Прощай, муар!

На заре становления планшетных сканеров, в отсутствие библиотек изображений и Интернета, оцифровка печатных материалов была едва ли не основным способом получить исходные материалы для дешёвой рекламной продукции. Естественно, самой большой проблемой оказывался печатный растр, проявлявшийся, в лучшем случае, после оцифровки причудливыми цветовыми неоднородностями (муаром), а в худшем — в том же виде, но уже в печати.

Муар — паразитный узор, возникающий в результате интерференции пространственных частот, присутствующих в оригинале (растровой структуры печатного оттиска или регулярного мелкого узора в сюжете и т. п.), и пространственной частоты растра устройства оцифровки.

Сюжетный муар — узор, возникающий на полупрозрачных тканях (колготках фотомоделей или тканях в мелкую полоску или клетку). Традиционно считается наиболее сложным для работы, поскольку долгое время не были известны гарантированные методы его подавления.

Растровый муар — характерный узор в виде разноцветных регулярных полос или пятен, возникающих при попытке отсканировать печатный оттиск. Главная причина — регулярный растр в оригинале. Не путайте печатный растр и собственно муар: первый — причина, второй — следствие.

Методы подавления муара

Их немало (сканирование под разными углами, нелинейная фильтрация и даже применение цветовой модели Lab), но эффективность большинства сомнительна. Проблема разбивается на две части: подавление растровой структуры, которая может стать причиной муара в печати, и цветовых разводов — муара оцифровки (см. рис. 1).

	Рис. 1. Изображение с цветовым муаром

Подавление растровой структуры

Нет растра — нет проблемы. Первым делом следует подавить в каналах изображения малейшие намёки на точки печатного растра. Для наилучшего эффекта операцию в каждом канале следует выполнять индивидуально. Не рекомендуется классическое гауссово размытие — оно только размывает, но не подавляет растр.

Самый эффективный способ подавления растровой структуры — специализированные фильтры. Наиболее качественные задействуют частотное представление и гребенчатые фильтры, но для применения последних требуется высокое разрешение сканирования оригинала.

Классические фильтры тоже полезны. Из арсенала Photoshop лучше всего подходят фильтры группы Blur, Noise: Despeckle, Median, Dust & Scratches — все при минимальных параметрах действия для сохранения деталей самой картинки. Общее правило звучит так: лучше трижды применить фильтр с минимальным радиусом 1, чем один раз с радиусом 3!

Подавление цветного муара

Наивно полагать, что существует «чудо-метод», подавляющий муар в автоматическом режиме. Все подобные алгоритмы сводятся к тому, что после определённых действий надо избирательно переносить обработанные фрагменты в оригинал.

Самый простой способ избавиться от цветного муара — наложить размытый дубликат в режиме наложения Color (цвет).

Тривиальный способ подавления цветового муара

1. Дублируем слой оригинала.
2. Назначаем ему режим наложения Color (Цвет).
3. Размываем слой с помощью фильтра гауссова размытия (Filter, Blur, Gaussian Blur) до исчезновения цветовых полос. Радиус размытия минимальный.
4. Назначаем размытому слою чёрную слой-маску ( + щелчок по пиктограмме Add layer mask в палитре Layers) Рисуем белым цветом в маске по тем местам, где нужно избавиться от полос.

   Увы, метод прост, но неэффективен, если полосы муара не только цветные, но и неоднородные по светлоте. Вариация — размывание каналов a и b модели Lab. Нетрудно показать, что действия практически эквивалентны. Тем не менее, среди специалистов по ретуши немало заблуждений относительно данной цветовой модели. Самое время описать новый метод подавления муара.

   Межканальный перенос высоких частот: чистая математика

   Идея в том, чтобы получить хотя бы один канал, лишённый муарного узора, а затем перенести из него в повреждённые каналы высокочастотную составляющую, включая частоту муара. А теперь подробнее.

   Каждый слышал о разложении Фурье (даже туповатый министр, помните недавний сериал «В круге первом»?). Суть операции — переход от временного описания некоторого сигнала к частотному представлению. Применительно к изображениям разложение Фурье позволяет легко выделять в изображении высокочастотные элементы (ВЧ — мелкие резкие переходы, детали изображения) и низкочастотные (НЧ — плавные цветовые переходы, области постоянного цвета).

