画像編集

画像編集には、デジタル写真、従来の写真化学写真、イラストなど、画像を 変更するプロセスが含まれます。従来のアナログ画像編集はフォトレタッチと呼ばれ、エアブラシなどのツールを使用して写真を修正したり、従来のアート媒体でイラストを編集したりします。グラフィック ソフトウェアプログラムは、ベクター グラフィック エディター、ラスター グラフィック エディター、3D モデラーに大別され、ユーザーが画像を操作、強化、変換するための主要なツールです。多くの画像編集プログラムは、コンピュータ アートをゼロからレンダリングまたは作成するためにも使用されます。「画像編集」という用語は通常、2D 画像の編集のみを指し、3D 画像の編集は指しません。

ラスター画像は、画素またはピクセルのグリッドの形でコンピュータに保存されます。これらのピクセルには、画像の色と明るさの情報が含まれています。画像エディタは、ピクセルを変更して、さまざまな方法で画像を強調できます。ピクセルは、画像エディタ内の高度なアルゴリズムによって、グループとしてまたは個別に変更できます。この記事では主に、写真やその他のラスターグラフィックを変更するためによく使用されるビットマップグラフィックエディタについて説明します。ただし、Adobe Illustrator、CorelDRAW、Xara Designer Pro、Inkscapeなどのベクターグラフィックソフトウェアは、ピクセルではなく線、ベジェ曲線、テキストの説明として保存されるベクター画像の作成と変更に使用されます。ベクター画像をラスタライズする方がラスター画像をベクトル化するより簡単です。ラスター画像をベクトル化する方法は、コンピュータービジョンの分野で多くの研究が行われています。ベクター画像は、簡単に並べ替えられるように形状の説明が含まれているため、より簡単に変更できます。また、スケーラブルで、任意の解像度でラスタライズできます。

カメラやコンピュータの画像編集プログラムには、色相や明るさの不均衡を修正する基本的な自動画像補正機能や、赤目除去、鮮明度調整、ズーム機能、自動トリミングなどの画像編集機能が搭載されていることがよくあります。これらは、通常、ユーザーの介入なしに実行されるか、ボタンやマウス ボタンを 1 回クリックするか、メニューからオプションを選択するだけで提供されるため、自動と呼ばれます。さらに、一部の自動編集機能では、ユーザーの介入がほとんどまたはまったくない編集アクションの組み合わせが提供されます。^{[引用が必要]}

多くの画像ファイル形式では、データ圧縮を使用してファイル サイズを縮小し、保存スペースを節約します。画像のデジタル圧縮はカメラ内で行われる場合もあれば、画像エディタを使用してコンピュータ上で行う場合もあります。画像がJPEG形式で保存されている場合、圧縮はすでに行われています。カメラとコンピュータ プログラムの両方で、ユーザーは圧縮レベルを設定できます。

PNGファイル形式で使用されるような一部の圧縮アルゴリズムはロスレスで、つまり、ファイルを保存しても情報が失われません。対照的に、より一般的なJPEGファイル形式は、非可逆圧縮アルゴリズム (離散コサイン変換コーディングに基づく) を使用します。このアルゴリズムでは、圧縮率が高くなるほど情報が失われ、最終的には画像の品質が低下したり、復元できないほどの詳細が失われます。JPEG は、人間の視覚システムが色を認識する方法に関する知識を使用して、この詳細の損失を目立たなくします。

以下に、優れたグラフィック操作プログラムで最もよく使用される機能の一部を示します。このリストは、すべてを網羅しているわけではありません。これらの機能のほとんどの適用には、無数の選択肢が関連しています。

以下で説明する多くのアプリケーションの前提条件の 1 つは、画像の一部を選択して、画像全体に影響を与えずに選択的に変更を適用する方法です。ほとんどのグラフィック プログラムには、これを実現するための次のようないくつかの方法があります。

• 長方形やその他の正多角形領域を選択するための選択ツール。
• 領域をフリーハンドで選択するための投げ縄ツール、
• 色や輝度の近さによって定義された画像内のオブジェクトまたは領域を選択する魔法の杖ツール。
• ベクターベースのペンツール、

さらに、エッジ検出、マスキング、アルファ合成、カラーおよびチャンネルベースの抽出などのより高度な機能も備えています。画像内の選択領域の境界は、ユーザーが選択境界を画像の背景から区別できるように、 行進する蟻の効果でアニメーション化されることがよくあります。

