Mappatura dei toni: Mappatura dei toni: prospettive illuminanti nella visione artificiale

Di Fouad Sabry

Che cos'è la mappatura dei toni

La mappatura dei toni è una tecnica utilizzata nell'elaborazione delle immagini e nella grafica computerizzata per mappare un set di colori su un altro per approssimare l'aspetto di un'immagine altamente dinamica. gamma (HDR) in un supporto che ha una gamma dinamica più limitata. Le stampe, i monitor CRT o LCD e i proiettori hanno tutti una gamma dinamica limitata, inadeguata a riprodurre l'intera gamma di intensità della luce presenti nelle scene naturali. La mappatura dei toni risolve il problema della forte riduzione del contrasto dalla luminosità della scena all'intervallo visualizzabile, preservando i dettagli dell'immagine e l'aspetto del colore, importanti per apprezzare il contenuto originale della scena.

Come trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Mappatura_tonale

Capitolo 2: Correzione_gamma

Capitolo 3: Acquisizione_HDR_multi-esposizione

Capitolo 4: Rendering_ad alta_gamma_dinamica

Capitolo 5: Miglioramento_di_ombre_e_evidenziazioni

Capitolo 6: Alta_gamma_dinamica

Capitolo 7: Riproduzione_tono

Capitolo 8: Luminanza_HDR

Capitolo 9: Aurora_HDR

Capitolo 10: EasyHDR

(II) Rispondere al pubblico top domande sulla mappatura dei toni.

(III) Esempi reali dell'utilizzo della mappatura dei toni in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di mappatura dei toni.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 28 apr 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Mappatura dei toni

Per ottenere l'impressione di immagini ad alta gamma dinamica in un mezzo con una gamma dinamica inferiore, la mappatura dei toni viene impiegata nell'elaborazione delle immagini e nella computer grafica. Né le stampe, né i monitor CRT o LCD, né i proiettori sono in grado di riprodurre accuratamente l'intera gamma di intensità luminose che si trovano in ambienti reali a causa della loro gamma dinamica limitata. La mappatura dei toni è una tecnica che preserva i dettagli dell'immagine e l'aspetto del colore, fondamentale per apprezzare il contenuto della scena originale, riducendo al contempo il contrasto drammatico tra la luminosità della scena e la gamma visualizzabile.

La mappatura dei toni inversa è un metodo per aumentare la gamma dinamica di un'immagine spostando i valori di luminosità nella direzione opposta.

Poiché era difficile catturare la vasta gamma di illuminazione presente nel mondo reale su un negativo chimicamente vincolato, l'avvento della fotografia su pellicola ha causato problemi.

I primi sviluppatori di pellicole tentarono di rimediare a questo problema progettando le pellicole e i sistemi di sviluppo della stampa che davano una curva di tono a forma di S desiderata con un contrasto leggermente migliorato (circa il 15%) nella gamma media e gradualmente comprimevano luci e ombre [1].

L'istituzione di zone di difesa aerea, che regolano l'esposizione e il tempo di sviluppo in base alla quantità di dettagli delle ombre necessari (controllando così i toni delle luci) ha aumentato la gamma tonale della scala di grigi (e in seguito, aumentando la gamma dinamica della pellicola negativa a colori dai suoi normali sette stop a 10.

I fotografi hanno anche usato la schivata e la bruciatura per superare i limiti del processo di stampa [2].

Lo sviluppo della fotografia digitale ha offerto la possibilità di risposte più efficaci a questo problema.

Nel 1971, Land e McCann utilizzarono una prima versione di un algoritmo chiamato Retinex, ispirato alle teorie della percezione della leggerezza [3]. Questo metodo si ispira ai meccanismi biologici di adattamento dell'occhio quando le condizioni di illuminazione sono un problema.

Sono state fatte anche molte ricerche sugli algoritmi di mappatura del gamut per la stampa a colori.

Per prevedere come potrebbero apparire i colori, i ricercatori si sono rivolti a modelli computazionali come CIECAM02 e iCAM.

Nonostante questo, se gli algoritmi di mappatura del colore e dei toni sono inadeguati, c'era ancora una richiesta di un artista di talento, proprio come nella sala di montaggio di una sala cinematografica.

Con l'avvento della tecnologia di computer grafica ad alto contrasto, il limite principale dei display è passato dal colore alla luminosità. Per adattare le foto HDR (High Dynamic Range) ai normali monitor, sono stati creati molti operatori di mappatura dei toni. I recenti sviluppi in questo settore si sono estesi oltre l'uso della luminosità per aumentare il contrasto a favore di tecniche come la replica delle immagini assistita dall'utente. Le soluzioni basate su display sono attualmente la norma per la riproduzione delle immagini, poiché i display moderni incorporano sofisticati algoritmi di elaborazione delle immagini che migliorano l'efficienza energetica, espandono la gamma di colori e la gamma dinamica e regolano il rendering delle immagini in base a fattori ambientali.

Lo scopo dichiarato della mappatura dei toni può variare notevolmente da un'implementazione all'altra. Ci sono applicazioni in cui l'obiettivo principale è quello di creare immagini che siano semplicemente visivamente piacevoli, mentre altre danno maggiore importanza alla replica accurata del maggior numero possibile di elementi dell'immagine o all'aumento del contrasto. Anche se il dispositivo di visualizzazione non è in grado di ricreare l'intera gamma di valori di luminosità, l'obiettivo nelle applicazioni di rendering realistico può essere quello di ottenere una corrispondenza percepita tra la scena reale e l'immagine presentata.

Negli ultimi anni sono stati sviluppati vari operatori di mappatura dei toni.[4] Tutti possono essere divisi in due tipi principali:

Le funzioni non lineari basate sulle variabili globali dell'immagine, ad esempio la luminosità e altri fattori globali, costituiscono operatori globali (o spazialmente uniformi). Dopo che la funzione ottimale di un'immagine è stata calcolata, tutti i suoi pixel vengono mappati allo stesso modo, indipendentemente dai valori dei loro vicini. Questi metodi sono facili e veloci da applicare (possono essere eseguiti con le tabelle di ricerca), ma possono ridurre il contrasto. Il contrasto ridotto e i colori invertiti sono due esempi di tecniche di mappatura dei toni globali più diffuse.

Operatori locali (o variabili spaziali): i parametri della funzione non lineare variano da pixel a pixel in base alle feature recuperate dai parametri adiacenti. In altre parole, l'impatto dell'algoritmo varia da pixel a pixel in base alle caratteristiche dell'area circostante. Poiché la visione umana è principalmente sensibile al contrasto locale, questi algoritmi sono più complessi di quelli globali; possono visualizzare artefatti (come l'effetto alone e lo squillo); e l'output può sembrare innaturale; Ciononostante, possono (se applicati correttamente) fornire le migliori prestazioni.