Редактирование изображений охватывает процессы изменения изображений , будь то цифровые фотографии , традиционные фотохимические фотографии или иллюстрации . Традиционное аналоговое редактирование изображений известно как ретушь фотографий , использующая такие инструменты, как аэрограф , для изменения фотографий или редактирования иллюстраций с помощью любого традиционного художественного средства . Графические программы, которые можно в целом сгруппировать в векторные графические редакторы , растровые графические редакторы и 3D-моделеры , являются основными инструментами, с помощью которых пользователь может манипулировать, улучшать и преобразовывать изображения. Многие программы для редактирования изображений также используются для рендеринга или создания компьютерного искусства с нуля. Термин «редактирование изображений» обычно относится только к редактированию 2D-изображений, а не 3D-изображений.
Растровые изображения хранятся на компьютере в виде сетки элементов изображения, или пикселей . Эти пиксели содержат информацию о цвете и яркости изображения. Редакторы изображений могут изменять пиксели для улучшения изображения многими способами. Пиксели могут быть изменены как группой, так и по отдельности с помощью сложных алгоритмов в редакторах изображений. В этой статье в основном говорится о редакторах растровой графики, которые часто используются для изменения фотографий и другой растровой графики. Однако программное обеспечение для векторной графики , такое как Adobe Illustrator , CorelDRAW , Xara Designer Pro или Inkscape , используется для создания и изменения векторных изображений, которые хранятся в виде описаний линий , кривых Безье и текста вместо пикселей. Растрировать векторное изображение проще, чем векторизовать растровое; как приступить к векторизации растрового изображения, является предметом многих исследований в области компьютерного зрения . Векторные изображения можно изменять проще, поскольку они содержат описания форм для легкой перестановки. Они также масштабируемы, будучи растеризованными при любом разрешении .
Программы редактирования изображений с помощью камеры или компьютера часто предлагают базовые функции автоматического улучшения изображения, которые корректируют дисбалансы оттенков и яркости, а также другие функции редактирования изображений, такие как удаление эффекта красных глаз , регулировка резкости , функции масштабирования и автоматическая обрезка . Они называются автоматическими, потому что обычно они происходят без взаимодействия с пользователем или предлагаются одним щелчком кнопки или мыши или выбором опции из меню. Кроме того, некоторые функции автоматического редактирования предлагают комбинацию действий редактирования с небольшим или нулевым взаимодействием с пользователем. [ необходима цитата ]
Многие форматы файлов изображений используют сжатие данных для уменьшения размера файла и экономии места на диске. Цифровое сжатие изображений может происходить в камере или на компьютере с помощью редактора изображений. Когда изображения сохраняются в формате JPEG , сжатие уже произошло. И камеры, и компьютерные программы позволяют пользователю устанавливать уровень сжатия.
Некоторые алгоритмы сжатия, например, используемые в формате PNG , являются алгоритмами сжатия без потерь , что означает, что при сохранении файла не теряется никакая информация. Напротив, более популярный формат файла JPEG использует алгоритм сжатия с потерями (основанный на кодировании с дискретным косинусным преобразованием ), при котором чем больше сжатие, тем больше информации теряется, в конечном итоге снижая качество изображения или детализацию, которую невозможно восстановить. JPEG использует знания о том, как зрительная система человека воспринимает цвет, чтобы сделать эту потерю деталей менее заметной.
Ниже перечислены некоторые из наиболее используемых возможностей лучших программ для обработки графики. Список ни в коем случае не является исчерпывающим. Существует множество вариантов, связанных с применением большинства этих функций.
Одним из предварительных условий для многих из приложений, упомянутых ниже, является метод выбора части(ей) изображения, таким образом, применяя изменение выборочно, не затрагивая всю картинку. Большинство графических программ имеют несколько средств для достижения этого, например:
а также более продвинутые возможности, такие как обнаружение краев , маскирование , альфа-композитинг и извлечение на основе цвета и канала. Граница выбранной области на изображении часто анимируется с помощью эффекта марширующих муравьев , чтобы помочь пользователю отличить границу выделения от фона изображения.
Еще одной общей чертой многих графических приложений являются слои , которые аналогичны листам прозрачного ацетата (каждый из которых содержит отдельные элементы, составляющие объединенное изображение), наложенные друг на друга, каждый из которых может быть индивидуально позиционирован, изменен и смешан с нижележащими слоями, не влияя ни на один из элементов на других слоях. Это фундаментальный рабочий процесс, который стал нормой для большинства программ на рынке сегодня и обеспечивает максимальную гибкость для пользователя, сохраняя при этом принципы неразрушающего редактирования и простоту использования.
