BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER GRAPHICS AND MULTIMEDIA BACHELOR S THESIS AUTHOR

ˇ Í TECHNICKE´ V BRNEˇ VYSOKE´ UCEN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ˇ ÍCH TECHNOLOGIÍ FAKULTA INFORMACN ˇ ÍTACOV ˇ ´ ´ Í USTAV POC E´ GRAFIKY A MULTIMEDI FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER GRAPHICS AND MULTIMEDIA

ˇ Í VAD OBJEKTIVU ODSTRANEN

´ RSK ˇ ´ PRACE ´ BAKALA A BACHELOR’S THESIS

´ AUTOR PRACE AUTHOR

BRNO 2008

ˇ MICHAL DOLEZEL

ˇ Í TECHNICKE ´ V BRNE ˇ VYSOKE´ UCEN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ˇ ÍCH TECHNOLOGIÍ FAKULTA INFORMACN ˇ ÍTACOV ˇ ´ ´ GRAFIKY A MULTIMEDI ´ Í USTAV POC E FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER GRAPHICS AND MULTIMEDIA

ˇ Í VAD OBJEKTIVU ODSTRANEN LENS DISTORTION CORRECTION

´ RSK ˇ ´ PRACE ´ BAKALA A BACHELOR’S THESIS

´ AUTOR PRACE

ˇ MICHAL DOLEZEL

AUTHOR

´ VEDOUCÍ PRACE SUPERVISOR

BRNO 2008

ˇ ˇ Ing. ONDREJ SILER

Abstrakt Bakaláˇrská práce se zab´ yvá metodami odstraˇ nován´ı vad digitáln´ıch fotografi´ı vznikl´ ych v d˚ usledku vad fotografick´ ych objektiv˚ u. Popisuje nejˇcastˇejˇs´ı vady fotografick´ ych objektiv˚ u, zab´ yvá se pˇr´ıˇcinami jejich vzniku, dále pak d˚ usledky tˇechto vad na v´ ysledn´ ych fotografi´ıch a moˇznostmi jejich odstranˇen´ı z digitáln´ıch fotografi´ı. Hlavn´ım c´ılem práce je návrh a implementace nástroje pro odstranˇen´ı vad objektiv˚ u z digitáln´ıch fotografi´ı. Aplikace je vytvoˇrena v jazyce C++ a vyuˇzit´ım podp˚ urn´ ych knihoven CImg a Imagemagick. Aplikace je vyv´ıjena a testována pod operaˇcn´ımi systémy MS Windows XP a Linux Kubuntu 7.10. V´ ysledky jsou porovnávány s profesionáln´ımi nástroji pro u ´pravu digitáln´ıch fotografi´ı.

Kl´ıˇ cov´ a slova objetiv, fotografie, vada objektivu, vada, korekce

Abstract The bachelor thesis deals with methods of removing digital photographies aberrations caused by photographical lens distortions. It describes the most frequent lens aberrations, deals with their causes, followed by consequences of these aberrations on destination pictures and ways of theri removing from digital photographies. The main goal of the thesis is to design and implement tools for removing lens distortions aberrations from a digital photography. The application was created in C++ programming language with the support of Cimg and Imagemagick libraries. The application wal also developed and tested for MS Windows XP and Linux Kubuntu 7.10 operation systems. The results are compared with professional tools for digital photography processing.

Keywords lens, photography, lens distortion, aberration, correction

Citace Michal Doleˇzel: Odstranˇen´ı vad objektivu, bakaláˇrská práce, Brno, FIT VUT v Brnˇe, 2008

Odstranˇ en´ı vad objektivu Prohl´ aˇ sen´ı ˇ Prohlaˇsuji, ˇze jsem tuto bakaláˇrskou práci vypracoval samostatnˇe pod veden´ım Ing. Ondˇreje Silera. Uvedl jsem vˇsechny literárn´ı prameny a publikace, ze kter´ ych jsem ˇcerpal. ....................... Michal Doleˇzel 7. kvˇetna 2008

Podˇ ekov´ an´ı ˇ Dˇekuji vedouc´ımu práce Ing. Ondˇreji Silerovi za odbornou pomoc a pedagogické veden´ı pˇri ˇreˇsen´ı mé bakaláˇrské práce. Dále bych chtˇel podˇekovat fotograf˚ um Josefu Habrovcovi, Romanu Iviˇciˇcovi a Josefu Valouˇskovi za odborné konzultace a poskytnuté fotografie.

c Michal Doleˇzel, 2008.

Tato pr´ ace vznikla jako ˇskoln´ı d´ılo na Vysokém uˇcen´ı technickém v Brnˇe, Fakultˇe informaˇcn´ıch technologi´ı. Pr´ ace je chr´ anˇena autorským z´ akonem a jej´ı uˇzit´ı bez udˇelen´ı opr´ avnˇen´ı autorem je nez´ akonné, s výjimkou z´ akonem definovaných pˇr´ıpad˚ u.

Obsah ´ Uvod

3

1 Fotografick´ a optika 1.1 Fotografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Objektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Svˇetlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Sv´ıtivost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Barva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Co je to barva? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2 Rozdˇelen´ı svˇetla podle vlnové délky . . . . . . 1.5.3 Rozklad svˇetla hranolem . . . . . . . . . . . . . 1.5.4 Rozdˇelen´ı viditelného svˇetla podle vlnové délky 1.5.5 Barva objektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Polarizace svˇetla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ cky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 Coˇ 1.7.1 Materiál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.2 Druhy ˇcoˇcek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8 Charakteristiky objektiv˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.1 Ohnisková vzdálenost . . . . . . . . . . . . . . 1.8.2 Optická mohutnost . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.3 Svˇetelnost a clona . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.4 Hloubková ostrost . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.5 Zorn´ yu ´hel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Vady ˇ coˇ cek a objektiv˚ u 2.1 Barevné vady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Monochromatická vada . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Chromatická aberace . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3 Ztráta barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı 2.2 Geometrické vady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Sferická aberace . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Pespektivn´ı zkreslen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Vady ostrosti obrazu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Nesprávné zaostˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Rozmazán´ı pohybuj´ıc´ıho se objektu . . . . . . . 2.3.3 Nesprávnˇe rozostˇrené pozad´ı (bokeh) . . . . . . . 2.3.4 Difrakce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5 Kulová vada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8 8 8 9 9 10 10 10 10

. . . . . . . . . . . . .

11 11 11 12 13 14 14 15 16 16 16 16 17 18

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

18 18 18 19

3 Zvolen´ e korekˇ cn´ı metody u vybran´ ych vad 3.1 Vybrané vady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Chromatická aberace . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Monochromatická vada . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Perspektivn´ı zkreslen´ı . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Sférická aberace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Vinˇetace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Ztráta barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

20 20 20 21 21 23 24 24

2.4

2.3.6 Korekce vad ostrosti Ostatn´ı vady . . . . . . . . 2.4.1 Reflexe v protisvˇetle 2.4.2 Vinˇetace . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

4 N´ avrh a implementace korekˇ cn´ıho n´ astroje 4.1 Návrh vnitˇrn´ı struktury nástroje . . . . . . . . 4.2 Návrh vnitˇrn´ı struktury korekˇcn´ıho modulu . . 4.3 Návrh vnitˇrn´ı struktury zobrazovac´ıho modulu 4.4 Volba implementaˇcn´ıho jazyka . . . . . . . . . 4.5 Podporované operaˇcn´ı systémy . . . . . . . . . 4.6 Pˇrehled implementovan´ ych modul˚ u . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

25 25 25 25 26 26 26

5 Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u korekˇ cn´ıho n´ astroje 5.1 Porovnán´ı s existuj´ıc´ımi programy na u ´pravu fotografi´ı . 5.2 Zp˚ usob hodnocen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 V´ ysledky testován´ı: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Celkové zhodnocen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

27 27 27 27 28

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

Z´ avˇ er

29

Literatura

31

Seznam pˇ r´ıloh

32

Pˇ r´ıloha ˇ c. 1 - Uk´ azka pouˇ zit´ı jednotliv´ ych modul˚ u

33

Pˇ r´ıloha ˇ c. 2 - Porovn´ an´ı v´ ysledk˚ u modul˚ u s profesion´ aln´ımi programy

39

Pˇ r´ıloha ˇ c. 3 - Programov´ a dokumentace

49

Pˇ r´ıloha ˇ c. 4 - Popis struktury pˇ riloˇ zen´ eho CD

56

2

´ Uvod Lidé mˇeli vˇzdy tendenci zachycovat svoje záˇzitky a proˇzité chv´ıle tak, aby si je mohli pˇripom´ınat a vzpom´ınat na nˇe. Jiˇz pravˇec´ı lovci ˇzij´ıc´ı v jeskyn´ıch zachycovali své slavné okamˇziky, jak´ ymi bylo napˇr. uloven´ı mamuta, na stˇeny jeskyn´ı. Postupem ˇcasu se lidé vyv´ıjeli a zdokonalovaly se i nástroje pro zachycen´ı takov´ ych okamˇzik˚ u. Po dlouhou dobu bylo jedinou moˇznost´ı vyuˇzit´ı sluˇzeb kresl´ıˇr˚ u a mal´ıˇr˚ u. Velk´ y zlom nastal v 16. stolet´ı, kdy byl vynalezen prvn´ı fotoaparát. Fotografie, nebo-li malba svˇetlem, pˇredstavovala ideáln´ı prostˇredek jak zachytit a uchovat obrazovou informaci. Prvn´ı fotoaparáty neposkytovaly moc dobré v´ ysledky, ale postupem ˇcasu se zdokonalovaly a stávaly ˇc´ım dál sloˇzitˇejˇs´ımi a propracovanˇejˇs´ımi. Dneˇsn´ı fotoaparáty pouˇz´ıvaj´ı objektivy obsahuj´ıc´ı aˇz nˇekolik des´ıtek ˇcoˇcek. Sebemenˇs´ı nepˇresnost v um´ıstˇen´ı takové ˇcoˇcky nebo vada materiálu se poté projev´ı na v´ ysledné fotografii. Vady objektiv˚ u jsou velmi nepˇr´ıjemné, protoˇze kaz´ı celkov´ y dojem z fotografie. Nav´ıc mohou zp˚ usobovat i velké ˇskody. Pokud by napˇr. vlivem geometrické vady objektivu byla zkreslena letecká fotografie, vznikla by chyba v kartografické mapˇe, která by mohla m´ıt neblahé následky. V prvn´ı kapitole vysvˇetluji základy fotografické optiky, které jsou nezbytné k pochopen´ı principu, jak funguje fotoaparát a objektiv, jako jeho hlavn´ı ˇcást. Druhá kapitola se zab´ yv´ a jednotliv´ ymi objektivov´ ymi vadami, pˇr´ıˇcinami jejich vzniku a moˇznost´ı jejich odstranˇen´ı. Ve tˇret´ı kapitole popisuji korekˇcn´ı algoritmy pro následné softwarové zpracován´ı fotografi´ı, ˇ obsahuj´ıc´ıch vady objektivu u vybran´ ych vad. Ctvrt´ a kapitola se zab´ yvá návrhem a implementac´ı korekˇcn´ıho nástroje. V páté kapitole porovnávám v´ ysledky implementovaného korekˇcn´ıho nástroje s existuj´ıc´ımi nástroji pro zpracován´ı digitáln´ıch fotografi´ı. Celkov´ y souhrn práce je uveden v závˇeru práce. Téma bakaláˇrské práce jsem si zvolil pˇreváˇznˇe z d˚ uvodu zájmu o poˇc´ıtaˇcovou grafiku, která mˇe velmi zaujala, kdyˇz jsem se s n´ı setkal v rámci povinného pˇredmˇetu Základy poˇc´ıtaˇcové grafiky bˇehem svého studia na FIT. Vybrané téma mˇe nav´ıc oslovilo i z fotografického hlediska, protoˇze jednou z m´ ych zájmov´ ych aktivit je i potápˇen´ı spojené s podvodn´ım fotografován´ım.

3

Kapitola 1

Fotografick´ a optika 1.1

Fotografie

Jako umˇeleck´ y název pro fotografii by se mohl pouˇz´ıt pojem malba svˇetlem. Bˇehem fotografován´ı je obraz nejprve zachycen objektivem fotoaparátu a poté dopadá na záznamové médium. Fotografie m˚ uˇzeme rozdˇelit do dvou hlavn´ıch skupin - na fotografie klasické a digitáln´ı. U klasické fotografie pln´ı funkci záznamového média tzv. fotografick´ y film. Ten slouˇz´ı ’ souˇcasnˇe jako záznamové, pamˇet ové i archivaˇcn´ı médium. Proces fotografován´ı zde u klasick´ ych fotografi´ı konˇc´ı. V digitáln´ıch fotoaparátech ˇzádn´ y takov´ y film nen´ı. Jako záznamové médium je vyuˇz´ıván tzv. elektronick´ y svˇetlocitliv´ y sn´ımaˇc, tzv. ˇcip. V okamˇziku zachycen´ı sn´ımaˇcem jsou data stále analogová, ˇcehoˇz vyuˇz´ıvá napˇr. formát raw, jehoˇz v´ yhodou je napˇr. bezeztrátová u ´prava jasu ˇci kontrastu na poˇc´ıtaˇci. V pˇr´ıpadˇe, ˇze fotoaparát uklád´ a data v digitáln´ım formátu, jsou analogová data z ˇcipu fotoaparátu dále zpracována A/D pˇrevodn´ıkem. Po zpracován´ı A/D pˇrevodn´ıkem se z nich stává digitáln´ı záznam - posloupnost nul a jedniˇcek. Vˇsechny tyto ˇcinnosti jsou plnˇe automatické.

