Множество функций в профессиональных растровых редакторах исправляют дефекты изображений, но цветокоррекция никогда не считалась делом легким. Средства автоматической коррекции избавляют от рутины, оставляя за человеком лишь финальные операции.

Я давно работаю с Photoshop, поэтому скептически отнесся к новости о том, что какой-то разработчик выпустил очередную версию фильтра, автоматизирующего процесс коррекции цветов в изображении. Но любопытство победило — решил попробовать. Загрузил демонстрационную версию и попытался понять, чем подобное ПО может пригодиться новичкам и какая польза от него профессионалам. Так родился обзор программ автоматической коррекции изображений.

Предвижу возражение скептиков — полностью труд человека ни одна программа не заменит. Зато избавить от рутины ей вполне по силам даже профессионалов: удобно видеть результат нескольких корректировок сразу (в лучших пакетах — до 7-8 параметров, некоторые можно отключить и оценить разницу). Иные программы позволяют избирательно воздействовать на выбранные области изображения (как правило, ограничиваясь тремя стандартными диапазонами: Shadows, Midtones, Highlights и их комбинациями). В Photoshop, к сожалению, одновременный просмотр вариантов есть только в операции Variations (Вариации), но ограниченность настроек сводит практическую пользу к нулю.

Но менее опытным пользователям при работе с бытовым цифровым фото подобное ПО позволяет двумя-тремя нажатиями мышки получить вполне приемлемый результат. В самом деле, в Photoshop около десятка функций управления параметрами изображения (Image/Adjustments), многие имеют пропасть регулировок. Если учесть, что одной операции часто недостаточно (обычно процесс занимает 2-3 этапа — коррекция тональности, цветового баланса, повышение четкости, и каждый может растянуться на несколько шагов), то средства автоматической коррекции основных параметров изображения станут самым настоящим спасательным кругом.

Human Software Autocorrect

Human Software не блещет разработками, пользующимися популярностью у дизайнеров, — все продукты ориентированы на новичков, которым время от времени нужно что-то «сваять» на любительском уровне. Как следствие, Autocorrect — простенькая утилита для быстрой коррекции цветов в изображениях (доступна первая и, по всей видимости, последняя версия). Возможности — повышение четкости фотографий, удаление муара и цветокоррекция (оригинальный механизм дает неплохие результаты). В окне фильтра можно управлять перераспределением тонов (аналогично Curves в Photoshop) в композитном изображении и отдельно в каждом канале. Скорость действия заслуживает высокой оценки.

Auto F/X AutoEye 2.0

С такой программой просто приятно работать

Начиная с 1994 г. Auto F/X разрабатывает различные модули для растровых редакторов (два набора DreamSuite, DreamSuite Gel и Photo/Graphic Edges). AutoEye доступна в виде подключаемого модуля и самостоятельного приложения. Основной упор в текущей второй версии был сделан на внешний вид — теперь он в модном стиле акваинтерфейса.

Все элементы управления разделены на три группы: Enhance Controls (удаление артефактов), Color Controls (собственно цветокоррекция) и Creative Controls (спецэффекты). В первой собраны средства для выравнивания в изображении цветового баланса (Remove Color Cast), восстановления деталей (Rebuild Detail), подавления шума (Smooth Noise) и муара (Anti-Moire). Установки из второй воздействуют на перераспределение в изображении цветов (Saturation, Hue, Contrast, Brightness). Интересна настройка Tonal Range, увеличивающая глубину тона без роста контраста и изменения общего цветового баланса. Можно вносить дополнительные эффекты вроде размытия (известные по Photoshop типы Motion, Radial, Zoom). Модуль дает весьма приличные результаты, а вот насколько актуальны его спецвозможности — вопрос спорный. Качество работы AutoEye, оцениваемое по удалению избытка цветов (color cast) в автоматическом режиме, по сравнению с другими фильтрами из обзора оказалось наивысшим.

Особенность фильтра — Memory Dots, запоминающая текущие результаты на время рабочего процесса. Нужные параметры записываются в виде предустановок Presets.

iCorrect EditLab 3.0

Разработки компании Pictographics мало известны, что, впрочем, нисколько не умаляет их значимость. EditLab, обладая самым аскетичным интерфейсом и минимальным количеством настроек среди аналогичных разработок, приносит вполне осязаемую практическую пользу.

Коррекция возможна в полностью автоматическом и ручном режимах. В последнем случае требуется вручную определить уровень серого в изображении при помощи стандартной пипетки, а затем — уровни белого и черного (предусмотрен отказ от операции). На основании этих данных утилита создает скорректированное изображение. В автоматическом режиме дополнительных настроек не предусмотрено — кнопка Auto все сделает сама. В этом же окне отображаются параметры яркости, контраста и насыщенности, использованные при автокоррекции (при желании их можно редактировать вручную). С задачей восстановления цветового баланса iCorrect справился хорошо, причем подобной радикальности не проявил никакой другой продукт (фильтр практически полностью задавил «красноту» в изображении). Но более продвинутые операции (подавление муара, повышение четкости) разработчики, по всей видимости, решили оставить нам для самостоятельного решения.