Редакторы изображений могут изменять размер изображений в процессе, часто называемом масштабированием изображения , делая их больше или меньше. Камеры с высоким разрешением изображения могут создавать большие изображения, которые часто уменьшаются в размере для использования в Интернете . Программы редактирования изображений используют математический процесс, называемый повторной выборкой, для вычисления новых значений пикселей, интервал между которыми больше или меньше исходных значений пикселей. Изображения для использования в Интернете сохраняются небольшими, скажем, 640 x 480 пикселей, что будет равно 0,3 мегапикселя .
Для обрезки изображений используются цифровые редакторы . Обрезка создает новое изображение путем выбора желаемой прямоугольной части из обрезаемого изображения. Ненужная часть изображения отбрасывается. Обрезка изображения не снижает разрешение обрезаемой области. Наилучшие результаты достигаются, когда исходное изображение имеет высокое разрешение. Основной причиной обрезки является улучшение композиции изображения в новом изображении.
Используя инструмент выделения, контур фигуры или элемента на изображении обводится/выбирается, а затем фон удаляется. В зависимости от того, насколько замысловат «край», это может быть более или менее сложно сделать чисто. Например, отдельные волоски могут потребовать много работы. Отсюда и использование техники «зеленого экрана» (хромакей), которая позволяет легко удалить фон.
Редакторы изображений имеют возможность создавать гистограмму изображения редактируемого изображения. Гистограмма отображает количество пикселей в изображении (вертикальная ось) с определенным значением яркости (горизонтальная ось). Алгоритмы в цифровом редакторе позволяют пользователю визуально регулировать значение яркости каждого пикселя и динамически отображать результаты по мере внесения изменений. Таким образом можно добиться улучшения яркости и контрастности изображения. [6]
Редакторы изображений могут иметь ряд алгоритмов, которые могут добавлять или удалять шум в изображении. Некоторые артефакты JPEG могут быть удалены; пыль и царапины могут быть удалены, а изображение может быть очищено от пятен. Шумоподавление просто оценивает состояние сцены без шума и не является заменой для получения «более чистого» изображения. Чрезмерное шумоподавление приводит к потере деталей, и поэтому его применение зависит от компромисса между нежелательностью самого шума и нежелательностью артефактов снижения.
Шум имеет тенденцию проникать в изображения, когда фотографии сделаны в условиях низкой освещенности. Новому изображению можно придать эффект «старины», добавив равномерный монохромный шум.
Большинство редакторов изображений можно использовать для удаления нежелательных веток и т. д. с помощью инструмента «клонирование». Удаление этих отвлекающих элементов привлекает внимание к объекту, улучшая общую композицию .
Некоторые редакторы изображений имеют возможность выборочной замены цвета для изменения цвета определенных элементов на изображении, при условии, что выбранные элементы находятся в определенном цветовом диапазоне.
Редакторы изображений способны изменять изображение, поворачивая его в любом направлении и на любой градус. Можно создавать зеркальные изображения , а также переворачивать изображения по горизонтали или по вертикали . Небольшого поворота на несколько градусов часто достаточно, чтобы выровнять горизонт , исправить вертикальность (например, здания) или и то, и другое. Повернутые изображения обычно требуют последующей обрезки , чтобы удалить образовавшиеся пробелы по краям изображения.
Некоторые редакторы изображений позволяют пользователю искажать (или «трансформировать») форму изображения. Хотя это также может быть полезно для спецэффектов, это предпочтительный метод исправления типичного искажения перспективы , которое возникает при съемке фотографий под косым углом к прямолинейному объекту. При выполнении этой задачи необходима осторожность, поскольку изображение повторно обрабатывается с использованием интерполяции соседних пикселей, что может снизить общую четкость изображения . Эффект имитирует использование линзы управления перспективой , которая достигает аналогичной коррекции в камере без потери четкости.
Пакеты для обработки фотографий имеют функции для исправления изображений с различными искажениями объектива , включая искажения типа «подушка», «рыбий глаз» и «бочка». В большинстве случаев исправления незначительны, но могут улучшить внешний вид некоторых фотографий.
В компьютерной графике улучшение изображения — это процесс улучшения качества цифрового изображения путем обработки изображения с помощью программного обеспечения. Например, довольно легко сделать изображение светлее или темнее, или увеличить или уменьшить контрастность. Расширенное программное обеспечение для улучшения фотографий также поддерживает множество фильтров для изменения изображений различными способами. [7] Программы, специализированные для улучшения изображений, иногда называют редакторами изображений.
