Анализ работы режимов наложения слоев в программе Photoshop

Технология допечатных процессов

Анализ работы режимов наложения слоев в программе Photoshop

А.В. Кутузова, С.В. Наумова,

студентки группы ДТпп 4-2

Работа со слоями - одна из мощнейших возможностей Photoshop. Одним из интереснейших параметров палитры «Layers» является «Blend Mode». Английское словосочетание «Blending Mode» переводится как «режим смешивания», но принято использовать широко распространенный термин «режим наложения».

Режим наложения задает алгоритм, по которому рассчитывается яркость и цвет конечного пикселя, исходя из яркости и цвета исходного и накладываемого пикселей. Некоторые режимы наложения были созданы, чтобы имитировать реальные фотопроцессы. Например, наложение в режиме Screen аналогично экспонированию фотографии с двух сложенных вместе негативов. Некоторые режимы наложения не имеют реальных фотографических аналогов, но, используя особенности построения цветовых моделей и формальных логических операций, значительно расширяют возможности по обработке изображений [4].

Режимы наложения (Blending Mode) - специальные математические алгоритмы смешивания пикселов - применяются в основном для создания спецэффектов. Режимы наложения используются не только при работе со слоями, но именно работа в слоях является наиболее эффективной.

Всего режимов наложения 25, они разбиты на 6 групп.

Для анализа режимов наложения слоев по яркостной составляющей изображения был выбран тест-объект, представляющий собой квадратный дискретный световой клин на 9 полей (последовательность плашек с яркостью от 0 до 255 с шагом 32), расположенный так, чтобы черное поле было слева, а белое справа. Это исходное изображение (или базовый слой). Скопировав его и повернув копию на 90 градусов против часовой стрелки, получаем корректирующее изображение (вер-

/ Normal ^ Opacity: 11QQ9C «

Dissolve

Fill: [lQQX

Darken Multiply

Color Burn 1

Linear Burn Darker Color

jround Q

Color Dodge Linear Dodge (Add) Lighter Color

Overlay SoFt Light Hard Light

Contrast - Vivirf Light

Linear Light Pin Light Hard Mi*

. ES ©. a H 'S

Рис. 1. Режимы наложения в палитре Layers

хний слой). Переключая режим наложения копии, можно проанализировать, какие изменения произошли с лежащим ниже исходным слоем, и сделать выводы [4]. Измерения проводились от теней к светам.

Рис. 2. Исходное изображение Рис. 3. Корректирующее изображение

Basic Darken

Lighten

Для оценки цветовых параметров был проведен другой эксперимент. Был взят горизонтальный градиент в цветовом пространстве RGB, составленный из всех цветов спектра, поверх которого был наложен вертикальный черно-белый градиент, так же в цветовом пространстве RGB. Далее, меняя по порядку режимы наложения, была произведена оценка получившегося изображения с помощью гистограмм (Функция Levels) поканально.

Рис. 5. Гистограммы нижнего слоя

Рассмотрим примеры наложения слоев из каждой группы.

Группа Basic. Заменяет базовые пиксели. Рассмотрим на примере режима Normal (Обычный).

Формула режима: f

где а — сигнал на входе (нижний слой); b— сигнал на выходе (итоговый слой).

Яркости пикселей усредняются с весовыми коэффициентами, соответствующими значению непрозрачности корректирующего слоя. Используется для: уменьшения степени воздействия коррекций, внесенных на отдельном слое; создания отражений на частично отражающих поверхностях.

График зависимости яркостной составляющей для данного режима представляет собой прямую с таким же градиентом во всем диапазоне, что и исходный.

Рис. 6. Режим наложения Normal

Рис. 7. Кривая наложения в режиме Normal

При оценке цветовых характеристик наблюдается, что гистограмма соответствует изначальной гистограмме черно-белого градиента.

Рис. 8. Гистограмма изображения в режиме наложения Normal

Darken — группа, уменьшающая яркость изображения.

Все режимы наложения, входящие в эту группу, нейтральны к белому цвету; они не оказывают влияния на светлые участки изображения. Полученные эффекты тем сильнее, чем темнее исходные изображения, потому что режимы этой группы, сравнивая цвета исходных пикселей, присваивают полученному пикселю значение более темного.

Рассмотрим на примере режима Multiply (Умножение).

Формула режима:

f

Яркость исходного пикселя умножается на яркость корректирующего пикселя, взятую в долях от полного диапазона в 255 уровней [2]. Используется для: наложения теней на объекты, для подчеркивания теней изображения и придания им объема; наложения теней от объектов.

Рис. 9. Режим наложения Multiply

0 20 40 60 80 100 120

Рис. 10. Кривая наложения в режиме Multiply

M ultip ly

График зависимости представляет собой кривую с пониженным градиентом в тенях, за счет чего контрастность в светах и полутонах повышается (аналогичен гамма-коррекции с гаммой 2).

При оценке гистограммы цветного изображения наблюдается, что динамический диапазон не изменился. Произошло смещение гистограммы в сторону теней. Количество темных оттенков увеличилось, светлых - уменьшилось, полутона распределены равномерно, сгладились всплески, переходы стали плавными.

