Методы изменения в пленочной фотографии

     Фигура  Ленина на известном памятнике Манизера в г. Ульяновске особенно крепко, уверенно и энергично стоит, потому что преодолевает напор ветра. Ленин как бы выходит победителем в столкновении с противоборствующей силой. Этот контраст выражает идею памятника».

     Таким образом, роль контрастов в композиции универсальна — они имеют отношение ко всем элементам композиции, начиная с характера конструктивной идеи и  кончая построением сюжета. ⁷ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Методы  изменения контраста  в цифровой фотографии 

     Слабый  контраст – наиболее распространенный дефект фотографических, сканерных и телевизионных изображений, обусловленный ограниченностью диапазона воспроизводимых яркостей. Под контрастом обычно понимают разность максимального и минимального значений яркости. Путем цифровой обработки контраст можно повысить, изменяя яркость каждого элемента изображения и увеличивая диапазон яркостей. Для этого разработано несколько методов.⁸

     Пусть, например, уровни некоторого черно-белого изображения занимают интервал от 6 до 158 со средним значением яркости 67 при возможном наибольшем интервале значений от 0 до 255. Приведена гистограмма яркостей исходного изображения, показывающая, сколько пикселов N с близким значением яркости f  попадает в интервал от f_i до f +∆f_i. Это изображение является малоконтрастным, превалирует темный оттенок. Возможным методом улучшения контраста может стать так называемая линейная растяжка гистограммы (stretch), когда уровням исходного изображения, лежащим в интервале [f_мин, f_макс], присваиваются новые значения с тем, чтобы охватить  весь   возможный интервал изменения  яркости,  в  данном случае [0, 255]. При этом контраст существенно увеличивается. Преобразование  уровней яркости осуществляется по формуле:

                                                             (1)

     где f_i - старое значение яркости  i-го пиксела, g_i - новое значение, a, b - коэффициенты. f_мин = 6,  f_макс = 158. Выберем a и b таким образом, чтобы g_мин = 0,  g_макс = 255. Получаем: a = - 10,01; b = 1,67.  

           

     Еще более можно улучшить контраст, используя  нормализацию гистограммы.  При  этом   на  весь максимальный  интервал  уровней   яркости [0,  255] растягивается не вся гистограмма, лежащая в пределах от f_мин до f_макс, а её наиболее интенсивный участок (f_мин', f_макс'), из рассмотрения исключаются малоинформативные "хвосты".⁹

     

Целью выравнивания гистограммы (эту процедуру называют также линеаризацией и эквализацией - equalization) является такое преобразование,  чтобы,  в  идеале,  все  уровни  яркости    приобрели  бы   одинаковую частоту, а гистограмма яркостей отвечала бы равномерному закону распределения.

           

     Пусть изображение имеет формат: N пикселов по горизонтали и M по вертикали, число уровней квантования яркости равно J. Общее число пикселов равно N ·M, на один уровень яркости попадает, в среднем, n_o = N ·M/J пикселов. Например, N = M = 512, J = 256. В этом случае n_o = 1024. Расстояние ∆fмежду дискретными уровнями яркости от f_iдо f_i+1в гистограмме исходного изображения одинаковое, но на каждый уровень выпадает различное число пикселов. При эквализации гистограммы расстояние ∆g_i между уровнями g_i и g_i+1 различно, но число пикселов на каждом уровне, в среднем, одинаковое и равно n_o. Алгоритм эквализации несложен. Пусть уровнями с малой яркостью обладает небольшое количество пикселов.¹⁰

     Для создания специальных эффектов с  помощью фильтров, в моей теме применяются  фильтры повышения контраста:

Фильтры повышения контраста (Contrast-enhancing filters). - Эти фильтры оперируют различиями в контрасте, которые существуют на границе двух цветов в изображении. Контраст увеличивается при повышении яркости более светлых областей и уменьшении яркости темного цвета. Поскольку эти границы чаще всего являются краями объектов изображения, фильтры повышения контраста делают края более четкими. Эффект отличается от фильтров повышения резкости, которые также используют увеличение контраста. Фильтры этой категории включают различные группы фильтров, включая Find Edges, Glowing Edges, Accented Edges, Poster Edges, Ink Outlines и даже большинство фильтров Emboss и Bas Relief. На рисунке 12.2 показано наше тестовое изображение с применением фильтра визуализации и (Lighting Effects) слева и фильтра повышения контраста (Poster Edges) справа.¹¹ 
 
 
 
 
 
 

3.Методы изменения в пленочной фотографии

     В пленочной фотографии применяются  свои методы по изменению контраста.

