Цветовое пространство LAB

4. Цветовое пространство LAB.

Эта модель наиболее точно описывает параметры цвета, так как обладает самым широким охватом. Ее часто используют в качестве внутренней модели многих программных продуктов и с ее помощью в них осуществляется пересчет из одной модели цвета в другую.

Достоинством данной модели является то, что в ней информация о цвете и яркости разделены и являются независимыми. Это дает возможность изменять тоновые градационные характеристики изображения не затрагивая цветовые. Использование фильтров в канале Lightness не искажает цветовую информацию.

Недостатком можно считать высокую концентрацию цветовой информации в середине осей a и b. Это затрудняет тонкую коррекцию цвета с помощью градационных кривых.

Еще одним преимуществом системы Lab является ее равноконтрастность. Равноконтрастность системы означает, что в любом цветовом диапазоне равные цветовые различия будут выражаться равными числовыми величинами, определяемыми в данной системе (во всех зонах пороги различения будут одинаковы).

Методы цветовой коррекции в системах полноформатной обработки изображений (СФОИ).

Итак, рассмотрев возможные пространства представления цвета, начнем рассматривать методы его коррекции.

Как уже было сказано, коррекция цвета сейчас главным образом производится в СПОИ. Однако большинство методов цветовой коррекции, применяемых в СПОИ, хотя и имеют широкий спектр предоставляемых возможностей и конкретных реализаций, основаны в той или иной степени на методах, применяемых раннее в СФОИ. Поэтому, начать стоит с короткого описания методов цветовой коррекции именно в этих системах.

Сразу стоит отметить, что все эти методы основаны только на градационной и цветоделительной коррекции цвета. В то время, как в СПОИ возможен еще один алгоритм коррекции – селективная коррекция цвета.

Вообще говоря, коррекция может проводиться различными средствами:

вручную (ручная ретушь фотоформ) – самый трудоемкий и неточный;

фотографически – маскирование (только в СФОИ);

электронными способами (аналоговыми или цифровыми).

Как правило, методы коррекции цвета в СФОИ основаны на различных методах внешнего маскирования, которые тем или иным образом влияют на градационную характеристику фотоформы. Рассмотрим их подробнее.

В принципе, все методы внешнего маскирования, применяемого в полиграфии, можно разделить на: прямые и косвенные.

В случае прямого способа маска совмещается с оригиналом.

В случае косвенного – маскирующее изображение корректирует цветоделенный негатив.

Маска – это сложное позитивно-негативное изображение, полученное копированием маскирующего негатива, с основным или маскируемым диапозитивом. Маски могут быть черно-белыми и цветными. Цветные маски используются, как правило в прямых процессах.

1. Одноступенчатое маскирование

В способе одноступенчатого перекрестного маскирования для коррекции цветоделенных негативов используются малоконтрастные диапозитивные изображения, сделанные с других цветоделенных негативов.

Целью цветоделительной коррекции является снижение градиентов невыделяемых однокрасочных шкал на цветоделенных изображениях.

Из всех трех цветоделенных негативов наилучшим по цветоделению является негатив, полученный фотографированием за красным светофильтром, поскольку на нем выделяется только голубая шкала. Она имеет максимальный градиент, почти такой же как, серая, а остальные краски не выделяются, т.е. однокрасочные шкалы, выполненые этими красками, воспроизводятся в виде равномерного почернения. Поэтому с краснофильтрового негатива может быть изготовлена фотоформа для голубой краски без проведения цветоделительной коррекции.

На негативе полученном за зеленым фильтром (для выделяемой пурпурной краски), кроме пурпурной краски регистрируется изменение количество голубой краски. На негативе, полученном за синим светофильтром нужно устранить избыточное искажение по обеим невыделяемым краскам – пурпурной и желтой, пурпурная шкала воспроизводится более контрастно чем голубая, поэтому снижение ее градиента требуется в первую очередь.

В системах СФОИ обычно используется фотографическая реализация этого метода. Фотографическая цветоделительная коррекция методом одноступенчатого маскирования проводится посредством изготовления малоконтрастных масок-диапозитивов, которые затем совмещаются с цветоделенными негативами.

