CC BY
22
Оценка влияния градационных преобразований и условий вывода на целостность изображения с различной глубиной цвета
Е.А. Пухова,
старший преподаватель кафедры технологии допечатных процессов
Ц.С. Зайганов,
магистрант кафедры технологии допечатных процессов
В настоящее время производители стремятся сделать свои продукты конкурентоспособными на рынке. Это ведет к тому, что наблюдается развитие в сторону увеличения тех характеристик техники и программного обеспечения, которые могут сказаться на качестве изображений, и следовательно, на качестве оттиска. В первую очередь, к таким показателям можно отнести разрешающую способность и глубину цвета. Фактически - это параметры дискретизации изображения. Если говорить о разрешении, и то как оно может повлиять на качество изображения при выводе, подход к выбору данного параметра известен. Остается подобрать оборудование, соответствующее требованиям производства. Что касается выбора глубины цвета, то этот вопрос не так очевиден, для тоновых изображений на данный момент существует выбор из значений 8, 12, 14, 16, 32 бит на канал. Причем устройства ввода предлагают от 8 до 16 бит на канал, программное обеспечение - 8, 16, 32 бит на канал (Adobe Photoshop CS5), устройства вывода поддерживают в основном 8 бит на канал, возможны варианты 16-ти битных систем вывода. Это многообразие ставит вопрос выбора глубины цвета для изображений, которые планируется воспроизводить полиграфическим способом.
Если говорить о стадии коррекции изображения, то предпочтение можно отдать многобитным изображениям. В следствии того, что при коррекции часть информации может быть потеряна, а потери градационной информации, если она превышает контрастную чувствительность глаза, могут приводить к эффекту постеризации [1].
Однако в программе Photoshop существуют ограничения по работе с изображениями с большей глубиной цвета. Работа с глубиной цвета 16 бит на канал имеет некоторые ограничения при работе с фильтрами, а возможности коррекции изображений с глубиной цвета 32 бит на канал - еще больше ограничены.
Как было сказано выше, системы вывода в основном поддерживают 8 или 16 бит на канал. При этом, возможность поддержки файла с глубиной цвета 16 бит на канал вовсе не гарантирует вывод реального шеснадцатибитного изображения. Фактически, для вывода программными методами, информация сжимается до 8 бит на канал.
Встает вопрос, насколько целесообразно корректировать изображения в многобитном режиме при условии, что оно будет выводиться в восьмибитном.
Для ответа на данный вопрос необходимо вывести изображения, которые подверглись коррекции, с глубиной цвета 8 бит на канал и 16 бит на канал. В качестве тестового - использовалось изображение с преобладанием плавных переходов, так как проблемы, связанные с изменением глубины цвета будут наиболее заметны в областях плавного изменения тонов, и выражены эффектом постеризации (рис. 1)
Рис. 1. Тестовое изображение
Основываясь на методике анализа изображений с использованием оператора выделения контуров, тестовое изображение было проанализировано на предмет выявления соотношения между участками, занятыми контурами и плавными переходами тона (рис. 2) [2].
Рис. 2. Контуры используемого изображения
В результате получены следующие данные: количество контуров в изображении составляют 2,6%, плавных переходов - 97,4, что позволяет использовать данное изображение как тестовое для оценки эффекта постеризации.
Было оценено, к какой области тонового диапазона относятся области плавных переходов рассматриваемого изображения. Оценка проводилась с помощью функции «Гистограмма» (Histogram) в программе Adobe Photoshop (рис. 3).
Рис. 3. Гистограмма тестового изображения
В рассмотренном тестовом изображении плавные переходы расположены в области полутонов и теней.
К исходному тестовому изображению были применены градационные преобразования. Выбор формы градационных кривых осуществлялся на основе анализа гистограммы, приведенной на рис. 3. Повышение градиента проводилось в информативных зонах, которые были выбраны на основе анализа гистограммы.
Для того, чтобы можно было провести сравнение изображений после коррекции, предложена методика, по которой тестовое изображение сканируется с глубиной цвета 8 и 16 бит на канал. На стадии сканирования к нему применяется градационная коррекция. Коррекция, проводимая аппаратными методами, не влияет на целостность информации в изображении [3]. Форма кривой коррекции выбирается таким образом, чтобы для приведения изображения к исходному виду необходимо было прибегнуть к коррекции с повышением градиента в информативной зоне.