1.2

Objektiv

Obrázek 1.1: Fotografick´ y objektiv - pˇrevzato z [4]

Objektiv je základem a jednou z nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch souˇcást´ı kaˇzdého fotoaparátu. Objektiv vytváˇr´ı obraz fotografovan´ ych pˇredmˇet˚ u. Objektiv si m˚ uˇzeme pˇredstavit jako takové oko fotoaparátu. Objektiv má hlavn´ı vliv na kvalitu obrazu zobrazeného na sn´ımac´ı ˇcip ˇci film. Jedná se tedy o jednu z nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch ˇcást´ı kaˇzdého fotoaparátu. Abychom pochopili dobˇre funkce objektivu, je nutné znát základy fotografické optiky.

4

1.3

Svˇ etlo

Obrázek 1.2: Slunce - nejv´ yznamnˇejˇs´ı zdroj svˇetla - pˇrevzato z [7]

Svˇetlo je základn´ı podm´ınkou lidského vidˇen´ı, proto se jej snaˇzili popisovat vˇedci a fyzikové uˇz ve starovˇeku. Prvn´ı názory na svˇetlo byly velmi primitivn´ı. Jednou z prvn´ıch ˇ teori´ı, kterou popsali staˇr´ı Rekov´ e byl názor, ˇze kaˇzdé tˇeleso je zdrojem svˇetla. Pozdˇeji se názory zdokonalovaly. Anglick´ y fyzik Isaac Newton pˇriˇsel s domnˇenkou, ˇze svˇetlo je proud velmi mal´ ych tˇel´ısek, která se pˇr´ımoˇcaˇre ˇs´ıˇr´ı od svˇeteln´ ych zdroj˚ u a odráˇzej´ı se od ostatn´ıch tˇeles. V 19. stolet´ı pˇredstavil J. C. Maxwell teorii, ˇze svˇetlo je elektromagnetiké vlnˇen´ı. Maxwellova teorie odráˇzela a podporovala velké mnoˇzstv´ı svˇeteln´ ych jev˚ u, ale nedokázala napˇr´ıklad vysvˇetlit vnˇejˇs´ı fotoelektrick´ y jev. Dneˇsn´ı definice svˇetla je dvoj´ı: pˇripouˇst´ı, ˇze se svˇetlo za urˇcit´ ych podm´ınek chová jako elektromagnetické vlnˇen´ı, ale naproti tomu pokud je tˇreba zkoumat jevy, na které Maxwellova teorie nestaˇc´ı, jako napˇr. fotoelektrick´ y nebo fotochemick´ y jev, chová se ke svˇetlu jako k proudu svˇeteln´ ych ˇcástic, tzv.kvant. Základn´ımi vlastnostmi svˇetla jsou sv´ıtivost, barva (frekvence, vlnová délka) a polarizace. Z pokus˚ u je nav´ıc známo, ˇze kv˚ uli dualitˇe ˇcástice a vlnˇen´ı má svˇetlo vlastnosti jak vlnˇen´ı, tak ˇcástice.

1.4

Sv´ıtivost

Sv´ıtivost udává prostorovou hustotu svˇetelného toku zdroje v r˚ uzn´ ych smˇerech. Z´ıská se vydˇelen´ım toku svˇetla zdroje prostorov´ ym u ´hlem, do kterého sv´ıt´ı. Hustotu svˇetelného toku lze ch´ apat jako svˇetelnou energii vyzáˇrenou za jednotku ˇcasu. Sv´ıtivost je takto definovan´ a pro bodov´ y zdroj, jehoˇz rozmˇery jsou zanedbatelné v porovnán´ı se vzdálenost´ı svˇetelného zdroje od m´ısta, kde sv´ıtivost urˇcuji. Jej´ı jednotka je kandela (cd). Pˇrevzato z [10]

1.5 1.5.1

Barva Co je to barva?

Svˇetlo m˚ uˇzeme zjednoduˇsenˇe chápat jako elektromagnetické vlnˇen´ı. Elektromagnetické vlnˇen´ı obsahuje velké mnoˇzstv´ı vlnov´ ych délek. A právˇe vlnová délka urˇcuje u viditelného svˇetla jeho barvu. Jednotlivé vlny r˚ uzn´ ych délek od sebe nejsou nijak oddˇeleny, ale naopak na sebe spojitˇe navazuj´ı, proto mluv´ıme o tzv. spektru.

5

Obrázek 1.3: Rozdˇelen´ı svˇetla podle vlnové délky - pˇrevzato z [5]

1.5.2

Rozdˇ elen´ı svˇ etla podle vlnov´ e d´ elky

Jednotkou vlnové délky je nejˇcasteji nm (nanometr). Vlnˇen´ı podle vlnové délky rozdˇelujeme na záˇren´ı rozhlasové, infraˇcervené, viditelné, ultrafialové, rentgenové a kosmické (viz. obr´ azek ˇc. 1.3). Viditelné svˇetlo je souhrn svˇeteln´ ych vln o r˚ uzn´ ych vlnov´ ych délkách rozsahu od 380 aˇz 740 nm.

1.5.3

Rozklad svˇ etla hranolem

Obrázek 1.4: Rozklad svˇetla hranolem - pˇrevzato z [10]

Jednotlivé barevné sloˇzky svˇetla m˚ uˇzeme pozorovat pomoc´ı jednoduchého pokusu, kdy mezi zdroj svˇetla a sklenˇen´ y trojbok´ y hranol postav´ıme pˇrekáˇzku s u ´zkou ˇstˇerbinou tak, ˇze svˇetlo procház´ı ˇstˇerbinou pˇr´ımo do hranolu, ve kterém se svˇetlo dvakrát láme. Pˇri prvn´ım zlomen´ı na pr˚ uchodu vzduch-sklo docház´ı k tzv. chromatické disperzi. Jednotlivé barevné sloˇzky b´ılého svˇetla se lámou pod r˚ uzn´ ymi u ´hly. D´ıky tomu se b´ılé svˇetlo rozloˇz´ı na jednotlivé barevné sloˇzky viz. obrázek 1.4. Pˇri druhém zlomu na pr˚ uchodu sklo-vzduch se chromatick´ a disperze zes´ıl´ı. Efekt je pak lépe viditeln´ y.

1.5.4

Rozdˇ elen´ı viditeln´ eho svˇ etla podle vlnov´ e d´ elky

Nejkratˇs´ı vlnová délka je pro fialovou barvu (380 nm) a nejdelˇs´ı pak pro ˇcervenou ˇcást spektra (740 nm). V pˇr´ıpadˇe, ˇze jsou vˇsechny sloˇzky zastoupeny ve spektru (obr. 1.5) stejnou a maximáln´ı mˇerou, je svˇetlo vn´ımáno jako jasnˇe b´ılé, ˇci v opaˇcném pˇr´ıpadˇe pˇri zastoupen´ı sloˇzek s minimáln´ı mˇerou pak jako temnˇe ˇcerné.

6

Obrázek 1.5: Spektrum viditelného svˇetla - pˇrevzato z [10] Barva ˇcervená oranˇzová ˇzlutá zelená azurová modrá fialová

Vlnov´ a d´ elka (nm) 625-740 590-625 565-590 520-565 500-520 430-500 380-430

Frekvence (THz) 480-405 510-480 530-510 580-530 600-580 700-600 790-700

Tabulka 1.1: Vlnová délka a frekvence svˇetla r˚ uzné barvy

1.5.5

Barva objektu

Barva objektu je dána pˇredevˇs´ım fyzikáln´ımi vlastnostmi objektu. Konkrétnˇe se jedn´ a o schopnost pohlcovat a odráˇzet svˇetlo dané vlnové délky. Pokud tedy dopadne na objekt ˇcisté b´ılé svˇetlo, objekt nˇekteré barevné sloˇzky pohlt´ı a ostatn´ı barevné sloˇzky odraz´ı zpˇet. Pozorovatel vn´ımá pouze svˇetlo od objektu odraˇzené. Prakticky m˚ uˇzeme ˇr´ıci, ˇze objekt m´ a barvu svˇetla, které odráˇz´ı.

1.6

Polarizace svˇ etla

Obrázek 1.6: Ukázka polarizace svˇetla - pˇrevzato z [5]

Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno, svˇetlo si lze pˇredstavit jako elektromagnetické vlnˇen´ı. U elektromagnetického vlnˇen´ı na sebe navzájem kolmo kmitaj´ı dva vektory. Jedná se o vektor elektromagnetické intenzity E a magnetické indukce B (obr. 1.6 a)). Oba dva vektory jsou nav´ıc kolmé k vektoru, urˇcuj´ıc´ımu smˇer ˇs´ıˇren´ı svˇetla. Rovina kmitán´ı se neustále mˇen´ı (obr. 1.6 b)). Pokud u svˇetla v´ yraznˇe jedna z rovin kmitán´ı pˇrevaˇzuje, jedná se o tzv. ˇcásteˇcnˇe polarizované svˇetlo. Pokud vˇsak svˇetlo kmitá v jedné rovinˇe neustále, jedná se o plnˇe polarizované nebo dokonale polarizované svˇetlo (obr. 1.6 c)). Polarizované svˇetlo vznikne z pˇrirozeného pˇri odrazu na rovinn´ ych zrcadl´ıc´ıch plochách. Nejˇcastˇeji doch´ az´ı k polarizaci pomoc´ı odrazu, lomu a dvojlomu. Polarizace je ve fotografii d˚ uleˇzitá u tzv. po7

larizaˇcn´ıch filtr˚ u, které je nutné pouˇz´ıt pˇri fotografován´ı jakéhokoliv pˇredmˇetu, jehoˇz lesk by p˚ usobil ruˇsivˇe, jako napˇr. vodn´ı hladina, v´ ykladn´ı skˇr´ıˇ n apod.

1.7

ˇ cky Coˇ

ˇ cky - pˇrevzato z [10] Obrázek 1.7: Coˇ Princip tvorby obrazu objektivem je zaloˇzen na zobrazován´ı pomoc´ı ˇcoˇcek (obr. 1.7). ˇ cka je pr˚ Vyuˇz´ıvá se zde jevu zvaného lom (refrakce). Coˇ uhledné tˇeleso, které má vˇetˇsinou bud’ jednu nebo dvˇe strany tvoˇrené kulov´ ymi plochami, jejichˇz osy spl´ yvaj´ı.

1.7.1

Materi´ al

ˇ cku lze vyrobit z libovolného pr˚ Coˇ uhledného materiálu. Nejˇcastˇeji pouˇz´ıvan´ ym materiálem pro v´ yrobu ˇcoˇcek je ˇciré sklo. Kromˇe skla lze dále pouˇz´ıt plasty a jiné pr˚ uhledné látky. U ˇcoˇcek je d˚ uleˇzitou charakteristikou tzv. absolutn´ı index lomu n. Ten vyjadˇruje pomˇer mezi rychlost´ı ˇs´ıˇren´ı svˇetla ve vakuu a v ˇcoˇcce.

1.7.2

Druhy ˇ coˇ cek

Obrázek 1.8: Druhy ˇcoˇcek: spojná, rozptylná, speciáln´ı (Fresnelova) - pˇrevzato z [10] ˇ cky jsou ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ Coˇ u kulové - tzn. ˇze jedna nebo obˇe strany ˇcoˇcky jsou tvoˇreny kulov´ ymi plochami. 8

ˇ cky dˇel´ıme na tˇri základn´ı kategorie: Coˇ 1. spojné ˇcoˇcky 2. rozptylné ˇcoˇcky 3. speciáln´ı ˇcoˇcky Spojn´ eˇ coˇ cky mˇen´ı rovnobˇeˇzn´ y svazek paprsk˚ u vstupuj´ıc´ıch do ˇcoˇcky na sb´ıhav´ y. V d˚ usledku toho se paprsky za ˇcoˇckou prot´ınaj´ı v tzv. ohnisku. Obraz poskytnut´ y spojnou ˇcoˇckou oznaˇcujeme jako skuteˇcn´ y. Na prvn´ı pohled lze spojné ˇcoˇcky poznat tak, ˇze jsou uprostˇred silnˇejˇs´ı neˇz na kraj´ıch - jsou vypouklé. Rozptyln´ eˇ coˇ cky mˇen´ı rovnobˇeˇzn´ y svazek paprsk˚ u vstupuj´ıc´ıch do ˇcoˇcky na rozb´ıhav´ y. V d˚ usledku toho se paprsky zdánlivˇe prot´ınaj´ı pˇred ˇcoˇckou. Obraz poskytnut´ y rozptylnou ˇcoˇckou proto oznaˇcujeme jako zdánliv´ y. Na prvn´ı pohled lze rozptylné ˇcoˇcky poznat tak, ˇze jsou na kraj´ıch silnˇejˇs´ı neˇz uprostˇred - jsou vyduté. Speci´ aln´ı ˇ coˇ cky jako napˇr. asférické ˇcoˇcky, které jsou tvoˇreny jinou neˇz kulovou plochou (napˇr. parabolitickou) ˇci jiné netypické ˇcoˇcky slouˇz´ıc´ı ke zvláˇstn´ım u ´ˇcel˚ um.

