Recenze  |  Aktuality  |  Články
Doporučení  |  Diskuze
Fotoškola  |  Seriály
Fotoaparáty  |  Objektivy
Fotomobily  |   Software
Příslušenství  |  Ostatní
Svět hardware  |  TV Freak
Svět mobilně

Úpravy digitální fotografie I: Úvod

22.4.2003, David Dvořák, článek
Dnešním článkem začíná obecnější seriálek věnovaný zpracování digitální fotografie v domácích podmínkách. Věřím, že po jeho přečtení nebude pro nikoho problém, provést základní úpravy snímku před jeho odesláním do fotolaboratoře.
Dnešním článkem začneme seriálek věnovaný úpravám a zpracování digitální fotografie. Budeme se v něm věnovat tomu, jakým způsobem je obrázek reprezentován v počítači, a které formáty se nejčastěji používají. Potom si povíme něco o úpravách obrázků, k čemuž použijeme nějaký vhodný grafický editor. A na závěr seriálku si povíme něco i o tisku fotografií na tiskárnách popřípadě jejich zpracování v digitálním minilabu.

Pro začátek se věnujme polemice o tom, zdali je digitální fotografie ještě fotografie. Že to vypadá jako kdybych se motal v kruhu? Ale ne, uvidíme, že v dnešní době existují jak příznivci, tak i odpůrci digitální fotografie. Nejčastějším argument proti je tvrzení, že upravovaná digitální fotografie už nezobrazuje skutečnost, která byla zaznamenána. Argument "tak, jak je to na filmu", je skutečně častý. Pokusím se ukázat, že toto tvrzení není pravdivé a že digitální fotografie i jejich úpravy mají velký smysl.

Když někdo argumentuje prohlášením, že skutečná fotografie je taková, která je stejná se svou předlohou na filmu, láká to člověka zeptat se, co se tím vlastně myslí? Odpovědí bývá, že se jedná o fotografii, která byla vyvolána tzv. bez korekcí. Ovšem co označuje termín bez korekcí? Skoro bych řekl, že odpověď na tuhle otázku neexistuje. Připomenu-li si totiž proces vzniku fotografie, musím konstatovat, že na ni má vliv spousta vnějších faktorů. A protože neexistuje žádné jednoznačné "nastavení" těchto faktorů, nemůžeme nikdy tvrdit, že je daná fotografie přesně jako na filmu. Vždycky se jedná jen o reprezentaci kinofilmové předlohy (negativu) na fotopapíře, na níž má vliv jak samotná volba papíru, tak i volba délky expozice, barevné filtrace a v neposlední řade výsledek velmi závisí i na chemikáliích použitých při vyvolávacím procesu. Takže tohle stručné shrnutí procesu, při němž vzniká fotografie můžeme zakončit tvrzením, že fotografie "bez korekcí" (či přesně jako na filmu) je snad jedině ta, kterou udělal minilab na jím nejčastěji používaném fotopapíře.

Co se týká různých fotomontáží, ty se také ve fotografii používaly i dříve, jenom bylo k jejich provedení zapotřebí jiných (mnohdy docela náročných) technik. Dnes si člověk sedne za počítač a v grafickém editoru relativně lehce provede jakékoliv retušování. Samozřejmě s tou podstatnou výhodou, že má vždycky možnost svůj krok vrátit zpět a udělat jiný. Pokud si chce přidat na oblohu mráček nebo měsíc, může to také provést, stejně jako změnu barevného nádechu. Uživatel si prostě může s fotografií doslova dělat co se mu zlíbí a je skutečně jen na něm a na jeho vkusu, co mu připadá hezké a co už ne. Podobné to mohlo být v malířském umění. Kdo někdy viděl nějaký impresionistický obraz, také by mohl prohlásit že to neodpovídá realitě. Dobrá, ale malíř to tak cítil a dal nám to najevo zrovna touhle představou a pokud se nám to nelíbí, nemusíme se na to dívat. Fotografování je také způsob umění, takže se nenechme ovlivnit názory různých "puritánů" na to, jak má fotografie vypadat. I ve fotografování máme svobodu, tak jí využijme!

Takže celkově tuto krátkou polemiku ukončeme tvrzením, že úpravy digitálních fotografií na počítači jsou nutné právě proto, aby fotografie byla taková, jakou chceme a ne taková, která se zdá dobrá obsluze minilabu či stroji samotnému.

No a protože se v dalším budeme věnovat úpravám bude hned na začátku velmi vhodné povědět si něco o tom, jak je digitální obrázek v počítači reprezentován a jaké formáty k jeho uložení máme k dispozici.

K reprezentaci digitální fotografie se využívá tzv. rastrové grafiky. To znamená, že k jejímu popisu používáme hodnoty barev v bodech, které jsou dány pravoúhlou mříží. Těmto bodům se říká pixely. Proces, kterým se určí barva probíhá už ve snímacím !!čipu!!odkaz na článek o čipech!! (konkrétně v AD převodníku za ním), nazývá se vzorkování a je založený na rozkladu barev do barevného spektra.

Barevné světlo je zcela určeno třemi charakteristickými znaky, kterými jsou světlost, barevný tón a sytost. Číselně se dají vyjádřit pomocí světelného toku, dominantní vlnové délky a stupně sytosti. Jelikož však barva světla nezávisí na velikosti světelného toku, stačí nám k jejímu určení pouze dvě přirozené souřadnice - dominantní vlnová délka a stupeň sytosti. Díky tomu může být barva světla znázorněna bodem v tzv. barevné rovině (viz. obrázek - R: červená, G: zelená, B: modrá a W: bílá barva).




My se tady ale nebudeme tímto barevným diagramem podrobněji zabývat, pouze si řekneme, že se na něm dá poměrně jednoduše určit barva, kterou dostaneme kombinací tří barev. Pokud za základní vezmeme R, G a B, které budou ležet na vrcholech trojúhelníka (z obrázku je poměrně dobře vidět, že jedině tyto 3 barvy budou syté), dostaneme jejich smíšením jakoukoliv barvu, ležící na ploše uvnitř trojúhelníka. Barevných bodů, které leží vně trojúhelníka RGB se nám smíšením těchto barev nepodaří dosáhnout. Není to ale žádná tragedie. (Abychom byli konkrétnější, existuje barevná rovina CIE L.a.b., která zahrnuje celou "podkovu" z obrázku a v ní je možné získat smícháním kteroukoliv barvu, ovšem pracuje se i s "virtuálními" barvami vně podkovy, které samozřejmě nejsou reálné.)

Abychom se úplně nezamotali v definicích, řekněme si, že existuje několik barevných systémů, z nichž každý je definován na poněkud jiném základě. V digitální fotografii se používá především systém barev RGB a to jak při snímání, tak i při úpravách pomocí počítače (monitory). RGB je totiž postaven na tzv. aditivním míšení barev. Naproti tomu při tisku se používá model CMY(K) (Cyan, Magenta, Yellow, (BlacK)), který je postaven na subtraktivním míšení barev. Tisku se zatím nebudeme věnovat, to si necháme do budoucna, protože teď jsou naším cílem především úpravy obrázků. Aby nedošlo k nedorozumnění, RGB systém není jediným, existuje jich celá řada, jmenujme alespoň HSV (setkáte se s ním u televize) a CIE L.a.b. Protože je ale pro editaci digitálních obrázků RGB nejvhodnější systém, budeme z něj také vycházet.