В программе Adobe Photoshop осуществлялась коррекция, приводящая изображение к исходному виду. На рис. 4 представлены кривые коррекции и гистограммы для тестового изображения с глубиной цвета 8 и 16 бит на канал. Кривые коррекции выбраны таким образом, что в первом случае повышен градиент в области теней (коэффициент контраста К равен 2,65), во втором, в области полутонов (коэффициент контраста К равен 2,00).
Эффект преобразований будет выражен в разной степени, в зависимости от глубины цвета. При анализе гистограмм после коррекций наблюдаются потери информации у изображений с глубиной цвета
L _J ' J ill L_I ,
1 - - I I
a & ti ? () ^
Рис. 4. Кривые коррекции и гистограммы для второго изображения с глубиной цвета 8 бит на канал: а — исходная гистограмма; б— кривые коррекции на стадии сканирования; в — гистограммы после сканирования; г— кривые коррекции в программе Adobe Photoshop; д— гистограммы после коррекции для изображения с глубиной цвета 8 бит на канал; е— гистограммы после коррекции для изображения с глубиной цвета 16 бит на канал
8 бит на канал (рис. д, е) и ожидается, что при выводе эти потери могут быть заметны на фотоформах.
Для оценки влияния условий вывода на появление эффекта постеризации, тестовое изображение было растрировано с использованием RP Nexus со следующими параметрами: тип растрирования — Paragon; линиатура — 150 lpi, разрешение вывода — 3600 dpi; угол поворота растровой структуры — 45°. Затем изображение выведено на фотовыводном устройстве Agfa Avantra 25 S.
Была проведена экспертная оценка полученных фотоформ путем попарного сравнения изображений с разной глубиной цвета, полученных при одинаковых условиях коррекции. Перед экспертами была поставлена задача выбрать изображение с наименее выраженным эффектом постеризации.
В результате были получены данные, представленные в табл. 1, где «8» — если объект с глубиной цвета 8 бит на канал предпочтительнее; «16» — если объект с глубиной цвета 16 бит на канал предпочтительнее; 0 — не замечено разницы.
Таблица 1
Результаты попарного визуального сравнения
Информативная зона Коэффициент контраста в информативной зоне, К Эксперт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
полутона 2 8 8 8 16 8 8 8 8 8 8
тени 2,65 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
По результатам попарного сравнения замечено, что подавляющее большинство экспертов отдали предпочтение изображениям, изначально имеющим глубину цвета 8 бит на канал. Это связано с усло-
виями вывода фотоформ, то есть при выводе в процессе растрирования изображения с глубиной цвета 16 бит на канал преобразуются в изображения, содержащие 8 бит на канал, что негативно сказывается на качестве таких изображений. Следовательно, проблема, в основном, состоит в выводных устройствах. Часто они реально не поддерживают глубину цвета 16 бит на канал, то есть используется растровая матрица 16х16,а не 256x256, что подразумевают 16-битные системы. Соответственно, если система не имеет возможности с соответствующей точностью растриро-вать многобитные изображения, лучше использовать при подготовке к выводу изображения с глубиной цвета 8 бит/канал. При этом, то уменьшение информации, которое наблюдается при обработке изображений, нивелируется на стадии вывода. Следует ожидать, что в реальных шестнадцатибитных системах результат будет иным.
Библиографический список
1. Андреев Ю.С. Особенности воспроизведения градационного содержания оригинала в цифровых системах / Ю.С. Андреев, Е.А. Пухова // Вестник МГУП, 2006. - № 1. - С. 30-34.
2. Шерстнев Г.К. Разработка рекомендаций по коррекции резкости с учетом особенностей конкретных оригиналов / Г.К. Шерстнев ; диссертация на соискание ученой степени.
3. Андреев Ю.С. Анализ факторов, влияющих на потерю пе-лостности информации в процессе ввода в систему и в результате градационной коррекции / Ю.С. Андреев, Е.С. Бычков, Е.А. Пухова // Вестник МГУП, 2006. - № 1. - С. 35-39.