1.8

Charakteristiky objektiv˚ u

Obrázek 1.9: Objektiv jako soustava ˇcoˇcek - pˇrevzato z [10]

Objektiv, neboli soustava ˇcoˇcek, se charakterizuje pomoc´ı nˇekolika vlastnost´ı. Pomoc´ı nich urˇcujeme, kter´ y objetiv je k ˇcemu vhodn´ y, a také porovnáváme jednotlivé objektivy navzájem. Jsou to ohnisková vzdálenost, optická mohutnost, svˇetelnost, hloubková ostrost a zorn´ yu ´hel.

1.8.1

Ohniskov´ a vzd´ alenost

Ohnisková vzdálenost je vzdálenost ˇcoˇcky nebo zakˇriveného zrcadla od jejich ohniska. Ohnisková vzdálenost u objektivu urˇcuje horizontáln´ı ˇs´ıˇrku zábˇeru v urˇcité vzdálenosti. Na ohniskové vzdálenosti objektivu tedy je závislá velikost obrazu.

9

1.8.2

Optick´ a mohutnost

Jedná se o pˇrevrácenou hodnotu ohniskové vzdálenosti. Asi nejvhodnˇejˇs´ım samovysvˇetlovac´ım názvem by byl lámavost ˇcoˇcky. Jedná se o m´ıru, jak moc ˇcoˇcka láme paprsky svˇetla. Objektiv, kter´ y má silnou optickou mohutnost, paprsky silnˇe láme. Z toho plyne, ˇze m´ a malou ohniskovou vzdálenost.

1.8.3

Svˇ etelnost a clona

Pro vysvˇetlen´ı svˇetelnosti je tˇreba nejprve uvést pojmy jas a osvˇetlen´ı obrazu. Jas je sv´ıtivost dˇelená plochou. Dále pak svˇeteln´ y tok dopadaj´ıc´ı na ploˇsku objektivu na n´ı vytvoˇr´ı osvˇetlen´ı obrazu. A právˇe pomˇer osvˇetlen´ı obrazu a jasu urˇcuje svˇetelnost objektivu. Clona je zaˇr´ızen´ı zuˇzuj´ıc´ı svazek paprsk˚ u jdouc´ı do objektivu t´ım, ˇze zmenˇsuje pr˚ umˇer vstupn´ıho otvoru. Svˇetelnost je závislá na velikosti nastavené clony. Nejvˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı svˇetla m˚ uˇze do objektivu vstupovat, kdyˇz neclon´ıme v˚ ubec.

1.8.4

Hloubkov´ a ostrost

Jedná se o schopnost objektivu vykreslit ostˇre i objekty leˇz´ıc´ı v urˇcitém rozmez´ı kolem zaostˇrené vzdálenosti. Pˇrevzato z [15]

1.8.5

Zorn´ yu ´ hel

Zorn´ yu ´hel je u ´hel krajn´ıch paprsk˚ u, které jeˇstˇe vstupuj´ı do objektivu. Zorné pole je ˇc´ ast prostoru vymezená právˇe zorn´ ym u ´hlem. Pˇrevzato z [14]

10

Kapitola 2

Vady ˇ coˇ cek a objektiv˚ u Objektiv, neboli soustava ˇcoˇcek je velmi sloˇzité zaˇr´ızen´ı. I kdyˇz je základn´ı teoretick´ y model objektivu jednoduch´ y, dneˇsn´ı objektivy obsahuj´ı kromˇe základn´ıch i mnoho podp˚ urn´ ych a korekˇcn´ıch ˇcoˇcek. Sebemenˇs´ı nepˇresnost v um´ıstˇen´ı ˇcoˇcky nebo vada materiálu se potom projev´ı na v´ ysledné fotografii.

2.1

Barevn´ e vady

Barevné vady se vyznaˇcuj´ı t´ım, ˇze celá fotografie nebo nˇekterá jej´ı ˇcást maj´ı nesprávnou nebo nepˇrirozenou barvu. Mezi typicky barevné vady patˇr´ı monochromatická vada, chromatická aberace nebo ztráta barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı.

2.1.1

Monochromatick´ a vada

Obrázek 2.1: Monochromatická vada

Monochromatická vada b´ yvá ˇcasto také oznaˇcovaná jako vada spektráln´ı propustnosti. U objektiv˚ u zp˚ usobuj´ıc´ıch monochromatickou vadu bude m´ıt v´ ysledná fotografie barevnˇe odliˇsn´ y obraz - jiné odst´ıny barev neˇz má fotografovan´ y objekt, nepˇrirozen´ y barevn´ y nádech ym celé fotografie apod. Napˇr. na obrázku 2.1 je jasnˇe vidˇet fotografie s nepˇrirozenˇe ˇzlut´

11

nádechem. ˇ Castou moˇznost´ı, jak m˚ uˇze monochromatická vada vzniknout je situace, kdy má materiál ˇcoˇcky pro svˇetla r˚ uzné vlnové délky r˚ uznou propustnost. Nˇekteré barevné sloˇzky jsou tedy do urˇcité m´ıry filtrovány, ˇc´ımˇz se mˇen´ı barvy zachyceného obrazu. Tato situace dala vzniknout názvu vada spektráln´ı propustnosti. Protoˇze se jedná o materiálovou vadu u jedné nebo v´ıce ˇcoˇcek objektivu, nejv´ıce se projev´ı u levnˇejˇs´ıch objektiv˚ u. Draˇzˇs´ı kvalitnˇejˇs´ı objektivy b´ yvaj´ı vyrábˇeny z takov´ ych materiál˚ u, u kter´ ych je v´ yskyt monochromatické vady kompenzován na minimum. Dalˇs´ı typickou situac´ı pro monochromatickou vadu je nesprávné nastaven´ı citlivosti fotoaparátu na b´ılou barvu. Jsou situace, kdy se ideáln´ı b´ıl´ y svˇeteln´ y bod nezobraz´ı na senzoru jako ostr´ y b´ıl´ y bod. Pokud nen´ı b´ılá barva poskytovaná objektivem správnˇe nakalibrována, m˚ uˇze doj´ıt ke zkreslen´ı barev na fotografii - napˇr. vˇsechna b´ılá m´ısta budou m´ıt lehce modr´ y nádech apod. Monochromatickou vadu lze ˇcásteˇcnˇe kompenzovat napˇr. pomoc´ı speciáln´ıch pˇr´ıdavn´ ych barevn´ ych filtr˚ u, nebo následn´ ym programov´ ym zpracován´ım v pˇr´ıpadˇe digitáln´ıch fotografi´ı.

2.1.2

Chromatick´ a aberace

Obrázek 2.2: Chromatická aberace - pˇrevzato z [15]

Chromatická aberace se projevuje jako barevná kontura na pˇrechodech mezi velmi svˇetl´ ymi a velmi tmav´ ymi hranami. Nejˇcastˇeji se jedná o jasnˇe fialovou barvu. Zˇr´ıdka se lze setkat s v´ yskytem jasnˇe zelené, ˇzluté ˇci modré. Napˇr. na obrázku 2.2 lze na pˇrechodu mezi svˇetl´ ym pozad´ım a tmav´ ymi hˇrbety tuˇcn ˇák˚ u vyskytuje jasnˇe fialová kontura. Chromatická aberace je zp˚ usobˇena nestejn´ ym lomem svˇeteln´ ych paprsk˚ u r˚ uzné vlnové ˇ délky na ˇcoˇcce objektivu. Coˇcka má tud´ıˇz pro svˇetelné paprsky r˚ uznou optickou mohutnost a r˚ uznou ohniskovou vzdálenost. 12

Nejv´ıce se projevuje u ultrazoomov´ ych objektiv˚ u a zrcadlovek s velk´ ym rozsahem ohniskov´ ych vzdálenost´ı, kde je také vˇetˇsinou nejv´ıce optick´ ych ˇclen˚ u a lomn´ ych ploch. Nejménˇe ˇcastá je u objektiv˚ u s pevnou ohniskovou vzdálenost´ı. Pro kompenzaci vady lze pouˇz´ıt speciáln´ı optické prvky s odchylnou disperzn´ı charakteristikou - napˇr. krystaly fluoridu vápenatého. Pˇr´ıpadnˇe speciáln´ıch korekˇcn´ıch ˇcoˇcek vyroben´ ych ze speciáln´ıch skel a kombinac´ı r˚ uzn´ ych druh˚ u skel o r˚ uzném indexu lomu.

2.1.3

Ztr´ ata barevn´ ych sloˇ zek u podvodn´ıch fotografi´ı

Obrázek 2.3: Ztráta barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı

Ztráta barevn´ ych sloˇzek se u podvodn´ıch fotografi´ı projev´ı jako namodralé fotografie, ve kter´ ych nenajdete ˇzádn´ y odst´ın ˇcervené a ˇzluté barvy. Pokud vám pˇri fotografován´ı pestrobarevného u ´tesu vyjdou modroˇsedé fotografie, je to zp˚ usobeno efektem ztráty barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı. Napˇr. na obrázku ˇc. 2.3 je vyfotografována jasnˇe ˇcerven´ a hvˇezdice na b´ılém pozad´ı.

Obrázek 2.4: Ztrátovost svˇeteln´ ych paprsk˚ u r˚ uzné vlnové délky pod hladinou

Pˇri pr˚ uchodu svˇeteln´ ych paprsk˚ u ze vzduchu do vody docház´ı ke ztrátˇe ˇcásti svˇetelné energie. Pˇr´ıˇcinou je ˇcásteˇcn´ y odraz svˇetla na hladinˇe. M´ıra odrazu je závislá na u ´hlu dopadu svˇetla na vodn´ı hladinu. Proto jsou nejlepˇs´ı svˇetelné podm´ınky kolem poledne, kdy je slunce na obloze nejv´ yˇse. Naopak teoreticky nejhorˇs´ı podm´ınky pro potápˇen´ı jsou v situac´ıch, kdy je slunce nejbl´ıˇze k obzoru, ˇcili ráno a veˇcer. Tehdy paprsky dopadaj´ı na hladinu pod velmi 13

ostr´ ym u ´hlem a od hladiny se odráˇz´ı velké mnoˇzstv´ı svˇetla, které by jinak proniklo do vody. Vodou proniká svˇetlo mnohem h˚ uˇre neˇz vzduchem. Svˇetelná energie, pronikaj´ıc´ı vodou, se vytrác´ı mnohem rychleji a narozd´ıl od pronikán´ı vzduchem nerovnomˇernˇe. B´ılé svˇetlo se skládá ze sloˇzek elektromagnetickéh záˇren´ı, z nichˇz kaˇzdá má jinou vlnovou délku. R˚ uzné vlnové délky odpov´ıdaj´ı r˚ uzn´ ym barvám. Nejdelˇs´ı vlnovou délku má svˇetlo ˇcervené barvy, ˇ ım vˇetˇs´ı vlnová délka, t´ım v´ıce naopak nejkratˇs´ı vlnovou délku má svˇetlo fialové barvy. C´ je svˇetlo pohlcováno. Tento u ´bytek postihuje nejv´ıce ˇcervenou, oranˇzovou a ˇzlutou barvu. Proto se ve vˇetˇs´ıch hloubkách pˇredmˇety tˇechto barev jev´ı jako hnˇedé ˇci ˇcerné. Naopak nejménˇe jsou postihovány barvy zelená, modrá a fialová. S rostouc´ı hloubkou vˇsak miz´ı i tyto barvy a postupnˇe se vˇse jev´ı modré, fialové a ˇcerné. Na obrázku ˇc. 2.4 je znázornˇena m´ıra pr˚ unik˚ u svˇeteln´ ych paprsk˚ u r˚ uzné barvy v závislosti na hloubce pod hladinou Nejedná se ani tak o vadu objektivu, jako sp´ıˇse o pˇrirozenou vlastnost chován´ı svˇetla ˇ sen´ım pro fotografy je zdroj b´ılého svˇetla, které obsahuje vˇsechny v kapalném prostˇred´ı. Reˇ barevné sloˇzky, a proto po nasv´ıcen´ı c´ılového objektu vyniknou vˇsechny jeho skuteˇcné barvy. Alternativn´ım ˇreˇsen´ım je pˇridán´ı korekˇcn´ı pˇredsádky v podobˇe nejˇcastˇeji ˇcerveného filtru, kter´ y pos´ıl´ı chybˇej´ıc´ı barevné sloˇzky, nejv´ıce ˇcervenou.

