Увеличение резкости: Маска нерезкости

«Маска нерезкости» на самом деле используется для увеличения резкости изображения, хотя ее название может ввести вас в заблуждение. Увеличение резкости может помочь подчеркнуть текстуру и мелкие детали и является очень важным элементом пост-обработки большинства цифровых изображений.

Маска нерезкости, вероятно, самый распространенный тип увеличения резкости, она может быть выполнена с помощью любого графического редактора (такого, как например, Photoshop). Маска нерезкости не может создать дополнительные детали, но она может сильно улучшить внешний вид существующих за счет увеличения четкости.

Концепция

Процесс увеличения резкости включает в себя использование слегка размытой версии исходного изображения, которое затем вычитается от оригинала, чтобы обнаружить наличие резких переходов, создавая маску нерезкости (эффективно для высококонтрастных фильтров). Контрастность выборочно увеличивается на этих переходах: используя эту маску, увеличиваем резкость конечного изображения.

Шаг 1: Определение переходов и создание маски

оригинал
Оригинал
размытая копия
Размытая копия
маска нерезкости
Маска нерезкости

Шаг 2: Повышение контрастности на переходах

Контрастный оригинал
Более контрастный оригинал
маска нерезкости
Маска нерезкости
оригинал
Оригинал
Финальное изображение
Финальное изображение с увеличенной резкостью

Примечание: «Наложение маски» — это когда информация об изображении слоя, расположенного над маской нерезкости, передается и заменяет нижний слой таким образом, чтобы это соотносилось с яркостью в этой области маски. Верхний слой не влияет на окончательное изображение в тех областях, где маска чёрная, и полностью заменяет нижний слой в тех областях, где она белая.

Если разрешение верхнего изображения не увеличивается, почему же тогда текст становится гораздо резче? Мы сможем лучше понять, как это работает, если увеличим масштаб и рассмотрим край одной из этих букв:

usm_textzoom1b
usm_textzoom1
Оригинал
usm_textzoom2b
usm_textzoom2
Увеличенная резкость
usm_plot1
usm_plot2

Обратите внимание, как края буквы не трансформируются в идеальный переход, а вместо этого затемняются темные и осветляются светлые пиксели. Маска нерезкости повышает резкость, увеличивая чёткость, хотя разрешение остается тем же.

Примечание: Маски нерезкости не является чем-то новым в фотографии. Они давно применялись для пленочных снимков, с помощью изображений с небольшим размытием или расфокусировкой (которые выполняли роль маски нерезкости).

Позитив маски нерезкости затем накладывается на негатив исходного изображения и печатается. Данный метод использовался чаще для локального увеличения контрастности, чем повышения детализации.

Биологическая составляющая

Почему же применение эти светлых и темных размытых участков настолько эффективно для увеличения резкости? Оказывается, что эффект маски нерезкости на самом деле использует хитрость, связанную с особенностями восприятия зрения человека.

Человеческий глаз видит по краям резких переходов то, что называется «полосами Маха«, названными так в честь физика Эрнста Маха, открывшего их в 1860-х годах. Это расширяет наши возможности различать детали на краю.

эффект полос Маха
усиливает эффект
(Замена гладким градиентом усиливает эффект полос Маха)

Обратите внимание, что яркость на каждом шаге градиента не кажется постоянной. Вы заметите, что правая сторона каждого шага кажется светлее, в то время как левая сторона является более темной — очень похоже на поведение маски нерезкости.

На практике

На самом деле увеличение резкости с помощью маски нерезкости в Photoshop и других графических редакторах осуществляется очень быстро и легко. В Adobe Photoshop вы можете запустить ее, перейдя в Фильтр> Резкость> Маска нерезкости. Для применения маски нерезкости вам нужно понимать суть трех основных ее параметров: «Количество«, «Радиус» и «Порог«:

unsharp_ps1

«Количество», как правило, указывается в процентах, и задает величину каждого повышения резкости. Этот параметр также можно рассматривать, как величину добавления контрастности по краям перехода.

«Радиус» задает степень размытия оригинала для создания маски, показанной на рисунке выше, как «размытая копия» текста. Это влияет на размер краев перехода, которые будут оптимизироваться, так что меньший радиус означает более мелкую детализацию.

«Порог» устанавливает минимальное изменение яркости при увеличении резкости. Это аналогично отсечению уровней самых темных нечерных пикселей в маске нерезкости. Пороговое значение может быть использовано для повышения резкости ярко выраженных переходов, оставляя менее выраженные без изменений.

Это особенно полезно для того, чтобы избежать увеличения шума, или например, чтобы усилить резкость ресниц вокруг глаз, не затрагивая при этом текстуру кожи.

Сложности в использовании

Маска нерезкости позволяет значительно увеличить резкость изображений, однако слишком большая резкость может привести к появлению «ореолов«. Они проявляются в виде светлых/темных контуров или каемок вокруг краев. Ореолы проявляются, когда светлые и темные тона оптимизированных участков настолько насыщенные, что становятся видимыми:

нерезкий оригинал
Нерезкий оригинал
средняя обработка
Средняя обработка
usm_spire-oversharp

Чрезмерная резкость

Устранение проблемы: Проявление ореола может быть значительно нивелировано за счет использования для маски нерезкости меньшего значения радиуса. Кроме того, можно использовать один из более продвинутых методов повышения резкости (об этом позже).

Еще одна сложность в использовании маски нерезкости заключается в том, что она может привести к сдвигам цветовых тонов. Обычно маска нерезкости изменяет в одну и в другую сторону значения RGB для пикселей пропорционально, вместо того, чтобы изменить только яркость пикселей.

Когда у нас есть хорошо сбалансированный цвет текстуры, применение маски нерезкости может выборочно изменить тона некоторых цветов.

Рассмотрим следующий пример:

нерезкий оригинал
Нерезкий оригинал
обычное увеличение
Обычное увеличение резкости RGB (Видимый голубой контур)
usm_ctext-lumsharp

Увеличение резкости за счет яркости

Когда красный вычитается из нейтрального серого фона по краям (изображение посередине), это приводит к сдвигу цветов в сторону голубого, где происходит выброс. Если маска нерезкости применялась только для канала яркости (нижнее изображение), то есть усиливаемые пиксели стали светло-красными, а ослабляемые (едва видны) темно-красными, то это позволит избежать цветового сдвига.

Решение проблемы: Цветовых сдвигов можно полностью избежать, применив маску нерезкости в канале «Яркость» в режиме LAB.

Оптимальная техника, которая позволяет избежать сдвига между пространствами цветов и сводит к минимуму эффект постеризации, заключается в следующем:

  • Создать дубликат слоя;
  • Увеличить резкость этого слоя, как обычно, с помощью маски нерезкости;
  • Смешать обработанный слой с оригинальным с использованием режима. «Яркость» в окне слоев.

Реальный пример

Наведите курсор на подписи нерезкого оригинала и обработанного изображения, чтобы увидеть, насколько изменяется изображение после применения маски нерезкости. Разница часто может быть достаточно явной:

Реальный пример

Перевод статьи «SHARPENING: UNSHARP MASK» был подготовлен дружной командой проекта Сайтостроение от А до Я.