     Изменение яркостного контраста.

     В реальных условиях яркости отдельных участков слабовидимых следов, выцветших записей отличаются друг от друга незначительно. Вместе с тем, они неодинаково отражают, пропускают или поглощают падающий свет. Изменить свойства объекта на фотографическом изображении выделить или сгладить отдельные его детали можно лишь перераспределив интенсивность и направление светового потока. Изменить направление отраженного от объекта или проходящего через него света позволяет незначительный рельеф поверхности и характер светорассеяния отдельных ее участков, а интенсивность - различия в яркостях или оптических плотностях.

     Соотношение яркостей на объектах с неглубоким рельефом изменяет одностороннее, направляемое под небольшими углами к его поверхности, косонаправленное освещение. Светотеневой контраст здесь образуют максимальные яркости освещенных и минимальные яркости неосвещенных участков. С уменьшением глубины рельефа угол наклона светового потока изменяют в пределах от 15 до 0^о. В последнем случае лучи света будут скользить по поверхности объекта, создавая наиболее высокий “теневой” контраст.

     Распределение отраженного и пропущенного объектом света в пространстве зависит  и от размеров микронеровностей участков его поверхности, микрочастиц вещества среды.

     На полированных (зеркальных) участках имеет место направленное отражение. Участки с матовыми поверхностями отражают свет равномерно во все стороны, т.е. диффузно. Некоторые детали имеют близкое к направленному смешанное или направленно-рассеянное отражение.¹²

     Направленным пропусканием обладают оптически прозрачные участки среды. Диффузное или смешанное - характерно для участков, содержащих светорассеивающие частицы. В зависимости от их размеров и концентрации свет рассеивается полностью или частично. Направленно-рассеянное пропускание свойственно участкам среды с шероховатыми поверхностями.

     Перераспределить  направление падающего на объект света можно, если отдельные его  участки обладают направленным (близким  к нему) и рассеянным отражением (пропусканием). При съемке непрозрачных объектов максимальное различие в яркостях получают при вертикальном освещении, когда зеркально отраженные от фона лучи света попадают в объектив фотокамеры. Элементы рельефа, рассеивающие свет, выглядят более темными. Такое изображение называется светлопольным. При съемке прозрачных объектов максимальный контраст дает косое освещение, при котором лучи света, проходящие через фон, не попадают в объектив, а изображение формируют лучи, рассеянные деталями объекта. Такое освещение дает темнопольное изображение. Методы съемки в особых условиях освещения дают очень высокое усиление контраста при выявлении трудноразличимых следов и записей в документах. Воспроизвести все детали таких объектов можно только на мягкие и нормальные по контрасту фотоматериалы. Для их обработки необходимы мягко работающие выравнивающие проявители, увеличивающие фотографическую широту фотослоя и способствующие проработке деталей на сильно и слабо освещенных участках объекта. Незначительные различия в яркостях деталей объекта усиливают при съемке на контрастные фотоматериалы. При точном ведении фотопроцесса контраст передаваемых на изображении деталей К _из связан с контрастом объекта К _об следующим соотношением

     К _из = К _об ,

     где: v - коэффициент контрастности фотоматериала.

     Эффективность усиления определяет коэффициент контрастности  применяемого светочувствительного материала: чем меньше различия в яркостях и  чем больший контраст деталей  необходимо получить, тем более контрастным  должен быть фотоматериал.¹³

     Для съемки необходимы особоконтрастные и сверхконтрастные фототехнические пленки, фотопленки типа ЛИТ с коэффициентом контрастности порядка 10 - 11 ед. Фотоматериалы обрабатывают в контрастно-работающих проявителях: гидрохиноновых (Д_72, Д_163), инфекционных с гидразином или формальдегид-бисульфитом.

