Каково конкретное использование различных способов преобразования в черно-белое?

Теоретически правильным способом преобразования цветного изображения в черно-белое должно быть использование канала яркости . Яркость — это мера того, насколько наши глаза чувствительны к определенному цвету, а значит, насколько «ярко» мы его видим. Увы, Gimp предоставляет множество способов преобразования в черно-белое, но не самый подходящий. :-(

Вот тестовое изображение, которое я использовал для сравнения различных методов. Вы можете скачать его и убедиться сами:

Треугольник слева — это сечение цветового куба в плоскости, содержащей основные цвета R, G и B. Я сделал сечение в линейном пространстве -RGB, затем гамма-кодировал его в sRGB . Треугольник справа — это «правильный» черно-белый рендеринг предыдущего изображения, т. е. гамма-кодированная яркость. Преобразовав это изображение в черно-белое, я делаю следующие наблюдения:

• Зеленый цвет светлее синего, но многие методы преобразования не учитывают этого и отображают все основные цвета с одинаковой яркостью.
• desaturate/lightness имеет эту проблему (одинаковый вес для всех основных цветов) и, кроме того, создает некоторые искусственные линии в треугольнике.
• desaturate/average также одинаково взвешивает все основные цвета, но дает более плавное изображение; только он имеет тенденцию делать насыщенные цвета темнее, чем менее насыщенные
• desaturate/luminosity становится довольно близким, но насыщенные синие и красные оттенки становятся слишком темными; технически это канал яркости , т.е. "правильная" вещь, за исключением того, что мы забыли о декодировании/кодировании гаммы
• преобразование в оттенки серого такое же, как обесцвечивание/яркость
• сохранение одного канала R, G или B выглядит очень странно, если у вас насыщенные цвета
• канал V от HSV отображает все основные цвета белыми, что очень неестественно
• канал L от LAB ужасен, так как не сохраняет оттенки серого (они становятся слишком светлыми)
• канал Y из ITU R709 имеет ту же яркость, что и обесцвечивание/яркость
• канал Y из ITU R470 также является разновидностью яркости, но в нем используются веса для R, G и B, которые отличаются от весов sRGB; на самом деле я думаю, что это самый естественный рендеринг.

Хорошо, теперь это теория о том, как получить наиболее «естественный» рендеринг. На практике вы можете вместо этого использовать любой рендеринг, который лучше подходит для изображения. Например, вы можете усилить красный цвет в микшере каналов, чтобы осветлить и сгладить оттенки кожи или увеличить контраст между голубым небом и белыми облаками. Мои личные выводы таковы:

• Если изображение не имеет сильно насыщенных цветов, то любой метод должен обеспечивать разумную визуализацию, кроме L от LAB; Тогда мне было бы все равно, и я бы использовал любой из них, возможно, преобразовал бы в оттенки серого или обесцветил/яркость (которые одинаковы)
• Если есть насыщенные цвета и я хочу максимально естественную визуализацию, я бы выбрал канал Y от ITU R470.
• Если мне нужно больше контроля, я бы использовал микшер каналов, начал примерно с (1/3 R, 1/2 G, 1/6 B), затем настроил по вкусу.
• В любом случае, я бы отредактировал изображение с помощью инструмента кривых сразу после преобразования, просто чтобы получить приятный контраст и яркость.

Отличаются ли методы только степенью контроля над конверсией, или они приводят к разным результатам?

Есть образец конвертированного изображения для каждой из техник, для одного и того же исходного изображения. Легко видеть, что результаты действительно разные, так что дело не только в количестве контроля.

В частности, например, разложение RGB по сравнению с разложением HSV: в первом случае BW — это конкретное значение цвета канала. В последнем - это значение V (значение или яркость) пикселя. Значение V является функцией компонентов R, G и B, поэтому очевидно, что будет разница!

Отличаются ли методы только степенью контроля над конверсией, или они приводят к разным результатам?

Они работают совершенно по-разному, сохраняя различные части исходной цветовой информации, присутствующей в изображении. Обычно они дают разные результаты, но выбор одного из них полностью зависит от фотографа, в зависимости от характера исходного изображения и его / ее намерений.

Один не лучше другого, но 1 и 2 обычно дают какие-то "бежевые" результаты.

Недавно я экспериментировал с некоторыми цветными фильтрами на своей цифровой зеркальной фотокамере. Набор состоит из красного, оранжевого, желтого и зеленого цветов. Обычно я снимаю необработанные файлы и использую модуль микшера каналов darktable с предустановкой, а затем возюсь с ползунками, чтобы получить баланс тонов, который я хочу при обработке для монохромного изображения. Проблема в том, что, особенно с красным фильтром, микшер каналов устроил настоящий беспорядок в данных, теряя много деталей или добавляя артефакты в зависимости от того, что я пробовал.
Так что поднимите скромный и высмеиваемый ползунок насыщенности в модуле контрастности/яркости/насыщенности. Установите ползунок на 0, затем используйте кривые тона, чтобы отрегулировать тона глобально или локально с помощью выбора. Результаты были намного лучше, чем с микшером каналов.