Úpravy digitální fotografie IV: Práce s křivkami
28.4.2003, David Dvořák, článek
Mnohý čtenář si pod pojmem křivka vybaví hodinu matematiky a mentorujícího učitele. No, my se sice dnes budeme bavit i o obecných křivkách, nicméně na "uživatelské" úrovni a z matematiky si toho moc nepovíme (i když by autor článku nebyl zrovna proti :-)). Uvidíme, že křivky jsou při úpravě digitálních fotografií vůbec tím nejmocnějším nástrojem, kterého je dobré používat a ne se ho bát.
V minulých dílech našeho seriálku věnovaného úpravám digitálních fotografií jsme se věnovali funkcím Jas, Kontrast a Úrovně. Poznali jsme, že nejlepší volbou je právě posledně jmenovaná funkce. Dnes si přestavíme techniku křivek, které jsou tím nejkomplexnějším a také "nejvýkonnějším" nástrojem, který máme při úpravách fotografií k dispozici. Proč tomu tak je? Především proto, že jsme s křivkami schopni upravovat nejen jas a kontrast, ale také celkovou barevnou tonalitu snímku. Vše lze dělat pro každou barvu zvlášť anebo dohromady. Opět se přidržíme druhé možnosti.
Abychom mohli Křivky používat, stačí je pochopit. Nikdo se nemusí učit nazpaměť, co a jak nastavit pro tu kterou konkrétní situaci, pokud je ochotný se na chvíli zamyslet a uvědomit si, co vlastně dělá. Křivka totiž není nic jiného než "transformační" funkce pro škálu jednotlivých barevných tónů! Na ose x jsou uvedeny hodnoty před transformací, na ose y jsou hodnoty po transformaci. Pro lepší pochopení a představu jsou pod oběma osami uvedeny stupnice šedé. A to je celé, přátelé! Nyní můžeme podle tvaru křivky "vyrábět" různé výstupní škály - od jednoduchých až po naprosto ztřeštěné.
Úprava černého a bílého bodu - funkce Úrovně nahlížená pomocí Křivek
Ale začněme popořádku. K experimentům použiju opět obrázek včeličky, stejný, na jakém jsme aplikovali úpravy v minulém díle. První co s obrázkem uděláme bude úprava bílého a černého bodu (tj. totéž, co jsme s ním provedli pomocí Úrovní). Je sice fakt, že musíme znát hodnoty z histogramu, na kterých "kopeček" začíná a končí, ale to lze zjistit. Zprava je hodnota bílé 249, zleva černé 32. Po nastavení pak editor přeškáluje snímek podle následující křivky, která je přímkou, takže se skutečně pouze jednoduše původní šedivka přemapuje na celé šedé spektrum (osa y).
Porovnáním obrázků zjistíme, že jsme provedli naprosto stejnou úpravu jako v minulém díle při přenastavení černého a bílého bodu pomocí funkce Úrovně.
Zesvětlení a ztmavení fotografií
Zdá se vám, že fotografie je i po srovnání černého a bílého bodu stále nějaká tmavá anebo moc světlá? Jinými slovy expozičně nepříliš povedená? Křivky vám dokážou pomoci i v tomto případě! A jak toho dosáhneme? Zamysleme se nad tím, co potřebujeme na výstupu, protože vstup měníme. Na výstupu potřebujeme, aby tmavší odstíny (či vlastně odstíny střední šedé) byly světlejší - a toho dosáhneme tím, že křivku táhneme za prostřední část směrem nahoru (jedná se o konvexní křivku :-)). Tím nejen upravíme světlost snímku, ale zachováme jak černý, tak i bílý bod (stále provádíme změnu na původním obrázku, proto jsou body horizontálně posunuty, nicméně na "výstupní" vertikální ose je zastoupeno celé spektrum) - a přesně o to nám na začátku vždycky jde.
V případě, že potřebujeme fotografii spíše ztmavit (přeexponovaný snímek), postupujeme přesně opačně. Černý a bílý bod opět necháme na svých pozicích (myšleno vertikálně) a křivku teď někde vprostřed táhneme směrem dolů (stane se konkávní). Výsledný snímek potom má mírně tmavší střední tóny a to je přesně to, co jsme od úpravy potřebovali.
Zesvětlování a ztmavování se samozřejmě nemusí provádět přesně uprostřed křivky - pokud začnete níž, prosvětlí se více tmavé partie snímku a svetlé odstíny zůstanou prakticky nedotčeny, naopak, budete li vychylovat křivku výš než ve středu, zesvětlí (případně ztmaví) se především světlé partie. I tak je ale vidět, že narozdíl od Úrovní máme nyní, co se týká úprav celkové tonality snímku, mnohem větší možnosti, kterých jsme pouhým posunutím černé a bílé barvy nemohli nikdy dosáhnut.
