1 Что такое усиление резкости
advertisement
1 Что такое усиление резкости И как оно реализуется Старая мудрость фотографов гласит: “Если вы хотите получить отличные фотографии, используйте штатив”. Хотя это обычно говорится немного в шутку, но зерно истины в том, что один из способов, с помощью которых наш мозг воспринимает изображение, увиденное глазами, заключается в том, чтобы различать края (контуры) предметов. Если край предмета кажется слишком или недостаточно четким, то наш мозг подсказывает нам, что что-то не так, и изображение кажется неубедительным. Увеличение резкости изображений, возможно, один из наиболее важных и одновременно из наименее понятных аспектов преобразования цифровых фотографий. Совсем несложно найти примеры нечетких изображений — достаточно взглянуть в сегодняшнюю газету. С другой стороны, четкие изображения остаются незаметными. Процесс усиления резкости не в состоянии исправить неправильный фокус или недостаточную глубину резкости. Все, что можно и нужно сделать, это проверить, что четкость оригинального снимка была без изменений передана на распечатанном изображении. Конечно, иногда увеличение резкости ис- Real World Image Sharpening.indb15 15 10.07.2007 15:29:21 16 Усиление резкости фотографий в Adobe Photoshop. Реальный мир пользуется для приукрашивания реальности, например, мы можем добавить немного выразительности глазам и четкости изображения волос на портретной фотографии. Но главная цель увеличения резкости состоит не в том, чтобы “спасти” слишком размытые фотографии, а лишь предотвратить нежелательное размывание изображения, которое происходит при преобразовании фотографий в пиксели и пикселей в точки на бумаге. В главе 2 рассмотрены различные факторы, которые влияют на необходимость усиления резкости изображений. Однако прежде всего нужно понять, как осуществляется увеличение резкости независимо от того, выполняется ли оно в темной комнате с помощью механических устройств, цифровым способом в фотоаппарате или с помощью Photoshop. Усиление контраста на краях Увеличение резкости реализуется за счет усиления контраста на краях объектов на изображении. На краях объектов на изображениях всегда присутствуют более темные участки, смежные с более светлыми участками. Выделить края объектов можно, сделав более темные участки еще темнее, а более светлые — еще светлее. До усиления резкости После усиления резкости Рис. 1.1. Изображение до и после увеличения резкости Real World Image Sharpening.indb16 16 10.07.2007 15:29:21 Глава 1. Что такое усиление резкости 17 В темных комнатах пленочной фотографии для осуществления этого процесса использовался фильтр под названием “Нерезкая маска” (Unsharp mask). О деталях осуществления этого процесса можно прочитать во врезке “Почему мы используем название Unsharp Mask для усиления резкости?”. В эпоху цифровых технологий резкость усиливают с помощью выявления темных и светлых пикселей краев объектов, понижения значений темных пикселей (чтобы сделать их еще темнее) и повышения значений светлых пикселей (чтобы сделать их еще светлее). При этом создается эффект “свечения”, с помощью которого выделяются края объектов, т.е. все изображение в целом становится отчетливее. Принцип очень простой, но, как и для многих других действий в цифровой фотографии, “дьявол кроется в деталях”. Эти детали мы как раз и рассмотрим на страницах книги! На рис. 1.1 показано два варианта одного и того же изображения до и после увеличения резкости (на изображении показан дорожный знак, указывающий на опасность, подстерегающую водителя на сельских дорогах Шотландии, — это удачная метафора тех бесчисленных действий, которые можно сделать неправильно при некорректном усилении резкости изображений!). Почему мы используем название Unsharp Mask для усиления резкости? Процедуру усиления резкости изображений использовали задолго до возникновения цифровой фотографии. Почему же один из главных инструментов Photoshop для усиления резкости называется Unsharp Mask (дословно переводится как “нерезкая маска”)? Ведь этот инструмент, наоборот, предназначен для усиления резкости? Это название произошло от названия метода улучшения изображений, который применялся в “темных комнатах” традиционной (не