Среди оригинальных настроек отмечу автоматическую привязку указываемых областей к трем определенным цветовым диапазонам (Skin, Foliage, Sky). Выглядит это так: допустим, нужно откорректировать цвет лица. Сначала с помощью пипетки «скалываем» места, которые должны иметь телесный цвет (для облегчения задачи определения того, какие же цвета попадают в выбранный диапазон, включаем параметр Show sampled region в Preferences), а затем щелкаем Skin. Все цвета, попавшие в диапазон, утилита подгоняет к стандартным значениям цвета кожи европейцев. Хлопотное занятие превращается в простую операцию. То же относится к подгонке цвета листвы и неба. Если результат не удовлетворяет, можно перенастроить стандартные значения и сохранить для повторного вызова (Save Color Circuit). Расширяют возможности программы регулировки яркости и насыщенности изображения.

Intellihance Pro 4

Первый — мощное средство автоматической комплексной коррекции изображения. В активе — 8 регулировок, охватывающие все часто используемые функции: Descreen, Dust&Scratches, Contrast, Brightness, Saturation, Cast, Sharpness, Despeckle. Каждая имеет несколько предопределенных значений: например, для Despeckle доступны Auto, Newspaper, Magazine и Fine Art, что гарантирует удаление муара, возникшего при сканировании любых материалов, а для выравнивания баланса цветов в изображении предназначены различные по силе воздействия настройки Purify Gray Balance, Remove Cast и Agressive Removal. Для облегчения основных задач оператора все настройки организованы в 25 предопределенных наборов и вынесены в меню Photoshop в виде отдельного пункта Extensis. Разумеется, можно создать свои установки и также иметь к ним ускоренный доступ.

Начальная точка использования Intellihance — установка режима полной автоматической коррекции Quick Enhance, настройки которого, по мнению разработчиков, устраняют большинство проблем. После этого можно сравнить его качество с результатом других настроек, направленных на решение конкретных проблем (их названия говорят сами за себя). Соответственно, качество работы программы в таком полуавтоматическом режиме зависит от того, насколько точно определен лучший вариант коррекции. Мне кажется, разобраться в них очень непросто даже при наличии опыта цветокоррекции и процедура исправления изображения может свестись к автоматическому перебору всех имеющихся настроек. Я от этого быстро устал и предпочел вручную регулировать лишь те параметры, которые считал нужным.

Для ручной коррекции предназначен режим Fine Tune, в котором управление параметрами изображения проводится с помощью графиков и ползунков (наподобие имеющихся в Photoshop), что дает дополнительную гибкость. Результат — в этом же окне. Минус режима — малые размеры графиков, не позволяющие управлять ими с той же степенью точности, что и в Photoshop.

Power Variations — мощный аналог функции Variations, известной по Photo-shop. Она одновременно отображает на экране до 25 вариантов исходного изображения, при этом базовое может предварительно подвергнуться обработке (предлагается множество готовых настроек на разные случаи). Шаг изменения параметров широко варьируется (Preferences). Для контроля цвета предназначена специальная панель с информацией в виде RGB, по яркости и контрастности.

В недавнее обновление (4.1) добавлены поддержка Photoshop 7 и Mac OS X.

Разумный автоматизм

Ни один модуль в режиме автоматической коррекции не показал по-настоящему качественных результатов со всеми изображениями (с какими-то справлялся хорошо, а с другими обработка оставляла желать лучшего).

Даже на однотипных задачах (удаление превалирующего цвета в разных фотографиях) один и тот же продукт давал заметно отличающиеся результаты. Объяснений этому много, но я бы хотел акцентировать внимание на практическом выводе: ни одна программа, даже самая интеллектуальная, не способна заменить опыт человека. Следовательно, подобные утилиты можно использовать лишь при большой загруженности, для обработки множества однотипных изображений и только на первом этапе коррекции, а окончательную доводку обязательно проводить «ручками». Куда ж без них?

Об авторе: Михаил Борисов (mborisovv@ yahoo.com) — пишет для Publish обзоры программного обеспечения и полезные советы по допечатной подготовке и web-дизайну.

Autocorrect

AutoEye 2.0

iCorrect EditLab 3.0

Intellihance Pro 4

Photoshop может все

Photoshop предоставляет богатый арсенал средств ручной цветокоррекции, позволяя контролировать малейшие нюансы цвета в изображении. Обычно процедура состоит из трех этапов:

1. тональная коррекция (установка белого и черного, определяет диапазон цветов);
2. коррекция цветового баланса (удаление доминирующего оттенка);
3. поднятие четкости (повышение степени детализации).

Начнем по порядку. Этап первый — установка яркости. Простейшая операция по перераспределению яркости пикселей — Levels (Уровни). Верхняя диаграмма отображает текущее распределение яркостей в изображении, а на нижней представлен весь доступный диапазон — от 100% белого до 100% черного. Три ползунка отвечают за самую темную, нейтральную и самую яркую точки в каждом канале или же композитном изображении. При передвижении первого ползунка в сторону светлых тонов уменьшается контраст изображения (самые темные участки осветляются), то же происходит при перемещении ползунка, отвечающего за яркость самой светлой точки, в сторону темных тонов (смещение в область серого). Промежуточные яркости определяются аппроксимацией по линейному закону. Изменяя положение нейтральной точки, можно дополнительно повлиять на перераспределение темных и светлых участков.

Более мощная операция — Curves (Кривые). В отличие от Levels, она более гибко изменяет яркость пикселей: неравномерный закон часто используется для повышения контраста в изображении. Для этого графику придают S-образную форму: все пиксели яркостью меньше 50% принудительно затемняются, а более 50% — высветляются. Если двигать на графике только крайние точки, получится тот же эффект, что и при применении Levels.

