Відновлення переекспонованого

Спроба відновити кольорову інформацію для пікселів, які відсікаються в одному або декількох каналах RGB.

🔗Кліппінг

Кліппінг (відсікання) відбувається, коли кількість захопленого світла перевищує або здатність сенсора камери записати це світло (насичення світлочутливого елемента сенсора), або здатність файлу raw зберігати його (цифрове відсікання). Після відсікання пікселя ми більше не можемо знати точну яскравість цього пікселя – лише те, що вона дорівнює або перевищує максимальне значення, яке може зберігати піксель.

В ідеалі точка насичення світлочутливого елемента сенсора була б такою самою, як значення, при якому відбувається цифрове відсікання (щоб максимально використати динамічний діапазон камери), але ці значення часто відрізняються для різних камер. Darktable використовує “точку білого” камери, щоб визначити, чи є відсікання в даному каналі. Якщо точку білого встановлено неправильно для даної камери, це може призвести до відсікання дійсних пікселів і може негативно вплинути на ефективність цього модуля.

Коли камера фіксує світло (за допомогою звичайного сенсора Баєра), кожен піксель представляє один колір (R, G, B), який потім інтерполюється модулем демозаїки для обчислення кольору сусідніх пікселів. Результатом часто бувають пікселі (на зображенні після процесу демозаїки), які обрізаються в одних (R, G, B) каналах, але не в інших.

Якщо ці пікселі залишити частково обрізаними, це може призвести до появи нереалістичних кольорів на зображенні. Ці неправильні кольори можуть бути ще більше спотворені модулем балансу білого, який змінює співвідношення каналів R, G і B для врахування загального кольору сцени. Наприклад, якщо обрізання є лише в G-каналі (а R і B близькі до обрізання), модуль балансу білого може призвести до налаштування каналів R і B вище точки обрізання G-каналу, що призведе до появи рожевих відблисків, які інакше мали би бути білими.

Грубий метод вирішення цієї проблеми полягає в тому, щоб обрізати канали R і B до точки обрізання каналу G (метод реконструкції “обрізати переекспоноване”), але це може призвести до втрати дійсних піксельних даних, які можуть бути корисними для реконструкції переекспонованого, а також може спричинити інші артефакти та зміни відтінків.

🔗Методи реконструкції переекспонованих ділянок

У цьому модулі пропонується ряд методів реконструкції переекспонованих ділянок. Усі ці методи використовують необрізані канали та/або сусідні пікселі для реконструкції відсутніх даних.

Домальовування протилежного (за замовчуванням): Відновлює обрізані пікселі, використовуючи середнє значення суміжних необрізаних пікселів для оцінки правильного кольору. Це добре працює для більшості зображень, але може зазнати невдачі, якщо обрізані області суміжні з областями іншого кольору.
Сегментація: Складніший алгоритм, який використовує суміжні необрізані пікселі для оцінки правильного кольору, обробляючи кожну область з обрізаними пікселями окремо (як окремий сегмент). Колір кожного обрізаного сегмента оцінюється шляхом аналізу співвідношення кольорів сусідніх пікселів. Пікселі, які надто темні або виглядають як контури, відхиляються алгоритмом. Якщо всі навколишні пікселі відхилено, цей сегмент реконструюється за допомогою методу “домальовування протилежного” (див. вище). Сегменти, розташовані близько один до одного, часто є частинами одного об’єкта, тому їх можна розглядати як один сегмент.; Реконструкція на основі сегментації здатна відновити великі області, де всі канали обрізані, досліджуючи навколишні градієнти. Однак ви повинні сприймати цей метод більше як спосіб “замаскувати” обрізані області чимось правдоподібним, а не спосіб їх “магічного” відновлення.
Керовані лапласіани: Використовує алгоритм (узятий з модуля Дифузія / різкість) для реплікації деталей із дійсних каналів у обрізані канали та для поширення колірних градієнтів із дійсних навколишніх областей у обрізані області. Це обчислювально-інтенсивний метод, розроблений для максимальної плавності та “безшовного” змішування реконструйованих областей з сусідніми, і призначений в першу чергу для реконструкції інтенсивно освітлених ділянок і дзеркальних відблисків. Цей режим доступний лише для сенсорів Баєра.
Обрізати переекспоноване: Затискає всі пікселі до рівня білого (тобто обрізає інші кольорові канали). Цей метод є найбільш корисним у випадках, коли обрізані світлі тони трапляються в природно ненасичених об’єктах (наприклад, хмарах).
Відновлення в LCh: Аналізує кожен піксель щонайменше з одним обрізаним каналом і пробує виправити обрізаний піксель (у кольоровому просторі LCh), використовуючи значення інших (3 для Баєра або 8 для X-Trans) сусідніх пікселів. Реконструйовані світлі тони все одно будуть монохромними, але яскравішими та з більшою деталізацією, ніж із “обрізати переекспоноване”. Цей метод працює досить добре з висококонтрастною базовою кривою, яка робить світлі тони ненасиченими. Як і у випадку з обрізати переекспоноване, цей метод є хорошим варіантом для природно ненасичених об’єктів.
Відновлення кольору: Використовує алгоритм, який передає інформацію про колір із необрізаного оточення в обрізані світлі місця. Цей метод дуже добре працює на ділянках з однорідними кольорами і особливо корисний на тонах шкіри з плавно затухаючими відблисками. Зверніть увагу, що цей метод може створювати лабіринтоподібні артефакти на яскравих ділянках за висококонтрастними контурами, наприклад тонкими структурами перед переекспонованим тлом.

** Примітка:** При використанні реконструкції, що входить до модуля Filmic RGB, можливо, краще уникати використання цього модуля в режимі Обрізати переекспоноване (щоб Filmic RGB мав більше інформації для роботи).

🔗Елементи керування модулем

🔗Спільні елементи керування

Метод: Метод, використаний для реконструкції переекспонованих ділянок.
Поріг кліппінгу: Пікселі вище цього значення вважаються обрізаними.; Клікніть значок біля повзунка, щоб візуалізувати, які ділянки зображення вважаються обрізаними (маска обрізання). Якщо маска не відповідає попередженню про переекспоноване в raw, можливо, вам доведеться коригувати це значення.

🔗Режим “керованих лапласіанів”

Рівень шуму: Додати шум Пуассона (природний фотонний шум, який можна знайти в зчитуванні даних сенсора) до обрізаних областей. Для зображень із високим рівнем ISO дійсні області зображення будуть шумними, але відновлені обрізані області будуть гладкими, що може виглядати дивно. Додавання шуму під час реконструкції допомагає візуально поєднати результат з рештою зображення.
Ітерації: Режим керованих лапласіанів – це ітераційний процес, який екстраполює градієнти та деталі з сусідніх ділянок. Кожна нова ітерація уточнює попередню реконструкцію, але додає більше обчислень, які зроблять модуль повільнішим. Кількість ітерацій за замовчуванням має забезпечити прийнятні результати, але ви можете збільшити це значення, якщо маджентові ділянки не повністю відновлені. Збільшуйте цей параметр поступово, але обережно, щоб керувати компромісом між швидкістю та якістю.
Домальовувати плоский колір: Домальовування плоского кольору – це алгоритмічна хитрість, яка може допомогти відновити маджентові переекспоновані ділянки в складних випадках (великі пошкоджені області) шляхом згладжування співвідношення RGB. Його можна розглядати як “прискорювач реконструкції”, який може зменшити кількість ітерацій, необхідних для повного видалення маджентового кольору в обрізаних ділянках. Однак це також робить реконструкцію менш точною і може призвести до негладких відновлених країв і забарвлення непов’язаними кольорами (наприклад, блакитне небо або зелене листя, що просочується в білі хмари). Використовуйте це налаштування з обережністю.
Діаметр відновлення: Режим керованих лапласіанів використовує багатомасштабний алгоритм, який намагається відновити деталі з кожного масштабу незалежно. Діаметр відновлення є найбільшим масштабом, який використовує алгоритм. Великі масштаби збільшують споживання пам’яті, а також час виконання, і також можуть призвести до домальовування непов’язаних кольорів або деталей у обрізаних областях. Рекомендується використовувати діаметр приблизно вдвічі більший за найбільшу обрізану область, яку потрібно реконструювати. Також можливо, що заданий діаметр може не підходити для всіх обрізаних областей, і в цьому випадку вам слід використовувати кілька екземплярів у різних масштабах і відповідно маскувати обрізані ділянки.