Графические программы могут использоваться как для повышения резкости, так и для размытия изображений несколькими способами, такими как нерезкое маскирование или деконволюция . [8] Портреты часто выглядят более приятными, если выборочно смягчить (особенно кожу и фон), чтобы лучше выделить объект. [ требуется ссылка ] Этого можно добиться с помощью камеры, используя большую диафрагму , или в редакторе изображений, сделав выделение и затем размыв его. Улучшение краев — чрезвычайно распространенная техника, используемая для того, чтобы изображения выглядели более резкими, хотя пуристы неодобрительно относятся к результату, поскольку он выглядит неестественно.
Другая форма повышения резкости изображения включает в себя форму контраста. Это делается путем нахождения среднего цвета пикселей вокруг каждого пикселя в указанном радиусе, а затем противопоставления этого пикселя этому среднему цвету. Этот эффект делает изображение более четким, как будто добавляя детали. Пример этого эффекта можно увидеть справа. Он широко используется в полиграфии и фотографической промышленности для увеличения локального контраста и резкости изображений.
_-2.jpg/1280px-Photomontage_(Forggensee_Panorama)_-2.jpg)
Многие графические приложения способны объединять одно или несколько отдельных изображений в один файл. Ориентация и размещение каждого изображения могут контролироваться.
При выборе растрового изображения, которое не является прямоугольным, требуется отделить края от фона, что также известно как силуэтирование. Это цифровой аналог вырезания изображения из физической картинки. Обтравочные контуры могут использоваться для добавления силуэтных изображений в файлы векторной графики или макета страницы, которые сохраняют векторные данные. Альфа-композитинг позволяет использовать мягкие полупрозрачные края при выборе изображений. Существует несколько способов силуэтирования изображения с мягкими краями, включая выбор изображения или его фона путем выборки похожих цветов, выбор краев путем растровой трассировки или преобразование обтравочного контура в растровое выделение. После выбора изображения его можно скопировать и вставить в другой раздел того же файла или в отдельный файл. Выделение также можно сохранить в так называемом альфа-канале .
Популярным способом создания составного изображения является использование прозрачных слоев . Фоновое изображение используется как нижний слой, а изображение с частями, которые нужно добавить, помещается в слой над ним. Используя маску слоя изображения , все, кроме частей, которые нужно объединить, скрывается из слоя, создавая впечатление, что эти части были добавлены в фоновый слой. Выполнение объединения таким образом сохраняет все данные пикселей на обоих слоях, что упрощает возможность внесения будущих изменений в новое объединенное изображение.
Более современным инструментом в программном обеспечении для редактирования цифровых изображений является слайсер изображений. Части изображений для графических пользовательских интерфейсов или веб-страниц легко нарезаются, маркируются и сохраняются отдельно от целых изображений, чтобы с частями можно было работать индивидуально с помощью средства отображения. Это полезно для динамической замены посредством интерактивности или анимации частей изображения в финальной презентации.
Редакторы изображений обычно имеют список специальных эффектов, которые могут создавать необычные результаты. Изображения могут быть перекошены и искажены различными способами. К изображению можно применить множество специальных эффектов, которые включают различные формы искажения, художественные эффекты, геометрические преобразования и эффекты текстуры [9] или их комбинации.
Используя пользовательские настройки кривых [10] в редакторах изображений, таких как Photoshop , можно имитировать эффект « псевдосоляризации », более известный в фотографических кругах как эффект Сабаттье .
Инструмент «Штамп» выбирает и берет образец области вашего изображения, а затем использует эти пиксели для закрашивания любых отметок. Инструмент «Штамп» действует как кисть, поэтому вы можете изменять размер, позволяя клонировать от одного пикселя до сотен. Вы можете изменять непрозрачность, чтобы получить едва заметный эффект клонирования. Также есть выбор между «Выровнять клон» и «Не выровнять клонируемую область». В Photoshop этот инструмент называется «Штамп», но его также можно назвать «Резиновый штамп».
С помощью программного обеспечения можно изменять глубину цвета изображений. Обычные глубины цвета составляют 2, 4, 16, 256, 65 536 и 16,7 миллионов цветов. Форматы изображений JPEG и PNG способны хранить 16,7 миллионов цветов (что эквивалентно 256 значениям яркости на цветовой канал). Кроме того, можно создавать изображения в оттенках серого с глубиной цвета 8 бит или меньше, обычно путем преобразования и понижения разрешения полноцветного изображения. Преобразование в оттенки серого полезно для значительного уменьшения размера файла, когда исходная фотопечать была монохромной, но из-за эффектов старения появился цветовой оттенок.
