровые камеры такими мощными. Линейные данные позволяют складывать или усреднять множество отдельных экспозиций, чтобы улучшить соотношение сигнал/шум в итоговом изображении, которое затем можно растянуть, чтобы выявить более тусклые объекты.

 

Линейные данные отлично подходят для проведения научных измерений, однако вызывают трудности при создании изображений ночного неба с помощью цифровых камер. Человеческое зрение, как и все наши чувства, функционирует нелинейно. То, как мы ощущаем мир, скорее ближе к логарифмической кривой.

 

Например, вы легко сможете распознать 1-фунтовую разницу в весе, когда общий вес равен 2 фунтам. Но заметить разницу между 100 фунтами и 101 с такой же легкостью не получится, хотя разница в обоих случаях составляет 1 фунт. Наше зрение проще замечает различия при более низких уровнях яркости по сравнению с более высокими. Вот почему шум особенно заметен в затененных участках изображения и вот почему он так раздражает.

 

Цифровая разработка

Чтобы превратить линейные данные камеры в нечто близкое к нашему визуальному восприятию, нужно применить нелинейное преобразование. Его часто называют «процессом цифровой разработки» (digital development process — DDP). Название придумал изобретатель этого способа, доктор Кунихико Окано. DDP сжимает динамический диапазон линейно записанного изображения, увеличивая яркость и добавляя контраст в более темных областях изображения по сравнению с более яркими участками того же снимка.

 

В цифровые зеркальные камеры встроен компьютер, который применяет общую нелинейную кривую при съемке в режиме JPEG. В изображениях, сделанных в формате RAW, эти изменения вложены в метаданные RAW-файла и применяются, когда открываешь снимок в программе обработки изображений, которая идет с камерой, а также в Adobe Light Room и Photoshop. Самое приятное в RAW-изображениях (и один из главных поводов для съемки в RAW-формате) — можно настроить все параметры процесса DDP при открытии изображения. В JPEG-изображениях эти изменения применяются необратимо, что затрудняет их последующую корректировку.

 

Астрономические программы обработки изображений зачастую содержат несколько нелинейных процессов, включая DDP, ArcSinH, логарифмическую шкалу, квадратный корень и другие. Линейная природа цифровых сенсоров делает их мощными, а процесс цифровой разработки превращает линейные изображения в красивые картинки, раскрывая детали, изначально скрытые в темных, низкоконтрастных исходных данных.

 

Джерри Лодригасс — астроном-любитель и астрофотограф с 1972 года. Более 30 лет он профессионально занимался фотожурналистикой и спортивной фотографией. На сегодняшний день Джерри является автором, фотографом и ответственным редактором журнала Sky & Telescope. Вы можете ознакомиться с работами Джерри на http://www.astropix.com.

 

Перевод. Оригинал на www.skyandtelescope.com


1 пользователю понравилось это

Рекомендуем:

Грелки на телескопы. Скажи росе нет!
map2Грелки R-Sky – эффективное средство борьбы с запотеванием и обмерзанием телескопов и фотообъективов. Узнать подробнее...
Грелки на вторичные зеркала Ньютонов
map2Обогреватели на вторичные зеркала помогают предотвратить запотевание и обмерзание вторичного зеркала телескопов системы Ньютон. Узнать подробнее...

Отзывы пользователей


В статье есть хорошая фраза:

... процесс цифровой разработки превращает линейные изображения в красивые картинки.

Именно картинки - тут многое зависит от фантазии самого человека, главное не перебрать с обработкой :)

 

По хорошему рано или поздно придётся затронуть динамический диапазон цифровой матрицы,

(ДД матрицы не перепрыгнуть он технически ограниченн и RAW тут на самом деле не особо поможет)

Съёмку объектов с разными яркостями в центре и по краям

скорее всего целесообразно проводить с разными выдержками и сложением всей суммы (HDR)
 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, Vital сказал:

В статье есть хорошая фраза:

... процесс цифровой разработки превращает линейные изображения в красивые картинки.

Именно картинки - тут многое зависит от фантазии самого человека, главное не перебрать с обработкой :)

Нет, здесь ты просто проявляешь только то, что и так зафиксировала матрица. Никаких приукрашиваней.  Только то, что есть. 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах


Создайте аккаунт или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!


Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас