Коррекция фигуры

Искажения. Типы и причины возникновения
Геометрические искажения можно поделить на перспективные и оптические, то есть те, которые создает объектив, его несовершенство. Сначала остановимся на первых.

Изображение, получаемое на сетчатке глаза, подчиняется всем законам оптики и перспективы, но воспринимается нашим сознанием в сильно исправленном виде (начнем с того, что оно вообще перевернуто). Если наклонить голову, вертикали так и останутся вертикалями, а параллели — параллелями. Но если наклонить камеру, то изображение в видоискателе (на ЖК-дисплее) и, естественно, на полученном снимке никак не будет адекватно первоначальному зрительному восприятию объекта.

Человеческий глаз устроен таким образом, что углы обзора по вертикали и по горизонтали составляют 110 и 140 градусов соответственно. Если смотреть двумя глазами, поле предельной видимости по горизонтали превышает 180 градусов. Однако зона наиболее четкого зрения составляет конус с углом всего 28–37 градусов, зона умеренной видимости — 53 градуса. Таким образом, наиболее реалистичное изображение можно получить, снимая объективом с фокусным расстоянием 35–72 мм (для формата 35 мм). При этом оптическая ось объектива должна быть строго горизонтальной.

Но если у вас нет специальной техники, чтобы снять здание целиком, придется использовать как можно более широкоугольный объектив (с фокусным расстоянием 28, 20, 15 мм) и наклонять камеру вверх (иначе полкадра будет занимать асфальт). В результате на снимках возникают завалы — резкое схождение вертикальных прямых.

Профессиональные фотографы, специализирующиеся на съемке архитектуры, для исправления заваленной перспективы применяют shift-объективы, имеющие возможность сдвига оптического блока в плоскости перпендикулярной оптической оси, и объективы shift/tilt с возможностью не только сдвига, но и наклона оптического блока.

У крупноформатных камер могут сдвигаться и отклоняться как передняя стенка с объективом, так и кассетный блок. Причем уклоны меняют ориентацию плоскости резкого изображения (для достижения максимальной глубины резкости по принципу Шаймпфлюга или же, наоборот, для выделения главного объекта и большего размытия второстепенных).

Цифровые технологии предоставляют более гибкие возможности. Легкость, с которой на компьютере при помощи несложных манипуляций можно скорректировать изображение, например, исправление перспективы на цифровом или отсканированном снимке, заставляет задуматься: а есть ли будущее у шифт-объективов?

Дисторсия
Свет, отраженный от объекта, прежде чем попасть на поверхность пленки или ПЗС-матрицы, проходит, преломляясь и меняя направление, через несколько линз объектива. Явление, при котором масштаб изображения в центре и по краям оказывается неодинаковым, называется дисторсией.

Искажения более или менее заметные привносят все объективы. Проектировщики оптики прибегают к различным ухищрениям, чтобы по возможности свести аберрации к минимуму и сбалансировать их между собой, — полностью избавиться от них невозможно. Исключение составляют объективы типа fish-eye («рыбий глаз»), где правильностью геометрии сознательно пренебрегают.

Особенно сложно бороться с дисторсией при расчете зум-объективов. Так что если вы снимаете недорогим зумом, то на коротких фокусных расстояниях обязательно столкнетесь с заметной бочкообразностью изображения (в зарубежной литературе используется термин Barrel Distortion). Объекты на снимке выглядят как бы припухшими. А при максимальном фокусном расстоянии зума обычно возникает подушкообразность (Pincushion Distortion) — крайние вертикали и горизонтали вогнуты внутрь. При съемке архитектуры дисторсия особенно заметна; другой случай, когда с искажениями мириться нельзя, — панорамы, получаемые из нескольких последовательных снимков.

Программы для исправления дисторсии существуют и как отдельные приложения, и как плагины к Adobe Photoshop, а также как составная часть программ для склейки панорамных снимков.