Второй этап — регулировка Color balance (Цветового баланса). Одна из популярнейших цветокорректирующих операций предназначена для перераспределения цветов в изображении (основное предназначение — убирать доминирующий оттенок). Желательно включать опцию Preserve Luminosity, сохраняющую диапазон яркости.

Есть и другие способы изменять основные параметры изображения (тон, насыщенность, яркость): отдельно в каждом из основных цветовых диапазонов — операция Hue/Saturation (Тон/Насыщенность) или Selective Colors; непосредственно выбирая с помощью пипетки цвет — Replace color (Заменить цвет). Указав диапазон захвата соседних оттенков, можно в широких пределах изменять параметры цветов.

Для автоматической коррекции некоторых параметров изображения в Photoshop встроен целый набор функций (Image/Adjustments) — Auto Levels (Автоуровни), Auto Contrast (Автоконтраст), Auto Colors (Автоцвет).

Auto Contrast увеличивает диапазон яркости изображения, присваивая самой темной точке 100% черный, а самой яркой — 100% белый. Промежуточные значения сдвигаются, и затемненные участки становятся еще темнее, а светлые — светлей. Поскольку операция проводится над композитным изображением, никаких цветовых сдвигов (разбаланса) не происходит. Auto Levels делает то же самое, только анализируя каждый канал в отдельности. Соответственно, цветовые сдвиги обеспечены практически всегда. Но операция Auto Colors восстанавливает утраченный баланс цветов, и, в принципе, ее одной часто бывает достаточно для быстрой цветокоррекции приемлемого качества.

Перед тем, как решить вопрос о приобретении дополнительного ПО для коррекции, попробуйте сначала все возможности Photoshop — недаром его называют флагманом работ с растровыми изображениями.

Боремся с артефактами после сканирования

Как правило, отсканированные изображения нуждаются, кроме цветокоррекции, в удалении пыли, царапин, муара, в повышении резкости. Для этого в Photoshop существует целый арсенал средств (Noise/Dust and Scratches, Despeckle, Unsharp Mask), но для качественных результатов нужна предварительная подготовка изображения — точное определение области воздействия фильтра.

Фильтр Despeckle (Убрать пятна) удаляет муар, возникающий при сканировании. Но иногда его одноразового применения оказывается недостаточно. Тогда фильтр используется повторно или применяется Noise/Median (Шум/Серединный) со значением Radius 1-2 пикселя.

В принципе, Photoshop может бороться с пылью и царапинками (Dust and Scratches/Пыль и помехи), но часто качество его работы оставляет желать лучшего (заметно размывает детали в изображении). Поэтому мелкие детали желательно защитить от воздействия фильтра. Учитывая, что в наибольшей степени они воспринимаются глазом как изменения яркости, а не цвета, работать будем в цветовой модели LAB (Image/Mode). Переходим на канал яркости L, дублируем его и фильтром Find Edges (Стилизация/Вычисление краев) выделяем резкие перепады яркости (чтобы они проявились еще резче, контраст можно увеличить). Канал сохраняем как маску изображения и спокойно применяем фильтр Dust and Scratches — маска защищает резкие перепады яркости от влияния фильтра, что и требовалось.

Image Doctor

Среди сторонних производителей, предлагающих решения для повышения качества фотографий, отмечу разработку Alien Skin. Компания хорошо известна образующими фильтрами (EyeCandy, Xenofex, EyeCandy 4000, Splat!) под различные растровые пакеты. Недавно разработчики обратили взор на проблемы коррекции изображений и теперь предлагают Image Doctor — коллекцию из четырех фильтров: Smart Fill, Scratch Remover, Spot Lifter и JPEG Repair. В принципе, они не попадают под категорию инструментов для тональной коррекции, поскольку их прямая работа — «изношенные» изображения.

Первый из них служит для незаметного ретуширования больших областей изображения, но для приемлемого результата на сложном фоне его придется применять несколько раз. Scratch Remover удалит небольшие артефакты, встречающиеся в отсканированных изображениях: царапины, дефекты от складок. Но действует он крайне медленно и потому вряд ли составит конкуренцию обычному методу клонирования при помощи инструмента Stamp в Photoshop. Если изображение было сжато с большой степенью JPEG-компрессии и потери в четкости сильно заметны, попробуйте использовать JPEG Repair — он восстанавливает первоначальное качество картинки (и хотя основной эффект достигается параметром Blur Edges, результат все же определенно лучше Smart Blur из Photoshop — первый сохраняет больше мелких деталей). Фильтр убирает характерную блочную структуру «перекомпрессированных» изображений, лишь в незначительной степени снижая четкость мелких деталей.

Из всех фильтров коллекции наибольший интерес представляет Spot Lifter. Его задача — сводить на нет загрязненные области, плавно переводя их на фоновое изображение. Принцип действия основан на растушевывании проблемной части (feather) с частичным дублированием приграничной области внутрь. Качество работы фильтра среднее. Ничуть не худшие результаты можно получить, умело пользуясь стандартным набором Photoshop (в частности, Healing Brush).

Стоимость фильтра — 130 долл. Возможности Image Doctor цену не оправдывают, что серьезно снижает его практическую ценность.

Все равно Photoshop?

