обработка изображений

Я уже про это писал, но во-первых чисто умозрительно (на пальцах), а во-вторых не полностью верно, пришло время вернуться.

Чтобы не троллить больше владельцев Sony A77, возьмем для примера Panasonic G3. А именно, возьмем с imaging resource снимки мишени CoolorChecker и постараемся разобраться, что же камера с них выдает.

Вот прямо наложим на фото масочку-сеточку и посмотрим, что для каждого из патчей мы увидим в гистограмме.

Для краткости я буду называть патчи прямо по их именам (см. первую картинку в посте), а все приведенные ниже гистограммы - это гистограммы по RAW-данным, единственное сделанное преобразование - это вычтен уровень черного.

Для начала, сформулируем тезисы, которые ниже я пытаюсь проиллюстрировать.

Суть проблемы (профилирования)

Проблему я формулирую так:

• Все поля мишени с точки зрения программы профилирования - равнозначны. В лучшем случае профилировщик учтет дисперсию сигнала в данном поле, да и то, скорее интегральную, а не поканальную.
• С точки же зрения камеры, величина ошибки по полям и по каналам - очень разная. Тут и шум и разная чувствительность каналов и ступенчатость восприятия, особенно на высоких ISO.

Тем временем, вышла LibRaw 0.12 (beta).

Усилиями контрибьюторов (как их писать на нашем, "вкладчики"?) была добавлена большая пачка разнообразных методов демозаики.

К несчастью, лицензионные ограничения не позволяют распространять все это богатство на тех же условиях, что и LibRaw (LGPL/CDDL), поэтому часть этих методов раздается отдельно, под соответствующими лицензиями:

• Демозаика DCB и шумопонижение FBDD (автор: Jacek Gozdz) добавлена в основную LibRaw, ибо лицензия позволяет.
• LibRaw-demosaic-pack-GPL2 включает в себя:
  • Алгоритмы, реализованные в Modified DCRAW by Paul Lee: VCD, modified AHD, AHD+VCD и модифицированные медианные фильтры.
  • Алгоритмы из Perfect Raw by Manuel Llorens (удивительно, но не нашел куда нормально дать ссылку): AFD и LMMSE
• LibRaw-demosaic-pack-GPL3: AMaZE из RawTherapee 3 и подавление хроматических аберраций оттуда же.

Удивительное дело, но на тех снимках, на которых я тестировался (попались детские портреты) разница между алгоритмами - минимальна. Да, она есть, она видна на мелких деталях (а где же еще), но стоит ли овчинка того или нет - мне сложно сказать.

Павел Косенко, заполучив непубличную бету Raw Photo Processor с профилями пленки, дразнит своих читателей результатами финальной обработки.

Мне же кажется более важным показать именно первый шаг: что именно дает применение пленочных профилей на первой стадии обработки, RAW-конвертации, еще до постпроцессинга в фотошопе.

Кроме того, я терпеливо дождался появления этой функциональности в публично доступной версии, вчера вышел RPP 4.1.3 в котором профили пленок есть.

На картинке слева - фрагмент изображения (жмякните, чтобы увеличить), к левой половине применен профиль V50 (Velvia 50) и снижен до -6 контраст (для изображения с богатыми тенями профиль Вельвии излишне контрастен), правая половина - рендеринг по-умолчанию. Впечатление, как вы можете видеть, что левую половину просто протерли тряпкой от пыли.

Естественно, подобный эффект легко достижим через, например, HIRALOAM (Unsharp Mask с HIgh-RAdius-LOw-AMount), но важно что профильное преобразование - локальное, с каждым пикселем отдельно, никаких нелокальных побочных эффектов вроде гало - не возникает.

Вот этот вот комментарий, как мне кажется, заслужил отдельного обсуждения.

В самом деле, имеет место некий фенОмен (который виден, например, по dE т.е. инструментально):

• C одной стороны, цифровые камеры в светах (но до начала блюминга) - высоколинейны. Т.е. отпрофилировав их в среднем тоне мы вправе ожидать приличных цветов и в светах.
• C другой стороны, практика это опровергает, если снять цветовую шкалу +2 (без всяких вылетов) и наложить профиль камеры, то цвет уползет достаточно сильно (по меньшей мере, dE вырастет в разы)

Я тут вижу несколько соображений:

• Во-первых, блюминг. И, наоборот, всякие антиблюминговые решения, которые должны характеристическую кривую загибать.
• Во-вторых, всякие игры RAW-конвертеров (которые тоже характеристическую кривую загибают).
• В-третьих, следующий интересный эффект:
  1. Давайте представим себе профилировочную таблицу, вроде ColorChecker SG. Вот на ней есть зеленый патч E9, который на 1.5-2 стопа (на глазок) ниже среднесерого.
  2. Уровень красного в этом зеленом будет еще на пару стопов ниже (красного в нем мало), потом у красного канала чувствительность на стоп-полтора хуже т.е. красным мы попадем куда-то в -5 от среднего тона (или -8 от самых светов).
     Это, на минуточку, вообще на пределе какого-то сигнала в красном.
  3. Но красный канал нужен, чтобы отличить сине-зеленый от зелено-синего т.е. в этом месте профиля красный будет с очень большим весом (т.к. сам сигнал - маленький).
  4. Но красный - зашумлен, в рассматриваемом месте он уже сильно нелинеен (по причине шума)
• Собственно, вот: профиль для таких "предельных" цветов будет как-то компенсировать нелинейность слабых каналов, а если мы переедем на 3 стопа вверх - то перекомпенсировать (ибо на три стопа вверх в красном канале уже все отлично).