多くのグラフィック アプリケーションに共通するもう 1 つの機能は、レイヤーです。レイヤーは、透明なアセテートのシート(それぞれに、組み合わせた画像を構成する個別の要素が含まれています) に似ており、互いに積み重ねられ、各シートを個別に配置、変更、および下のレイヤーとブレンドできます。他のレイヤーの要素には影響しません。これは、今日の市場の大多数のプログラムで標準となっている基本的なワークフローであり、非破壊編集の原則と使いやすさを維持しながら、ユーザーに最大限の柔軟性を提供します。

画像エディタは、画像スケーリングと呼ばれるプロセスで画像のサイズを変更し、画像を大きくしたり小さくしたりできます。高解像度のカメラは大きな画像を生成できますが、インターネットで使用するためにサイズが縮小されることがよくあります。画像エディタ プログラムは、再サンプリングと呼ばれる数学的プロセスを使用して、元のピクセル値よりも間隔が大きい、または小さい新しいピクセル値を計算します。インターネットで使用する画像は、640 x 480 ピクセルなど、0.3メガピクセルに小さく保たれます。

デジタル エディターは、画像の切り取りに使用されます。切り取りでは、切り取る画像から必要な長方形の部分を選択して新しい画像を作成します。画像の不要な部分は破棄されます。画像の切り取りでは、切り取られた領域の解像度は低下しません。元の画像の解像度が高い場合に、最良の結果が得られます。切り取りの主な目的は、新しい画像の画像構成を改善することです。

選択ツールを使用して、画像内の人物または要素のアウトラインをトレース/選択し、背景を削除します。「エッジ」の複雑さに応じて、これをきれいに行うことが多少困難になる場合があります。たとえば、髪の毛 1 本 1 本には多くの作業が必要になる場合があります。そのため、「グリーン スクリーン」技法 (クロマ キー) を使用すると、背景を簡単に削除できます。

画像エディタには、編集中の画像の画像ヒストグラムを作成する機能があります。ヒストグラムは、画像内のピクセル数（縦軸）と特定の明るさの値（横軸）をプロットします。デジタルエディタのアルゴリズムにより、ユーザーは各ピクセルの明るさの値を視覚的に調整し、調整が行われると結果を動的に表示できます。これにより、画像の明るさとコントラストが向上します。^[6]

画像エディタには、画像にノイズを追加したり除去したりできるアルゴリズムが多数搭載されている場合があります。JPEG アーティファクトの一部は除去でき、ほこりや傷を除去したり、画像から斑点を除去したりできます。ノイズ低減は、ノイズのないシーンの状態を推定するだけであり、「よりきれいな」画像を得るための代替手段ではありません。過度のノイズ低減は細部の損失につながるため、ノイズ低減の適用は、ノイズ自体の望ましくない性質と低減アーティファクトの望ましくない性質との間でトレードオフを余儀なくされます。

暗い場所で写真を撮ると、画像にノイズが入り込む傾向があります。均一なモノクロノイズを追加することで、新しい写真に「アンティーク」効果を与えることができます。

ほとんどの画像エディタでは、「クローン」ツールを使用して、不要な枝などを削除することができます。これらの邪魔な要素を削除すると、被写体に焦点が当てられ、全体的な構成が改善されます。

一部の画像エディタには、選択した項目が特定の色の範囲内にある場合に、画像内の特定の項目の色を選択的に変更する色交換機能があります。

画像エディタは、画像を任意の方向に任意の角度で回転するように変更できます。鏡像を作成したり、画像を水平に反転したり垂直に反転したりできます。数度の小さな回転で、水平を水平にしたり、垂直性を修正したり(たとえば建物)、またはその両方を行うのに十分な場合がよくあります。回転した画像は通常、画像の端に生じた隙間を除去するために後で トリミングする必要があります。

一部の画像エディタでは、画像の形状を歪ませる(または「変形」する) ことができます。これは特殊効果にも役立ちますが、直線的な被写体に対して斜めの角度で撮影された写真から生じる典型的な遠近法の歪みを修正するための推奨される方法です。このタスクを実行するときは注意が必要です。隣接するピクセルの補間を使用して画像が再処理されるため、画像全体の鮮明度が低下する可能性があります。この効果は、鮮明度を失わずにカメラ内で同様の補正を実現する遠近法コントロール レンズの使用を模倣します。

写真操作パッケージには、糸巻き型歪み、魚眼レンズ歪み、樽型歪みなど、さまざまなレンズ歪みを補正する機能があります。ほとんどの場合、補正は微妙ですが、写真によっては見栄えが良くなることがあります。