Как видно на примере Image Doctor, большая часть дефектоподавляющих инструментов, за которые придется выложить дополнительные деньги (как и средств для автоматической коррекции цветов в изображениях), вполне реализуема стандартными средствами Photoshop. Мощные инструменты появились в седьмой версии редактора — это Healing Brush и Patch.

В принципе, Healing Brush — более развитый аналог хорошо известного Clone Stamp. Инструмент как бы «растворяет» клонируемый участок в редактируемом месте, в точности повторяя все особенности последнего (текстуру, оттенок, яркость). Это удобно даже для ретуширования достаточно крупных участков изображения. Среди доступных регулировок — размер кисти и режим наложения (blending mode).

Patch работает лишь с выделенной областью, используя ее как клонируемый образец или ретушируемую область. Оба инструмента хорошо справляются с различными артефактами (складками в местах перегиба, пятнами и нежелательными надписями на фотографиях).

Убрать нежелательный эффект, возникающий при яркой вспышке и недостаточном освещении, можно несколькими способами. Независимо от выбора полезно сначала создать копию документа (Image/Duplicate) и в ней увеличить размер корректируемой области до 100 или даже 200%. Дабы при внесении изменений сверяться с тем, как смотрятся они в общем контексте, разместите окно с дубликатом так, чтобы оно не перекрывалось исходным документом.

Самый простой способ подавления — инструмент Sponge (Губка). Выбрав нужный размер кисти и твердость, просто проведите по областям с красным оттенком. Их насыщенность уменьшится, и зрачок станет более естественного цвета. Процедуру повторяют несколько раз.

Второй способ заключается в манипуляциях с режимами смешения слоев (blending mode). Сначала «сколите» цвет зрачка пипеткой и на новом созданном слое (Layer/New) кисточкой обведите области с красным оттенком. Установите для активного слоя режим смешения Saturation (Насыщенность) и поэкспериментируйте с его прозрачностью. Если зрачок выглядит неестественно, сделайте дубликат активного слоя и задайте ему режим смешения Hue. Регулируя прозрачность слоя, можно добиться вполне правдоподобного результата.

Просветление изображения

Сделайте дубликат слоя и установите для него режим смешивания Screen. Если результат остается слишком темным, повторите операцию; если слишком светлым, попробуйте сделать слой частично прозрачным. Для затемнения пересвеченных областей проще всего создать для слоя маску прозрачности и кисточкой соответствующего размера затемнить проблемные места. Обе операции со слоями при корректировке изображений стандартны, а потому в остальных случаях могут использоваться без ограничений.

Затемнение изображения

Сдублируйте изображение на новый слой и установите для него режим смешивания Multiply. При неудовлетворительном результате используйте уже известную операцию с повторным дублированием, изменением прозрачности и созданием маски.

Если изображение блеклое, можно сдублировать слой и установить ему режим смешивания Soft Light (Мягкий свет). Дальнейшие действия стандартны.

Увеличение контрастности

В ранних версиях Photoshop контрастность увеличивалась только приданием S-образной формы кривой в Curves (или применить Auto Curves), в «семерке» появился новый режим Vivid light, который пиксели яркостью меньше 50% осветляет, а остальные затемняет — в общем, дает аналогичный эффект.

Журналов в свободном доступе.

На ту же тему:

Как следует из (10), статическая точность АЦП многотактного интегрирования определяется только точностью источника опорного напряжения и смещением нуля интегратора и компаратора, которые суммируются с опорным напряжением. Смещение нуля можно устранить автоматической компенсацией. Для этого в цикл преобразования вводят дополнительную стадию установки нуля (см. рис. 11), во время которой интегратор отключается от источников сигналов и совместно с компаратором охватывается глубокой отрицательной обратной связью, как это показано на рис 13. Здесь в качестве компаратора используется ОУ. Между интегратором и входом АЦП включен неинвертирующий повторитель в качестве буферного усилителя Б.

В фазе автоматической компенсации нуля ключи S 1 , S 3 , S 5 разомкнуты, а ключи S 2 , S 4 , S 6 , S 7 - замкнуты. Поэтому интегратор, компаратор и буферный усилитель образуют повторитель напряжения, выходное напряжение которого U к подается на конденсатор автоматической компенсации С ак Входное напряжение буферного усилителя равно нулю, а выходное - его смещению нуля U 0б После окончания переходных процессов на конденсаторе С ак установится напряжение, равное U 0б +U 0и, где U 0и - смещение нуля интегратора. Одновременно конденсатор С оп заряжается от источника опорного напряжения.

На стадии интегрирования входного напряжения ключи S 4 и S 7 размыкаются, а S 1 - замыкается. Так как на это время напряжение на конденсаторе С ак запоминается, смещение нуля в течение фазы интегрирования компенсируется. При этом дрейф нуля определяется только кратковременной нестабильностью, которая очень мала. То же самое сохраняется на стадии счета.

Поскольку в контуре компенсации смещения нуля последовательно включены два усилителя, то легко могут возникнуть автоколебания. Для стабилизации последовательно с ключем S 7 следует включить резистор.