2.2 2.2.1

Geometrick´ e vady Sferick´ a aberace

Obrázek 2.5: Soudkovitá sférická aberace - pˇrevzato z [3]

Obrázek 2.6: Druhy sférick´ ych aberac´ı: sn´ımek bez aberace, soudkovitá aberace, poduˇskovitá aberace - pˇrevzato z [15]

Jedná se o druh geometrické vady, a sice vadu pˇrenosu pˇr´ımek, kdy objektiv fotoapar´ atu zobrazuje veˇskeré pˇr´ımky a linie prohnuté. Sférická aberace je vˇetˇsinou nepostˇrehnutelné u bˇeˇzn´ ych sn´ımk˚ u. Nejv´ıce vad´ı u fotografi´ı architektury a interiér˚ u, u kter´ ych se jinak rovné zdi zobrazuj´ı nepˇrirozenˇe prohnuté. Je nepˇr´ıjemná i u sn´ımk˚ u moˇre a jezer, kde se

14

vodn´ı hladina zobraz´ı nepˇrirozenˇe vzedmutá. Svˇetelné paprsky se pˇri pr˚ uchodu objektivem na okraj´ıch ˇcoˇcky objektivu lámou v´ıce, neˇz pobl´ıˇz optické osy ˇcoˇcky. Vlivem materiálové vady nastane situace, ve které se paprsky dopadaj´ıc´ı na okraje ˇcoˇcky lámou v´ıce, neˇz je vhodné, zat´ımco paprsky dopadaj´ıc´ı pobl´ıˇz optické osy ˇcoˇcky se lámou korektnˇe. Tento jev zp˚ usobuje, ˇze fotografované objekty vypadaj´ı nepˇrirozenˇe prohnuté. Rozeznáváme dva hlavn´ı typy sférické aberace - soudkovitou a poduˇskovitou. U soudkovité aberace je fotografovan´ y objekt prostorovˇe prohnut´ y ven, zat´ım co u poduˇskovité aberace dovnitˇr. Sférická aberace roste smˇerem k okraj˚ um sn´ımku. Tato vada b´ yvá patrná zejména u ˇsiroko´ uhl´ ych objektiv˚ u. Zejména pak u objektiv˚ u s velk´ ym rozsahem ohniskov´ ych vzdálenost´ı, kde je tˇeˇzké zajistit, aby pˇr´ımka vycházej´ıc´ı z poˇcáteˇcn´ıch bod˚ u fotografie z˚ ustala neprohnutá. Dále je typická u tzv. objektiv˚ u typu ryb´ı oko. Jej´ı eliminace je moˇzná opˇet vhodnou kombinac´ı a tvarem ˇcoˇcek. Soudkovité zkreslen´ı jedné ˇcoˇcky se vykompenzuje poduˇskovit´ ym zkreslen´ım druhé ˇcoˇcky apod. Alternativn´ı moˇznost´ı je následné programové zpracován´ı.

2.2.2

Pespektivn´ı zkreslen´ı

Obrázek 2.7: Perspektivn´ı zkreslen´ı

Perspektivn´ı zobrazen´ı má za následek zkreslen´ı u ´hl˚ u napˇr. u fotografi´ı vysok´ ych budov. Perspektivn´ı zobrazen´ı nen´ı ani tak vada objektivu, jako sp´ıˇse pˇrirozená vlastnost objekt˚ u pozorovan´ ych v reálném svˇetˇe. Na lidské oko, stejnˇe jako na ˇcoˇcku fotoaparátu, dopadaj´ı paprsky zobrazovaného objektu perspektivnˇe. Perspektivn´ı zobrazen´ı nezachovává u ´hly, coˇz je velmi nepˇr´ıjemné u fotografi´ı pravo´ uhl´ ych objekt˚ u, napˇr. dom˚ u. V perspektivn´ım zobrazen´ı se objekty, které jsou um´ıstˇeny dále od pozorovatele, zdaj´ı menˇs´ı, neˇz objekty leˇz´ıc´ı bl´ıˇze k rovinˇe pozorovatele. Napˇr. na fotografii ˇc. 2.7 jsou koleje, které vedou samozˇrejmˇe rovnobˇeˇznˇe. Vlivem perspektivn´ıho zkreslen´ı se zdá, ˇze se v dáli prot´ınaj´ı.

15

Protoˇze se jedná o pˇrirozenou vlastnost zobrazen´ı, vyskytuje se u vˇsech druh˚ u objektiv˚ u a fotoaparát˚ u. Perspektivn´ı zkreslen´ı je moˇzné kompenzovat následn´ ym programov´ ym zpracován´ım.

2.3 2.3.1

Vady ostrosti obrazu Nespr´ avn´ e zaostˇ ren´ı

Obrázek 2.8: Ukázka testu hloubky ostrosti - pˇrevzato z [15]

Projev´ı se jako rozmazaná ˇcást fotografie. Objektiv se pˇri poˇrizován´ı sn´ımku zaostˇr´ı na jednu prostorovou vzdálenost. Ta se vˇetˇsinou urˇc´ı pomoc´ı tzv. ostˇr´ıc´ıch bod˚ u. U levnˇejˇs´ıch fotoaparát˚ u je ostˇr´ıc´ı bod reprezentován obdéln´ıˇckem uprostˇred fotografie, u modernˇejˇs´ıch je moˇzné poˇcet a pozice ostˇr´ıc´ıch bod˚ u nastavit dle potˇreby. Fotoaparát poté pomoc´ı metody hledán´ı hran najde vhodné zaostˇren´ı. Je také d˚ uleˇzitá tzv. hloubka ostrosti. Jedn´ a se o schopnost objektivu vykreslit ostˇre i objekty, leˇz´ıc´ı v urˇcitém rozmez´ı kolem zaostˇrené vzdálenosti. Problém nastává, pokud je urˇcitá ˇcást objektu prostorovˇe bl´ıˇze nebo dále neˇz jiná a objektiv má problém zachytit cel´ y objekt ostˇre viz. obr. ˇc. 2.8. Vada se vyskytuje u vˇetˇsiny levnˇejˇs´ıch objektiv˚ u. Kvalitnˇejˇs´ı objektivy b´ yvaj´ı vybaveny vˇetˇs´ı hloubkou ostrosti a moˇznost´ı nastavit tzv. pomocné ostˇr´ıc´ı body.

2.3.2

Rozmaz´ an´ı pohybuj´ıc´ıho se objektu

Zp˚ usobeno pˇr´ıliˇs dlouh´ ym ˇcasem závˇerky pˇri fotografován´ı pˇr´ıliˇs rychle se pohybuj´ıc´ıho obˇ ast pohybuj´ıc´ıho se objektu je pak zachycena nˇekolikrát v nˇekolika r˚ jektu. C´ uzn´ ych pozic´ıch a vznikne polopr˚ uhledné rozmazán´ı. Napˇr. na obrázku ˇc. 2.9 nohy padaj´ıc´ıho judisty. Vada se vyskytuje u vˇetˇsiny levnˇejˇs´ıch objektiv˚ u. Kvalitnˇejˇs´ı objektivy b´ yvaj´ı vybaveny rychlejˇs´ı závˇerkou s moˇznost´ı manuáln´ıho nastaven´ı expoziˇcn´ıho ˇcasu.

2.3.3

Nespr´ avnˇ e rozostˇ ren´ e pozad´ı (bokeh)

Japonsk´ ym slovem bokeh se oznaˇcuje zp˚ usob, jak´ ym objektiv zobraz´ı ty ˇcásti obrazu, které jsou mimo rovinu zaostˇren´ı. Rozostˇrené b´ yvá vˇetˇsinou pozad´ı sn´ımku (tˇreba u portrét˚ u), 16

Obrázek 2.9: Rozmazáni pohybuj´ıc´ıho se objektu

Obrázek 2.10: Bokeh - pˇrevzato z [8]

a tak se ˇcasto mluv´ı o zp˚ usobu rozostˇren´ı pozad´ı. Bokeh lze hodnotit jen subjektivnˇe nˇekteré objektivy rozostˇr´ı pozad´ı jemnˇe a pro oko pˇr´ıjemnˇe, jiné nehezky, flekatˇe atd pˇrevzato z [15]. Bokeh je velmi d˚ uleˇzit´ y u makrofotografi´ı. Napˇr. nevhodnˇe rozmazané pozad´ı v podobˇe b´ıl´ ych kruh˚ u na obr. ˇc. 2.10 Jeho pˇr´ıˇcinou je ohyb obrazu, kter´ y je u rozostˇren´ ych pˇredmˇet˚ u jeˇstˇe v´ yraznˇejˇs´ı. Jedn´ a se vlastnˇe o rozptylové krouˇzky jednotliv´ ych pˇredmˇetov´ ych bod˚ u, zvˇetˇsuj´ıc´ıch se s rozostˇrován´ım. Jejich vzhled závis´ı na velkém mnoˇzstv´ı faktor˚ u, nejv´ıce na konstrukci objektivu, tvaru a poˇctu lamel. Pˇrevzato z [10].

2.3.4

Difrakce

Difrakce neboli ohyb svˇetla je jev pozorovan´ y pˇri pr˚ uchodu svˇetla mal´ ymi otvory, kdy svˇetlo se na hranách otvoru rozptyluje, hrany záˇr´ı a dokonce nˇekteré paprsky mohou zdánlivˇe proj´ıt st´ın´ıtkem. V objektivech takov´ y mal´ y otvor vytvoˇr´ı silnˇe zavˇrená clona (zaclonˇen´ y objektiv), a proto u vysok´ ych clonov´ ych ˇc´ısel ˇrádu f/22, f/32 ˇci f/45 docház´ı vlivem difrakce k m´ırnému rozostˇren´ı obrazu. Pˇrevzato z [15].

17

2.3.5

Kulov´ a vada

Jej´ı pˇr´ıˇcinou je odliˇsná ohnisková vzdálenost pro r˚ uznˇe vzdálené paprsky od optické osy. Svazek paprsk˚ u vycházej´ıc´ıch z bodu na optické ose ˇcoˇcky (objektivu) se po pr˚ uchodu ˇcoˇckou (optickou soustavou) neprot´ıná pˇresnˇe v jednom bodˇe. Paprsky, jdouc´ı bl´ıˇze k optické ose (paraxiáln´ı paprsky), se po pr˚ uchodu ˇcoˇckou prot´ınaj´ı v bodˇe bliˇzˇs´ım ˇcoˇcce (maj´ı menˇs´ı ohniskovou vzdálenost a ohnisko bl´ıˇze ke stˇredu ˇcoˇcky), neˇz paprsky procházej´ıc´ı dále od osy bl´ıˇze k okraji optické soustavy (maj´ı delˇs´ı ohniskovou vzdálenost a ohnisko dále od stˇredu ˇcoˇcky). Obraz bodu pˇredmˇetu tak nebude pˇresnˇe bodov´ y, ale zobraz´ı se jako neostˇre ohraniˇcená ploˇska. Pˇrevzato z [10].

2.3.6

Korekce vad ostrosti

Jemnˇe rozmazané fotografie lze opravit pomoc´ı u ´pravy hodnoty jasu a kontrastu, ale v´ ysledn´ y sn´ımek p˚ usob´ı umˇele. U v´ıce rozmazané fotografie uˇz vˇetˇsinou ˇzádná metoda nepomáh´ a.

2.4 2.4.1

Ostatn´ı vady Reflexe v protisvˇ etle

Obrázek 2.11: Reflexe v protisvˇetle - pˇrevzato z [6] Reflexe v protisvˇetle je ve fotografick´ ych kruz´ıch známá sp´ıˇse pod sv´ ym anglick´ ym názvem lens flare efekt“. Jedná se o zvláˇstn´ı, ale velmi ˇcast´ y druh vady, která se vyskytuje ” pˇri fotografován´ı velmi jasného bodového zdroje svˇetla (nejˇcastˇeji Slunce). V´ ysledná fotografie potom v okol´ı fotografovaného zdroje svˇetla obsahuje zmléˇcnˇen´ı obrazu a naprostou ztrátu jeho kontrastu. Reflexe se m˚ uˇze také projevit nepˇr´ıjemn´ ymi odlesky na fotografi´ıch. Pˇri kaˇzdém vstupu svˇetla do objektivu, stejnˇe tak jako pˇri v´ ystupu svˇetla ven, se asi 5% svˇetla odraz´ı zpˇet. To nejen sniˇzuje mnoˇzstv´ı svˇetla dopraveného na senzor, ale hlavnˇe to m˚ uˇze vést k opakovan´ ym odraz˚ um uvnitˇr tˇela objektivu nebo mezi jeho zadn´ı ˇcoˇckou a senzorem. Vyskytuje se pˇreváˇznˇe u velké vˇetˇsiny levn´ ych a stˇrednˇe levn´ ych objektiv˚ u. Draˇzˇs´ı objektivy v´ yskyt lens flare efektu omezuj´ı pomoc´ı speciáln´ıch antireflexn´ıch vrstev, ale od urˇcitého u ´hlu se vada vyskytuje i u nejdraˇzˇs´ıch ˇspiˇckov´ ych profesionáln´ıch objektiv˚ u.