Такие дела.

Как-то нет сил и времени писать на эту тему полноценных текст, поэтому пока в телеграфном режиме.

В моих экспериментах получается, что наибольший динамический диапазон (далее ДД) и наименьший шум у Canon 5D Mark II получается при ISO200. Выигрыш относительно ISO100 и 400 - порядка 0.3-0.5 стопа.

При этом шум оценивался по стандартному отклонению на серой плашке (как оптимально экспонированной, так и недодержаной на 1-4 стопа). При ISO100 шум визуально чуть менее крупный, но чуть более цветной. При ISO400 шум чуть побольше чем на 100 (и, естественно, 200), но все еще очень маленький

То же самое, кстати, касается и 450D: тот же характер изменения шума (с визуальным минимумом "крупности" на ISO100 и инструментальным минимумом на ISO200) и та же рекомендация: оптимальной чувствительностью является ISO200. Я про это уже писал и грешил на шумодав, но следов шумодава я не вижу (а следовательно, малошумящий усилитель есть добро).

почти копия анонса с сайта

По многочисленным заявкам нелюбителей GPL выпущена LibRaw-Lite

Как следует из названия, это облегченная версия LibRaw, основные отличия которой от полной версии таковы:

• Лицензия LGPL, что позволяет использовать (немодифицированную) библиотеку в не-опенсорсных приложениях.
• (увы) нет поддержки Foveon в силу лицензионных ограничений на этот кусок dcraw (откуда растут ноги у LibRaw). Мы работаем над этим и возможно предложим какую-то замену.
• Нет целого ряда улучшений (сделанных нами относительно функциональности dcraw):
  • черная рамка (маскированные пикселы) не извлекается, эти пикселы приложению не доступны;
  • вычитание точки черного и прочая пред-интерполяционная обработка RAW-данных не отключается;
  • способ, которым получены цветовые данные (матрицы RGB-XYZ и т.п.) не запоминается;
  • нет поддержки OpenMP.

Другими словами, все то хорошее что мы сделали в расчете на разработчиков RAW-конверторов, анализаторов RAW и прочие программы, которым нужен доступ к исходным RAW-данным - в Lite-версии отсутствует.

Эксперименты с газеткой дали мне вполне приличный объем данных о динамическом диапазоне камеры, однако продолжать упражняться с газеткой дальше (а ведь надо прощелкать полный диапазон чувствительностей, как минимум) мне не захотелось: критерии краев динамического диапазона все-таки были недостаточно четкими. Родилась идея сделать собственную мишень, для начала черно-белую.

Требований к такой мишени немного:

• Известный контраст.
• Несколько размеров деталей.
• Отсутствие бликов.

Этим требованиям удовлетворяет мишень, напечатанная на струйном принтере "серым по серому" на матовой бумаге.

Эта тема уже обсуждалась, но на качественном уровне. Однако наделанный в последнее время инструментарий позволяет померять эффекты засветки количественно.

Сначала сформулируем вопросы:

• Есть ли в системе оптика-камера значимое светорассеяние?
• Каково же оно?

В прошлый раз я помещал в кадр светодиодный фонарик, который был стопов на 12 ярче сцены и получал подъем теней аж на стоп (это вполне видимо глазом на снимке). В этот раз захотелось измерить более тонкие эффекты и количественно, поэтому методика изменилась:

• Берем монитор, заливаем его темно-серым (я брал R-G-B=6). Если ничем не заливать, то видна неравномерность подсветки.
• Снимаем, чтобы это темно-серое гарантированно было выше уровня шумов камеры, но в глубокой тени. Я снимал с экспопоправкой (от спотметра) -5 EV, зная что общий динамический диапазон камеры (для больших плашек) никак не меньше 10 стопов, а вверх от спотметра есть запас чуть менее 4EV.
• Выводим в углу монитора белый прямоугольник (см. картинку). На моем мониторе он на 8 стопов ярче "темно-серого", снимаем с той же экспозицией, что и в прошлый раз. Да, при этом контрасте белый прямоугольник еще не насыщен, даже в зеленом канале остается где-то треть стопа в светах. Т.е. можно говорить о довольно контрастной (8 стопов) сцене.
• Усредняем серединки кадров необработанных данных (для извлечения необработанных данных использовалась программа 4channels из LibRaw, анализировался только зеленый канал) и сравниваем средние значения.

Почему-то никто из комментирующих вчерашний текст о чувствительности не захотел пойти дальше на один шаг. Все приходится делать самому:

Если точка серого занижена и конвертор (втч. внутрикамерный) делает пуш на 0.8-1.5 стопа, то ровно та же операция делается и для камерной гистограммы.

В результате на гистограмме у нас сжаты света и растянуты тени, что ее информативность снижает еще более. UniWB конечно помогает увидеть разбаланс по каналам, но даже для UniWB камерная гистограмма дает о реальных данных весьма отдаленное представление.

Уже где-то полгода мы вынашиваем планы по выпуску гаджета, который позволит кардинально улучшить качество съемки: это черная непрозрачная наклейка на экранчик камеры. Pro-версия должна быть не черной, а с характеристическими кривыми конкретной камеры при разных настройках и окошком для номера кадра.