Редакторы изображений имеют возможность одновременно изменять контрастность изображений и делать изображение ярче или темнее. Недоэкспонированные изображения часто можно улучшить с помощью этой функции. Недавние достижения позволили более интеллектуальную коррекцию экспозиции, при которой осветляются только пиксели ниже определенного порога яркости , тем самым осветляя недоэкспонированные тени, не затрагивая остальную часть изображения. Точное преобразование, применяемое к каждому цветовому каналу, может различаться от редактора к редактору. GIMP применяет следующую формулу: [11]
если ( яркость < 0,0 ) значение = значение * ( 1,0 + яркость ); иначе значение = значение + (( 1 - значение ) * яркость ); значение = ( значение - 0,5 ) * ( tan (( контраст + 1 ) * PI / 4 ) ) + 0,5 ; где значение — это входное значение цвета в диапазоне 0..1, а яркость и контрастность — в диапазоне −1..1.
Помимо возможности нелинейного изменения яркости и/или контрастности изображений, большинство современных редакторов изображений предоставляют возможность манипулировать значением гаммы изображений .
Коррекция гаммы особенно полезна для выведения деталей, которые было бы трудно увидеть на большинстве компьютерных мониторов, из теней. В некоторых программах для редактирования изображений это называется «кривые», обычно это инструмент, который находится в меню цвета, и нигде в программе или документации к ней не используется ссылка на «гамму». Строго говоря, инструмент кривых обычно делает больше, чем простая гамма-коррекция, поскольку можно строить сложные кривые с несколькими точками перегиба , но когда не предоставляется специальный инструмент гамма-коррекции, он может достичь того же эффекта.
Цвет изображения можно изменять различными способами. Цвета можно плавно усиливать и ослаблять, а тона можно изменять с помощью кривых или других инструментов. Цветовой баланс можно улучшить, что важно, если снимок был сделан в помещении на пленку для дневного света или снят на камеру с неправильно установленным балансом белого . К изображению можно добавлять специальные эффекты, такие как сепия и оттенки серого. Кроме того, более сложные процедуры, такие как смешивание цветовых каналов, возможны с использованием более продвинутых графических редакторов.
Эффект красных глаз , возникающий при съемке со вспышкой, когда зрачок слишком широко открыт (так что свет от вспышки, попадающий в глаз через зрачок, отражается от глазного дна в задней части глазного яблока), также можно устранить на этом этапе.
Advanced Dynamic Blending — это концепция, представленная фотографом Элией Локарди в его блоге Blame The Monkey для описания фотографического процесса захвата нескольких экспозиций с брекетингом земли или городского пейзажа в течение определенного периода времени в условиях изменяющегося естественного или искусственного освещения. После захвата экспозиционные брекетинг-кадры вручную смешиваются в единое изображение с высоким динамическим диапазоном с помощью программного обеспечения для постобработки. Изображения с динамическим смешением служат для отображения объединенного момента. Это означает, что, хотя конечное изображение может быть смесью промежутка времени, визуально оно выглядит как единое мгновение. [12] [13] [14]
Управление размером печати и качеством цифровых изображений требует понимания переменной пикселей на дюйм (ppi), которая хранится в файле изображения и иногда используется для управления размером печатаемого изображения. В диалоговом окне «Размер изображения» Adobe Photoshop редактор изображений позволяет пользователю манипулировать как размерами пикселей, так и размером изображения на печатаемом документе. Эти параметры работают вместе, чтобы создать печатаемое изображение нужного размера и качества. Пиксели на дюйм изображения, пиксели на дюйм монитора компьютера и точки на дюйм на печатаемом документе связаны, но в использовании сильно различаются. Диалоговое окно «Размер изображения» можно использовать как своего рода калькулятор изображений. Например, изображение 1600 × 1200 с разрешением 200 ppi создаст печатаемое изображение размером 8 × 6 дюймов. То же изображение с 400 ppi создаст печатаемое изображение размером 4 × 3 дюйма. Измените разрешение на 800 ppi, и то же изображение теперь будет распечатано размером 2 × 1,5 дюйма. Все три напечатанных изображения содержат одни и те же данные (1600 × 1200 пикселей), но пиксели расположены ближе друг к другу на меньших отпечатках, поэтому меньшие изображения потенциально будут выглядеть резкими, а большие — нет. Качество изображения также будет зависеть от возможностей принтера.