コンピュータグラフィックスにおける画像の強調とは、ソフトウェアで画像を操作してデジタルで保存された画像の品質を向上させるプロセスです。たとえば、画像を明るくしたり暗くしたり、コントラストを増減したりすることは非常に簡単です。高度な写真強調ソフトウェアは、さまざまな方法で画像を変更するための多くのフィルターもサポートしています。^[7]画像強調に特化したプログラムは、画像エディターと呼ばれることもあります。

グラフィックプログラムでは、アンシャープマスクやデコンボリューションなど、さまざまな方法で画像をシャープにしたりぼかしたりすることができます。^[8]肖像画は、被写体を際立たせるために、特に肌や背景を選択的に柔らかくすると、より美しく見えることがよくあります。^{[要出典]これは、カメラで大きな}絞りを使用するか、画像エディタで選択範囲を指定してぼかすことで実現できます。エッジ強調は、画像をよりシャープに見せるために使用される非常に一般的な手法ですが、純粋主義者は結果が不自然に見えるとして眉をひそめます。

画像のシャープ化のもう 1 つの形式は、コントラストの形式です。これは、指定された半径内の各ピクセルの周囲のピクセルの平均色を見つけ、そのピクセルをその平均色と対比させることによって行われます。この効果により、画像がより鮮明になり、詳細が追加されたように見えます。この効果の例を右に示します。これは、印刷業界や写真業界で、局所的なコントラストを高めて画像をシャープ化するために広く使用されています。

多くのグラフィック アプリケーションでは、1 つまたは複数の個別の画像を 1 つのファイルに結合できます。各画像の方向と配置を制御できます。

長方形でないラスター画像を選択する場合、背景からエッジを分離する必要があります。これは、シルエットとも呼ばれます。これは、物理的な画像から画像を切り取るデジタル版です。クリッピング パスは、ベクター データを保持するベクター グラフィックまたはページ レイアウト ファイルにシルエット画像を追加するために使用できます。アルファ合成を使用すると、画像を選択するときに柔らかい半透明のエッジが可能になります。ソフト エッジで画像をシルエット化するには、類似色をサンプリングして画像またはその背景を選択する、ラスター トレースでエッジを選択する、クリッピング パスをラスター選択に変換するなど、さまざまな方法があります。画像を選択したら、同じファイルの別のセクションまたは別のファイルにコピーして貼り付けることができます。選択範囲は、アルファ チャネルと呼ばれる場所に保存することもできます。

合成画像を作成する一般的な方法は、透明なレイヤーを使用することです。背景画像は一番下のレイヤーとして使用され、追加する部分のある画像はその上のレイヤーに配置されます。画像レイヤーマスクを使用すると、結合する部分以外はすべてレイヤーから隠され、これらの部分が背景レイヤーに追加されたように見えます。この方法で結合を実行すると、両方のレイヤーのすべてのピクセル データが保持されるため、新しい結合画像で将来変更を加えることがより簡単になります。

デジタル画像編集ソフトウェアの最近のツールは、画像スライサーです。グラフィカル ユーザー インターフェイスや Web ページの画像の一部は、簡単にスライスされ、ラベル付けされ、画像全体とは別に保存されるため、表示媒体で個別に処理できます。これは、インタラクティブ機能による動的なスワップや、最終プレゼンテーションで画像の一部をアニメーション化するのに便利です。

画像エディタには通常、珍しい結果を生み出すことができる特殊効果のリストがあります。画像はさまざまな方法で歪んだり歪んだりすることがあります。画像には、さまざまな形の歪み、芸術的効果、幾何学的変形、テクスチャ効果、^[9]またはそれらの組み合わせを含む、数多くの特殊効果を適用できます。

Photoshopなどの画像エディタでカスタムカーブ設定^[10]を使用すると、写真界ではサバティエ効果としてよく知られている「疑似ソラリゼーション」効果を模倣することができます。

クローン スタンプ ツールは、画像の一部を選択してサンプルし、これらのピクセルを使用してマークをペイントします。クローン スタンプ ツールはブラシのように機能するため、サイズを変更して、1 ピクセル幅から数百ピクセル幅までクローンを作成できます。不透明度を変更して、微妙なクローン効果を生み出すことができます。また、サンプル領域をクローンで整列するか、クローンで非整列するかを選択できます。Photoshop では、このツールはクローン スタンプと呼ばれますが、ゴム印ツールと呼ばれることもあります。

ソフトウェアを使用して、画像の色深度を変更できます。一般的な色深度は、2、4、16、256、65,536、1670 万色です。JPEG および PNG 画像形式は、1670 万色 (色チャネルあたり 256 の輝度値に相当) を保存できます。さらに、通常はフルカラー画像からの 変換とダウンサンプリングによって、 8ビット以下のグレースケール画像を作成できます。グレースケール変換は、元の写真プリントがモノクロで、経年変化の影響で色合いが生じている場合に、ファイル サイズを大幅に削減するのに役立ちます。

