Режимы наложения (или режимы смешивания [1] ) в редактировании цифровых изображений и компьютерной графике используются для определения того, как два слоя смешиваются друг с другом. Режим наложения по умолчанию в большинстве приложений заключается в том, чтобы просто скрыть нижний слой, накрыв его тем, что присутствует в верхнем слое (см. Альфа-композитинг ); поскольку каждый пиксель имеет числовые значения, существует множество других способов смешать два слоя.
Большинство программ редактирования графики , такие как Adobe Photoshop и GIMP , позволяют пользователям изменять основные режимы наложения, например, применяя различные уровни непрозрачности к верхнему «слою». Верхний «слой» не обязательно является слоем в приложении; его можно наносить с помощью инструмента рисования или редактирования. Верхний «слой» также называется «смешанным слоем» и «активным слоем».
В формулах, показанных на этой странице, значения меняются от 0,0 (черный) до 1,0 (белый).
Нормальный режим наложения
Это стандартный режим наложения, в котором используется только верхний слой [2] без смешивания его цветов со слоем под ним: [ необходим пример ]
где a - значение цветового канала в нижележащем слое, а b - это значение соответствующего канала верхнего уровня. Результат обычно объединяется с нижним слоем с использованием "простого" (b над a) альфа-композитинга (фактически формула), но возможны и другие операции Портера-Даффа. [2] На этапе компоновки форма верхнего слоя, определяемая его альфа-каналом, появляется поверх нижнего слоя.
Раствориться
В режиме растворения из обоих слоев выбираются случайные пиксели. Если непрозрачность верхнего слоя больше, чем у нижнего слоя, большинство пикселей берется из верхнего слоя, а при низкой непрозрачности большинство пикселей берутся из нижнего слоя. В этом режиме наложения не используется сглаживание , поэтому изображения могут выглядеть зернистыми и резкими.
Adobe Photoshop генерирует псевдослучайный шаблон дизеринга шума при запуске, при этом каждому местоположению пикселя в массиве 2D-растра назначается значение серого (R = G = B) и значение альфа, равное 1 («включено»). По мере уменьшения непрозрачности верхнего слоя значение альфа некоторых серых пикселей переключается с 1 на 0 ("выключено"), в результате чего пиксели изображения, соответствующие пикселю с серым значением в растровом массиве, либо включен (видимый, непрозрачный) или выключен (невидимый, прозрачный), без градации непрозрачности.
Умножение и экран
Режимы наложения «Умножение» и «Экран» являются основными режимами наложения для затемнения и осветления изображений соответственно. Существует множество их комбинаций, таких как Overlay, Soft Light ( см. Ниже ), Vivid Light, Linear Light и Pin Light.
Умножить
Режим наложения «Умножение» принимает значения канала RGB от 0 до 1 каждого пикселя в верхнем слое и умножает их на значения для соответствующего пикселя из нижнего слоя. Если какой-либо слой был ярче черного, композит темнее; поскольку каждое значение меньше 1, их произведение будет меньше каждого начального значения, которое было больше нуля.
, где a - значение базового уровня, а b - значение верхнего уровня.
Этот режим является коммутативным : замена двух слоев не меняет результата. Если два слоя содержат одно и то же изображение, режим многократного наложения эквивалентен квадратичной кривой или гамма-коррекции с γ = 2. Для редактирования изображений иногда удобнее просто перейти в диалоговое окно «Кривые» программного обеспечения, поскольку это дает большую гибкость в выборе формы кривых. Или можно использовать диалог уровней: среднее число обычно 1 / γ, поэтому можно просто ввести 0,5.
Если один слой содержит однородный цвет, например серый цвет (0,8, 0,8, 0,8), режим наложения «умножение» эквивалентен кривой, которая представляет собой просто прямую линию. Это также эквивалентно использованию этого значения серого в качестве непрозрачности при смешивании в «нормальном режиме» с черным нижним слоем.
Экран
В режиме наложения Screen значения пикселей в двух слоях инвертируются, умножаются, а затем снова инвертируются. Результат противоположен умножению: там, где любой слой был темнее белого, композит светлее.
, где a - значение базового уровня, а b - значение верхнего уровня.