После окончания фазы интегрирования схема управления анализирует выходное напряжение компаратора. Если среднее значение входного напряжения положительно, то на выходе компаратора устанавливается напряжение высокого уровня. В этом случае одновременно с размыканием ключа S 1 замыкаются ключи S 4 и S 5 , подключая ко входу буферного усилителя конденсатор С оп с сохраненным на нем опорным напряжением, причем так, что это напряжение имеет полярность, противоположную полярности источника опорного напряжения. Если среднее значение входного напряжения отрицательно, то на выходе компаратора устанавливается напряжение низкого уровня. Тогда замыкаются ключи S 3 и S 6 , подключая ко входу буферного усилителя опорный конденсатор другими полюсами. В обоих случаях в стадии счета происходит изменение напряжения интегратора U и (t ) в направлении, противоположном тому, которое имело место в стадии интегрирования. Одновременно схема управления формирует код знака. Таким образом, в простейшем случае выходной код АЦП представляет собой прямой код со знаком.

Интегральные АЦП многотактного интегрирования изготавливаются в виде полупроводниковых ИМС. Можно различить две главные группы:

схемы с параллельным или последовательным выходом для сопряжения с микропроцессорами (например, ICL7109, выходное слово которого включает 12 бит плюс знак в параллельном 14-ти или 8-ми разрядном коде, или 18-разрядный плюс знак МАХ132 с последовательным интерфейсом);

схемы с двоично-десятичными счетчиками с дешифраторами для управления семисегментными индикаторами, в том числе мультиплексированными. Такие АЦП применяются в качестве основы для цифровых вольтметров. Примерами могут служить ICL7106 (отечественный аналог - 572ПВ5) с диапазоном +/-2000 отсчетов или ICL7135 (отечественный аналог - 572ПВ6) с диапазоном +/-40000 отсчетов.

«Параметры автоматической цветокоррекции» отвечают за автоматический подбор настроек тона и цвета с помощью корректировок «Уровни» и «Кривые». Они также управляют командами «Автотон», «Автоконтраст» и «Автоматическая цветовая коррекция».

«Параметры автоматической цветокоррекции» отвечают за автоматический подбор настроек тона и цвета с помощью корректировок «Уровни» и «Кривые». Они также управляют командами «Автотон», «Автоконтраст» и «Автоматическая цветовая коррекция». Здесь можно указать процент отсечения теней и светлых участков и назначить цветовые значения теням, средним тонам и светлым участкам.

Эти параметры можно однократно применить в корректировках «Уровни» или «Кривые» или сохранить в качестве значений по умолчанию для команд «Автотон», «Автоконтраст», «Автоматическая цветовая коррекция» и кнопки «Авто» в диалоговых окнах «Уровни» и «Кривые».

Диалоговое окно «Параметры автоматической цветокоррекции»

1. Щелкните на значке «Уровни» или «Кривые» на панели «Коррекция».
2. Щелкните кнопку «Авто» на панели «Коррекция», удерживая клавишу «Alt» (Windows) или «Option» (Mac OS).
3. Укажите, какой алгоритм должен использоваться для корректировки общего тонального диапазона изображения. Усиление монохроматического контраста Отсекает значения во всех каналах одинаково. Сохраняет общее отношение между цветами, но делает светлые участки светлее, а тени - темнее. Этот алгоритм использует команда «Автоконтраст». Усиление контраста в каналах Максимизирует тональный диапазон в каждом канале, чтобы выполнить более глубокую корректировку. Так как все каналы корректируются по отдельности, алгоритм «Улучшить контраст по каналам» может убрать или создать новые цветовые оттенки. Этот алгоритм использует команда «Автотон». Поиск темных и светлых цветов Находит среди самых светлых и самых темных пикселов изображения пикселы со средними значениями и использует их для максимизации контраста с минимизацией отсечения. Этот алгоритм использует команда «Автоматическая цветовая коррекция».
4. Включите параметр «Привязать к нейтральным средним тонам», чтобы команда выполнила поиск среднего нейтрального цвета на изображении и отрегулировала значение гаммы (средних тонов), превратив этот цвет в нейтральный. Этот алгоритм использует команда «Автоматическая цветовая коррекция».
5. Чтобы указать, насколько сильно должны отсекаться черные и белые пикселы, введите процентные значения в текстовые поля «Усечение». Рекомендуется использовать значения от 0,0% до 1%.

   По умолчанию команды Photoshop отсекают белые и черные пикселы на 0,1%, то есть игнорируют 0,1% с каждого конца диапазона при идентификации самых светлых и самых темных пикселов на изображении. Так как качество изображений, обеспечиваемое современными сканерами и цифровыми камерами, очень высокое, эти значения отсечения по умолчанию могут оказаться слишком большими.

6. Чтобы определить (нацелить) цветовые значения для самых темных, нейтральных и самых светлых областей изображения, щелкните образец цвета.
7. Сделайте одно из следующего.

   Чтобы использовать настройки открытой корректировки «Уровни» или «Кривые», нажмите кнопку «ОК». Если после этого нажать кнопку «Авто», те же настройки будут снова применены к изображению.

   Чтобы сохранить настройки в качестве параметров по умолчанию, нажмите кнопку «Сохранить в качестве значений по умолчанию», а затем нажмите кнопку «ОК». В следующий раз, когда вы откроете «Уровни» или «Кривые» на панели «Коррекция», те же настройки можно будет применить, щелкнув кнопку «Авто». Команды «Автотон», «Автоконтраст», «Автоматическая цветовая коррекция» используют процент отсечения по умолчанию.

   Примечание. При сохранении параметров автоматической корректировки цвета по умолчанию для команд «Автоматическая цветовая коррекция», «Автотон» и «Автоконтраст» не играет роли, какой алгоритм был выбран в шаге 2. Эти три команды автоматической корректировки используют только значения, установленные для целевых цветов и отсечения. Единственным исключением является команда «Автоматическая цветовая коррекция», которая также использует параметр «Привязать к нейтральным средним тонам».