Zvýšení a snížení kontrastu
A co ještě můžeme s pomocí křivek vylepšit? Nebudu vás napínat. Protože jsem už na začátku článku tvrdil, že Křivky jsou nástroj komplexní, dá se pomocí nich i zvýšit (či naopak snížit) kontrast. A jakže se to dělá? Především je potřeba znovu říct, co se děje, když se kontrast zvyšuje: zvětšují se rozdíly mezi jednotlivými barevnými tóny.Z toho plyne, že křivka musí mít strmější průběh (tj. křivka musí s osou x svírat úhel větší než 45 stupňů). Jelikož však nechceme měnit polohu bílého a černého bodu (nestojíme o šedivku), můžeme zařídit strmější průběh křivky jen v její střední části. Průběh takové křivky je naznačen na následujícím obrázku.
Snížení kontrastu probíhá opět přesně opačně - při snižování kontrastu se rozdíly mezi jednotlivými barevnými tóny změnšují, což znamená, že křivka musí být ve své střední části poněkud pozvolnější (tj. musí s osou x svírat úhel naopak menší než je 45 stupňů). Typický průběh takové křivky je naznačem na obrázku níže.
"Ujetiny"
Z výše uvedeného je ihned jasné, že jednoduchou změnou křivky jsme schopni dosáhnout různých změn fotografie. Tyto změny mohou být jak k lepšímu, tak i k "horšímu". Uveďme si proto dvě, zcela jednoduše vypadající křivky, které snímek změní "k nepoznání".
Ze snímků je patrné, že podobnou změnou zcela změníme barevnou tonalitu snímku a proto tyto aktivity patří spíše do oblasti her s obrázkem. I když na druhou stranu je pravda, že se mohou někdy hodit, například při nějaké zajímavé koláži.
Kresba ve světlech a stínech
Nakonec si uveďme tvar křivky, která nám z našeho původního snímku udělá barevnou fotografii se zachováním detailů ve světlech a stínech. Vidíme, že křivka má tvar protáhlého a obráceného písmene S - to proto, abychom dostali co největší kresbu jak ve stínech, tak i ve světlech (tento pozvolný náběh způsobí, že je vstupní užší barevné spektrum převedeno na výstupu na mnohem širší spektrum). Samozřejmě jen za předpokladu, že ve stínech i světlech alespoň nějaká kresba je, software nám do snímku dodatečnou kresbu přičarovat nedokáže.
Souhrn principů
Závěr článku věnujme konstatování, že křivky jsou velmi silný nástroj a s jejich pomocí jsme schopni provádět komplexní úpravy snímku. Není nutné se jich bát, stačí pochopit princip na němž jsou založeny. Stručně uvedu souhrn jejich základních vlastností:
Abychom mohli Křivky používat, stačí je pochopit. Nikdo se nemusí učit nazpaměť, co a jak nastavit pro tu kterou konkrétní situaci, pokud je ochotný se na chvíli zamyslet a uvědomit si, co vlastně dělá. Křivka totiž není nic jiného než "transformační" funkce pro škálu jednotlivých barevných tónů! Na ose x jsou uvedeny hodnoty před transformací, na ose y jsou hodnoty po transformaci. Pro lepší pochopení a představu jsou pod oběma osami uvedeny stupnice šedé. A to je celé, přátelé! Nyní můžeme podle tvaru křivky "vyrábět" různé výstupní škály - od jednoduchých až po naprosto ztřeštěné.
Úprava černého a bílého bodu - funkce Úrovně nahlížená pomocí Křivek
Ale začněme popořádku. K experimentům použiju opět obrázek včeličky, stejný, na jakém jsme aplikovali úpravy v minulém díle. První co s obrázkem uděláme bude úprava bílého a černého bodu (tj. totéž, co jsme s ním provedli pomocí Úrovní). Je sice fakt, že musíme znát hodnoty z histogramu, na kterých "kopeček" začíná a končí, ale to lze zjistit. Zprava je hodnota bílé 249, zleva černé 32. Po nastavení pak editor přeškáluje snímek podle následující křivky, která je přímkou, takže se skutečně pouze jednoduše původní šedivka přemapuje na celé šedé spektrum (osa y).
 |
| Tvar křivky pro zopakování funkce Úrovně - přenastavení černého a bílého bodu |
 |
 |
| Snímek po aplikaci výše uvedené křivky |
Porovnáním obrázků zjistíme, že jsme provedli naprosto stejnou úpravu jako v minulém díle při přenastavení černého a bílého bodu pomocí funkce Úrovně.
Zesvětlení a ztmavení fotografií
Zdá se vám, že fotografie je i po srovnání černého a bílého bodu stále nějaká tmavá anebo moc světlá? Jinými slovy expozičně nepříliš povedená? Křivky vám dokážou pomoci i v tomto případě! A jak toho dosáhneme? Zamysleme se nad tím, co potřebujeme na výstupu, protože vstup měníme. Na výstupu potřebujeme, aby tmavší odstíny (či vlastně odstíny střední šedé) byly světlejší - a toho dosáhneme tím, že křivku táhneme za prostřední část směrem nahoru (jedná se o konvexní křivku :-)). Tím nejen upravíme světlost snímku, ale zachováme jak černý, tak i bílý bod (stále provádíme změnu na původním obrázku, proto jsou body horizontálně posunuty, nicméně na "výstupní" vertikální ose je zastoupeno celé spektrum) - a přesně o to nám na začátku vždycky jde.