18

ˇ adn´ Jedná se o velmi nepˇr´ıjemnou vadu, kterou lze velmi pracnˇe ruˇcnˇe vyretuˇsovat. Z´ y spolehliv´ y zp˚ usob, kter´ y by dokonale odstranil v´ yskyt lens flare efektu neexistuje. Vˇetˇsina pokus˚ u konˇc´ı nepˇrirozen´ ym umˇel´ ym vzhledem fotografie.

2.4.2

Vinˇ etace

Obrázek 2.12: Vinˇetace

Vinˇetace je negativn´ı efekt, kter´ y se projev´ı ztmaven´ım roh˚ u v´ ysledné fotografie. Nejedná se o pˇrespˇr´ıliˇs ruˇsiv´ y efekt. Nejv´ıce je postˇrehnuteln´ y na fotografi´ıch s jednobarevn´ ym pozad´ım. Vlivem vˇetˇs´ıho pohlcen´ı a ztráty svˇetla na okraj´ıch, pˇr´ırubách ˇcoˇcek a tubusu objektivu docház´ı v obraze k tmavnut´ı jednolitˇe osv´ıcené plochy k okraj˚ um sn´ımku. Vinˇetace se nejˇcasteji projev´ı na ˇsiroko´ uhl´ ych objektivech ve spojen´ı s fotoapar´ aty s velk´ ym ˇcipem. Zat´ımco u fotoaparát˚ u s mal´ ym ˇcipem docház´ı k pˇrirozenému automatickému oˇrezán´ı (ˇcást obrazu, na které se vinˇetace projev´ı se na mal´ y ˇcip nevleze), u fotoaparát˚ u s velk´ ym ˇcipem se prom´ıtne cel´ y obraz vˇcetnˇe vinˇetovan´ ych roh˚ u. Vinˇetace je typickou vadou pro ultraˇsiroko´ uhlé objektivy, které maj´ı ohniskovou vzdálenost menˇs´ı neˇz 30 mm. Zabránit se ji dá u ´pravou ˇcoˇcek, objektivu a jejich uspoˇrádán´ım. Ovlivˇ nuje ji tedy ˇ stavba objektivu a pˇredevˇs´ım jeho konstrukˇcn´ı délka. C´ım v´ıce ˇcoˇcek, t´ım vˇetˇs´ı náchylnost k vinˇetaci.

19

Kapitola 3

Zvolen´ e korekˇ cn´ı metody u vybran´ ych vad V následuj´ıc´ıch kapitolách neuvaˇzuji korekci vad pomoc´ı optick´ ych ˇclen˚ u jako napˇr. pˇr´ıdavné filtry, korekˇcn´ı pˇredsádky apod. v okamˇziku poˇrizován´ı fotografie. Vˇzdy se bude jednat o následné zpracován´ı digitáln´ı fotografie poˇskozené vadou objektivu a o programovou korekci dané vady.

3.1

Vybran´ e vady

• Chromatická aberace • Monochromatická vada • Perspektivn´ı zkreslen´ı • Sférická aberace • Vinˇetace • Ztráta barevn´ ych sloˇzek u podvodn´ıch fotografi´ı

3.2

Chromatick´ a aberace

Chromatická aberace se nejˇcastˇeji vyskytuje na pˇrechodech mezi velmi jasnou a velmi temnou ˇcást´ı fotografie. Velmi ˇcasto se jedná o hrany. Kontury zp˚ usobované chromatickou aberac´ı maj´ı typické odst´ıny barev ve velmi jasn´ ych fosforov´ ych nepˇrirozen´ ych odst´ınech. Jednou z moˇznost´ı, jak minimalizovat v´ yskyt chromatické aberace na digitáln´ıch fotografi´ıch, je vyhledán´ı pixel˚ u, obsahuj´ıc´ıch problémové“ barvy, a následná barevná u ´prava ” takov´ ych pixel˚ u. Tuto metodu jsem také zvolil bˇehem implementace korekˇcn´ıho nástroje pro kompenzaci vady chromatické aberace.

Pro korekci chromatické aberace jsem odvodil následuj´ıc´ı rovnici:

20

P(R,B) P(R) , pro P(R) > 30 ∧ P(B) > 30 ∧ ∈ h0, 8; 1, 2i ∧ (3.1) 1, 5 P(B) P(G) P(G) < 0, 8 ∨ < 0, 8 P(R) P(B) = P(R,B) jinde

P(R,B) =

P(R,B)

Pro kaˇzd´ y pixel fotografie PX , kde X je vybraná barevná sloˇzka (R, G nebo B). V celé práci uvaˇzuji barevn´ y model RGB, proto pouˇz´ıvám indexy R pro ˇcervenou, G pro zelenou a B pro modrou. Jednotlivé barevné sloˇzky maj´ı rozsah hodnot <0, 255>, kde 0 znamená ˇze pixel danou barevnou sloˇzku neobsahuje a 255 znamená maximáln´ı obsaˇzen´ı dané barevné sloˇzky v pixelu. Metoda tedy vyhledá pixely, obsahuj´ıc´ı problémové“ odst´ıny fialové barvy, pomoc´ı ” porovnáván´ı hodnot a pomˇer˚ u hodnot jednotliv´ ych barevn´ ych sloˇzek s prahov´ ymi hodnotami, které byly z´ıskány experimentován´ım s mnoha fotografiemi. V´ yhodou je jednoduchost a rychlost metody. Mezi nev´ yhody patˇr´ı fakt, ˇze metoda uprav´ı vˇsechny pixely s fialovou barvou. Fotografii fialového pˇredmˇetu by tedy znehodnotila. Metoda m˚ uˇze b´ yt v budoucnu rozˇs´ıˇrena o detektor hran a pˇrechod˚ u mezi vysok´ ym jasem a st´ınem. Aplikace barevné u ´pravy by se potom t´ ykala pouze tˇechto vybran´ ych pixel˚ u a ne celé fotografie.

3.3

Monochromatick´ a vada

Monochromatická vada je barevná vada, t´ ykaj´ıc´ı se vˇetˇsinou celé fotografie. Proto ji lze ˇcásteˇcnˇe kompenzovat pˇridán´ım aditivn´ıch nebo naopak subtraktivn´ıch korekˇcn´ıch faktor˚ u x pro kaˇzdou barevnou sloˇzku kaˇzdého pixelu:

P(R) = P(R) + X(R)

(3.2)

P(G) = P(G) + X(G) P(B) = P(B) + X(B) Pˇritom je nutné dát pozor, aby hodnoty jednotliv´ ych barevn´ ych sloˇzek po korekci nepˇresáhly maximáln´ı hodnotu a nepodtekly pod minimáln´ı hodnotu.

3.4

Perspektivn´ı zkreslen´ı

U pespektivn´ıho zkreslen´ı vycház´ım z pˇredpokladu, ˇze je moˇzné toto zkreslen´ı kompenzovat pomoc´ı dalˇs´ı pespektivn´ı projekce pˇri otoˇcen´ı p˚ uvodn´ıho obrazu o odpov´ıdaj´ıc´ı poˇcet stupˇ n˚ u v opaˇcném smˇeru, neˇz je p˚ uvodn´ı zkreslen´ı. Zvolená metoda vyuˇz´ıvá základn´ıch geometrick´ ych transformac´ı objekt˚ u v 3D prostoru, jako jsou posun, rotace a perspektivn´ı projekce. Celá fotografie je jakoby prom´ıtnuta na 21

Obrázek 3.1: Ukázka perspektivn´ıho zkreslen´ı - pˇrevzato z [1]

Obrázek 3.2: Korekce perspektivn´ıho zkreslen´ı

obdeln´ık stejné velikosti v prostoru, kter´ y má stˇred um´ıstˇen´ y v poˇcátku soustavy souˇradnic, a kter´ y leˇz´ı v rovinˇe urˇcené osami x a y. Pomoc´ı vstupn´ıch parametr˚ u urˇcuj´ıc´ıch osu, podle které se bude obdéln´ık otáˇcet a poˇcet stupˇ n˚ u otoˇcen´ı se nastav´ı rotaˇcn´ı matice. Pˇri zad´ an´ı ideáln´ıch parametr˚ u by mˇelo po vynásoben´ı rotaˇcn´ı a projekˇcn´ı matic´ı doj´ıt ke korekci perspektivn´ıho zkreslen´ı v obraze. Cel´ y proces budu pro vˇetˇs´ı názornost demonstrovat na drátovém modelu korekce fotografie v´ yˇskové budovy s perspektivn´ım zkreslen´ım, jako je napˇr. na obrázku ˇc. 3.1 [1]. Na obrázku ˇc. 3.2 je modr´ y obdéln´ık, pˇredstavuj´ıc´ı fotografii a ˇcern´ y obdéln´ık, pˇredstavuj´ıc´ı v´ yˇskovou budovu. Zelenou barvou jsou znázornˇeny souˇradnicové osy. V ˇcástech 1 aˇz 3 je zachycena situace pˇred korekc´ı, zat´ımco v ˇcástech 4 aˇz 6 je zachycena situace po korekci. ˇ asti 1 a 4 zachycuj´ı pohled zepˇredu, ˇcásti 2 a 5 zachycuj´ı pohled z boku a ve zb´ C´ yvaj´ıc´ıch ˇcástech je drátov´ y model natoˇcen tak, aby co nejv´ıce demonstroval pozici fotografie v prostoru. Jak je na pˇr´ıkladu vidˇet, p˚ uvodn´ı ˇcern´ y zkosen´ y obdeln´ık pˇredstavuj´ıc´ı budovu (ˇc´ ast 1) je po korekci narovnán“ (ˇcást 4). Po oˇr´ıznut´ı tak dostaneme opravenou fotografii. ”

22

3.5

Sf´ erick´ a aberace

Pˇri ˇreˇsen´ı korekce sférické aberace jsem se inspiroval ˇclánkem pana P. Bourke. Vych´ az´ı z pˇredpokladu, ˇze m´ıru prohnut´ı lze parametrizovat dvˇema hodnotami - hodnotou α1 pro x-ovou osu a hodnotou α2 pro y-ovou osu. V následuj´ıc´ıch rovnic´ıch jsou α1 a α2 korekˇcn´ı koeficienty urˇcuj´ıc´ı m´ıru prohnut´ı pˇr´ımek. x, y jsou souˇradnice pixel˚ u na fotografii a width a height jsou rozmˇery fotografie - ˇs´ıˇrka a v´ yˇska. Pˇred pouˇzit´ım algoritmu je nutné normalizovat souˇradnice pixel˚ u do ˇctverce o rozsahu souˇradnic < 1, −1 > se stˇredem v poˇcátku soustavy souˇradnic pomoc´ı rovnice:

Px = Py =

2 · x − width width 2 · y − height height

(3.3)

Pro v´ ypoˇcet je také nutné znát tzv. skalárn´ı souˇcin vektoru sama se sebou pro kaˇzd´ y pixel: r = Px2 + Px2

(3.4)

Nyn´ı pomoc´ı speciáln´ı rovnice z´ıskáme pro kaˇzd´ y pixel fotografie novou normalizovanou souˇradnici. V pˇr´ıpadˇe soudkovité sférické aberace se jedná o rovnici: Px0 = Px · (1 − α1 · r) Py0

(3.5)

= Py · (1 − α2 · r)

Rovnice pro poduˇskovitou sférickou aberaci:

Px0 = 1 − α1 · Py0 = 1 − α2 ·

Px 2

Px 1−α1 ·r

Py 2

Px 1−α1 ·r

2 Py 1−α2 ·r

+

2 Py 1−α2 ·r

+

(3.6)

Z nové normalizované souˇradnice odvod´ıme souˇradnici pixelu upravené fotografie.

x0 = y0 =

(Px + 1) · width 2 (Py + 1) · height 2

(3.7)

Pomoc´ı algoritmu vypoˇc´ıtáme pro kaˇzd´ y bod nového obrazu odpov´ıdaj´ıc´ı bod v p˚ uvodn´ım obrazu a z´ıskáme tak barevné hodnoty pro kaˇzd´ y pixel nového obrazu.