цифровой) фотографии. При этом методе резкость объектов на фотографии увеличивалась за счет дублирования негатива и создания маски, увеличивающей контраст на краях объектов. Оригинальный негатив и его копия размещались по обе стороны от стекла (часто обычного оконного стекла) и весь этот “бутерброд” устанавливался в фотоувеличитель. Real World Image Sharpening.indb17 17 Когда фотоувеличитель сфокусирован на нижнем негативе, тогда верхний негатив (на котором нет фокуса) создает контрастную маску, которая позволяет создать контраст на краях объектов на изображении (темный контур нечеткого негатива выделяет темный край объектов, а светлый контур нечеткого негатива усиливает светлый край объектов). Этот метод называется “нерезкая маска”, поскольку маской является верхний негатив, который находится не в фокусе, и, следовательно, является “нерезким”. Короче говоря, эта “нерезкая маска” создает эффект улучшения четкости изображения на распечатанной фотографии. Таким образом слово “нерезкая” (“unsharp”) в названии Unsharp Mask относится не к результату, а к методу традиционной фотографии, аналог которого реализован в инструменте Unsharp Mask программы Photoshop (но только с намного большими возможностями управления этим процессом). 10.07.2007 15:29:22 18 Усиление резкости фотографий в Adobe Photoshop. Реальный мир Единственное различие между изображениями заключается в усилении резкости. На рис. 1.2 показаны увеличенные фрагменты с сопутствующим графиком распределения пикселей вдоль линии сечения (до и после усиления резкости). Обратите внимание на тональный диапазон изображения после усиления резкости: расстояние между крайними отметками самых темных и самых светлых пикселей изображения стало больше, чем на версии без усиления резкости. Самое значительное расхождение пикселей происходит при пересечении контура буквы “O” и совсем небольшие колебания значений наблюдаются на текстуре дорожного знака. Усиление резкости тесно связано с контрастом, но одно лишь увеличение контраста на всем изображении приведет только к созданию чересчур контрастного изображения. Для успешного усиления резкости необходимо ограничить усиление контраста только теми областями изображения, где проходят края объектов. Эта линия содержит... Темный контур такие значения пикселей Светлый контур Рис. 1.2. Усиление резкости в увеличенном масштабе Real World Image Sharpening.indb18 18 10.07.2007 15:29:23 Глава 1. Что такое усиление резкости 19 Истоки усиления резкости Как метод ретуширования фотографий, увеличение резкости имеет свою историю в мире традиционной фотографии. Однако, как описано во врезке, при использовании “нерезкой маски” для достижения необходимого результата можно было задействовать только два приема. Изменяя расстояние между негативами (различная толщина стекла), можно управлять шириной свечения, усиливающего резкость. Изменяя длительность экспозиции, вы оказываете влияние на контрастность изображения. Ограниченные возможности контроля за процессом и отсутствие гарантированного результата не дали возможности технологии “нерезкая маска” стать стандартным методом, который бы использовался в традиционной фотографии. И все же этот метод применялся в целях усиления резкости при цветоделении для офсетной печати. Для этого делалась размытая копия изображения, полученного в результате цветоделения многотонового изображения. Затем обе копии печатались вместе при использовании четкой копии в качестве контактного фотоотпечатка. В результате цветоделение становилось явным. Увеличение резкости для многотоновых фотоотпечатков часто было непозволительной роскошью, но без него при преобразовании многотоновых оригиналов в синие, пурпурные, желтые и черные точки часть оригинальной четкости терялась. Поэтому усиление резкости стало и остается по сей день стандартной операцией в допечатной подготовке. Когда барабанные сканеры были заменены на стационарные камеры, цифровое усиление четкости стало стандартом. Усиление резкости цифровыми средствами Цифровые инструменты для увеличения резкости изображений позволяют добиться намного большей точности, предоставляют более удобные и разнообразные возможности контроля создаваемых эффектов, которые были недоступны в “темных