И, наконец, последнее замечание перед тем, как мы перейдем к собственно обзору. Чтобы все ваши попытки исправить геометрию не оказались тщетными, обратите внимание на сам монитор. Убедитесь, что он не привносит дополнительных искажений. Часто даже плоские мониторы с электронно-лучевой трубкой грешат подушкообразностью, а про неплоские и говорить не стоит. Хорошие мониторы позволяют вносить самые детальные коррективы. Есть и специально разработанные программы для контроля; одна из самых известных — Nokia Monitor Test. Лидерство LCD-мониторов в категории передачи геометрии неоспоримо.

Adobe Photoshop
Встроенные средства для исправления бочкообразной и подушкообразной дисторсии отсутствуют. Инструмент Distort в меню Edit>Transform позволяет выправить только перспективу. Для этого понадобится сначала выделить все изображение (Ctrl+A). Передвигая угловые привязочные точки, можно подкорректировать схождение вертикальных и горизонтальных прямых. После сохранения изменений (кнопка Enter) необходимо обрезать
изображение, границы которого приняли форму трапеции, инструментом Crop.

Debarrelizer и Perspective
Несложные плагины компании Imaging Factory. Величина коррекции задается как угол, в градусах, от 1 до 180. Кроме дисторсии, с помощью Deburrelizer можно попробовать исправить еще один недостаток бюджетных объектов. Известно, что фокальные плоскости для лучей с различными длинами волн не совпадают, в результате вокруг ярких объектов возникают цветные ореолы. Это явление называется хроматической аберрацией. Масштабируя красный и синий каналы по отдельности, можно добиться их более полного совпадения.

ImageAlign Pro
Разработка новозеландской фирмы Grasshopper. Поставляется и как плагин к программе Photoshop, и как отдельное приложение. В одном интерфейсе неплохо совмещены функции коррекции перспективы и дисторсии. Пожалуй, это самая удобная и продвинутая программа в нашем обзоре. К сожалению, бесплатно авторы разрешают использовать ее только пять раз в течение 30 дней. Однако есть небольшой утешительный приз: при регистрации на сайте разработчика можно поучаствовать в лотерее. Если верить информации, размещенной на этом же интернет-ресурсе, одним из первых победителей, получивших программу в бесплатное пользование, стал россиянин.

Lens Distortion Corrector
Плагин абсолютно бескорыстно создан неким Ричардом Розенманом/Richard Rosenmann. Коэффициент исправления может задаваться независимо по вертикали и по горизонтали. Можно сохранять настройки для разных объективов. С помощью этой же программы можно добиться и прямо противоположного результата: деформировать обычный снимок так, как будто он был снят объективом типа «рыбий глаз».

Paint Shop Pro 8
Один из немногих графических редакторов, который способен составить достойную конкуренцию программе Adode Photoshop. На панели инструментов находятся кнопки: Barrel, Fisheye и Pincushion Distortion Correction. Коррекция производится с предварительным просмотром. Для автоматизации процесса следует сфотографировать со штатива прямоугольник с таким соотношением сторон, которое соответствует соотношению сторон кадра. Затем тщательно подобрать величину коррекции на типичных фокусных расстояниях. В Exif-заголовке цифровых снимков обычно указывается фокусное расстояние, и вы легко составите таблицу с коэффициентами коррекции.

Подушкообразную дисторсию предпочтительно исправлять до коррекции перспективы. Завалы правятся с помощью инструмента Perspective Correction. Весь процесс коррекции организован гораздо удобнее, чем в программе Photoshop. Стороны референсного прямоугольника надо привязать к прямым, которые должны стать вертикалями и горизонталями. Остается только сжать для большего правдоподобия изображение по вертикали (удобно ориентироваться, например, по круглым часам на колокольне) и обрезать трапецию до прямоугольника.

PanoTools
Автор — Хельмут Дерш/Helmut Dersch. Набор бесплатных утилит для создания панорамных снимков. Как необходимая составляющая, в PanoTools присутствует и модуль для коррекции дисторсии. У этой программы масса преимуществ и не меньше недостатков. Главный — отсутствие просмотрового окна. Так что пока вы подберете наилучшие параметры, пройдет немало времени. Из достоинств можно выделить независимость коррекции по каналам RGB (для устранения хроматических аберраций), хороший алгоритм интерполяции, множество полезных утилит.