23

Obrázek 3.3: Korekce vinˇetace

3.6

Vinˇ etace

U korekce vinˇetace vycház´ım z pˇredpokladu, ˇze jsou rohy fotografie ztmavovány exponenciálnˇe. Je tˇreba stanovit vzdálenost od stˇredu vinˇetace, od které je vinˇetace patrn´ a. Korekˇcn´ı metoda poté exponenciálnˇe zesvˇetluje pixely, leˇz´ıc´ı od dané vzdálenosti dále. Pro korekci jsem odvodil následuj´ıc´ı vzorec,

 P(R,G,B) = P(R,G,B) · 1 +

e

(d−border)·ln(brightmax ) dmax −border

100

 

(3.8)

kde P(R,G,B) je aktuálnˇe zpracovávan´ y pixel, d je vzdálenost aktuáln´ıho pixelu od stˇredu vinˇetace, dmax je maximáln´ı vzdálenost od stˇredu vinˇetace, brightmax je koeficient urˇcuj´ıc´ı m´ıru maximáln´ıho zesvˇetlen´ı bˇehem korekce a border je vzdálenost od stˇredu vinˇetace, od které je vinˇetace patrná. Celá situace je zachycena na obrázku ˇc. 3.3. Bod A oznaˇcuje stˇred vinˇetace. Vzdálenost´ı A-B (pˇr´ıp. A-C) rozum´ıme v´ yˇse zm´ınˇen´ y border. Vzdálenosti A-E odpov´ıdá dmax . D je aktuálnˇe korektovan´ y bod a vzdálenost A-D odpov´ıdá promˇenné d ve vzorci.

3.7

Ztr´ ata barevn´ ych sloˇ zek u podvodn´ıch fotografi´ı

U podvodn´ıch fotografi´ı je typické ˇze nadm´ıru pˇrevaˇzuje modr´ y barevn´ y kanál, zat´ımto ˇcerven´ y a ˇzlut´ y kanál jsou silnˇe oslabeny nebo chyb´ı u ´plnˇe. ˇ sen´ım m˚ Reˇ uˇze b´ yt právˇe pos´ılen´ı ˇcerveného kanálu a souˇcasné oslaben´ı modrého kan´ alu ’ bud rovnomˇernˇe nebo v urˇcitém pomˇeru podle aktuáln´ı hodnoty kaˇzdého pixelu tak, aby se doc´ılilo korekˇcn´ıho efektu, kter´ y by byl dostateˇcn´ y ale souˇcasnˇe neumˇel´ y a neruˇsiv´ y. Pro korekci podvodn´ıch fotografi´ı jsem odvodil následuj´ıc´ı vzorec: P(R) = P(R) + depth + 20

(3.9)

P(G) = P(G) P(B) = P(B) + (−1) · (depth + 40) Kde depth je pˇredpokládaná hloubka pod vodou, kde byla fotografie poˇr´ızena. Prahové hodnoty byly z´ıskány experimentálnˇe. 24

Kapitola 4

N´ avrh a implementace korekˇ cn´ıho n´ astroje 4.1

N´ avrh vnitˇ rn´ı struktury n´ astroje

Nástroj byl navrˇzen jako sada modul˚ u. Moduly jsou samostatné programy, které mohou b´ yt ˇs´ıˇreny a pouˇz´ıvány nezávisle na ostatn´ıch. Dohromady tvoˇr´ı sadu nástroj˚ u pro odstanˇen´ı vad objektiv˚ u z digitáln´ıch fotografi´ı. Moduly jsou plnˇe automatické a samostatné - nevyˇzaduj´ı ˇzádn´ y zásah ze strany uˇzivatele. Pracuj´ı pouze se vstupn´ımi parametry zadan´ ymi na pˇr´ıkazové ˇrádce. Dále jsou vˇsechny moduly, kromˇe zobrazovac´ıho, navrˇzeny jako konzolové aplikace bez grafického uˇzivatelského rozhran´ı. Toto chován´ı je v´ yhodné, protoˇze mohou b´ yt moduly d´ıky své jednoduchosti a samostatnosti vyuˇz´ıvány ve skriptech nebo dávkov´ ych souborech. Rovnˇeˇz mohou b´ yt instalovány na servery a terminály, komunikuj´ıc´ı pouze pomoc´ı textového rozhran´ı.

4.2

N´ avrh vnitˇ rn´ı struktury korekˇ cn´ıho modulu

U vˇsech korekˇcn´ıch modul˚ u je nutné nejdˇr´ıve provést validaci vstupn´ıch parametr˚ u. Poté je naˇctena vstupn´ı fotografie a provedena pˇr´ısluˇsná korekce. Nakonec je v´ ysledná fotografie uloˇzena do pˇr´ısluˇsného souboru a ˇcinnost modulu je ukonˇcena. V pˇr´ıpadˇe v´ yskytu libovolné chyby vyp´ıˇse chybová knihovna pˇr´ısluˇsné chybové hláˇsen´ı a ˇcinnost modulu je ukonˇcena. Diagram struktury korekˇcn´ıho modulu je znázornˇen na obrázku ˇc. 4.1.

Obrázek 4.1: Návrh struktury korekˇcn´ıho modulu

4.3

N´ avrh vnitˇ rn´ı struktury zobrazovac´ıho modulu

U zobrazovac´ıho modulu je nutné nejdˇr´ıve provést validaci vstupn´ıch parametr˚ u. Poté jsou naˇcteny vstupn´ı fotografie a pˇr´ıpadn´ y popis. Nakonec je vˇse zobrazeno uˇzivateli a modul 25

ˇceká na ˇzádost o ukonˇcen´ı ze strany uˇzivatele. Diagram struktury korekˇcn´ıho modulu je znázornˇen na obrázku ˇc. 4.2.

Obrázek 4.2: Návrh struktury zobrazovac´ıho modulu

4.4

Volba implementaˇ cn´ıho jazyka

Pro implementaci modul˚ u jsem zvolil programovac´ı jazyk C++ s podporou pomocn´ ych knihoven CImg a Imagemagick pro jejich pˇrenositelnost mezi operaˇcn´ımi systémy na u ´rovni zdrojov´ ych kód˚ u a jejich vzájemnou kompatibilitu.

4.5

Podporovan´ e operaˇ cn´ı syst´ emy

Nástroj byl implementován a testován pod operaˇcn´ımi systémy Linux Kubuntu 7.10 a MS Windows XP. Byl navrˇzen tak, aby mohl b´ yt bezproblémovˇe zkompilován a pouˇz´ıv´ an i v jin´ ych kompatibiln´ıch systémech, které obsahuj´ı pˇrekladaˇc jazyka C++ a knihovnu CImg pro kompilaci, a knihovnu Imagemagick pro kompilaci a pouˇz´ıván´ı.

4.6

Pˇ rehled implementovan´ ych modul˚ u

Sada se skládá ze sedmi korekˇcn´ıch a jednoho zobrazovac´ıho modulu: Modul chromaber display monochrom perspective rotate sphericaber uwcorrect vignette

popis modul pro korekci chromatické aberace zobrazovac´ı modul modul pro korekci monochromatické vady modul pro korekci perspektivn´ıho zkreslen´ı modul pro korekci otoˇcen´ı fotografie modul pro korekci sférické aberace modul pro korekci podvodn´ıch fotografi´ı modul pro korekci vinˇetace

26

Kapitola 5

Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u korekˇ cn´ıho n´ astroje 5.1

Porovn´ an´ı s existuj´ıc´ımi programy na u ´ pravu fotografi´ı

V´ ysledky jednotliv´ ych modul˚ u byly porovnány s v´ ysledky poskytnut´ ymi následuj´ıc´ımi programy pro u ´pravu fotografi´ı: PTLens 8.6 je specializovan´ y nástroj zab´ yvaj´ıc´ı se odstraˇ nován´ım vad objektiv˚ u z digitáln´ıch fotografi´ı. Zamˇeˇruje se na odstraˇ nován´ı vad sférick´ ych aberac´ı, chromatické aberace, vinˇetace a perspektivn´ıho zkreslen´ı. Adobe Photoshop 9.0 je jeden z nejkvalitnˇejˇs´ıch a nejobl´ıbenˇejˇs´ıch grafick´ ych editor˚ u na trhu. Jedná se o vˇseobecnˇe zamˇeˇren´ y grafick´ y editor, velmi obl´ıben´ y zejména u fotograf˚ u d´ıky mnoha r˚ uzn´ ym moˇznostem a funkc´ım, které nab´ız´ı. Corel PHOTO-PAINT 12 také velmi obl´ıben´ y a rozˇs´ıˇren´ y grafick´ y editor s vˇseobecn´ ym zamˇeˇren´ım. Jeden z mála program˚ u, které jsou kvalitou a obl´ıbenost´ı mohou konkurovat Photoshopu od Adobe. V´ yhodou proti v´ yˇse zm´ınˇenému Photoshopu je hlavnˇe jednoduˇsˇs´ı ovládán´ı, coˇz potˇeˇs´ı zejména zaˇc´ınaj´ıc´ı uˇzivatele.

5.2

Zp˚ usob hodnocen´ı

Kvalita u ´prav byla hodnocena na základˇe subjektivn´ıho dojmu autora po shlédnut´ı v´ ysledn´ ych fotografi´ı. Hlavn´ımi kritérii byly m´ıra odstranˇen´ı dané vady, vliv na ostatn´ı ˇcásti fotografie a pˇrirozenost vzhledu v´ ysledné fotografie.

5.3

V´ ysledky testov´ an´ı:

V testu korekce chromatické aberace dosáhl nejlepˇs´ıch v´ ysledk˚ u program Corel PHOTOPAINT. Program Adobe Photoshop a modul chromaber dosáhly velmi podobného v´ ysledku. Nejh˚ uˇre dopadl modul PTLens. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.10 v pˇr´ıloze 2.

27

V testu korekce monochromatické vady dosáhl nejlepˇs´ıch v´ ysledk˚ u program Adobe Photoshop. Program Corel PHOTO-PAINT a modul chromaber dosáhly velmi podobného v´ ysledku. Program PTLens nebyl testován, protoˇze neobsahuje funkce pro korekci monochromatické vady. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.11 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce perspektivn´ıho zkreslen´ı dosáhly vˇsechny programy dobr´ ych v´ ysledk˚ u. Program PTLens a modul perspective dosáhly velmi podobného v´ ysledku. Zaj´ımav´ y v´ ysledek poskytl program Corel PHOTO-PAINT, u kterého jako u jediného nedoˇslo k oˇrezu ˇcásti fotografie d˚ usledkem korekce. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.12 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce rotace fotografie dosáhly vˇsechny programy témˇeˇr shodn´ ych v´ ysledk˚ u, které se liˇsily v podstatˇe jen barvou pozad´ı nevyuˇzit´ ych m´ıst fotografii. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.13 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce soudkovité sférické aberace dosáhl nejlepˇs´ıho v´ ysledku modul sphericaber. Jen o nˇeco málo horˇs´ı v´ ysledek poskytl program PTLens. Programy Adobe Photoshop a Corel PHOTO-PAINT dosáhly velmi podobného v´ ysledku. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.14 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce poduˇskovité sférické aberace dosáhl nejlepˇs´ıho v´ ysledku program PTLens. Jen o nˇeco málo horˇs´ı v´ ysledek poskytl modul sphericaber. Programy Adobe Photoshop a Corel PHOTO-PAINT dosáhly velmi podobného v´ ysledku. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.15 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce podvodn´ıch fotografi´ı dosáhl nejlepˇs´ıch v´ ysledk˚ u modul uwcorrect. Program PTLens nebyl testován, protoˇze neobsahuje funkce pro korekci podvodnich fotografii. Programy Adobe Photoshop a Corel PHOTO-PAINT dosáhly velmi podobného v´ ysledku. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.16 v pˇr´ıloze 2. V testu korekce vinetace dosáhl nejlepˇs´ıch v´ ysledk˚ u modul vignette. Ostatn´ı programy dosáhly dobrého, velmi podobného v´ ysledku. Pˇri korekci modulu vignette vˇsak nedoˇslo narozd´ıl od ostatn´ıch program˚ u k vˇetˇs´ı barevné zmˇenˇe fotografie v podobˇe celkového zesvˇetlen´ı ˇci zmˇeny barevného nádechu fotografie. V´ ysledné fotografie po korekci jednotliv´ ymi programy jsou zobrazeny na obrázku ˇc. 5.17 v pˇr´ıloze 2.

5.4

Celkov´ e zhodnocen´ı

Program PTLens si nejlépe poradil s korekcemi sférick´ ych aberac´ı a rotac´ı. Je tedy vhodn´ y sp´ıˇse pro korekci geometrick´ ych vad. Programy Adobe Photoshop a Corel PHOTO-PAINT poskytuj´ı vˇseobecnˇe dobré v´ ysledky. Korekˇcn´ı moduly poskytuj´ı nejlepˇs´ı v´ ysledky zejména pˇri korekci soudkovité sférické aberace, korekci podvodn´ıch fotografi´ı a korekci vinˇetace. Je to nejsp´ıˇse zp˚ usobeno specializac´ı modul˚ u na jednotlivé vady, zat´ımto v´ yˇse zm´ınˇené programy jsou obecnˇe pouˇzitelné univerzáln´ı grafické editory.