комнатах” традиционной фотографии. Неизбежный недостаток заключается в том, что более жесткий контроль приводит к необходимости большей осторожности и тщательности выполняемых действий, а больший набор возможностей может стать причиной допущенных ошибок, как будет продемонстрировано на страницах этой книги. При переходе от оптического к цифровому воспроизведению изображений становится очевидно, что в процессе преобразования захваченных фотонов в пиксели и пикселей в точки на бумаге, возникает необходимость в усилении резкости изображений. Без усиления резкости изображение будет чересчур размытым. В этом правиле нет исключений. Среди вопросов, которым посвящена вся оставшаяся часть книги, можно назвать следующие: когда нужно увеличивать резкость, какой метод для этого использовать и насколько серьезно следует усиливать резкость. Real World Image Sharpening.indb19 19 10.07.2007 15:29:23 20 Усиление резкости фотографий в Adobe Photoshop. Реальный мир Существует только одно принципиальное различие между аналоговым и цифровым увеличением резкости, и эту проблему приходится постоянно решать в той или иной степени. Речь идет об устранении шума. При аналоговом усилении резкости шум практически не усиливается, а часто, наоборот, его становится меньше, поскольку маска создается на основе другого фрагмента изображения, отличного от оригинала, и изменяется распределение шумов, возникающих из-за зернистости пленки (зернистость пленки — основной источник шума на изображениях, полученных с пленочных фотоаппаратов). Возникает эффект шума маски, который поглощает шум оригинала. При усилении резкости цифровыми средствами дела обстоят не так хорошо. Устранение цифрового шума Когда дело касается усиления резкости на цифровых фотографиях, то обратной стороной этой монеты оказывается необходимость устранения шума. Инструменты для усиления резкости, такие как фильтр программы Photoshop Unsharp Mask (Контурная резкость), выполняют оценку изображения по отдельным пикселям, определяя, насколько этот пиксель отличается от соседних пикселей. Если разница оказывается существенной, то программа решает, что этот пиксель является пикселем края объекта, и, соответственно, изменяет его значение. Проблема в том, что компьютер не может знать, является ли причиной отличия пикселей действительно существующий край объекта или это отличие представляет собой шум. Поэтому если в процессе усиления резкости изображений не предпринять мер предосторожности, одновременно с краями объектов будут усиливаться шум. Вернемся к рис. 1.2, приведенному выше. После усиления резкости на заглавной букве “O” присутствует намного больше шума, чем на версии того же изображения без усиления резкости. Однако на рис. 1.1 видно, что при печати улучшенного изображения значительного шума не наблюдается. Присутствие шума заметно только на небольших темных областях. На рис. 1.3 продемонстрировано, что может случиться, если вообще не учитывать усиление шума. На рис. 1.3 изображение получено при одном из самых худших сценариев: снимок сделан с установкой ISO 1600 при аквариумном освещении зеркальным фотоаппаратом, который создает достаточно сильный цифровой шум. Но это только подчеркивает важность того, что следует учитывать шум при усилении резкости изображений. В противном случае изображения будут выглядеть как наждачная бумага. Во многих случаях возникновение эффекта “наждачной бумаги” можно предотвратить, просто защитив области с шумом от усиления резкости, но в особо сложных случаях (см. рис. 1.3) необходимо выполнить предварительное уменьшение шума перед усилением резкости. Процесс удаления цифрового шума представляет собой полную противоположность усилению резкости. Вместо увеличения уменьшаем контраст, что позволяет сделать проявление шума менее заметным или даже полностью его устранить. Конечно, обратная сторона заключается в том, что с удалением шума одновременно теряется резкость на краях объектов. Real World Image Sharpening.indb20 20 10.07.2007 15:29:23 Глава 1. Что такое усиление резкости 21 В этой версии изображения до усиления резкости было выполнено уменьшение шума. Увеличение резкости была реализовано с помощью маски На этой версии изображения использовано глобальное