Wyostrzanie zdjęć

kadrowanie
obraz z aparatu cyfrowego pomniejszony 8× — z 64 pikseli jest wyliczany jeden; rozmiar pliku JPEG 41kb
kadrowanie
ten sam obraz potraktowany funkcją unsharp mask, ze standardowymi parametrami; rozmiar pliku JPEG 48kb

Operacja wyostrzania detali obrazu polega na pewnych określonych operacjach na wartościach poszczególnych pikseli obrazu w oparciu o wartości sąsiednich punktów.

Operacja wyostrzania szczegółów w obrazie jest robiona dla dwóch powodów. Pierwszy jest związany z fizyczną stroną procesu skanowania (czy rejestracji w czipie aparatu cyfrowego) kiedy obraz z natury rzeczy o ciągłym charakterze jest rozbijany na punkty. Konieczne jest po tym operacja wyostrzania aby zniwelować pewne artefakty związane z digitalizacją ciągłego obrazu. Znalazłem onegdaj dobrą prezentację tej kwestii, gdy ją odnajdę ponownie, dam tu referencję.
To wyostrzanie jest zwykle robione z definicji przez program obsługi skanera lub oprogramowanie wewnatrz aparatu cyfrowego. Często jest sens powtórzyć tą operację wyostrzania (zwykle funkcją unsharp mask) po znacznym zmniejszeniu (resampling) obrazu. Przy niewielkim zmniejszeniach ostrego obrazu zwykle ponowne wyostrzanie jest zbędne albo wręcz szkodliwe (o czym dalej).

Drugi powód stosowania wyostrzania ma względy związane z fizjologią i psychologią postrzegania. Sąsiadujące obszary w obrazie o subtelnym kontraście (tj. różnicach w jasności lub ogólnie w barwie), o ile różnice są poniżej pewnego progu, zaczynają być postrzegane jako jednolite. Funkcje wyostrzające czynią obraz bardziej czytelnym. Zwiększają kontrast pomiędzy sąsiednimi obszarami obrazu - czyniąc niedostrzegalne różnice dostrzegalnymi, drobne różnice większymi, duże różnice różnicami dramatycznymi. Wyostrzać można z różną "siłą" i stosując różne algorytmy. W zależności od algorytmu funkcji wyostrzającej podlegają kalibracji różne parametry. Np. do jakiej odległości od danego piksela brać pod uwagę różnice i w jakim stopniu je wzmacniać.

Ujemna strona wyostrzania to tworzenie artefaktów, tj. rzeczy które "pierwotnie" w obrazie nie istniały. Obraz wygląda w subiektywnym odczuciu lepiej, "ostrzej", ale jest mniej wierny, pokazuje coś co ma mniejszy związek z rzeczywistością. Z wyostrzaniem nie należy więc przesadzać.

A gdzie tkwi złoty środek? To zależy głównie od celu jakiemu służy ilustracja, np. czy priorytetem jest wierne pokazanie obiektu, czy może priorytetem jest sprzedanie fotografii (przesadnie wyostrzoną (do pewnych granic) łatwiej sprzedać), czy priorytetem jest zwrócenie uwagi na jakiś detal, cechę (np. punktowaną fakturę powierzchni), której to cechy, z racji jej subtelności, bez przesadnego wyostrzenia po prostu się nie da czytelnie pokazać.

Wyostrzać. Ale ile?

To co warto by tutaj czytelniej przedstawić to drobnokosmkowa powierzchnia kapelusza.
kadrowanie
obraz z aparatu cyfrowego pomniejszony 8× obrazek wyjściowy dla dalszych przykładów; JPEG 21kb
kadrowanie
zastosowana funkcja sharpen edges Photoshopa; JPEG 23kb
kadrowanie
zastosowana funkcja unsharp mask ze standardowymi parametrami; JPEG 25kb
kadrowanie
zastosowana funkcja sharpen Photoshopa; JPEG 26kb
kadrowanie
zastosowana funkcja sharpen more Photoshopa; JPEG 33kb




Funkcja sharpen edges zadziałała tu stosunkowo najsłabiej. Zapewne z uwagi na to, że niewiele tu wyrazistych krawędzi do wyostrzania.

Unsharp mask zadziałał dobrze. Nie ukrywam, że jest to moja ulubiona funkcja. Generalnie, ale bez przesady, zwiększyła kontrast detali w całym obrazie.

