Маска нерезкости

Маска нерезкости, называемая также «нерезкой маской», в действительности используется для повышения визуальной резкости изображения, несмотря на то, что название может вызвать противоположные ассоциации. Повышение резкости может помочь вам подчеркнуть текстуру и детали, и оно необходимо при пост-обработке большинства цифровых изображений. Маски нерезкости, пожалуй, являются наиболее распространённым способом повышения резкости, их может наложить практически любая программа редактирования изображений (такая как Photoshop). Маска нерезкости не может создать детали, которых нет в исходном изображении, но она может существенно повысить кажущуюся детальность, увеличивая мелкомасштабную чёткость.

Концепция

Процесс повышения резкости работает, используя слегка размытую версию исходного изображения. Она вычитается из оригинала для обнаружения границ, после чего создаётся маска нерезкости (по сути фильтр высоких частот). Далее контраст выборочно усиливается вокруг обнаруженных границ с использованием рассчитанной маски — создавая на выходе более резкое итоговое изображение.

Примечание: «наложение маски» заключается в пропускании информации об изображении из слоя поверх маски сквозь неё и замене нижнего слоя пропорционально яркости в маске. Верхний слой не оказывает влияния на результат для участков, где маска чёрная, и полностью заменяет нижний там, где маска белая.

Если разрешение изображения не увеличивается, почему итоговый текст выглядит намного более резким? Мы можем лучше понять, как это работает, если увеличим участок границы и изучим его на примере одной из букв:

Заметим, что граница буквы не становится идеальной «ступенькой», вместо этого в переходе увеличивается разница интенсивностей света и тени. Маска нерезкости улучшает резкость, увеличивая чёткость, хотя разрешение остаётся неизменным (см. «резкость: разрешение и чёткость»).

Примечание: маски нерезкости в фотографии не новость. Их традиционно применяли для плёнки, используя более мягкое изображение слегка не в фокусе (которое можно было использовать в качестве маски нерезкости). Позитив от нерезкой маски далее совмещался с негативом исходного изображения и отправлялся на печать. Этот метод применяли скорее для повышения локального контраста, чем мелкомасштабной детальности.

Биологическая мотивация

Почему же эти светлые и тёмные пере/недосветы настолько эффективны в повышении резкости? По сути, маска нерезкости эксплуатирует уловку, на которую покупается человеческая визуальная система. Человеческий глаз видит так называемые «полосы Маха» вдоль граничных переходов; они названы так в честь физика Эрнста Маха, открывшего их в 1860 году. Это повышает нашу способность различать детали на границе. Наведите курсор на следующее изображение, чтобы увидеть эффект полос Маха:

Заметьте, как яркость в каждом шаге градиента не кажется постоянной. На правой стороне каждой ступеньки вы увидите его как более светлый, а на левой как более тёмный — очень похоже на поведение нерезкой маски. Наведите курсор на следующий рисунок, чтобы увидеть, что происходит:

На практике

К счастью, использовать маску нерезкости в Фотошопе и других программах редактирования изображения быстро и легко. Её как правило можно найти в меню «Фильтры», в разделе «Повышение резкости». Использование маски нерезкости требует понимания трёх параметров её настройки: «степень», «радиус» и «порог».

Степень (Amount) обычно указана в процентах, и она регулирует величину перегиба. Её можно также рассматривать как количество контраста, добавляемого границам.

Радиус управляет степенью размытия оригинала для создания маски, показанной на иллюстрации за подписью «размытая копия» выше. Это влияет на размер границ, которые вы хотите выделить, так что меньший радиус выделяет мелкомасштабные детали.

Порог (Threshold) задаёт минимальное изменение яркости, которое должно быть выделено. Это равносильно обрезанию уровней наиболее тёмных пикселей в маске, которые при этом не были чёрными. Порог можно использовать для выделения более заметных границ, оставив при этом менее выраженные границы нетронутыми. Это особенно полезно во избежание усиления шума, или чтобы выделить глаза, оставив нетронутой текстуру кожи.

Сложности

Маски нерезкости являются прекрасным средством повышения резкости изображений, однако избыточная обработка может вызвать появление дефектов вида «гало». Они проявляются как видимые свето-теневые обрамления вокруг границ. Гало становятся проблемой, когда усугубление света и тени настолько велико, что становится различимо визуально на заданной дистанции просмотра.

Решение: появление гало может быть значительно уменьшено посредством использования для маски нерезкости меньшего радиуса. Иначе, можно использовать один из более совершенных методов (о них вскоре будет написано отдельно).

Другая сложность применения маски нерезкости состоит в том, что она может вызвать незначительные тональные сдвиги. Нормальные маски нерезкости усугубляют интенсивности во всех каналах цветности пропорционально, в противовес усилению в канале яркости. В случаях, когда наличествуют очень мелкие цветовые текстуры, отдельные оттенки могут быть выделены, а другие, наоборот, сглажены. Рассмотрим следующий пример:

Когда красный вычитается из нейтрального серого фона на границах (пример в центре), в зоне осветления появляется голубое смещение (см. «субтрактивный синтез цвета»). Если применить маску нерезкости только в канале яркости (пример справа), осветление становится ярко-красным, а затемнение (практически незаметное) — тёмно-красным, устраняя сдвиг цвета.

Решение: сдвиг цвета может быть полностью исключён путём применения маски нерезкости к каналу «освещённости» в режиме LAB. Лучший метод, который исключает преобразование пространств цветности и минимизирует постеризацию, — это:

1. Создать слой-дубликат
2. Повысить резкость этого слоя, используя обычную маску нерезкости
3. Нанести обработанный слой поверх исходного, используя режим совмещения «освещённость» в окне списка слоёв.

Пример из жизни

Наведите курсор на маску нерезкости и результат, чтобы увидеть, как обработанное изображение соотносится с исходным. Разница может быть порой просто ошеломляющей.

Научитесь ещё одному применению маски нерезкости
для локального повышения контраста
Узнайте об её использовании в крупномасштабной плёночной фотографии на сайте
http://www.largeformatphotography.info/unsharp/