     Усиление  различий в яркостях на объектах с  незначительным рельефом

     При выявлении рельефа следов разруба, перекуса, скольжения, записей, восстанавливаемых  по вдавленным следам на бумаге подложки, применяют косонаправленное освещение. При съемке объектов, имеющих детали с определенной ориентацией в пространстве, например, трассы в следах скольжения, максимальный контраст дает освещение, устанавливаемое перпендикулярно к элементам рельефа. Элементы рельефа более сложной формы выявляют, направляя свет под углом к взаимноперпендикулярным их частям.

     Косонаправленное освещение получают с помощью осветителей рефлекторного типа, например, ОИ_19. Направление светового потока, угол его наклона к исследуемой поверхности, расстояние между источником и объектом подбирают в зависимости от размеров фотографируемого участка, глубины и формы рельефа.

     Перед съемкой исследуемый объект размещают  на подставке. Необходимый угол светового  потока к его поверхности находят  опытным путем, считая оптимальным  освещение, при котором выявляемые штрихи текста имеют максимальный контраст, а тени от неровностей документа  незначительны. Поток света должен быть достаточно интенсивным и освещать всю поверхность документа. Исходя из этих условий подбирают расстояние от источника до объекта. Если поверхность освещена частично, источник света при экспонировании фотоматериала либо перемещают параллельно объекту, либо поворачивают вокруг вертикальной оси, последовательно направляя свет на все участки. Документы больших размеров фотографируют по частям или при съемке применяют специальные щелевые осветители с шириной светового пучка до 10 см. При освещении объекта с двух или четырех сторон свет от каждого источника устанавливают раздельно. Съемку проводят в два или четыре этапа на один и тот же фотоматериал. При неизменном положении объекта освещение с каждой из сторон включается последовательно. Выдержка при раздельном экспонировании обычно составляет 1/2 или 1/4 часть от используемой для одностороннего освещения. Съемку ведут на фототехнические пленки ФТ_10, ФТ_20, а для их обработки применяют стандартные проявители.

     Усиление  различий в яркостях на объектахс неоднородным типом отражения деталей.

     Элементы  записей, восстанавливаемые по вдавленным следам на глянцевых открытках, фотоснимках  с “пестрыми” ахроматическими или  цветными поверхностями, при косонаправленном освещении теряются на окрашенных в темные тона участках. Как правило, на такого рода объектах элементы фона и штрихов текста отражают свет неоднородно: направленно и рассеянно. Слабовидимый рельеф выявляют при вертикальном или близком к нему освещении, дающем светлопольное изображение. Первое получают с помощью опак-иллюминаторов, второе согласно схеме.При выбранном масштабе источник света устанавливают рядом с фотокамерой, чтобы получить освещение, максимально приближенное к вертикальному. Поверхность объекта наклоняют к предметной плоскости фотоустановки под таким углом, чтобы отраженные от фона лучи попадали в объектив. При таком положении элементы вдавленных штрихов, отражающие свет во все стороны, выглядят темными на светлом фоне.¹⁴

     Перед съемкой объект закрепляют на шарнирном  столике или предметном стекле. Поверхность  документа должна быть ровной, без  изгибов. В противном случае выявить детали рельефа на всех его участках невозможно. Для съемки подбирают длиннофокусные объективы, позволяющие при заданном масштабе получать большие предметные расстояния и, соответственно, освещение, близкое к вертикальному, под меньшими углами наклонять объект. Угол наклона подбирают экспериментально, наблюдая за изображением на матовом стекле визира. Источник света размещают у передней части фотокамеры, направляя свет перпендикулярно большей стороне объекта. Небольшие по размерам документы (до 6 х 9 см) фотографируют с микроосветителями ОИ_19. Для больших необходимы софиты с лампами зеркального типа. Поскольку поверхность объекта наклонена, фокусирование осуществляется при открытой диафрагме по центральной его части. Максимальную резкость получают, диафрагмируя объектив до значений 8 - 11.Съемку ведут на фотопленки: ФТ_10, ФТ_20 или ФН_64. Обрабатывают их в стандартном проявителе № 1 или ФТ_2.

     Усиление  различий в яркостях при съемкена контрастные фотоматериалы:

     Слабовидимые детали, незначительно отличающиеся от яркости фона, усиливают при съемке на контрастные фотоматериалы. При съемке применяют боковое, строго равномерное освещение, направляя свет с двух сторон. Освещение должно быть направленным и способствовать усилению контраста.