Efekt funkcji sharpen jest też przyzwoity. Choć charakteryzuję się większą "szorstkością" niz unsharp mask.

Efekt silnego wyostrzenia (sharpen more) jest już dla mnie nie do przyjęcia. Widać aż za dobrze :) kłaczki na powierzchni kapelusza. Jest to zbyt daleki odjazd od rzeczywistości, która, co tu ukrywać, jest stosunkowo najbliższa pierwszego obrazka.

Inny przykład

kadrowanie
obraz pierwotny pomniejszony ok. 6×; JPEG 14kb
kadrowanie
sharpen edges
kadrowanie
unsharp mask
kadrowanie
sharpen
kadrowanie
sharpen more; JPEG 22kb


To chyba dość dobry przykład na to, gdy funkcje wyostrzające nic nie wnoszą (informacyjnie) do obrazu. Co najwyżej go psują (no i zwiększają rozmiar pliku :) ).

I jeszcze jeden przykład

Z kolei przykład obrazka gdzie wyostrzanie polepsza czytelność. Dość ważną cechą diagnostyczną tego gatunku jest wyraźna (na całym trzonie) siatczka.
kadrowanie
obraz pierwotny pomniejszony ok. 6×; JPEG 25kb
kadrowanie
sharpen edges
kadrowanie
unsharp mask (standard — amount 50%)
kadrowanie
sharpen
kadrowanie
sharpen more; JPEG 40kb
kadrowanie
a co jeśli pokazać w większej skali sam trzon?; kontrast w górnej części trzonu poprawiony przez przyciemnienie (gamma=0.6) i standardowy unsharp mask



Siateczka na powyższych obrazkach jest dość drobna, ledwie zauważalna przy tym powiększeniu. Należy rozważyć inne rozwiązanie czytelnego pokazania siateczki. Jest nim zastosowanie większej skali (większego obrazka) z jedynie niewielkim wyostrzeniem.
Poniżej ilustracja tego co to znaczy przesadzić z wyostrzaniem. Dla wszystkich obrazków zastosowano wyostrzanie unsharp mask - ze stopniowo wzrastającą "mocą".
kadrowanie
unsharp mask (amount 100%); JPEG 32kb
kadrowanie
unsharp mask (amount 200%); JPEG 39kb
kadrowanie
unsharp mask (amount 500%); silne artefakty; JPEG 56kb


Ostatni obrazek, przesadnie wyostrzony, pokazuje czym są artefakty. Zwróć zwłaszcza uwagę na brzeg kapelusza i jego powierzchnię - porównaj ze słabiej wyostrzonymi obrazkami.

Kończąc

Rodzaj i rozmiar stosowanego wyostrzania jest uzależniony od tematu zdjęcia, tego jaką informacje przy jego pomocy chcemy przekazać. Wyostrzanie jest pożyteczne, ale należy je stosować z rozwagą i umiarem. Ponieważ ma też negatywne konsekwencje - obrazy zbyt silnie wyostrzone, zbyt daleko odbiegają od rzeczywistości.

Przy okazji: wpływ wyostrzania na wielkość plików JPEG (tj. z kompresją stratną)

Rozmiar pliku graficznego w formacie JPG zależy od trzech czynników
1. Od fizycznego rozmiaru obrazu wyrażanego w pikselach - tzn. im jest szerszy i wyższy obrazek, tym (+- do kwadratu) większy jest rozmiar w kb pliku JPEG.
2. Od stopnia kompresji JPEG - to wpływa najsilniej na wielość pliku.
3. Od rodzaju sceny na obrazku, przede wszystkim od jej kontrastowości i od ilości detali z ostrymi przejściami jasności i barw - np. gdy porównamy obrazki o tych samych wymiarach w pikselach, jeden przedstawiający trawę w słońcu, a drugi grzyb w cieniu - to ten z trawą będzie miał większy plik w kb. Podobnie będzie z tym samym obrazkiem, w tym samym rozmiarze w pikselach ale bardziej i mniej wyostrzonym jak na przykładach tutaj podanych.

Rozmiar plików bitmapowych bez kompresji nie będzie zależał od stopnia wyostrzania obrazu. Rozmiar plików bitmapowych z kompresją bezstratną (TIFF kompresowany, PNG) będzie się nieco zwiększał dla obrazów wyostrzonych.


Strona główna o fotografowaniu grzybów