Этот режим является симметричным : замена двух слоев не меняет результата. Если один слой содержит однородный серый цвет, режим наложения экрана эквивалентен использованию этого значения серого в качестве непрозрачности при наложении «нормального режима» с белым верхним слоем.
Оверлей
Overlay сочетает в себе режимы наложения Multiply и Screen. [3] Части верхнего слоя, где базовый слой светлый, становятся светлее, части, где базовый слой темный, становятся темнее. Области, где верхний слой серого цвета, не затрагиваются. Наложение такого же изображения выглядит как S-образная кривая.
где a - значение базового уровня, а b - значение верхнего уровня.
В зависимости от значения a базового слоя получается линейная интерполяция между черным ( a = 0), верхним слоем ( a = 0,5) и белым ( a = 1).
Жесткий свет
Hard Light - это также комбинация Multiply и Screen. Жесткий свет влияет на отношение смешанного слоя к базовому слою точно так же, как Overlay влияет на отношение базового слоя к смешиваемому слою. Обратная связь между Overlay и Hard Light делает их «коммутируемыми режимами наложения». [ необходима цитата ]
Мягкий свет
Мягкий свет наиболее тесно связан с Overlay и похож на Hard Light только по названию. Применение чистого черного или белого не приводит к получению чисто черного или белого [ необходим пример ] .
Существует множество различных методов нанесения мягкого света. [4] Все ароматы дают одинаковый результат, когда верхний слой чисто черный; То же самое, когда верхний слой имеет чистый нейтральный серый цвет. Ароматы Photoshop и illusions.hu также дают тот же результат, когда верхний слой является чисто белым (разница между этими двумя заключается в том, как один интерполирует эти 3 результата).
Эти три результата совпадают с гамма-коррекцией нижнего слоя с γ = 2 (для верхнего черного), неизменным нижним слоем (или, что то же самое, γ = 1) (для верхнего нейтрального серого) и γ = 0,5 (для верхнего белый).
Формула, используемая Photoshop с 2012 года, имеет разрыв локального контраста, и другие формулы исправляют его. Формула Photoshop: [5]
где a - значение базового уровня, а b - значение верхнего уровня. В зависимости от b получается линейная интерполяция между тремя гамма-поправками : γ = 2 (для b = 0), γ = 1 (для b = 0,5) и γ = 0,5 (для b = 1).
Формула Pegtop в [5] является более гладкой и корректирует прерывистость [ лучший источник , необходимый ] при Ь = 0,5:
- .
Это линейная интерполяция между режимами наложения Multiply (для a = 0) и Screen (для a = 1). Это также можно рассматривать как линейную интерполяцию между гамма-коррекцией с γ = 2 (для b = 0) и определенной тональной кривой (для b = 1). (Последняя кривая эквивалентна применению γ = 2 к негативу изображения.)
Третья формула, определенная illusions.hu [6], исправляет неоднородность другим способом, выполняя гамма-коррекцию с γ в зависимости от b :
При b = 0 получается γ = 2, при b = 0,5 получается γ = 1, при b = 1 получается γ = 0,5, но это не линейная интерполяция между этими тремя изображениями.
Формула, указанная в последних черновиках W3C [2] для SVG и Canvas , математически эквивалентна формуле Photoshop с небольшим изменением, где b≥0,5 и a≤0,25:
где
- .
Это также формула используется Каир , [7] и в более ранних PDF документов. [8]
Это по-прежнему линейная интерполяция между 3 изображениями для b = 0, 0,5, 1. Но теперь изображение для b = 1 не γ = 0,5, а результат тональной кривой, которая отличается от кривой γ = 0,5 для малых значения a : в то время как гамма-коррекция с γ = 0,5 может увеличить значение во много раз, эта новая кривая ограничивает увеличение a коэффициентом 4.
Уклоняйся и сжигай
Осветление и затемнение изменяют яркость изображений, вдохновленные эффектами уклонения и затемнения, выполненными в темной комнате. Уклонение делает изображение более светлым, а прожигание - темным. Осветление изображения аналогично прожиганию его негатива (и наоборот).
- Режимы уклонения :
- На экране инвертирует режим смешивания обоих слоев, умножают их, а затем инвертирует этот результат.
