Применение теории тоновоспроизведения при оценке качества цветного изображения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ТОНОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Е.В. Константинова, Е.В. Соколова, Р.П. Филимонов

Санкт-Петербургский Университет кино и телевидения,

кафедра фотографии и народной художественной культуры

Работа посвящена оценке качества цветного изображения на основе теории тоновоспроизведения. Исследовалось влияние тоновоспроизведения (ТВ) на субъективную оценку качества изображения в гибридных системах, а именно влияние степени проявленности и кривой ТВ на восприятие цветного изображения экспертами.

Одной из важных проблем при работе с гибридными фотографическими системами является оценка качества изображения на каждой стадии процесса обработки изображения и разработка унифицированных методов оценки. Оценками качества воспроизведения яркости объекта фотосъемки на фотоизображении занимается раздел фотографии, называемый теорией воспроизведения тонов [1].

На основании этой теории были проведены исследования. В предыдущей работе была проведена оценка ТВ и качества черно-белых фотографий и репродукций. В частности было установлено, что у наилучших изображений градиенты объективного ТВ в полутонах должны находится в диапазоне 1,15 - 1,20, а общий градиент должен быть 0,80 - 0,85. Эти параметры были также подтверждены и субъективной экспертной оценкой [2].

Данная работа посвящена оценке качества цветной фотографии: исследованию влияния ТВ на субъективную оценку качества изображения в гибридных системах, а именно влияние степени проявленности и кривой ТВ на восприятие цветного изображения экспертами.

Фотографирование велось фотокамерой Pentax-6 с переменным фокусным расстоянием от 28 до 105 мм и диапазоном диафрагм 4-5,6. Была сделана серия снимков в хорошо освещенном павильоне в автоматическом режиме на цветную пленку «Фуджиколор» ISO 200. Портретное изображение человека было получено вместе с тестовой таблицей Barevna.

Плёнки были обработаны по стандартному процессу ECP-2D в фотолаборатории. Из полученной серии снимков были выбраны две наилучшие фотографии (портрет на светлом фоне и на темном фоне). Далее каждая из двух фотографий подвергалась гамма коррекции. Процедура вариации физического проявления была заменена на численное моделирование параметра г в программе Adobe Photoshop.

На первом этапе вариации были реализованы эффекты недопроявленного и перепроявленного изображения. В результате моделирования были получены 2 фотографии для портрета на тёмном фоне и 2 для портрета на белом фоне (в таблице №1 фотографии с номерами 4 и 7). На втором этапе каждое из полученных изображений подвергалось изменению аналога кривой ТВ в Adobe Photoshop. Таким образом, производилось изменение диапазона передачи тонов в светлой и темной областях. В итоге для каждого из изображений (на темном и на светлом фоне) получилось по 9 изображений (табл.1).

тоновоспроизведение качество цветное изображение

Таблица 1. Изображения после гамма-коррекции, выполненной при помощи Adobe Photoshop.

Далее фотографии были распечатаны и производилась субъективная оценка качества независимыми экспертами. Экспертов попросили проставить баллы.

Полученные данные были занесены в таблицу и вычислен средний балл для каждого изображения с точки зрения субъективной оценки его качества (табл.2, табл.3).

Таблица 2. Присуждение баллов по субъективной оценке изображения на темном фоне. (9 - наивысший, 1- наименьший).

Таблица 3. Присуждение баллов по субъективной оценке изображения на светлом фоне.(9 - наивысший, 1- наименьший).

После вычисления среднего балла фотографиям было присуждено место от 1 до 9-го в зависимости от балла. Для фотографий на темном фоне расположение таково: 3, 8, 2, 1, 7, 6, 4, 9, 5; для фотографий на светлом: 1, 2, 8, 3, 6, 4, 7, 5, 9.

На третьем этапе проводилось сравнение восприятия изображения по построенной кривой ТВ и при непосредственном рассматривании изображения.

Фотография на тёмном фоне № 3 была выбрана как наилучшая. Рассматривая изображение, можно отметить, что передача тонов наиболее полная. Изображение контрастное. Лицо человека выглядит естественно. Есть несущественная потеря в тенях, но так как изображение на темном фоне, то при рассматривании изображения является доминантой проработка в светах. Общий градиент кривой ТВ близок к 1, так как наклон кривой близок к 45 градусам. Изображение является немного более контрастным, что для глаза является менее заметным, нежели малый контраст. Проработка деталей в светах хорошая. В тенях проработка несколько хуже.

Фотографию на тёмном фоне № 5 эксперты выбрали как наихудшую. На фотографии заметны огромные потери в светах, что является негативным фактором для восприятия изображения. Тени практически отсутствуют. Черный цвет передается как серый. Лицо выглядит неестественным. Изображение малоконтрастное. Те же недостатки можно отметить при анализе кривой ТВ.

Фотография № 7 выбрана как средняя по качеству. Видны потери в тенях, но полутона передаются удовлетворительно. Больших потерь в светах не наблюдается. Лицо выглядит естественно, но несколько контрастно, как и изображение в целом. Если же рассматривать кривую, можно сказать, что изображение явно контрастное (наклон кривой больше 45 градусов). Проработка в светах нормальная. Проработка в тенях фактически отсутствует. Полутона передаются хорошо.

Теперь рассмотрим изображения на светлом фоне. Фотография № 1 признана наилучшей. Видна достаточно хорошая проработка в светах, но есть некоторые потери в тенях. Лицо выглядит естественным. Изображение нормального контраста. Проработка полутонов хорошая. При рассмотрении кривой, видно, что изображение нормального контраста. Угол наклона кривой почти 45 градусов. Проработка в тенях плохая, а в светах довольно хорошая. Отрезок полутонов большой, что свидетельствует о хорошей передаче полутонов.

Фотография № 9 признана экспертами наихудшей. При рассматривании изображения видно, что проработки в светах фактически нет. Полутона присутствуют. Белый цвет передается серым. Изображение сильно контрастное. Если посмотреть на кривую, видно отсутствие светов. Наклон кривой больше 45 градусов, следовательно, изображение является сильноконтрастным. Достаточно неплохой участок полутонов. И большой участок теней, что свидетельствует о наличии на изображении большого количества малых яркостей.

Фотография № 3 выбрана как средняя по качеству. На изображении видны небольшие потери в светах, оно является контрастным, но хорошо передаются полутона. Лицо человека выглядит немного неестественным за счет повышенного контраста всего изображения. Проработка в тенях средняя. Если посмотреть на кривую, видны небольшие потери в светах и в тенях, так как эти участки являются непродолжительными. Хороший участок полутонов. Контраст изображения довольно высок. Наклон кривой несколько больше чем 45 градусов.

Результатом этих сравнений является соответствие восприятия изображения с объективной оценкой изображения по кривой. Тем самым для цветного изображения подтвердилась уже изученная ранее теория ТВ для черно-белых изображений.

Можно утверждать, что вне зависимости от типа изображения (черно-белое или цветное) такая оценка как ТВ является доминантой. Наиболее качественным считается то изображение, у которого общий градиент близок к 1, а средний градиент равен 1,20. При этом важна продолжительность участка полутонов и участка светов и особенно важна проработка в светах, так как для человеческого глаза она наиболее существенна.

Литература

1) Filimonov R., Kotov A. Psichophisical model of photografic positiv. //ICPS paper's book; Rochester (USA), 1978, P.224.

2) Константинова Е.В. Проблемы тоновоспроизведения в современной фотографии: Монография. - СПб.: Изд. Near Bird prepress company, 2013.

Размещено на Allbest.ru