A jak je tedy zaznamenána barevná fotografie v RGB? Tak, že je obrázek "rozložen" do jednotlivých barevných kanálů (červená, zelená, modrá) a ten je pak "diskretizován". Velikost toho, jak jemně je diskretizace provedena, určuje právě počet odstínů na jednotlivý kanál a ten je dán počtem bitů. Při standardních osmi bitech na kanál to dělá 2 na osmou, což je 256 odstínů. To nám dá dohromady tzv. true color neboli něco přes 16 milionů barevných odstínů (viz. přiložený obrázek separace RGB). Při větším počtu bitů na kanál je barevné rozlišení samozřejmě ještě vyšší.





Nicméně, pokud budu provádět konverzi směrem "dolů", tj. k menšímu počtu odstínů, je jasné, že neexistuje cesta zpět k vyšší kvalitě barev. Tedy v tom smyslu, že když při diskretizaci barevné škály sloučím několik barev, nemůžu je zpětně žádným způsobem rozložit. Když už jsem se o tomto problému zmínil, musím dodat, že podobná vlastnost platí i v případě, že se obrázek převádí mezi různými barevnými systémy. Každý má totiž trochu odlišnou paletu barev, takže se snažte častým konverzím mezi formáty zabránit.

Tak, když už víme něco víc o tom, jak se ukládá informace o barvě a pověděli jsme si i o barevných systémech, věnujme se na konec článku otázce zápisu obrázků a nejčastějších grafických formátech. Ještě než s tím ale začneme, musíme si ujasnit jednu věc. Jelikož jsou digitální fotografie reprezentovány v podobě rastrových obrázků, pracujeme s velkými kvanty dat. Proto se v rámci "efektivity" jejich přenosu (např. kvůli nižšímu datovému toku během ukládání na záznamové médium digitálního fotoaparátu nebo pro posílání množství fotek elektronickou poštou) provádí komprimace těchto dat. Způsoby komprimace se dají rozdělit do dvou hlavních směrů:
  • bezztrátové metody
  • ztrátové metody

Už název metod nám napovídá, jaký je mezi nimi principiální rozdíl. Zatímco bezztrátové metody provádí pomocí různě důmyslných algoritmů komprimaci tak, že nejsou zanedbána žádná data, ztrátové metody vycházejí z poznatků o funkci lidského oka. Proto tyto algoritmy provádí odstranění té části informace, která je zbytečná. Nebudeme se zabývat tím, jak tyto věci dané algoritmy provádí, protože to ani není naším cílem. Tuto starost přenechme programátorům, kteří se tím živí. Zapamatujme si z tohoto poznatku snad jen jedno pravidlo:

K archivaci obrázků, které budeme v budoucnu upravovat, používejme pouze formáty využívající bezztrátovou kompresi.

Protože používaných grafických formátů je mnoho a mohl bych (spíš by se to určitě stalo) na některý zapomenout, povíme si něco jen o těch, s nimiž se můžeme setkat na webu, a pak o těch, s nimiž budeme pracovat v dalších dílech tohoto seriálu.

JPEG - jedná se o jeden z nejběžnějších dnes používaných grafických formátů pro ukládání fotografií. Můžeme se s ním setkat u digitálních fotoaparátů a zcela jistě na něj narazíme na webu. Jedná se o formát, který využívá ztrátové metody komprese. Díky tomu dokáže značně zmenšit objem dat, potřebných k prezentaci fotorealistického obrázku (což je náš případ). Obrázek se ukládá s kompletní barevnou informací (24 bitů), ale jeho nepříjemnou vlastností je, že rozostřuje rany. Jestliže jsou v obrázku ostré přechody dvou barev, dojde k jejich promíchání a tím se linie přechodu rozmaže - velmi jasně je to vidět u různých nápisů. Podtrženo a sečteno je formát JPEG výborný pro fotografie a obecně obrázky s plynulým přechodem barev, zachovává plnou barevnou informaci a lze u něj nastavit kvalitu, čímž ovlivňujeme velikost. Mezi jeho nevýhody patří hlavně ztráta části grafické informace, nevhodnost pro perokresby či nápisy a neefektivnost při práci se souvislými jednobarevnými plochami či obrázky malých rozměrů.