Рис. 11. Гистограммы исходного изображения

Рис. 12. Гистограммы изображения в режиме наложения Multiply

Lighten — группа, увеличивающая яркость изображения. Все эти режимы наложения нейтральны к черному цвету; они не оказывают влияния на темные участки изображения. Полученные эффекты тем сильнее, чем светлее исходные изображения, потому что режимы этой группы, сравнивая цвета исходных пикселей, присваивают полученному пикселю значение более светлого.

Рассмотрим на примере режима Screen (Осветление).

Формула режима:

Aa, b) = 1 -

Величина отклонения яркости от белого исходного пикселя умножается на величину яркости корректирующего пикселя, взятую в долях от полного диапазона в 255 уровней. Используется для: наложения бликов на объекты для подчеркивания светов изображения и придания им объема; наложения отражений от объектов; наложения световых эффектов (свечения, салюты, блики линз и т. д.).

График зависимости представляет собой кривую с повышенным градиентом в тенях и пониженным в светах (аналогичен гамма-коррекции с гаммой 2, проведенной с негативом изображения перед печатью с него позитива).

На гистограмме цветного изображения динамический диапазон сократился за счет теней. Произошло смещение информации в

Рис. 13. Режим наложения Screen

0 2 0 4 0 6 0 80 1 00 1 20

Рис. 14. Кривая наложения в режиме Screen

сторону светов, распределение стало более равномерным. Переходы стали плавными, сгладились всплески. Больше пикселей приходится на света изображения.

Рис. 15. Гистограммы исходного изображения

Рис. 16. Гистограммы изображения в режиме наложения Screen

Contrast — группа увеличения контрастности. Эти режимы наложения нейтральны по отношению к серому 50%; они не оказывают никакого влияния на участки нейтрального серого цвета, что полезно при увеличении контраста, особенно при необходимости затемнить темные и осветлить светлые участки.

Рассмотрим на примере режима Overlay (Наложение).

Формула режима:

A a, b) = 2ab (for a < 1/2) 1 - 2(1 - a)(1 - b) (else).

Если исходный пиксель является 50% серым - конечному пикселю присваивается яркость корректирующего, при отклонении яркости исходного пикселя от 50% серого в любую сторону изменение яркости линейно убывает, достигая нуля при яркости исходного пикселя 0 или 255.

Используется для: затемнения, осветления и повышения контраста изображения в средних тонах с защитой областей высоких светов и глубоких теней; наложения шумов.

График зависимости имеет вид кривой, которая повышает контраст в средних тонах при одинаковых падениях контраста в светах и тенях за счет гамма-коррекции с показателем гаммы 2, применяемой к позитиву в темной и к негативу в светлой половине тонного диапозитива.

Рис. 19. Гистограммы исходного изображения

Рис. 20. Гистограммы изображения в режиме наложения Overlay

На гистограмме цветного изображения динамический диапазон не изменился. Смещения гистограммы не произошло. Увеличилась равномерность распределения. Всплески сгладились, переходы стали плавными. Контрастность увеличилась. Уменьшилось количество пикселей в полутонах.

Comparative — группа сравнения. Режимы наложения данной группы нейтральны к черному. Рассмотрим на примере режима Difference (Разница).

Формула режима:

Aa, b) = |a- b\.

Яркость конечного пикселя равна разнице между яркостями исходного и корректирующего пикселей. Используется для: нахождения, оценки и последующего использования различий между изображениями; создания масок на основе произведенной коррекции.

Рис. 21. Режим наложения Difference Рис. 22. Кривая наложения в режиме Difference

Кривая зависимости дает черную плашку во всем тоновом

диапазоне.

На гистограмме цветного изображения динамический диапазон не изменился. Произошло смещение гистограммы в сторону полутонов. Количество пикселей в полутонах заметно увеличилось, пикселей с максимальной и минимальной яркостью - уменьшилось. Появились небольшие всплески в светах и в тенях.

HSL — группа компонентов изображения. Формулы вычислений Hue, Saturation, Color, Luminosity используют яркостные и цветовые составляющие значения пикселов в цветовой модели Lab или ее разновидности HSB (Hue, Saturation, Brightness).

Рис. 23. Гистограммы исходного изображения

Рис. 24. Гистограммы изображения в режиме наложения Difference

Рассмотрим на примере режима Color (Цвет). Конечному пикселю присваивается цветовой тон и насыщенность корректирующего пикселя, а яркость - исходного пикселя. Используется для: раздельной работы с цветом и яркостным контрастом без перехода в цветовую модель Lab.

В данном случае имеет смысл рассмотреть только цветное изображение.

Рис. 25. Гистограммы исходного изображения

Рис. 26. Гистограммы изображения в режиме наложения Color

Для получения интересного результата в данном режиме наложения был изменен порядок наложения слоев.

Динамический диапазон не изменился. Переходы стали плавными, всплески сгладились. Гистограмма имеет тонкие линии с нулевой и 100%-ной яркостью.

Таким образом, с помощью режимов наложения слоев можно производить коррекции, нереализуемые при помощи стандартных корректирующих инструментов Photoshop, причем, делать это быстро, без ручного рисования масок. Применяя режимы наложения, можно не только создать из двух изображений одно, но и исправить градационные и цветовые искажения. Для этого необходимо скопировать изображение во второй слой и задать ему необходимый режим. Работа с режимами наложения является достаточно простым и удобным способом коррекции в отличие от кривых Curves. Также можно делать локальную коррекцию быстрее и проще, чем другими инструментами.