Фильтр, устраняющий дисторсию, можно найти в меню Filter>Panorama Tools>Correct. В появившемся окне отметьте галочкой пункт Radial Shift и кнопкой Options вызовите меню настроек. Окно настроек у неподготовленного пользователя вызовет полное недоумение: ни просмотрового окна, ни «движков» для плавного изменения параметров здесь нет. Параметры задаются только в числовом виде. Чтобы понять, как они влияют, необходимы пояснения, требующие некоторых познаний в математике. Вносимые изменения подчиняются уравнению: rsrc=(a&1110;r4/dest)+(b&1110;r3/dest)+(c&1110;r2/dest)+(d&1110;r/dest). Эта формула устанавливает соотношение расстояния от точки до центра на исходном (rsrc) и исправленном изображении (rdest). Как нетрудно догадаться, «src» — сокращение от «source» («источник»), а «dest» — «destination» («цель», «пункт назначения»).

Параметр d регулирует масштабирование всего снимка. Чтобы не менять масштаб, необходимо сохранять соотношение a+b+c+d=1. Параметр a в большей степени влияет на наиболее удаленные от центра точки. Параметр b более равномерно изменяет изображение.

Если по краям изображение бочкообразное, а в центре — подушкообразное, можно задать отрицательное значение a и положительное b. В более общем случае достаточно задать только параметр b (не забудьте, что для бочкообразной дисторсии он должен быть отрицательным).

Для сильной дисторсии начинать подбор наилучшего значения рекомендуется со значения b=0,1, а для еле заметной b=0,01.

Существенное дополнение внесла в PanoTools компания Kekus Digital. В программном пакете Panotools 2.0.9 есть утилита Lens Fix, содержащая постоянно обновляемую базу объективов и цифровых камер для автоматической коррекции дисторсии. Но предназначена эта усовершенствованная версия только для операционной системы Mac OS X.

Photo-Brush
Не слишком сложный графический редактор. Тем не менее в последней версии (в отличие от Photoshop CS) в его составе появился инструмент Barrel and Pincushion Distortion Correction. Настройки нехитрые: можно выбрать тип дисторсии и степень коррекции в процентах. Интерполяция по умолчанию бикубическая. Если выбрать более простую интерполяцию, преобразования займут меньше времени, зато придется мириться со снижением резкости изображения. Перспективу можно изменить с помощью функции Perspective Correction (меню Image>Adjust). Для большего удобства манипуляции совершаются не с изображением, а с привязочной сеткой. Результат можно наблюдать в отдельном окне, предназначенном для предварительного просмотра.

Power Retouche Lens Correction
Произведение датского фотографа и живописца Яна Эсмана/Jan Esmann. Программа сделана одним автором, как в случае с PanoTools и Lens Distortion Corrector. Однако отнюдь не бесплатная. В режиме Arbitrary можно корректировать изображения с неравномерной дисторсией или снимки, подвергнутые предварительному кадрированию. Автор программы гарантирует отличный результат только при небольшой дисторсии, хотя ее можно использовать в любом случае. Для наиболее трудных случаев, например, если вы снимали панорамной камерой, предназначен режим Panorama.

Итог
Архитекторам и профессиональным фотографам, не имеющим возможности снимать карданной камерой, можно порекомендовать программу ImageAlign Pro. Здесь они смогут найти полный набор функций для исправления любых искажений. Для любительских целей вполне подойдет Lens Distortion Corrector в сочетании с функциями Photoshop.

…Если вы хоть раз были в Париже, то в вашем альбоме наверняка есть снимки фасада собора Парижской Богоматери. Пространство площади перед ним невелико, так что снимок, скорее всего, получился искаженным. В этом случае воспользуйтесь одной из программ нашего обзора, и тогда вам не стыдно будет показывать архитектурную съемку, сделанную в поездках.

А все-таки ни один снимок не в состоянии передать те незабываемые ощущения, которые испытываешь, стоя возле грандиозного сооружения. И тут уже никакая фотография не поможет. Ни аналоговая, ни цифровая. Лучше один раз увидеть.

Дмитрий БРОВКИН