28

Z´ avˇ er Mezi hlavn´ı c´ıle této bakaláˇrské práce patˇrilo nastudován´ı problematiky bˇeˇzn´ ych vad objektiv˚ u fotografick´ ych pˇr´ıstroj˚ u, pˇr´ıˇcin jejich vzniku a moˇznost´ı jejich odstranˇen´ı. Dále pak implementován´ı algoritm˚ u k odstranˇen´ı vad objektiv˚ u z digitáln´ıch fotografi´ı u vybran´ ych vad pˇri následném softwarovém zpracován´ı. V teoretické ˇcásti jsem se snaˇzil ˇctenáˇr˚ um pˇribl´ıˇzit základy fotografické optiky a umoˇznit jim tak lépe pochopit danou problematiku. Dále jsem se vˇenoval popisu jednotliv´ ych objektivov´ ych vad. Praktickou ˇcást´ı této práce bylo navrˇzen´ı a implementace algoritm˚ u urˇcen´ ych pro korekci vybran´ ych objektivov´ ych vad. U rozhodován´ı, které vady vybrat pro podrobnˇejˇs´ı nastudován´ı a následné implementován´ı nástroje pro jejich odstranˇen´ı, jsem vyb´ıral ty nejˇcastˇeji se vyskytuj´ıc´ı a nejv´ıce typické z kaˇzdé kategorie. Korekˇcn´ı nástroj byl navrˇzen a implementován s ohledem na pˇrenositelnost a pouˇzitelnost. V budoucnu je moˇzné práci rozˇs´ıˇrit o korekˇcn´ı moduly pro dalˇs´ı objektivové vady, o grafické uˇzivatelské rozhran´ı komunikuj´ıc´ı s jednotliv´ ymi modely a umoˇzn ˇuj´ıc´ı pohodlnˇejˇs´ı editaci parametr˚ u pomoc´ı posuvn´ık˚ u.

29

Literatura [1] Ian Britton. Photograph of a skyscraper, 2001. URL: http://www.freefoto.com/preview/11-03-2?ffid=11-03-2. [2] Duˇsan Dobeˇs. Pˇr´ıstrojové pot´ apˇen´ı - praktick´ a pˇr´ıruˇcka pro kaˇzdého pot´ apˇeˇce. CP Books, 2005. ISBN 80-251-0700-0. [3] Dave Dyer. Wide angle adapters for digital cameras. URL: http://www.andromeda.com/people/ddyer/photo/wideangle.html. [4] Peter Fir. Canon 17-40 f4 l. URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Canon 17-40 f4 L lens02.jpg. [5] David Halliday, Robert Resnick, and Jearl Walker. Fyzika. VUTIUM and PROMETHEUS Praha, 2003. ISBN 80-214-1868-0 (VUTIUM) and ISBN 81-7196-213-9 (PROMETHEUS). [6] Hustvedt. Cctv lens flare. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:CCTV Lens flare.jpg. [7] Ibrahim Iujaz. Cloud in the sunlight. URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Cloud in the sunlight.jpg. [8] Mike Johnston. Bokeh in pictures, 2004. URL: http://www.luminous-landscape.com/columns/sm-04-04-04.shtml. ˇ [9] Heinz Käsinger and Paul W. Munzinger. Snorchlov´ an´ı. KOPP, 2002. ISBN 80-7232-230-3. [10] Jan Libich. Základn´ı kámen kaˇzdého fot’áku. jak vzniká obraz v objektivu, 2007. URL: http://technet.idnes.cz/zakladni-kamen-kazdeho-fotaku-jak-vznika-obraz-vobjektivu-pan-/tec foto.asp?c=A071025 103506 tec foto jlb. [11] Petr Lindner, Miroslav Myˇska, and Tomáˇs T˚ uma. Velk´ a kniha digit´ aln´ı fotografie. Computer Press, 2004. ISBN 80-251-0013-8. [12] Karel Novotn´ y. Skyscraper, 2006. URL: http://www.humanart.cz/fotografie-136-skyscraper.html?a=38&r=2&u=. [13] Jean-Michel Oyhenart and Patrick Mioulane. Pot´ apˇen´ı - V´ aˇseˇ n a profese. Universum, 2001. ISBN 80-242-1168-8. [14] Jana Pachlová. Z´ aklady fotografické optiky. Praha, 1971.

30

[15] Pihan Roman. Objektivy, jak vybrat a pouˇz´ıvat - 2. pot´ıˇze objektiv˚ u, 2006. URL: http://www.fotografovani.cz/art/tech vybirame jak/rom lenses2.html. [16] Wim van Dam. pincushion distortion at 40mm of my 18-135mm. URL: http://picasaweb.google.com/wim.van.dam/DistortionOn18135mm/photo#5090851699932160306. [17] Wikipedia. free encyclopedia, 2008. URL: http://www.wikipedia.org/.

31

Seznam pˇ r´ıloh • Pˇr´ıloha ˇc. 1 - Ukázka pouˇzit´ı jednotliv´ ych modul˚ u • Pˇr´ıloha ˇc. 2 - Porovnán´ı v´ ysledk˚ u modul˚ u s profesionáln´ımi programy • Pˇr´ıloha ˇc. 3 - Programová dokumentace • Pˇr´ıloha ˇc. 4 - Popis struktury pˇriloˇzeného CD • Pˇr´ıloha ˇc. 5 - Pˇriloˇzené CD

32

Pˇ r´ıloha ˇ c. 1 - Uk´ azka pouˇ zit´ı jednotliv´ ych modul˚ u ´ Uvod Nyn´ı budu demonstrovat pouˇzit´ı jednotliv´ ych modul˚ u pro korekci vzorov´ ych testovac´ıch fotografi´ı, uloˇzen´ ych na pˇriloˇzeném CD.

Vzorov´ e fotografie Vzorové fotografie jsou pˇriloˇzeny na v´ ysledném CD ve adresáˇri Vzorové fotografie Popis vzorov´ ych fotografi´ı tutorial1.jpg tutorial2.jpg tutorial3.jpg tutorial4.jpg tutorial5.jpg tutorial6.jpg tutorial7.jpg tutorial8.jpg

Vzorová fotografie pˇrevzato z [15] Vzorová fotografie Vzorová fotografie pˇrevzato z [12] Vzorová fotografie Vzorová fotografie pˇrevzato z [3] Vzorová fotografie pˇrevzato z [16] Vzorová fotografie Vzorová fotografie

pro korekci chromatické aberace pro korekci monochromatické vady pro korekci perspektivn´ıho zkreslen´ı pro korekci rotace pro korekci soudkovité sférické aberace pro korekci poduˇskovité sférické aberace pro korekci podvodn´ıch fotografi´ı pro korekci vinˇetace

Uk´ azka pouˇ zit´ı modul˚ u Nejprve je tˇreba zkop´ırovat pˇreloˇzené binárn´ı soubory s korekˇcn´ımi moduly a vzorové fotografie z pˇriloˇzeného CD na pevn´ y disk nebo jiné zapisovatelné médium. Je nutné m´ıt v systému nainstalovánu podporu Imagemagick. Pro spuˇstˇen´ı je dále nutné si nejdˇr´ıve otevˇr´ıt textovou pˇr´ıkazovou ˇrádku - napˇr. shell pod systémem Linux nebo MS-DOS Prompt v systému MS Windows. Pro pouˇzit´ı jednotliv´ ych modul˚ u lze pouˇz´ıt následuj´ıc´ı pˇr´ıkazy: Chromatick´ a aberace: chromaber tutorial1.jpg -o vysledek1.jpg 33

Monochromatick´ a vada: monochrom tutorial2.jpg -o vysledek2.jpg -r -20 -g -20 -b 30 Perspektivn´ı zkreslen´ı: perspective tutorial3.jpg -o vysledek3.jpg -50 0 Rotace: rotate tutorial4.jpg -o vysledek4.jpg 7 -ccw Soudkovit´ a sf´ erick´ a aberace: sphericaber tutorial5.jpg -o vysledek5.jpg -barrel 50 30 Poduˇ skovit´ a sf´ erick´ a aberace: sphericaber tutorial6.jpg -o vysledek6.jpg -pincushion 20 20 Ztr´ ata barevn´ ych sloˇ zek u podvodn´ıch fotografi´ı: uwcorrect tutorial7.jpg -o vysledek7.jpg 40 Vinˇ etace: vignette tutorial8.jpg -o vysledek8.jpg 70 0 0 150 Zobrazovac´ı modul: display tutorial1.jpg tutorial2.jpg -d Testovani

34

V´ ysledky vzorov´ ych pˇ r´ıklad˚ u - fotografie pˇ red a po korekci

Obrázek 5.1: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci chromatické aberace

Obrázek 5.2: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci monochromatické vady

35

Obrázek 5.3: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci perspektivn´ıho zkreslen´ı

Obrázek 5.4: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci rotace

Obrázek 5.5: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci soudkovité sférické aberace

36

Obrázek 5.6: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci poduˇskovité sférické aberace

Obrázek 5.7: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci podvodn´ıch fotografi´ı

Obrázek 5.8: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na korekci vinˇetace

37

Obrázek 5.9: Ukázka vzorového pˇr´ıkladu na zobrazovac´ı modul

38

Pˇ r´ıloha ˇ c. 2 - Porovn´ an´ı v´ ysledk˚ u modul˚ u s profesion´ aln´ımi programy Chromatick´ a aberace Legenda k obrázku ˇc. 5.10: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek - pˇrevzato z [15] obrázek po korekci modulem chromaber obrázek po korekci programem PTLens obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Monochromatick´ a aberace Legenda k obrázku ˇc. 5.11: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4

p˚ uvodn´ı obrázek obrázek po korekci modulem monochrom obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Perspektivn´ı zkreslen´ı Legenda k obrázku ˇc. 5.12: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek - pˇrevzato z [12] obrázek po korekci modulem perspective obrázek po korekci programem PTLens obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Rotace fotografie Legenda k obrázku ˇc. 5.13: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek obrázek po korekci obrázek po korekci obrázek po korekci obrázek po korekci

modulem rotate programem PTLens programem Adobe Photoshop programem Corel PHOTO-PAINT

39

Soudkovit´ e sf´ erick´ e zkreslen´ı Legenda k obrázku ˇc. 5.14: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek - pˇrevzato z [3] obrázek po korekci modulem sphericaber obrázek po korekci programem PTLens obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Poduˇ skovit´ e sf´ erick´ e zkreslen´ı Legenda k obrázku ˇc. 5.15: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek - pˇrevzato z [16] obrázek po korekci modulem sphericaber obrázek po korekci programem PTLens obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Korekce podvodn´ıch fotografi´ı Legenda k obrázku ˇc. 5.16: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4

p˚ uvodn´ı obrázek obrázek po korekci modulem uwcorrect obrázek po korekci programem Adobe Photoshop obrázek po korekci programem Corel PHOTO-PAINT

Vinˇ etace Legenda k obrázku ˇc. 5.17: ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást ˇcást

1 2 3 4 5

p˚ uvodn´ı obrázek obrázek po korekci obrázek po korekci obrázek po korekci obrázek po korekci

modulem vignette programem PTLens programem Adobe Photoshop programem Corel PHOTO-PAINT

40

Obrázek 5.10: Ukázka korekce chromatické aberace

41

Obrázek 5.11: Ukázka korekce monochromatické vady

42

Obrázek 5.12: Ukázka korekce perspektivn´ıho zkreslen´ı

43

Obrázek 5.13: Ukázka korekce otoˇcen´ı fotografie

44

Obrázek 5.14: Ukázka korekce soudkovité sférické aberace

45

Obrázek 5.15: Ukázka korekce poduˇskovité sférické aberace

46

Obrázek 5.16: Ukázka korekce podvodn´ıch fotografi´ı

47

Obrázek 5.17: Ukázka korekce vinˇetace

48

Pˇ r´ıloha ˇ c. 3 - Programov´ a dokumentace ´ Uvod Program byl navrˇzen a implementován jako sada samostatn´ ych modul˚ u. Kaˇzd´ y z tˇechto modul˚ u funguje nezávisle na ostatn´ıch a zab´ yvá se odstranˇen´ım jedné konkrétn´ı vady objektivu na dané fotografii. Tyto moduly dohromady tvoˇr´ı sadu program˚ u pro odstranˇen´ı vad objektivu na digitáln´ıch fotografi´ıch. Moduly jsou navrˇzeny jako programy bez grafického uˇzivatelského rozhran´ı (kromˇe zobrazovac´ıho modulu). Je tedy moˇzné tyto programy spouˇstˇet dávkovˇe pomoc´ı skriptu nebo je zˇretˇezit pomoc´ı tzv. rour (pipes).