Одной из главных задач, решаемых при создании контрольно-управляющих систем, является обеспечение необходимой точности измерительного канала и его долговременной метрологической стабильности.

Существенной составляющей общей погрешности измерительного канала является систематическая погрешность. Для получения возможности коррекции этой погрешности необходимо знать, как она себя ведет при изменении величины измеряемого сигнала. Ее поведение определяется формой реальной функции преобразования измерительного канала, точнее тем, как отклоняется эта функция от идеальной. Идеальная характеристика измерительного канала представляет собой линейную зависимость изменения величины сигнала на выходе канала от величины сигнала на входе канала. Характер изменения реальной характеристики в общем случае может быть не линейным.

Как бы не отличалось поведение реальной функции преобразования от идеальной, все отличия можно свести к сумме трех составляющих – погрешности смещения нуля, масштабной погрешности и погрешности нелинейности (рис.1). Разделение общей погрешности преобразования на такие составляющие существенно в первую очередь с практической точки зрения – определение величины каждой составляющей и коррекция каждой из них осуществляется по-своему.

Причины появления систематической погрешности канала связаны в первую очередь с инструментальными погрешностями его составных узлов и элементов. Погрешность смещения нуля, как аддитивная погрешность, складывается из погрешностей смещения нуля операционных усилителей или иных элементов принципиальной схемы канала. Масштабная погрешность по своему поведению является мультипликативной. Она обуславливается неправильным установлением коэффициентов передачи элементов схемы канала. Для коррекции погрешности смещения нуля и масштабной погрешности (сведения их к допустимому диапазону) в стандартной схеме включения элементов и узлов, как правило, предусматривается включение корректирующих элементов – обычно подстроичных резисторов.

Коррекция осуществляется на этапе первичной настройки устройства в лабораторных условиях с использованием необходимой измерительной техники. Однако после того как устройство будет помещено в реальные условия эксплуатации проведенная коррекция погрешностей может «рассыпаться» из-за воздействия на элементы схемы различных дестабилизирующих факторов.

Р и с. 1. Разложение систематической погрешности измерительного канала на отдельные составляющие

Самым очевидным дестабилизирующим фактором является изменение температуры. Другим распространенным фактором является нестабильность источников питания. И наконец, свою лепту в систематическую погрешность может вносить еще один медленно меняющийся фактор – старение элементов. Действие этих факторов (их изменения во время работы устройства) могут приводить к тому, что погрешности, скорректированные на этапе настройки устройства, вновь будут выходить за допустимые пределы. Общий вывод, вытекающий из этого, состоит в том, что такими простыми способами обеспечить долговременную метрологическую стабильность работы устройства, по крайней мере, затруднительно. В частности, это может потребовать применения прецизионной и дорогой элементной базы, чего конечно хочется избежать.

Добиться долговременной метрологической стабильности при использовании не дорогой и распространенной элементной базы можно только при условии, что погрешности элементов будут постоянно (периодически) отслеживаться и корректироваться. Очевидно, что постоянно проводить настройки вручную в ходе работы устройства невозможно. Обеспечить это можно только осуществляя эти действия в автоматическом режиме. В свою очередь организовать такой режим можно только тогда, когда центральное ядро контрольно-измерительной системы реализовано как «интеллектуальное» – на основе микропроцессорной техники.

Рассмотрим сначала общие принципы организации автоматической коррекции систематических погрешностей канала, а затем ограничения ее проведения, вытекающие из условий реальной реализации измерительных каналов.

Линейные составляющие систематической погрешности (погрешностей смещения нуля и масштабной) определяются и корректируются с использованием достаточно простых подходов.

Постоянство погрешности смещения нуля на всем диапазоне входных воздействий позволяет для определения ее величины ограничиться проведением всего одного измерения. Как видно из рис.1, при нулевом входном воздействии отклонение реальной функции преобразования канала от идеальной определяется погрешностью смещения нуля. Поэтому для определения этой погрешности необходимо на вход канала подать входной сигнал равный нулю и измерить значение сигнала, получаемое при этом на выходе канала. Это значение будет соответствовать определяемой погрешности. Для подачи на вход канала сигнала равного нулю, нужно во входную цепь установить ключ, коммутирующий вход канала на время оценки погрешности на общую земляную шину (рис.2,а).

Р и с. 2. Построение входных цепей для возможности коррекции погрешности смещения нуля (а) и масштабной погрешности (б)

Очевидно, что коррекция погрешности смещения нуля будет сводиться в дальнейшем к вычитанию ее величины из значений на выходе канала, получаемых при проведении текущих измерений.

Линейный характер масштабной погрешности позволяют для определения ее поведения также обойтись одним измерением. Подключая ко входу измерительного канала известный по величине источник опорного напряжения и проводя измерение его величины, легко оценить во сколько раз полученный результат отличается от ожидаемого. Иными словами, поделив значение результата измерения опорной величины на истинное значение этой величины, мы получим поправочный коэффициент, который в дальнейшем можно будет использовать для коррекции результатов текущих измерений. Для подачи на вход канала сигнала, равного опорному, нужно во входную цепь установить ключ, подключающий ко входу канала на время оценки погрешности источник опорного напряжения (рис.2,б). Коррекция масштабной погрешности будет сводиться к умножению значений на выходе канала, получаемых при проведении текущих измерений, на полученный поправочный коэффициент.