GIF - je to nejstarší formát, který se rozšířil na webu. Vyskytují se dvě jeho varianty a sice GIF 87a a GIF89a. Druhý jmenovaný podporuje řadu vylepšení, jako například průhlednost či proklad a je zpětně kompatibilní s formátem 87a. Specifickou vlastností GIFu je to, že neukládá přímo barvy jednotlivých bodů obrázku. Místo toho používá jejich nepřímého vyjádření pomocí barevné palety, což přináší zmenšení dat potřebných k jejich reprezentaci. Použitý komprimační algoritmus pracuje podobně jako komprimační programy skupiny zip, arj atd. a nese jméno LZW. Jeho nevýhodou je, že firma, která s ním přišla jej patentovala, čímž prakticky "odstartovala" vývoj nástupce GIFu. Aby byl výčet vlastností formátu GIF kompletní, musím uvést ještě to, že podporuje průhlednost, prokládání a animace, což se na webu velmi osvědčilo. Celkově se tedy dají vlastnosti GIFu shrnout tak, že je velmi vhodný na prezentaci obrázků obsahujících ostré přechody (loga, nápisy), je vhodný pro malé obrázky a umožňuje animaci, prokládání a průhlednost. Díky efektivní komprimaci zabírají jednobarevné plochy minimum místa. Mezi zápory patří podpora nejvýše 256 barev, naprostá nevhodnost použití pro fotografie a snad i to, že je patentován komprimační algoritmus.

PNG - svým způsobem nástupce GIFu, který vznikl díky licenčním problémům s předchozím formátem. Barevná reprezentace je u něj vyřešena šalamounsky. Podporuje jak obrázky s indexovanými barvami a barevnou paletou, tak i obrázky monochromatické a fotografie s plnou barevnou hloubkou. Jedná se o neztrátový formát, který byl navržen pro co nejvěrnější reprodukci obrázku. Komprimační algoritmus, který používá se nazývá deflate (tentýž používají komprimační programy) a je ve většině případů účinnější než LZW. Umožňuje pracovat s průhledností i prokládáním. Shrnout by se jeho dobré vlastnosti daly do konstatování, že nedochází ke ztrátě grafické informace, podporuje 24 a 48 bitovou barevnou hloubku a navíc umožňuje až 65536 úrovní průhlednosti. Za zápory by se daly považovat fakty, že nepodporuje animaci, nelze používat barevnou paletu s 32 nebo 64 barvami a nakonec i velikost plnobarevných obrázků.

TIFF - formát vyvinutý firmou Adobe, vhodný pro archivaci a ukládání obrázků, u nichž se počítá s dalšími úpravami. Jedná se o bezztrátový formát, který umožňuje několik způsobů komprese.

XCF - nativní (bezztrátový) formát grafického editoru GIMP. Formát podporuje kromě vlastního rastru také informace o vrstvách, alfa kanálech, cestách apod.

A který z těchto zmiňovaných formátů je nejlepší? Záludná otázka, na kterou dám záludnou odpověď. Nežijeme v dokonalém světě a proto neexistuje ani ten nejvhodnější či nejlepší grafický formát. Každý je vhodný na jinou oblast. Záleží, jaké vlastnosti zrovna požadujeme. Pokud chceme pracovat s fotografiemi v jejich plné barevnosti, zcela jistě k tomu nezvolíme formát GIF. Navíc bychom měli pro úpravy fotografií používat neztrátový formát a až po jejich zpracování výslednou fotografii uložit do univerzálnějšího formátu (popřípadě nějakého ztrátového - JPEG). Ale tomu se budeme věnovat v dalších dílech seriálku.


Závěr


Dnešní povídání o grafických formátech je u konce. Snažil jsem se tímto článkem jen "připravit půdu" pro samotnou práci, na jejímž konci může být (doufám, že i bude) dostatečně dobře a v domácích podmínkách připravená digitální fotografie.