Маску для исправления зеленофильтрового негатива по голубой краске изготавливают с негатива для голубой краски в виде малоконрастного красногофильтрового позитива. Маску совмещают с зеленовильтровым негативом. В результате последующего контактного копирования с совмещенных маски и негатива получаеют исправленный по цветоделению позитив для пурпурной краски, на котором контрастной является только выделяемая краска, а невыделяемые шкалы имеют равномерное почернение.

Для коррекции синефильтрового негатива (снижение градиента пурпурной шкалы) маска изготавливается с зеленофильтрового негатива (негатива для пурпурной краски). Такая маска – малоконтрастный зеленофильтровый позитив – позволяет исправить синефильтровый негатив по обеим невыделяемым краскам, т.к. исходный негатив для пурпурной краски содержит контрастные изображения не только выделяемой пурпурной, но и голубой краски.

2. Двуступенчатое маскирование

Этот метод коррекции реализуется в две стадии:

На первой стадии изготавливается маска, называемая компенсативом:

Рассмотрим пример для желтой краски: Негатив для пурпурной краски+позитив для желтой краски=>компенсатив для желтой краски.

На второй стадии получаем исправленный негатив: для этого компенсатив для желтой краски+негатив для желтой краски=>исправленный негатив.

Основное достоинство метода – нет нарушения баланса по серому. Однако есть и недостатки, такие как длительность (т.к. две стадии) и большой расход материалов.

3. Метод единой серой маски

Маску формируют по принципу одноступенчатого маскирования. Маска изготавливается съемкой через желтый светофильтр (или правильно подобранный зеленый + красный сфетофильтр), а затем накладывается на цветной оригинал. Эта система фотографируется через зеленый светофильтр растрового негатива для пурпурной краски. От некорректированного он отличается тем, что имеет повышенные плотности на участках, где на цветном оригинале находятся голубые и зеленые цвета. Происходит устранение искажающей разности плотностей по голубым и зеленым цветам. Аналогичным образом при съемке растрового негатива для желтой краски через синий светофильтр серая маска исправляет искажающую разность плотностей по голубым и фиолетовым цветам. Аналог данного метода, на сегодняшний день, нашел самое широкое применение в СПОИ, и применяется главным образом для сжатия информации, в том случае, когда следует привести DDор к DDбум+кр.

4. Метод единой цветной маски

Данный метод преследует те же цели, что и предыдущий, однако при использование данного метода требуется применение специальной цветной многослойной маскирующей пленки (например, «ЦМП» или «Тримаск»-Кодак). В этом методе одновременно с цветоделением и градационным преобразованием проводится яркостная коррекция. Одновременно добиваются и подчеркивания контурных деталей.

5. Изготовление негатива для черной краски.

Все эти методы позволяют корректировать лишь искажения, вносимые неточностью градационной характеристики каждого цветоделенного негатива и цветоделительные искажения в основном по избытку. Однако остаются еще два источника цветовых искажений – ограниченность цветового охвата полиграфического воспроизведения и цветоделительные искажения по недостатку. Решение этих проблем как в СФОИ, так и в СПОИ заключается в ведении четвертой черной краски. Существенная разница только в методах реализации и широте возможностей введения черной краски при формировании цвета изображения.

Получить цветоделенный негатив для черной краски непосредственно цветоделением нельзя. Он может быть получен одним из косвенных способов:

Последовательное фотографирование цветного оригинала через три зональных светофильтра на одну и ту же пленку. Такой негатив требует ручной ретуши.

Совмещают три цветоделенных негатива и копируют их на фотопленку. В результате получают достаточно резкий черный диапозитив в масштабе 1:1.

Возможно совмещение и копирование трех цветоделенных позитивов (маскированных, т.е. корректированных). В результате получаем негатив для черной краски.

Копирование негатива для голубой краски. Т.о. получает позитив для черной краски с повышенным градиентом в тенях

В системах СПОИ негатив для черной краски создается в соответствии с программными средствами (UCR, GCR)

Все вышеперечисленные методы можно отнести к линейным методам, но существуют и другие методы, основанные на более сложных принципах коррекции – нелинейные.

6. Методы нелинейной цветоделительной коррекции.

Группа этих методов подразумевает использовать сложный многостадийный процесс, который практически не нашел своего применения в СФОИ. Необходимость такой коррекции вызвана нарушением аддитивности плотностей при печати, что обусловлено неполной прозрачностью красок и впитывающей способностью бумаги. Такое возможно например, в случае если Dпж<Dп+Dж.

К этой группе методов можно отнести и методы позволяющие правильно передать и «настроить» памятные цвета. Делается это в основном по координатам для конкретного цвета например, для цвета зелени или кожи человека. Ввиду сложности реализации таких методов в СФОИ, эти методы в силу своей необходимости, наши широкое применение в СПОИ.

Методы цветовой коррекции в СПОИ

Сразу хочется повторить, что в принципе почти все методы цветовой коррекции в СПОИ основаны в той или иной степени на методах цветовой коррекции в СФОИ. Цели методов остаются теми же, однако сильно меняется их реализация, а так же расширяются возможности.

Для начала хотелось бы провести классификацию всех методов по некоторым признакам.

По автоматизированности: автоматизированные и полностью ручные

По природе программного обеспечения: методы применяемые в сканерах и методы, применяемые в системах обработки растровой графики

По природе самих алгоритмов: методы градационной коррекции цвета (аналог СФОИ) и методы селективной коррекции (используются только в СПОИ).

Базовая коррекция.

Как правило, базовая коррекция осуществляется для всего издания. Для ряда изображений необходима затем дополнительная коррекция.

1.1. Недостатки базового цветоделения и их коррекция.

Одной группой базовых преобразований является устранение базовых недостатков цветоделения, связанных с тем, что краски полиграфического синтеза обладают рядом недостатков и отличаются от идеальных красок. Голубая краска имеет избыточное поглощение в синей и зеленой зонах и недостаточное поглощение в красной зоне. Пурпурная краска имеет избыточное поглощение в синей зоне и недостаточное поглощение в зеленой зоне. Желтая краска по своей характеристике наиболее близка к идеальной.

В результате этих недостатков красок в процессе цветоделения в следствие избыточности поглощения голубой краски в синей и зеленой зонах эта краска выделяется не только за красным светофильтром, но также за синим и зеленым. Это приводит к тому, что если не принять специальных мер коррекции голубая краска выделится на синефильтровой и зеленофильтровой фотоформе будет запечатываться соответственно желтой и пурпурной краской.

Соответственно избыточное поглощение пурпурной краски в синей зоне будет приводить к выделению этой краски на синефильтровой фотоформе и следовательно желтая краска будет ложиться на пурпурные места.

Эти недостатки цветоделения называются базовыми. Для устранения этих недостатков при фотографическом цветоделении используются методы маскирования.

В принципах цифровой обработки эти недостатки могут устраняться путем вычитания электрических сигналов соответствующих каналов друг из друга, то есть по сути дела могут выполняться процессы аналогичные процессам фотографического маскирования, но выполненные электронным путем. Такие методы использовались в цветокорректорах предыдущего поколения.

Однако, в современных системах цифровой обработки использующих методы построения ICC профилей эти базовые недостатки цветоделения устраняются процессом самого использования ICC профиля для перехода от колориметрических системы координат Lab к системе координат CMYK.

На рис.1 показан пример настройки базовой коррекциий, производимой в программе Adobe Photoshop 5.5

Программа позволяет использовать один из трех вариантов: Built-In (встроенные), ICC и Tables (таблицы).

При использовании, рекомендованного большинством экспертов варианта ICC, существует одна особенность, которую следует учитывать при использовании -обязательно стоит задать способ рендеринга (Rendering Intent)- метод, который используется для преобразования цветов изображения в печатный диапазон; он определяет каким образом будут обрабатываться цвета, не входящие в диапазон.

В модели Built-In задается тип печатного процесса, значение растискивания и способ генерации черной краски.

Модель Tables позволяет добиться соответствия между сканированным из PhotoShop и раннее напечатанным изображением, но для технологического процесса на основе ICC эта модель не имеет практической ценности

1.2. Настройка под оригинал.

Второй группой автоматических цветовых преобразований является коррекция по типу оригинала, его семантике и типу пленки, на которой он изготовлен. Данный вид коррекции характерен только для СПОИ. Коррекция по типу оригинала предусматривает автоматический учет при сканировании вида оригинала. Например, можно учесть, является ли оригинал слайдам или он выполнен на непрозрачной основе, необходимо учитывать и устранять цветовой сдвиг, характерный для данного типа пленки и др. Кроме того современные программные средства, например функция Color Assistant программы LinoColor, предлагают проводить учет семантики оригинала путем выбора варианта стратегии коррекции, специализированной в зависимости от сюжета оригинала. При этом проводится цветовая и градационная коррекция, которая в автоматическом режиме частично улучшает воспроизведение наиболее сюжетно важных цветов, характерных для оригинала. Такая коррекция реализуется путем усиления сигналов, обеспечивающих воспроизведение сюжетно важных цветов и соотношений, усилений или ослабления по черной краске, введением цветового сдвига.

К третьей группе можно отнести возможности реализуемые программами обработки растровой графики. Например, это Image/Adjust/Auto Levels и Image/Adjust/Auto Contrast в Adobe Photoshop. Методика такой автоматической коррекции заключается в приведении для каждого изображения самой яркой и самой темной точки к предварительно заданным величинам [Маргулис 203]. Команда автоматического контраста имеет примерно такой же алгоритм, но действует только на светлотную составляющую. Особенности применения подобных методов диктуют особую осторожность в их применении, ведь зачастую цветовые изменения при применении такой коррекции невозможно предсказать. Эта группа также свойственна только для СПОИ.

2. Градационные цветовые преобразования

Программы обработки растровой графики в отличие от СФОИ несут в себе множество возможностей работы с такими преобразованиями. Рассмотрим некоторые из них на примере программы Photoshop. Для проведения градационных преобразований в программе предусмотрены следующие возможности: комманда Image/Adjust /Levels, Image/Adjust/curves и кроме того впомогательная функция Image/Histogram.

Функция Histogram способна выдавать информацию по любым цветовым каналам, кроме того, включая канал светлоты. Эта функция высчитывает количество пикселов, строя гистограмму (по оси абсцисс откладывается количество уровней от самого темного до самого светлого). Эта функция представляет собой простой аналог методики, применяемой в СФОИ для определения информативной зоны, кроме того, она позволяет оценить распеределение деталей по каждому из цветовых каналов, что может использоваться для оценки, например, необходимой светлоты изображения.

Как правило, такие функции присутствуют и в программах сканирования.

Функция Levels представляет собой мощный инструмент для градационных преобразований. Для удобства регулирования преобразований внешний вид окна представляет собой упрощенную гистограмму.

Градационные преобразования могут проводиться как всего изображения, так и для отдельно взятых цветовых каналов (например, в пространстве RGB соответственно по каналам Red, Green и Blue). В принципе Levels, это те же самые Curves, о которых речь пойдет дальше, но только с тремя точками – двумя конечными и одной центральной [Маргулис 65]. Двигая средний регулятор влево и вправо можно исправлять изображение в светлых и темных тонах.

Кроме того, важными инструментами являются и пипетки для выставления точки белого, серого и черного. Если с выставление точки белого и черного все понятно – они позволяют выбрать ту точку, которая будет считаться самой белой и самой черной соответственно, то определение точки серого представляет собой мощнейший инструмент, который позволяет путем определения ахроматической точки на изображении устранить цветовые сдвиги различной величины. Подобный инструметарий существует практически в любом програмном обеспечении работающем с растровой графике, и в частности в программах сканирования.

Самым простым из рассматриваемых инструментов градационной коррекции является функция предоставляемая програмным обеспечением для сканеров фирмы HP - HP Precisionscan Pro. Данный инструмент позволяет редактировать общий оттенок получаемого изображения путем перемещения центральной нейтральной точки в сторону одного из цветов. Это можно сделать как и перемещением курсором манипулятора мышь, так и более точным заданием координат. Кроме того возможно увеличение насыщенности цветов в пределах от 0 до 150 условных единиц исппользуемых программой.

Круг решаемых этим инструментом задач небольшой – небольшое увеличение насыщенности и небольшая корректировка возможного цветового сдвига.