Из приведенной последовательности действий видно, что определение поправочного коэффициента для коррекции масштабной погрешности необходимо проводить после определения погрешности смещения нуля и с учетом ее величины.

Конечно, если коррекции двух линейных составляющих систематической погрешности окажется достаточно, чтобы свести общую погрешность канала в допустимые приделы, можно ограничиться описанными простыми приемами уменьшения общей погрешности канала. Если же этого будет недостаточно, то нужно идентифицировать поведение нелинейной составляющей систематической погрешности, чтобы при проведении текущих измерений дополнительно учитывать еще и ее величину. Для точного определения характера нелинейного поведения систематической погрешности нужно проводить сквозной контроль – подавать на вход канала с калиброванного источника напряжений сигнал во всем возможном диапазоне его изменения и проводить оценочные измерения. В большинстве практических случаев ограничиваются измерением значений нескольких источников опорного напряжения. После чего интерполируют поведение реальной характеристики по этим нескольким реперным точкам.

Действия по определению текущих значений систематических погрешностей канала должны проводиться под управлением программы микропроцессорного ядра контрольно-управляющей систем. Контроль за уровнем систематической погрешности может производиться периодически. Период обновления оценок погрешности выбирается исходя из степени изменчивости дестабилизирующих факторов. В частности контроль может производиться все то время, пока контрольно-измерительная система не занимается текущими измерениями и обработкой результатов измерений. При этом к каждому очередному измерению будет всегда готова оценка погрешности, соответствующая моменту времени, непосредственно предшествующего моменту текущего измерения.

Проведение периодической автоматической коррекции не исключает необходимости использования в узлах измерительного канала каких-либо элементов настройки. Однако при этом они будут использоваться не для минимизации тех или иных погрешностей, а для того чтобы вывести реальную функцию преобразования канала в диапазон, где эти погрешности могут быть правильно оценены.

Например, может оказаться, что реальная функция преобразования располагается относительно идеальной так, как показано на рис. 3.а. По идеальной функции преобразования видно, что канал рассчитан на измерение положительных входных напряжений, поэтому отрицательное значение погрешности смещения нуля для реальной функции преобразования оценено быть не может. Для того чтобы погрешность смещения нуля можно было оценить необходимо с помощью аппаратных элементов настройки вывести реальную функцию преобразования полностью в положительную область выходных напряжений.

В случае, который иллюстрируется рис. 3.б. наличие масштабной погрешности приводит к тому, что реальная функция преобразования находится выше идеальной. При подаче на вход канала опорного напряжения, равного максимальному входному напряжению, масштабную погрешность оценить не получится – на выходе канала напряжение, которое можно оценить, будет ограничиваться уровнем, соответствующим конечной точке шкалы идеальной функции преобразования. Выходом из этой ситуации является или выбор меньшего опорного напряжения или смещение реальной функции преобразования ниже идеальной. Смещение реальной функции преобразования должно осуществляться с помощью аппаратных элементов настройки.

Р и с. 3. Варианты расположения идеальной и реальной функций преобразования измерительного канала относительного друг друга

Отметим, что выбор поправочного коэффициента для коррекции масштабной погрешности может осуществляться с учетом вида нелинейной составляющей систематической погрешности. Например, выбирая наклон реальной функции преобразования относительно идеальной, нетрудно добиться того чтобы погрешности нелинейности «располовинились» (рис. 4) и тем самым отклонения реальной функции преобразования относительно идеальной были сведены к минимальным.

Р и с. 4. Минимизация нескорректированной нелинейной составляющей систематической погрешности.

Погрешности нелинейности будут при этом разного знака, а их абсолютные значения по величине меньше.

Кроме систематических погрешностей, рассмотренных выше, в измерительных каналах приходится иметь дело со случайными погрешностями. Поведение систематических и случайных погрешностей различно, поэтому отличаются и методы их коррекции. Известно, что при постоянстве во времени измеряемой величины наиболее эффективным методом уменьшения случайных погрешностей является проведение многократных изменений с последующим усреднением результатов. При этом погрешность среднего значения результата измерения уменьшается в раз, где n – число измерений.

Значительные трудности возникают при уменьшении случайной погрешности при измерении изменяющейся во времени величины. При этом для получения наилучшей оценки измеряемой величины применяют процедуру фильтрации. В зависимости от вида используемых преобразований различают линейную и нелинейную фильтрацию, где реализация отдельных процедур может быть осуществлена как аппаратными, так и программными средствами.

Фильтрация может применяться не только для подавления помех, наводящихся на входные цепи передачи аналогового сигнала, а при необходимости и для ограничения спектра входного и восстановления спектра выходного сигнала (об этом уже говорилось ранее). При необходимости могут применяться фильтры с перестраиваемой частотой среза.

Применение автоматической коррекции систематических погрешностей можно рассматривать как проведение адаптации канала к его собственному состоянию. Применение современной элементной базы позволяет сегодня реализовывать входные цепи, адаптирующиеся к характеристикам входного сигнала, в частности, к его динамическому диапазону. Для такой адаптации необходим входной усилитель с управляемым коэффициентом передачи. Если по результатам предшествующих измерений удалось установить, что динамический диапазон сигнала мал по сравнению с диапазоном входного сигнала АЦП, то коэффициент усиления усилителя увеличивают до тех пор, пока динамический диапазон сигнала не будет соответствовать диапазону работы АЦП. Таким образом удается добиться минимизации погрешности дискретизации сигнала и, следовательно, повышения точности проведения измерений. Изменение коэффициента усиления сигнала на входе учитывается при этом программно при обработке результатов измерений цифровым контроллером.