- В режиме наложения Color Dodge нижний слой делится на перевернутый верхний слой. Это осветляет нижний слой в зависимости от значения верхнего слоя: чем ярче верхний слой, тем сильнее его цвет влияет на нижний слой. Смешивание любого цвета с белым дает белый цвет. Смешивание с черным не меняет изображения. Операция необратима из-за возможного отсечения бликов. (Отсечение происходит в той же области, что и для Linear Dodge .) Когда верхний слой содержит однородный цвет, этот эффект эквивалентен изменению белой точки на инвертированный цвет. Воспринимаемый контраст увеличивается, когда нет отсечения.
- Линейный Додж режим смешивания просто суммирует значения в двух слоях (также известных как аддитивное смешивание ). Смешивание с белым дает белый цвет. Смешивание с черным не меняет изображения. Когда верхний слой содержит однородный цвет, этот эффект эквивалентен изменению выходной черной точки на этот цвет и (входной) белой точки на инвертированный цвет. Контрастность уменьшается, когда нет отсечения.
- Разделить: То же, что и «Осветление цвета», но смешивание с белым не меняет изображение.
- Режимы записи :
- Режим умножения просто умножает каждый компонент в двух слоях.
- Режим Color Burn делит перевернутый нижний слой на верхний слой, а затем инвертирует результат. Это затемняет верхний слой, увеличивая контраст, чтобы отразить цвет нижнего слоя. Чем темнее нижний слой, тем больше используется его цвет. Смешивание с белым не дает никакой разницы. Когда верхний слой содержит однородный цвет, этот эффект эквивалентен изменению черной точки на инвертированный цвет. Операция необратима из-за возможного отсечения теней. Обрезка происходит в той же области, что и при линейном прожигании .
- Режим Linear Burn суммирует значения в двух слоях и вычитает 1. Это то же самое, что инвертировать каждый слой, складывать их вместе (как в Linear Dodge), а затем инвертировать результат. Смешивание с белым оставляет изображение без изменений.
- Яркий свет: этот режим наложения сочетает в себе «Осветление» и «Затемнение» (масштабирование изменено так, чтобы нейтральные цвета стали средне-серыми). Осветление применяется, когда значения в верхнем слое светлее среднего серого, а затемнение применяется к более темным значениям. Средний серый цвет - нейтральный. Когда цвет верхнего слоя светлее этого, это эффективно смещает белую точку нижнего слоя вниз на вдвое большую разницу; когда он темнее, черная точка сдвигается вверх вдвое. (Это увеличивает воспринимаемый контраст.)
- Linear Light: этот режим наложения сочетает в себе Linear Dodge и Linear Burn (масштабирование изменено так, чтобы нейтральные цвета стали средне-серыми). Осветление применяется, когда значение верхнего слоя светлее среднего серого, а затемнение применяется, когда значение верхнего слоя темнее. Вычисление упрощается до суммы нижнего слоя и удвоенного верхнего слоя за вычетом 1. Этот режим уменьшает контраст.
- Вычитание: этот режим наложения суммирует значения в двух слоях и вычитает 1. В отличие от Linear Burn, смешивание с белым влияет на изображение.
Простые арифметические режимы наложения
Делить
Эта смесь просто разделяет значения пикселей одного слоя на другой, но это полезно для осветления фотографий, если цвет серый или менее. Это также полезно для удаления цветового оттенка с фотографии. Если вы создаете слой, имеющий цвет оттенка, который вы хотите удалить, - например, бледно-голубой, для сцен со слишком холодной цветовой температурой - режим разделения вернет этот цвет к белому в результирующей композиции, так как любое значение разделено сам по себе равен 1.0 (белый).
Добавление
Этот режим наложения просто добавляет значения пикселей одного слоя к другому. В случае значений выше 1 (в случае RGB) отображается белый цвет. « Linear Dodge » дает такой же визуальный результат. Поскольку при этом всегда получаются такие же или более светлые цвета, чем на входе, это также известно как «плюс светлее». Вариант вычитает 1 из всех конечных значений, при этом значения ниже 0 становятся черными; этот режим известен как «плюс темнее».
Вычесть
Этот режим наложения просто вычитает значения пикселей одного слоя из другого. В случае отрицательных значений отображается черный цвет.