Подобный, но более усложненный инструмент Neutralize предоставляет программа UMAX MagicScan. Основным улучшением по сравнению с HP Precisionscan Pro является возможность задания координат нейтральной точки в координатах пространства HSL, c возможностью уточнения координат в пространстве RGB. Кроме того возможен выбор нейтрального пикселя прямо на изображении с последующим редактированием цветовых координат.

Теперь рассмотрим более мощный инструмент градационных преобразований – Curves. Многие специалисты, включая Дэна Маргулиса, считают этот инструмет более сложным, но и более необходимым для сложной коррекции изображения и позволяющим реализовать необходимые преобразования.

Как и рассмотренный ранее инструмент Levels, инструмент Curves позволяет производить преобразования как целиком всего изображения, так и по отдельным цветовым каналам. Как правило данный инструмент представляет собой возможность редактирования градационной кривой различными способами:

возможность редактирования кривой по точкам

возможность редактирования кривой путем придания ей произвольной формы с помощью инструмента карандаш

возможность редактирования, придания ей определенной форма путем задания параметра Gamma.

Последняя возможность реализована в Agfa FotoLook и представляет собой достаточно удобную функцию, позволяющую производить полуавтоматические градационные преобразования.

Кроме того в AdobePhotoShop предусмотрена возможность сглаживания начерченой вручную градационной кривой – функция Smooth.

Еще одним инструментом градационной коррекции Adobe PhotoShop является Color Balance.

Этот инструмент позволяет достаточно эффективно производить необходимый цветовой сдвиг изображения, путем добавления/уменьшения процента содержания регулируемой краски по отношению к другим. Кроме того инструмент позволяет достаточно грубо выделить область проводимой градационной коррекции – света, полутона и тени.

Как видно, из всего выше написанного, в системе поэлементной обработки гораздо более широкие возможности градационной коррекции. И, что тоже очень важно, гораздо большее количество вариантов ее проведения.

3. Селективная коррекция

Задача селективной коррекции может быть трактована и как задача коррекции с точки зрения психологической точности.

Методы селективной коррекции представляют собой действия, ведущие к преобразованию цветовых координат. В крайних случаях – к полной замене цвета. Такая цветовая коррекция может называться редакционной. Как правило, это коррекции цвета по отдельным цветам изображения, по группам цветов, если корректируемые цвета отличаются повышенной насыщенностью, то есть производится коррекция цвета по отдельным признакам: по насыщенности или цветовому тону.

Селективная цветовая коррекция позволяет корректировать цвет не всего изображения, а отдельных его участков, отличающихся по цветовому тону и насыщенности. Ее целесообразно осуществлять в цветовом пространстве Lab или связанными с ним пространствами LCH или HSB. Работа в этих цветовых пространствах позволяет целесообразно корректировать те участки и параметры изображения, которые необходимо корректировать, при этом коррекция в этих участках не влечет изменения в участках, не подлежащих коррекции.

Этим селективная коррекция в пространстве Lab существенно отличается в лучшую сторону от широко применяемой коррекции градации цвета в системе CMYK (эта коррекция до сих пор широко применяется). При коррекции в пространстве CMYK осуществлять цветовую коррекцию можно только изменением градационных характеристик по отдельным каналам, при этом изменяются не только избранные область и точки изображения, а все изображение в целом, оказывается влияние на другие участки и цветовые тона изображения.

Коррекцию желательно проводить таким образом, чтобы оптимизация режима коррекции осуществлялась на основе результатов, полученных при предварительном сканировании, то есть, по изображению низкого (экранного) разрешения.

Перед переходом к точному сканированию необходимо выбрать все установленные параметры такого сканирования, то есть провести соответственно градационную или цветовую коррекцию.

Следует избегать неоднозначного перехода из системы Lab в CMYK и обратно, если при этом производится сохранение изображения, так как при этом переходе к более узкому цветовому пространству CMYK потеря информации неизбежна.

В цветовом пространстве CMYK возможно и целесообразно выполнять окончательные и отделочные операции, когда проведены основные цветовая и градационная коррекции, и необходимо провести окончательную коррекцию цветового баланса.

Современные программные средства предоставляют множество возможностей проведения селективной цветовой коррекции. Рассмотрим наиболее распространенные из них.