Критерии оценки соответствия динамического диапазона сигнала и диапазона работы АЦП будут рассмотрены далее, будут рассмотрены и способы адаптации входного канала к частотным свойствам входного сигнала.

К выходу в свет готовится новый функционал ЛЭРС УЧЁТ. Теперь при опросе можно будет автоматически скорректировать время прибора, если оно не совпадает со временем сервера. Естественно, на коррекцию времени накладываются некоторые ограничения. Рассмотрим какие ограничения могут накладываться самими устройствами.

Приборы и автокоррекция

1. Прибор может вообще не поддерживать коррекцию, или коррекция проводится недокументированными командами. В этом случае сделать, к сожалению, ничего нельзя. Если в протоколе обмена не описаны или отсутствуют команды, которые изменяют системное время прибора, эта полезная функция нам недоступна. Время можно скорректировать только вручную с панели прибора или через специализированное ПО.

2. Возможность изменить системное время через протокол обмена есть, но для этого нужно выставить аппаратный переключатель на самом приборе. Тут тоже трудно что-нибудь сделать. Обычно кроме установки даты и времени этот ключ разрешает и другие интересные действия. Например, установку весов импульсов, корректирующих коэффициентов, и т.д. Понятно что поворачивать ключ навсегда в положение "всё всем можно" никто не будет. Переключить аппаратный ключ программными средствами тоже затруднительно. Поэтому в таком случае об автокоррекции времени тоже неприменима.

3. Прибор позволяет выставлять любое время, но заносит об этом запись в архив событий или ошибок. К таким приборам относится, например, КМ-5 от ТБН. Проблем здесь нет, автокоррекция может легко быть реализована. Относительно КМ-5 всё же есть некоторые нюансы. Например, установку времени поддерживают только приборы с версией ПО 2.28 и выше.

4. Прибор поддерживает коррекцию, но с оговорками. К примеру, коррекция может выполняться 2-3 раза в сутки, каждый раз не более чем на 30 секунд. Автокоррекция в этом случае будет выполнена, но если время прибора отстаёт сильнее, чем предельно возможная величина коррекции за сутки, для установки правильной даты может потребоваться несколько дней. При этом, в таких приборах обычно есть аппаратный ключ, который позволяет выбрать произвольное время. Но про аппаратный переключатель всё уже написано в п.2.

5. Прибор может поддерживать коррекцию времени, если при работе с ним задан пароль. В таком случае вам самим придётся решить, нужна ли вам автокоррекция, так как если всё же она вам нужна, вам нужно будет в параметрах устройства задать пароль того уровня, который позволяет изменение системного времени. И любой пользователь системы, который имеет право просматривать список устройств этот пароль сможет узнать. Придётся проверить список пользователей и убрать у нежелательных право на просмотр списка устройств.

Часовые пояса

Рассмотрим такую ситуацию. Ваш объект находится в регионе с другим часовым поясом. Часы, естественно, идут по местному времени. Вы начинаете опрашивать устройство, включив автокоррекцию. После того как от прибора будет запрошено текущее время, оно будет сравнено со временем той системы, которая проводит опрос. И если прибор и служба опроса находятся в разных часовых поясах, ЛЭРС УЧЁТ посчитает, что время прибора не совпадает с локальным и выполнит коррекцию. Теперь имеем прибор, который в своём регионе начал спешить или отставать на несколько часов.

Или другой сценарий, который может наблюдаться прямо сейчас. Если прибор находится в другом часовом поясе и его время, например, меньше на один час, а в системных параметрах задана максимальная разница во времени между часами устройства и сервера 30 минут, то после считывания даты и времени, опрос прибора прекратится с ошибкой "Разница времени между системой и устройством больше допустимой, указанной в настройках системы".

Чтобы искоренить вторую проблему и предупредить появление первой, в настройки объекта учёта в ЛЭРС УЧЁТ введён дополнительный параметр - часовой пояс.

Если объект находится в другом часовом поясе, нужно указать его в настройках. Теперь текущее время объекта будет сравниваться с системным с учётом этого часового пояса. Это же смещение используется для автоматической коррекции времени.

Настройки автокоррекции времени

Автокоррекция включается в системных параметрах на вкладке "Опрос".

Флажок "Выполнять коррекцию времени на часах устройства" включает или отключает функцию автоматической коррекции. Сейчас это действие глобально для всех устройств, которые поддерживают коррекцию времени.
В параметре "Минимальное расхождение во времени для применения коррекции" необходимо задать насколько часы должны отстать или уйти вперёд от системного времени, чтобы устройству была выдана команда на коррекцию часов.

Учтите, что коррекция хода часов выполняется в конце опроса, но только в случае, если расхождение между системой и устройством не превышает максимально допустимое значение, которое задаётся в параметре "Максимальная разница во времени между системой и устройством". Если расхождение превышает это значение, опрос будет сразу же завершён с ошибкой.

Список устройств, для которых реализована автокоррекция времени

ТБН КМ-5, РМ-5
Коррекцию поддерживают только приборы с версией ПО 2.28 и выше. Ограничений на количество коррекций в сутки и на величину коррекции нет.