Разница
Разница вычитает нижний слой из верхнего или наоборот, чтобы всегда получать неотрицательное значение. Смешивание с черным не приводит к изменениям, поскольку значения для всех цветов равны 0. (Значение RGB для черного составляет (0,0,0).) Смешивание с белым инвертирует изображение.
Одна из основных утилит для этого - во время процесса редактирования, когда ее можно использовать для проверки совмещения изображений с аналогичным содержимым. Исключение - это очень похожий режим наложения с более низким контрастом.
Только затемнение
Только затемнение создает пиксель, который сохраняет мельчайшие компоненты пикселей переднего и заднего плана. Если пиксель переднего плана имеет компоненты, а фон имеет , результирующий пиксель
- [9]
Только светлее
Lighten Only имеет действие, противоположное Darken Only . Он выбирает максимум каждого компонента из пикселей переднего и заднего плана. Математическое выражение для Lighten Only :
- [9]
Булевы арифметические режимы наложения
В редких случаях такие приложения, как Aviary's Peacock, предоставляют режимы наложения логических арифметических функций. Они объединяют двоичное расширение шестнадцатеричного цвета в каждом пикселе двух слоев с использованием логических логических элементов . Альфа верхнего слоя управляет интерполяцией между изображением нижнего слоя и комбинированным изображением.
Оттенок, насыщенность и яркость
Режимы наложения оттенка , насыщенности , цвета и яркости в Photoshop основаны на цветовом пространстве с размерами оттенка, цветности и яркости . Примечание: это пространство отличается как от HSL, так и от HSV, и между ними используется только размер оттенка. См. Статью HSL и HSV для подробностей.
В отличие от всех описанных выше режимов наложения, которые работают с каждым каналом изображения независимо, в каждом из этих режимов некоторые размеры берутся с нижнего слоя, а остальные - с верхнего слоя. Цвета, выходящие за пределы гаммы, переносятся внутрь путем сопоставления по линиям постоянного оттенка и яркости. Это делает операции необратимыми - после того, как верхний слой был применен в одном из этих режимов наложения, в некоторых случаях невозможно восстановить внешний вид исходного (нижнего) слоя, даже применив копию нижнего слоя в том же самом. режим наложения над обоими.
- Режим наложения « Оттенок » сохраняет яркость и цветность нижнего слоя, принимая оттенок верхнего слоя.
- Режим наложения « Насыщенность » сохраняет яркость и оттенок нижнего слоя, при этом применяя цветность верхнего слоя.
- Режим наложения « Цвет » сохраняет яркость нижнего слоя, принимая оттенок и цветность верхнего слоя.
- Режим наложения « Яркость » сохраняет оттенок и цветность нижнего слоя, принимая яркость верхнего слоя.
Поскольку эти режимы наложения основаны на цветовом пространстве, которое намного ближе, чем RGB к воспринимаемым измерениям, его можно использовать для корректировки цвета изображения без изменения воспринимаемой яркости и для управления контрастом яркости без изменения оттенка или цветности. Режим «Яркость» обычно используется для повышения резкости изображения , поскольку человеческое зрение гораздо более чувствительно к мелкомасштабному контрасту яркости, чем к цветовому контрасту. См. Контраст (зрение) .
Немногие редакторы, кроме Photoshop, реализуют то же цветовое пространство для своих аналогов этих режимов наложения. [2] Вместо этого они обычно основывают свои режимы наложения на HSV (также известном как HSB) или HSL. Режимы наложения, основанные на HSV, обычно обозначаются как оттенок , насыщенность и яркость . Использование HSL или HSV имеет то преимущество, что большинство операций становятся обратимыми (по крайней мере, теоретически), но недостатком является то, что размеры HSL и HSV не так актуальны для восприятия, как размеры пространства, которое использует Photoshop.
Отношение к маскировке
Результат применения нескольких из этих режимов линейно зависит от уровня пикселей верхнего слоя. В таких случаях, когда верхний слой является чисто черным, происходит определенная трансформация нижнего слоя (который может быть просто чисто черным или чисто белым изображением). Когда верхний слой чисто белый, происходит еще одно такое преобразование. Промежуточные значения серого описаны выше с помощью ползунка непрозрачности во втором преобразовании.