🔗Режим “сегментація”

Поріг кліппінгу: Оскільки цей повзунок контролює кількість пікселів, які вважаються обрізаними, він також змінює розмір отриманих сегментів і розташування суміжних пікселів, які використовуються для реконструкції. Для точного налаштування ви можете використовувати модуль експозиції, щоб переконатися, що на гістограмі (або зображенні, яке ви бачите на екрані) не буде обрізаних світлих ділянок. Потім підвищуйте поріг кліппінгу, доки світлі ділянки не стануть білими, і знову повільно опускайте його, поки вони не виглядатимуть прийнятно.
Об’єднання: Радіус, за яким близькі сегменти об’єднуються та вважаються частиною одного сегмента. Збільшуйте (для об’єднання більшої кількості сегментів), якщо різні частини одного об’єкта було неправильно реконструйовано різними кольорами. Зменшуйте (щоб відокремити сегменти), коли різні об’єкти були неправильно реконструйовані в один колір. Натисніть кнопку поруч із повзунком, щоб побачити контури отриманих сегментів.
Кандидатство: Виберіть, чи віддавати перевагу пікселям-кандидатам (які використовуються для отримання даних про колір) із аналізом сегментації (високі значення) чи домальовуванню протилежного (низькі значення). Натисніть кнопку поруч із повзунком, щоб показати сегменти, які вважаються такими, що мають хороших кандидатів.
Реконструкція: Виберіть, як відновити області, в яких усі канали обрізано. Режими “маленькі сегменти” та “великі сегменти” налаштовані на розміри сегментів менше 25 і більше 100 пікселів у діаметрі відповідно. “Гладкі” режими намагаються ігнорувати вузькі необрізані елементи (лінії електропередач, гілки), щоб уникнути градієнтів. Нарешті, “загальні” режими намагаються знайти найкращі налаштування для кожного сегмента.

🔗Режим “керованих лапласіанів” і відновлення переекспонованих ділянок модуля Filmic

Важливо зазначити, що модуль Відновлення переекспонованого знаходиться на досить ранньому етапі конвеєра пікселів – до модуля Вхідний колірний профіль і повної хроматичної адаптації в модулі Калібрування кольору (якщо ви використовуєте робочий процес сучасної хроматичної адаптації). Поширений трюк для вирішення проблеми обрізаних переекспонованих ділянок полягає в тому, щоб просто зменшити їх насиченість до білого, але, оскільки що є білим кольором не визначено до повної хроматичної адаптації та профілювання вхідного кольору, використовувати цей трюк тут неможливо. Технічно, на цьому етапі конвеєра ще немає кольору, лише довільний трикомпонентний сигнал.

Підхід керованих лапласіанів був розроблений спеціально для того, щоб бути несприйнятливим до розбіжностей балансу білого та уникати будь-якої концепції чи методу, пов’язаного з кольором (тому немає явного зменшення насиченості). Він обробляє лише градієнти (переходи) в сигналі та має на меті плавне їх з’єднання, щоб заповнити відсутні частини. Однак цей процес є досить важким, оскільки він відноситься до категорії керованого машинного навчання (оптимізація на основі градієнта за допомогою багатомасштабного викривлення), яка є підгалуззю штучного інтелекту.

Відновлення переекспонованого в модулі Filmic RGB використовує простіший алгоритм поширення кольору в поєднанні з опцією зменшення насиченості, яка може сприяти ахроматичній реконструкції. Це відновлення не тільки знає про колір (оскільки працює після повного кольорового профілювання та хроматичної адаптації), але також використовує спрощену та швидшу версію алгоритму, що використовується підходом керованих лапласіанів. А саме, цей варіант не буде намагатися так сильно відновити деталі, а натомість віддасть перевагу плавному розмиттю.

Відновлення в Filmic RGB досить хороше для дуже великих обрізаних ділянок і пропонує перевагу можливості деградувати до білого в крайньому випадку. Воно також краще і швидше підмальовує обрізані ділянки суцільним кольором за рахунок деталей. Його основним недоліком є те, що воно не настільки вибіркове в джерелі кольорів, які домальовуються в обрізаних частинах, тому може домальовувати непов’язані кольори.

Загалом, радимо використовувати режим реконструкції керовані лапласіани , щоб:

згладити межі обрізаних ділянок,
відновити обрізані ділянки діаметром менше приблизно 256 пікселів (на raw з повною роздільною здатністю),
видалити хроматичні аберації, які можуть виникнути під час демозаїки (наступний модуль у конвеєрі) на межі між обрізаними та необрізаними областями.

Якщо вам потрібно збільшити діаметр відновлення до понад 512 пікселів, щоб отримати повне відновлення з мадженти, найкращим підходом, як правило, є обмежити діаметр до 512 пікселів, зробити все можливе з цим налаштуванням, а потім увімкнути відновлення в Filmic RGB для завершення роботи. Це дасть більш терпимий час роботи з дуже подібним результатом.