контраст

Контраст ( заимствованный из итальянского Contrao «контраст» от латинского contra «против» и пристального взгляда «стоя» ) описывает разницу между светлыми и темными областями изображения (он различает светлые и темные цвета). В разговорной речи также говорят о глубине цвета или «блеске». Последнее обозначение вводит в заблуждение из-за его отклонения от яркости физической величины .

определение

Искусственно усиленный контраст: изображение выглядит как силуэт

Исходный: высококонтрастное изображение

Искусственно уменьшенная контрастность: картинка выглядит тусклой

Контраст является отличительной чертой для кривой яркости изображения или между двумя пикселями. Диапазон контрастности или динамики описывает разницу в интенсивности между самой яркой и самой темной точкой изображения. В общем случае контраст описывается как функция разрешения через передаточную функцию модуляции .

Контраст определяется максимальной и минимальной яркостью и . ${\ displaystyle L _ {\ text {max}}}$${\ displaystyle L _ {\ text {min}}}$

Контраст Вебер (названный в честь Эрнста Генриха Вебера ) определяется как: ${\ displaystyle K _ {\ text {w}}}$

${\ displaystyle K _ {\ text {w}} = {\ frac {{L _ {\ text {max}}} - {L _ {\ text {min}}}} {L _ {\ text {min} }}}}$ С участием ${\ displaystyle 0 \ leq K _ {\ text {w}} \ leq \ infty}$

Когда минимальная яркость достигает уровня черного , контраст становится бесконечным. ${\ displaystyle L _ {\ text {min}} = 0}$

Контраст Майкельсона ( по имени Майкельсон ) или модуляции определяется следующим образом: ${\ displaystyle K _ {\ text {m}}}$

${\ displaystyle K _ {\ text {m}} = {\ frac {L _ {\ text {max}} - L _ {\ text {min}}} {L _ {\ text {max}} + L _ {\ text {min}}}}}$ С участием ${\ Displaystyle 0 \ leq К _ {\ текст {м}} \ leq 1}$

Когда минимальная яркость достигает уровня черного , контраст здесь также максимален, но ограничен стандартизованным значением. ${\ displaystyle (L _ {\ text {min}} = 0)}$

В обоих случаях контраст равен нулю, если две яркости не различаются. Потеря контрастности из-за исчезающих различий в яркости называется затемнением в темноте или белым оттенком в условиях очень яркого освещения . ${\ Displaystyle (L _ {\ текст {мин}} \ lesssim L _ {\ текст {макс}})}$

Человеческая зрительная система может относительно хорошо справляться с большинством диапазонов контрастности, встречающихся в природе (интенсивности обрабатываются не линейно, а логарифмически , см . Закон Фехнера ).

В частности, при взгляде на необычные объекты на восприятие оказываются физиологические и психологические эффекты . Явления контраста могут вызывать оптические иллюзии , но также участвуют в распознавании тончайших структур линий . Примеры тому - некоторые из « марсианских каналов » и, в случае серых тонов, полосы Маха .

Отображение изображения

В аналоговой фотографии , помимо объектива камеры, диапазон контрастности определяется в первую очередь материалом пленки, а в случае печати - градацией фотобумаги . В цифровой фотографии это производительность аналого-цифрового преобразователя . Новые цифровые камеры пытаются расширить динамический диапазон за счет нелинейного поведения отклика (подобно человеческому глазу). Выбранная чувствительность ISO также является важным фактором, влияющим на диапазон контрастности: более высокие значения чувствительности ISO обычно приводят к более низкому отображаемому диапазону контрастности. Число f и время экспозиции только смещают область, но не увеличивают прицел.

Фотографии с особенно высоким контрастом объекта обычно делают светлые части изображения еще более светлыми, а более темные части изображения даже темнее, чем в представленном мотиве. Изображение кажется богатым по контрасту для зрителя (т. Е. Противоположность «тусклому»), но в целом показывает меньшее количество деталей, т. Е. Рисунок ( градация тонов ) не виден как в темных (тени), так и в светлых областях ( фары), поэтому деталей не видно. Если рисунок имеет большую разницу в яркости, чем может запечатлеть цифровая камера, камера не может полностью воспроизвести тональный диапазон изображения. В этом случае может быть лучше выставить достаточно плотно, чтобы не потерять рисунок в свете (например, структуру залитых солнцем облаков). Поскольку размытые огни трудно восстановить, в то время как слишком темные части изображения обычно все же можно сохранить с помощью соответствующей постобработки.

Однако при цифровой постобработке изображений всегда лучше использовать высокий диапазон контрастности, поскольку впоследствии контраст может быть увеличен в широких пределах, но может быть снова уменьшен только в очень ограниченной степени.

Один из способов повлиять на контраст цифровых фотографий - сделать серию экспозиций в сочетании с обработкой изображения с помощью программного обеспечения HDR .

При оценке линз решающую роль играет контраст. Функция передачи модуляции описывает динамику контраста, который уменьшается с увеличением пространственной частоты и, таким образом, также ограничивает разрешение.

Приемы так называемых семи цветовых контрастов известны из живописи для создания высококонтрастных изображений.

Визуализирующие процедуры (медицина)

При медицинской визуализации часто необходимо увеличение контраста. Во многих случаях это делается до записи путем введения контрастного вещества в кровоток, например, при ангиографии или магнитно-резонансной томографии . Временное распределение контрастного вещества, то есть приток крови к соответствующему органу или соединительной ткани, также можно проверить с помощью серии изображений . Другая, менее точно настраиваемая природа контрастного вещества имеет место в диагностической радиологии желудочно-кишечного тракта (например, при приеме суспензии сульфата бария ) или в компьютерной томографии с использованием йодсодержащей контрастной среды.

веб ссылки

• Передаточная функция модуляции
• Контраст в лексиконе оптики на Spektrum.de
• Задача увеличения контрастов - инструкция , ifolor.ch

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Маркус Бауч: Модуляция , Wikibools Digital Imaging Methods , Глава Общие свойства изображения , доступ 8 марта 2014 г.
2. ↑ Бернд Лойшнер: Измерение MTF (PDF; 136 kB), лаборатория устройств, оптики и датчиков, Технологический университет Бейт, Берлин
3. ↑ См. Также ISO 12233: 2000 - 3.19 «модуляция» и DIN ISO 12231: 2017 - 3.110 «модуляция».