В таких случаях применение режима наложения эквивалентно Нормальному смешиванию :
- Примените две трансформации к нижним слоям;
- Используйте результат первого преобразования в качестве нового нижнего слоя;
- Поместите результат второго преобразования как новый верхний слой;
- Используйте начальный верхний слой в качестве маски на новом верхнем слое.
(Это предполагает, что маска может быть цветной, а ее каналы R, G, B маскируют каналы изображения независимо. Многие программы обработки изображений не допускают таких масок; для них эта эквивалентность сохраняется только для верхних слоев в градациях серого.)
Различия между наложением слоев и инструментов
Некоторые приложения позволяют пользователю применять режимы наложения к инструментам рисования, таким как инструмент «Кисть» в Photoshop или любые инструменты рисования в GIMP. Когда с этими инструментами используются режимы наложения, результат рассчитывается на основе пикселей, уже существующих на целевом слое. Если в настоящее время пиксели отсутствуют, то «закрашенные» пиксели создаются, как если бы они находились в нормальном режиме наложения. Последующие перекрывающиеся мазки затем рассчитываются на основе режима наложения инструмента, а результат применяется непосредственно к слою. Ключевое отличие наложения инструментов от наложения слоев состоит в том, что результаты наложения инструментов обычно не могут быть скорректированы после выполнения обводки, за исключением перехода назад с помощью команды «Отменить» приложения; наложения слоев можно регулировать непрозрачностью или даже переключать, поскольку они применяются динамически между слоями. Иными словами, инструменты рисования изменяют пиксели на слое; Режимы наложения, применяемые к двум слоям, не изменяют никакие пиксели, а влияют только на результирующее визуальное изображение.
Это различие полезно для создания различных эффектов на одном слое, например, при применении техник осветления и затемнения, когда рисование с низкой непрозрачностью на экране или в режимах умножения позволяет пользователю создавать или уменьшать результаты более органичным способом на Одиночный слой.
Смотрите также
- Альфа-композитинг
- Альфа к покрытию
- Сравнение редакторов растровой графики
- Редактирование изображений
- Растровая графика
- Цифровая обработка изображений
Рекомендации
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-08-18 . Проверено 27 августа 2014 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ а б в г «W3C: Композиция и смешивание 1.0» . Проверено 9 ноября 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Pegtop: режим наложения наложения" . Проверено 3 ноября 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ http://gimp.1065349.n5.nabble.com/Image-processing-algorithms-resources-td34204.html
- ^ а б «Режимы наложения Pegtop: мягкий свет» . Проверено 3 ноября 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Illusions.hu: смешивание мягкого света" . Архивировано из оригинала на 2013-02-17.
- ^ "cairographics.org: операторы композитинга Каира" . Проверено 9 ноября 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Adobe.com: Режимы наложения PDF: Добавление (к PDF Reference, пятому изданию, версия 1.6" (PDF) Проверено. +9 Ноябрь 2 009 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б «Расширенное руководство GIMP - 5.6.4 Режимы наложения« Только затемнение »и« Только светлее »» . Linuxtopia . Проверено 28 марта 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- Пол Р. Данн, «Взгляд на режимы наложения Photoshop 7.0»
- «Математика Photoshop с шейдерами GLSL»
- «Photoshop Blend Mode Math» включает код C.
- Рон Бигелоу, «Использование режимов наложения в Photoshop - Часть I» , учебное пособие
- Руководство GIMP
- Режимы наложения во Flash
- PDF-файл Adobe Master для прозрачности и смешивания
- Визуальное объяснение и сравнение режимов наложения GIMP и Photoshop, первая , вторая , третья и четвертая части
- Демонстрация JAVA по оператору смешивания изображений , интерактивная демонстрация смешивания изображений на основе JAVA
- Вся математика, лежащая в основе композитинга в Photoshop (включая математику для использования альфа-канала в сложных композициях, таких как мягкий свет)
- Алгоритм смешивания изображений
Книги
- Поваренная книга режимов наложения Photoshop для цифровых фотографов (Джон Бердсворт, О'Рейли, 2005 г.) - Внешний
- Скрытая сила режимов наложения в Adobe Photoshop (Скотт Валентайн, Adobe Press 20132) - Внешний вид