 |  |
| Tvar křivky, která způsobí zesvětlení snímku | Zesvětlený snímek |
V případě, že potřebujeme fotografii spíše ztmavit (přeexponovaný snímek), postupujeme přesně opačně. Černý a bílý bod opět necháme na svých pozicích (myšleno vertikálně) a křivku teď někde vprostřed táhneme směrem dolů (stane se konkávní). Výsledný snímek potom má mírně tmavší střední tóny a to je přesně to, co jsme od úpravy potřebovali.
 |  |
| Tvar křivky, která způsobí ztmavení snímku | Ztmavený snímek |
Zesvětlování a ztmavování se samozřejmě nemusí provádět přesně uprostřed křivky - pokud začnete níž, prosvětlí se více tmavé partie snímku a svetlé odstíny zůstanou prakticky nedotčeny, naopak, budete li vychylovat křivku výš než ve středu, zesvětlí (případně ztmaví) se především světlé partie. I tak je ale vidět, že narozdíl od Úrovní máme nyní, co se týká úprav celkové tonality snímku, mnohem větší možnosti, kterých jsme pouhým posunutím černé a bílé barvy nemohli nikdy dosáhnut.
Zvýšení a snížení kontrastu
A co ještě můžeme s pomocí křivek vylepšit? Nebudu vás napínat. Protože jsem už na začátku článku tvrdil, že Křivky jsou nástroj komplexní, dá se pomocí nich i zvýšit (či naopak snížit) kontrast. A jakže se to dělá? Především je potřeba znovu říct, co se děje, když se kontrast zvyšuje: zvětšují se rozdíly mezi jednotlivými barevnými tóny.Z toho plyne, že křivka musí mít strmější průběh (tj. křivka musí s osou x svírat úhel větší než 45 stupňů). Jelikož však nechceme měnit polohu bílého a černého bodu (nestojíme o šedivku), můžeme zařídit strmější průběh křivky jen v její střední části. Průběh takové křivky je naznačen na následujícím obrázku.
 |  |
| Tvar křivky, která zvyšuje kontrast | Snímek s vyšším kontrastem |
Snížení kontrastu probíhá opět přesně opačně - při snižování kontrastu se rozdíly mezi jednotlivými barevnými tóny změnšují, což znamená, že křivka musí být ve své střední části poněkud pozvolnější (tj. musí s osou x svírat úhel naopak menší než je 45 stupňů). Typický průběh takové křivky je naznačem na obrázku níže.
 |  |
| Tvar křivky, která snižuje kontrast | Snímek s nižším kontrastem |
"Ujetiny"
Z výše uvedeného je ihned jasné, že jednoduchou změnou křivky jsme schopni dosáhnout různých změn fotografie. Tyto změny mohou být jak k lepšímu, tak i k "horšímu". Uveďme si proto dvě, zcela jednoduše vypadající křivky, které snímek změní "k nepoznání".
 |  |
| Transformace středních tónů na tmavé spektrum | Výsledný obrázek |
| |
 |  |
| Transformace středních tónů na světlé spektrum | Výsledný obrázek |
Ze snímků je patrné, že podobnou změnou zcela změníme barevnou tonalitu snímku a proto tyto aktivity patří spíše do oblasti her s obrázkem. I když na druhou stranu je pravda, že se mohou někdy hodit, například při nějaké zajímavé koláži.
Kresba ve světlech a stínech
Nakonec si uveďme tvar křivky, která nám z našeho původního snímku udělá barevnou fotografii se zachováním detailů ve světlech a stínech. Vidíme, že křivka má tvar protáhlého a obráceného písmene S - to proto, abychom dostali co největší kresbu jak ve stínech, tak i ve světlech (tento pozvolný náběh způsobí, že je vstupní užší barevné spektrum převedeno na výstupu na mnohem širší spektrum). Samozřejmě jen za předpokladu, že ve stínech i světlech alespoň nějaká kresba je, software nám do snímku dodatečnou kresbu přičarovat nedokáže.
 |  |
| Tvar křivky, která mění celkovou tonalitu snímku | Vylepšená fotografie |
Souhrn principů
Závěr článku věnujme konstatování, že křivky jsou velmi silný nástroj a s jejich pomocí jsme schopni provádět komplexní úpravy snímku. Není nutné se jich bát, stačí pochopit princip na němž jsou založeny. Stručně uvedu souhrn jejich základních vlastností:
- Obrázek bez konverze dostaneme tehdy, když necháme křivku v původním tvaru - tj. diagonála z levého dolního do pravého horního rohu.
- Je-li křivka v některých místech vodorovná, znamená to, že se v těchto místech barevné tóny slévají dohromady. Pokud klesá, dojde k inverzi škály barevných tónů.
- Pokud chceme některé tóny ztmavit, musíme v tom místě křivku stáhnout dolů (pod diagonálu), v případě zesvětlení naopak křivku potáhneme nahoru (nad diagonálu).
- Kontrast snímku je reprezentován sklonem křivky. Čím větší kontrast, tím strmější průběh (větší úhel s osou x) a naopak.