усиление резкости. В результате кроме деталей изображения усилился и шум Рис. 1.3. Проблема цифрового шума (см. цветную вклейку) Таким образом, один из основных элементов в мастерстве усиления резкости изображений заключается в выборе правильного баланса между усилением краев и уменьшением шума. Вы должны найти место на узком пути между четкостью изображения и “наждачной бумагой”. Слишком сильное устранение шума приводит к созданию непоправимо размытого изображения, поэтому удаление шума всегда следует выполнять с осторожностью с учетом будущего усиления резкости. В большинстве случаев достаточно просто проследить, что при увеличении резкости шумы не усиливаются. Если же изображения созданы цифровым фотоаппаратом при высоких значениях ISO, то приходится выполнять дополнительные действия. Real World Image Sharpening.indb21 21 10.07.2007 15:29:23 22 Усиление резкости фотографий в Adobe Photoshop. Реальный мир Усиление резкости и пиксели Цифровое усиление резкости всегда выполняется по отношению к пикселям. На страницах этой книги мы будем исследовать изображения на уровне пикселей, чтобы понять, что происходит с пикселями на различных этапах воспроизведения изображения. За исключением изображений, которые будут размещены в Интернете или на информационных экранах, конечным продуктом будут не пиксели, а точки на бумаге или на каком-либо другом материале. Соотношение между пикселями изображений и точками на бумаге редко бывает однозначным. В традиционной полутоновой печати, которая используется в печатных машинах, используются два и четыре пикселя для создания одной полутоновой точки при печати в оттенках серого. При цветной печати соотношение пикселей и точек становится еще более сложным, поскольку полутоновые точки оказываются “разбросанными” на четырех разных цветовых клише. В струйных принтерах используется другой тип отображения пикселей, но количество пикселей и точек изображения остается различным. Даже при условии сравнительно простой печати на сублимационном принтере, когда пиксели воспроизводятся один к одному, пиксели на печатной копии, как правило, намного меньше пикселей на экране монитора. Насколько крупные ваши пиксели? От вас не зависит то, как пиксели преобразовываются в точки, распечатываемые принтером. Однако вы можете управлять уровнем контрастности изображения и размером пикселей при печати. При этом, следовательно, можно управлять шириной усиливающего резкость “свечения”. Цель заключается в том, чтобы избежать появления свечений, которые бы казались отдельными объектами, но при этом сделать такие свечения достаточно выразительными и широкими для создания эффекта четкости. Завершающее увеличение резкости следует выполнять после выбора окончательного размера и разрешения изображения. Поскольку управлять можно только окончательным размером пикселей, следовательно, для правильного подбора свечения завершающее усиление резкости необходимо выполнять уже после преобразования изображения к окончательному размеру и разрешению. Если изменить размер изображения после усиления его резкости, то свечение станет слишком широким и заметным или же, наоборот, слишком узким и бесполезным. Именно поэтому некоторые специалисты считают, что все операции по усилению резкости изображений необходимо откладывать до тех пор, пока для изображения не будет задан окончательный размер, иначе многократное усиление резкости разрушит изображение. Это одно из тех заблуждений, которые эта книга призвана развенчать. Разумеется, многократные операции по усилению резкости изображения могут разрушить это изображение. Не буду также спорить и о том, что последняя главная операция по усилению резкости должна быть “привязана” к процессу вывода изображения на печать. Однако, как будет доказано на страницах этой книги, оптимальное усиление резкости невозможно выполнить за один проход в самом конце процесса подготовки изображения к печати, поскольку размывание изображения при его преобразовании из пикселей в точки является только одним из многих факторов, которые нужно учитывать. В следующей главе рассмотрены все факторы, которые нужно принимать во внимание при усилении резкости изображений. Real World Image Sharpening.indb22 22 10.07.2007 15:29:25
