O imagine trebuie să aibă luminozitatea și contrastul adecvat pentru o vizualizare ușoară. Luminozitatea se referă la luminozitatea sau obscuritatea generală a imaginii. Contrastul este diferența de luminozitate între obiecte sau regiuni. De exemplu, un iepure alb care aleargă pe un câmp cu zăpadă are un contrast scăzut, în timp ce un câine negru pe același fundal alb are un contrast bun. Figura 23-10 prezintă patru moduri posibile de luminozitate și contrast greșit ajustate. Când luminozitatea este prea mare, ca în (a), cei mai albi pixeli sunt saturați, distrugând detaliile în aceste zone. Reversul este afișat în (b), unde luminozitatea este setată prea joasă, saturând cei mai negri pixeli. Figura (c) arată contrastul stabilit la mare, rezultând negrii fiind prea negru, iar albul fiind prea alb. În cele din urmă, (d) are contrastul stabilit prea scăzut; toți pixelii sunt o nuanță medie de gri care face ca obiectele să se estompeze unul față de celălalt.

Figura 23-10

Reglaje ale luminozității și contrastului. Creșterea luminozității (brightness) face ca fiecare pixel din imagine să devină mai luminos. Comparativ, creșterea contrastului face suprafețele luminoase să devină mai luminoase și suprafețele întunecate să devină mai întunecate. Aceste imagini arată efectul ajustării neconforme a luminozității și contrastului.

Figurile 23-11 și 23-12 ilustrează luminozitatea și contrastul în detaliu. O imagine de testare este afișată în figura 23-12, utilizând șase nivele diferite de luminozitate și contrast. Figura 23-11 prezintă construcția imaginii de test, o matrice de 80x32 pixeli, fiecare pixel având o valoare cuprinsă între 0 și 255. Fundalul imaginii test este umplut cu zgomot aleator, distribuit uniform între 0 și 255. Cele trei căsuțe pătrate au valori ale pixelilor de 75, 150 și 225, de la stânga la dreapta. Fiecare pătrat conține două triunghiuri cu valori ale pixelilor puțin diferite de cele din jur. În altele cuvinte, există o regiune întunecată în imagine cu detalii slabe, este o regiune medie în imagine cu detalii slabe și există o regiune strălucitoare în imagine cu detalii slabe.

Figura 23-12 arată cum ajustarea contrastului și luminozității permite vizualizarea diferitelor caracteristici ale imaginii. În (a), luminozitatea și contrastul sunt setate la nivelul normal, după cum indică barele glisante B și C din partea stângă a imaginii. Acum, îndreptați atenția spre graficul prezentat pentru fiecare imagine, numit transformata de ieșire, o tabelă de căutare de ieșire sau o curbă gamma. Aceasta controlează hardware-ul care afișează imaginea. Valoarea fiecărui pixel din imaginea stocată, un număr între 0 și 255, este trecută prin această tabelă de căutare pentru a produce un alt număr între 0 și 255. Acest nou număr digital acționează circuitul intensității video, cu 0 la 255 fiind transformate în negru la alb, respectiv. Adică, tabelul de căutare vizează numerele stocate în luminozitatea afișată.

Figura (a) arată cum apare imaginea atunci când transformata de ieșire este setată să nu facă nimic, adică ieșirea digitală este identică cu intrarea digitală. Fiecare pixel în fundalul zgomotos este o nuanță aleatorie de gri, distribuită în mod egal între negru și alb. Cele trei căsuțe sunt afișate ca întunecată, medieii și luminoasă, distincte clare una de alta. Problema este că triunghiurile din interiorul fiecărui pătrat nu pot fi văzute cu ușurință; contrastul este prea scăzut pentru a distinge aceste regiuni de împrejurimile lor.

Figurile (b) & (c) arată efectul schimbării luminozității. Creșterea luminozității schimbă transformata ieșirii spre stânga, în timp ce scăderea luminozității o schimbă spre dreapta. Creșterea luminozității face ca fiecare pixel din imagine să apară mai luminos. Dimpotrivă, scăderea luminozității face ca fiecare pixel din imagine să apară mai întunecat. Aceste modificări pot îmbunătăți vizibilitatea zonelor excesiv de întunecate sau luminoase din imagine, dar vor satura imaginea dacă este luată prea departe. De exemplu, toți pixelii de pe pătratul din extrema dreaptă din (b) sunt afișați cu intensitate maximă, adică 255. Efectul opus este prezentat în (c), în care toți pixelii din pătratul din extrema stângă sunt afișați ca fiind negru cel mai negru sau număr digital 0. Din moment ce toți pixelii din aceste regiuni au aceeași valoare, triunghiurile sunt complet șterse. De asemenea, observați că nici unul dintre triunghiurile din (b) și (c) nu este mai ușor de văzut decât în ​​(a). Schimbarea luminozității oferă un mic ajutor (dacă este cazul) pentru a distinge obiectele de contrast scăzut din mediul înconjurător.

Figura (d) arată afișarea optimizată pentru a vizualiza valorile pixelilor în jurul numărului digital 75. Aceasta se face prin cotirea în sus a contrastului, rezultând transformata de ieșire crescând în pantă. De exemplu, valorile pixelilor stocați de 71 și 75 devin 100 și 116 pe afișaj, ceea ce face contrastul să fie mai mare de patru ori. Valorile pixelilor cuprinse între 46 și 109 sunt afișate ca negru cel mai negru, până la albul cel mai alb. Prețul acestui contrast crescut este că valorile pixelilor de la 0 la 45 sunt saturate la negru, iar valorile pixelilor 110 până la 255 sunt saturate la alb. După cum se arată în (d), contrastul crescut permite ca triunghiurile în pătratul din stânga să fie văzute, cu costul saturării pătratelor din mijloc și dreapta.

Figura (e) arată efectul de creștere a contrastului chiar mai departe, rezultând doar 16 dintre cele 256 posibile nivele stocate fiind afișate ca nesaturate. Luminozitatea a scăzut, de asemenea, astfel încât cele 16 nivele utilizabile sunt centrate pe numărul digital 175. Detaliile din pătratul central sunt acum foarte vizibile; totuși, aproape orice altceva din imagine este saturat. De exemplu, uitați-vă la zgomotul din jurul marginii imaginii. Sunt foarte puțini pixeli cu o nuanță intermediară gri; aproape fiecare pixel este fie pur negru, fie pur alb. Această tehnică de utilizare a contrastului ridicat pentru a vedea doar câteva nivele este denumită uneori grayscale stretch (întindere de tonuri de gri).

Reglarea contrastului este o modalitate de a mări (zooming in) pe o gamă mai mică de valori ale pixelilor. Controlul luminozității centrează secțiunea mărită pe valorile pixelilor de interes. Cele mai multe sisteme digitale de imagini permit luminozitatea și contrastul să fie ajustate în acest mod și oferă de multe ori o afișare grafică a transformatei de ieșire (ca în figura 23-12). În comparație, comenzile de luminozitate și contrast ale televizoarelor și monitoarelor video sunt circuite analogice și pot funcționa diferit. De exemplu, controlul de contrast al unui monitor poate regla amplificarea semnalului analogic, în timp ce luminozitatea ar putea să adauge sau să scadă o decalare (offset) DC. Morala este, nu fi surprins dacă aceste controale analogice nu răspund în modul în care credeți că ar trebui.

Secțiunea următoare: Transformata în tonuri de gri