画像エディタには、画像のコントラストを変更し、画像を明るくしたり暗くしたりする機能があります。この機能を使用すると、露出不足の画像を改善できることがよくあります。最近の進歩により、よりインテリジェントな露出補正が可能になり、特定の輝度しきい値を下回るピクセルのみが明るくなり、画像の残りの部分に影響を与えずに露出不足の影を明るくすることができます。各カラーチャネルに適用される正確な変換は、エディタごとに異なる場合があります。GIMPは次の式を適用します。^[11]

if (明るさ< 0.0 )値=値* ( 1.0 +明るさ); else値=値+ (( 1 -値) *明るさ);値= (値- 0.5 ) * ( tan ((コントラスト+ 1 ) * PI / 4 ) ) + 0.5 ;            
                           
              

ここで、値は0..1 の範囲の入力カラー値であり、明るさとコントラストは -1..1 の範囲です。

画像の明るさやコントラストを非線形に変更する機能に加えて、現在のほとんどの画像エディタでは、画像のガンマ値を操作する機能も提供されています。

ガンマ補正は、ほとんどのコンピュータ モニターでは見づらい細部を影から取り出すのに特に便利です。一部の画像編集ソフトウェアでは、これは「カーブ」と呼ばれ、通常はカラー メニューにあるツールで、プログラムやプログラム ドキュメントのどこにも「ガンマ」への言及はありません。厳密に言えば、カーブ ツールは通常、単純なガンマ補正以上の機能を持ちます。複数の変曲点を持つ複雑なカーブを作成できるためです。ただし、専用のガンマ補正ツールが提供されていない場合は、同じ効果を実現できます。

画像の色は、さまざまな方法で変更できます。色をフェードインまたはフェードアウトしたり、曲線やその他のツールを使用してトーンを変更したりできます。色のバランスを改善できます。これは、写真が屋内で昼光フィルムを使用して撮影された場合や、ホワイトバランスが誤って設定されたカメラで撮影された場合に重要です。セピアトーンやグレースケールなどの特殊効果を画像に追加できます。さらに、より高度なグラフィックエディタを使用すると、カラーチャネルの混合などのより複雑な手順も可能です。

瞳孔が開きすぎた状態でフラ​​ッシュ撮影すると（瞳孔を通過したフラッシュの光が眼球の後ろの眼底で反射する）、赤目現象が発生するが、この段階でも赤目現象を排除 できる。

アドバンスドダイナミックブレンディングは、写真家のエリア・ロカルディが自身のブログ「Blame The Monkey」で紹介した概念で、変化する自然光や人工光環境の中で、特定の時間にわたって土地や都市の風景を複数の露出ブラケットで撮影する写真撮影プロセスを説明するものです。撮影後、露出ブラケットは後処理ソフトウェアを使用して手動でブレンドされ、1つのハイダイナミックレンジ画像になります。ダイナミックブレンディング画像は、統合された瞬間を表示するために使用されます。つまり、最終的な画像は一定期間のブレンドである可能性がありますが、視覚的には1つの瞬間を表しているように見えます。^{[12] [13] [14]}

デジタル画像の印刷サイズと品質を制御するには、画像ファイルに保存され、印刷画像のサイズを制御するために使用されることもある、1 インチあたりのピクセル数(ppi) 変数について理解する必要があります。Adobe Photoshopの [画像サイズ] ダイアログ ボックスでは、画像エディターを使用して、印刷ドキュメント上の画像のピクセル寸法とサイズの両方を操作できます。これらのパラメーターは連携して、目的のサイズと品質の印刷画像を生成します。画像の 1 インチあたりのピクセル数、コンピューター モニターの 1 インチあたりのピクセル数、印刷ドキュメント上の 1 インチあたりのドット数は関連していますが、使用方法はまったく異なります。[画像サイズ] ダイアログ ボックスは、一種の画像計算機として使用できます。たとえば、解像度が 200 ppi の 1600 × 1200 の画像では、8 × 6 インチの画像が印刷されます。同じ画像を 400 ppi にすると、4 × 3 インチの画像が印刷されます。解像度を 800 ppi に変更すると、同じ画像が 2 × 1.5 インチで印刷されます。印刷された 3 つの画像にはすべて同じデータ (1600 × 1200 ピクセル) が含まれていますが、小さい印刷物ではピクセルが密集しているため、小さい画像は鮮明に見えるものの、大きい画像は鮮明ではない可能性があります。画像の品質は、プリンターの機能によっても異なります。

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