Zdrojov´ e soubory CImg.h

Knihovna CImg pro zpracován´ı obrazu

display.cpp displayUtils.cpp displayUtils.h

zobrazovac´ı modul pomocné funkce zobrazovac´ıho modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı zobrazovac´ıho modulu

error.cpp error.h

knihovna chybov´ ych hláˇsen´ı hlaviˇckov´ y soubor pro knihovnu chybov´ ych hláˇsen´ı

chromaber.cpp chromaberUtils.cpp chromaberUtils.h

modul pro korekci chromatické aberace pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı modulu

monochrom.cpp monochromUtils.cpp monochromUtils.h

modul pro odstranˇen´ı monochromatické vady pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı modulu

perspective.cpp perspectiveUtils.cpp perspectiveUtils.h

modul pro perspektivn´ı korekci pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı modulu

rotate.cpp rotateUtils.cpp rotateUtils.h

modul pro otoˇcen´ı fotografie pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı modulu

49

sphericaber.cpp sphericaberUtils.cpp sphericaberUtils.h

modul pro korekci sférické aberace pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pomocn´ ych funkc´ı modulu

utils.cpp utils.h

vˇseobecnˇe pouˇzitelné pomocné funkce hlaviˇckov´ y soubor vˇseobecnˇe pomocn´ ych funkc´ı modulu

uwcorrect.cpp uwcorrectUtils.cpp uwcorrectUtils.h

modul pro korekce podvodn´ıch fotografi´ı pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pro pomocné funkce modulu

vignette.cpp vignetteUtils.cpp vignetteUtils.h

modul pro korekci vinˇetace pomocné funkce modulu hlaviˇckov´ y soubor pro pomocné funkce modulu

Programov´ e moduly • display - modul slouˇz´ıc´ı pro zobrazen´ı fotografie pˇred korekc´ı a po korekci • chromaber - modul pro korekci chromatické aberace • monochrom - modul pro korekci monochromatické vady • perspective - modul pro perspektivn´ı korekci • rotate - modul pro otoˇcen´ı fotografie • sphericaber - modul pro korekci sférické aberace • uwcorrect - modul pro korekce podvodn´ıch fotografi´ı • vignette - modul pro korekci vinˇetace

Modul display Funkce: Modul display slouˇz´ı pro zobrazen´ı fotografie pˇred korekc´ı a fotografie po korekci spolu s informac´ı o dané korekci. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: display [ -d <popis korekce> ] Popis parametr˚ u: -d zobrazen´ı popisu korekce Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu:

50

display my foto.jpg my foto new.jpg display my foto.jpg my foto new.jpg -d Korekce

Modul chromaber Funkce: Modul chromaber slouˇz´ı k odstranˇen´ı fialového chromatického defektu z fotografie. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: chromaber (-o | -ow) Popis parametr˚ u: -o -ow

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: chromaber my foto.jpg -o my foto new.jpg chromaber my foto.jpg -ow

Modul monochrom Funkce: Modul monochrom slouˇz´ı k odstranˇen´ı monochromatické vady, pˇr´ıpadnˇe k aplikaci umˇelého monochromatického efektu. M´ ody modulu Modul monochrom je moˇzné spustit ve tˇrech r˚ uzn´ ych módech: mód invert Slouˇz´ı pro invertován´ı barev na fotografii, coˇz m˚ uˇze b´ yt pouˇzito k tvorbˇe r˚ uzn´ ych efekt˚ u. Napˇr. modrá obloha po invertován´ı barev pˇripom´ıná hororovou atmosféru. mód filter Slouˇz´ı pro vyfiltrován´ı jedné ˇci v´ıce barevn´ ych sloˇzek z fotografie. Napˇr po vyfiltrov´ an´ı fialov´ ym filtrem, kter´ y pohlt´ı vˇsechny sloˇzky modré a ˇcervené barvy, z˚ ustane v obrázku pouze zelená barevná sloˇzka. Cel´ y obrázek potom bude m´ıt zelen´ y nádech. mód manual Slouˇz´ı k manuáln´ı u ´pravˇe jednotliv´ ych barevn´ ych sloˇzek fotografie. Uˇzivatel m˚ uˇze pomoc´ı zadan´ ych hodnot sám urˇcit, která barevná sloˇzka se zmˇen´ı, a o kolik. Jedná se o mód, kter´ y umoˇzn ˇuje uˇzivateli libovolnou barevnou korekci fotografie.

51

Obecn´ a syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: monochrom (-o | -ow) <parametry m´ odu>

Popis parametr˚ u: -o jméno v´ ysledného souboru -ow pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem Pˇ rep´ınaˇ ce m´ odu: -invert -filter

spust´ı modul monochrom v módu invert spust´ı modul monochrom v módu filter pokud nen´ı uveden pˇrep´ınaˇc -invert nebo -filter, je implicitnˇe spouˇstˇen mód manual

M´ od invert: Mód invert nemá ˇzádné parametry módu. Syntaxe pro spuˇstˇen´ı modulu monochrom v módu invert: monochrom (-o | -ow) -invert Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: monochrom my foto.jpg -o my foto new.jpg -invert monochrom my foto.jpg -ow -invert M´ od filter: Mód invert je nutné spustit s jedn´ım z následuj´ıc´ıch parametr˚ u módu: red green blue magenta cyan yellow

vyfiltrován´ı ˇcervené sloˇzky vyfiltrován´ı zelené sloˇzky vyfiltrován´ı modré sloˇzky vyfiltrován´ı modré a ˇcervené sloˇzky vyfiltrován´ı modré a zelené sloˇzky vyfiltrován´ı zelené a ˇcervené sloˇzky

Syntaxe pro spuˇstˇen´ı modulu monochrom v módu filter: monochrom (-o | -ow) -filter <parametr m´ odu>

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: monochrom my foto.jpg -o my foto new.jpg -filter red monochrom my foto.jpg -ow -filter cyan M´ od manual: Mód manual je nutné spustit s minimálnˇe jedn´ım z následuj´ıc´ıch parametr˚ u módu:

52

-r manuáln´ı korekce ˇcervené sloˇzky -g manuáln´ı korekce zelené sloˇzky -b manuáln´ı korekce modré sloˇzky

kde korekˇcn´ı koeficient je znaménkové celé ˇc´ıslo v rozsahu <-255, 255>. Syntaxe pro spuˇstˇen´ı modulu monochrom v módu manual: monochrom (-o | -ow) [-r ] [-g ] [-b ]

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: monochrom my foto.jpg -o my foto new.jpg -r 40 monochrom my foto.jpg -ow -r 20 -g 30 -b -33

Modul perspective Funkce: Modul perspective slouˇz´ı k perspektivn´ı korekci fotografie. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: perspective (-o | -ow) <´ uhel1> <´ uhel2> Popis parametr˚ u: -o -ow u ´hel1 u ´hel2

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem je u ´hel perspektivn´ı projekce ve vertikáln´ım smˇeru a je u ´hel perspektivn´ı projekce ve vertikáln´ım smˇeru. ´ Uhel je zadáván ve stupn´ıch. Jedná se o znaménkové celé ˇc´ıslo v rozsahu <-360, 360>.

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: perspective my foto.jpg -o my foto new.jpg 30 20 perspective my foto.jpg -ow -r 20 -g 30 -20 0

Modul rotate Funkce: Modul rotate slouˇz´ı k otoˇcen´ı fotografie. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: rotate (-o | -ow) <´ uhel> (-cw|-ccw)

53

Popis parametr˚ u: -o -ow u ´hel -cw -ccw

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem je u ´hel perspektivn´ı projekce ve vertikáln´ım smˇeru a znaˇc´ı otoˇcen´ı po smˇeru hodinov´ ych ruˇciˇcek znaˇc´ı otoˇcen´ı proti smˇeru hodinov´ ych ruˇciˇcek u ´hel je zadáván ve stupn´ıch. Jedná se o neznaménkové celé ˇc´ıslo v rozsahu <0, 360>.

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: rotate my foto.jpg -o my foto new.jpg 30 -cw rotate my foto.jpg -ow 20 -ccw

Modul sphericaber Funkce: Modul sphericaber slouˇz´ı k sférické korekci fotografie. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: sphericaber (-o | -ow) (-barrel—-pincushion) <parametr1> <parametr2>

Popis parametr˚ u: -o -ow -barrel -pincushion -parametr1 -parametr2

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem znaˇc´ı korekci soudkovité sférické aberace znaˇc´ı korekci poduˇskovité sférické aberace znaˇc´ı m´ıru prohnut´ı fotografie v horizontáln´ım smˇeru znaˇc´ı m´ıru prohnut´ı fotografie ve vertikáln´ım smˇeru m´ır prohnut´ı v obou smˇerech je celé neznaménkové ˇc´ıslo v rozsahu <0, 99>.

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: sphericab my foto.jpg -o my foto new.jpg -barrel 30 20 sphericab my foto.jpg -ow -pincushion 20 44

Modul uwcorrect Funkce: Modul sphericaber slouˇz´ı ke korekci podvodn´ıch fotografi´ı.

54

Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: uwcorrect (-o | -ow) <parametr> Popis parametr˚ u: -o -ow -parametr

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem znaˇc´ı hloubku pod vodou kde byla daná fotografie poˇr´ızena hloubka je celé neznaménkové ˇc´ıslo v rozsahu <10, 50>.

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: uwcorrect my foto.jpg -o my foto new.jpg 20 uwcorrect my foto.jpg -ow 44

Modul vignette Funkce: Modul vignette slouˇz´ı ke korekci vinˇetace. Syntaxe pro spuˇ stˇ en´ı modulu: vignette (-o | -ow) <shiftX> <shiftY> <max>

Popis parametr˚ u: -o -ow border shiftX shiftY max

jméno v´ ysledného souboru pˇrepsán´ı p˚ uvodn´ıho souboru v´ ysledkem znaˇc´ı procento vzálenosti od stˇredu vinˇetace od které je vinˇetace patrná x-ov´ y posun stˇredu vinˇetace vzhledem ke stˇredu fotografie y-ov´ y posun stˇredu vinˇetace vzhledem ke stˇredu fotografie maximáln´ı moˇzné zesvˇetlen´ı pixelu v procentech (hodnota od 50 do 200)

Pˇ r´ıklad spuˇ stˇ en´ı modulu: vignette my foto.jpg -o my foto new.jpg 30 0 0 150 uwcorrect my foto.jpg -ow 40 5 5 170

55

Pˇ r´ıloha ˇ c. 4 - Popis struktury pˇ riloˇ zen´ eho CD Struktura CD CD Praktická ˇcást Linux Kubuntu Pˇreloˇzené binárn´ı soubory Zdrojové soubory - g++ MS Windows XP Pˇreloˇzené binárn´ı soubory Zdrojové soubory - MS Visual Studio 2005 Pomocné knihovny CImg v. 1.2.4 ImageMagick v. 6.3.6-2-Q16-windows Technická zpráva Zdrojové soubory Odstranˇen´ı vad objektivu.pdf Vzorové fotografie

Popis struktury CD CD obsahuje tˇri hlavn´ı adresáˇre. Jsou to: Praktická ˇcást, Technická zpráva a Vzorové fotografie. Adresáˇr Praktická ˇcást obsahuje spustitelnou verzi praktické ˇcásti bakaláˇrské práce, jej´ı zdrojové soubory a potˇrebné pomocné knihovny. Obsahuje podadresáˇre Linux Kubuntu, MS Windows XP a Pomocné knihovny. Podadresáˇr Linux Kubuntu obsahuje pˇreloˇzené binárn´ı soubory spustitelné pod operaˇcn´ım systémem Linux Kubuntu a také zdrojové soubory a pˇr´ısluˇsn´ y makefile potˇrebn´ y pro zkompilován´ı zdrojov´ ych soubor˚ u. Podadresáˇr MS Windows XP obsahuje pˇreloˇzené binárn´ı soubory spustitelné pod operaˇcn´ım systémém MS Windows XP a také projektovou strukturu pro MS Visual Studio 2005 se zdrojov´ ymi soubory urˇcenou pro kompilován´ı zdrojov´ ych soubor˚ u.

56

Podadresáˇr Pomocné knihovny obsahuje knihovnu CImg potˇrebnou pro kompilov´ an´ı praktické ˇcásti a instalaˇcn´ı bal´ık knihovny ImageMagick potˇrebnou pro spuˇstˇen´ı praktické ˇcásti bakaláˇrské práce. Adresáˇr Technická zpráva obsahuje dokument technické zprávy bakaláˇrské práce a podadresáˇr obsahuj´ıc´ı zdrojové soubory systému LATEX slouˇz´ıc´ı k vytvoˇren´ı technické zprávy. Adresáˇr Vzorové fotografie obsahuje fotografie urˇcené k vzorovému pouˇzit´ı jednotliv´ ych modul˚ u - viz. pˇr´ıloha ˇc. 1.

57

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER GRAPHICS AND MULTIMEDIA BACHELOR S THESIS AUTHOR

Recommend Documents