   Получить НЧ-картинку в Photoshop очень просто, достаточно применить сглаживающий фильтр, например, Blur, Gaussian Blur. ВЧ-изображение получается при применении фильтра Other, HighPass. Причём выполняется равенство (1).

   

   Любое изображение является суммой своей низкочастотной и высокочастотной картинок. Представим, что в ходе оцифровки (сканирования, съёмки) у нас возник муар. Такое изображение помимо НЧ и ВЧ содержит паразитные отклонения, которые и требуется устранить (2).

   

   Особенность муара в том, что это обычно ритмичный узор с полосами примерно постоянной ширины; в среднем, цвет изображения с муаром сохраняется.

   Самое полезное для наших целей свойство модели RGB (помимо того, что она естественна для оцифрованных изображений) — сильная корреляция цветовых каналов. На качественном изображении детали объектов присутствуют во всех трёх каналах, ведь все несут определённую долю яркостной информации. А поскольку детали — суть ВЧ-элементы каналов изображения, очевидно, что в первом приближении они похожи (в отличие от цветного муара, который в каждом канале выглядит по-своему).

   Всё, что нам требуется для устранения муара, — получить хотя бы один канал без муаровых полос. Чаще всего он уже есть, а если нет, поможет комбинация исходных. Предположим, мы получили такое ч/б изображение; обозначим его K. Если вычесть из исходной картинки подготовленный ч/б канал, результатом будет поканальное отличие RGB от K (3).

   

   Если теперь применить к полученной разностной картинке высокочастотный фильтр Filter, Other, HighPass, то все НЧ-составляющие будут подавлены, и мы получим (4):

   

   Остаётся только вычесть результат из исходной картинки. Если подставить все элементы из уравнений выше, получим:

   

   То есть картинка без муара!

   Подавление муара в Photoshop

   В качестве образца для эксперимента возьмём изображение на рис. 1, в котором при съёмке на цифровой фотоаппарат возник чудовищный сюжетный муар на полупрозрачной ткани фона. Особенно хорошо это видно в красном и синем каналах.

   Сначала любым способом нужно получить ч/б версию изображения без муара. Простейший вариант — проверить цветовые каналы RGB (можно и L из Lab). Чаще всего есть один либо вообще без муара, либо незначительно повреждённый (у нас это Green). Его берём за основу, если нужно, подмешиваем разность двух других для подавления неоднородности.

   Шаг 1. Дублируем слой исходного изображения.

   Шаг 2. Применяем к дубликату Image, Adjustment, Channel Mixer и в монохромном режиме (опция monochrome) выводим на 100% наименее повреждённый канал (в нашем случае — зелёный).

   Шаг 3. Вновь дублируем слой цветного оригинала и применяем к новому дубликату Channel Mixer в монохромном режиме. Наименее повреждённый - на 100%, другие - на -50% и +50%, пробуя оба варианта: +50/-50% и -50/+50% (рис. 2).

   Рис. 2. Смешение каналов в Channel Mixer

   Рис. 3. Ч/б канал без муара

   Шаг 4. Подбираем прозрачность слоя до устранения полос муара в ч/б виде (рис. 3).

   Шаг 5. Сводим два ч/б слоя вместе командой Layer, Merge down (или Ctrl + E).

   Шаг 6. Вычитаем наш ч/б слой из оригинала. В Photoshop для этого применяем команду Image, Apply Image. Тип операции Subtract — вычитание. А для дальнейшего применения специального режима наложения Linear Light масштабный коэффициент Scale = 2, константа суммирования 128 (рис. 4). Получилась средне-серая картинка с небольшими отклонениями в большую и меньшую стороны.

   Рис. 4. Вычитаем ч/б изображение из оригинала

   Шаг 7. Назначаем слою режим наложения Linear Light (см. рис. 6), фактически суммирующий подготовленный слой с нижележащей картинкой. Изображение снова выглядит как ч/б (рис. 3).

   Рис. 5. Цветовой муар подавлен

   Шаг 8. Применяем к слою фильтр Filter, Other, HighPass с наименьшим радиусом, при котором полосы муара исчезнут (рис. 5).

   Шаг 9. Назначаем слою чёрную слой-маску — + щелчок по пиктограмме в палитре Layers (рис. 6) и белой кистью рисуем в маске по местам муара.

   Рис. 6. Создание маски слоя

   На рис. 7 показано, как алгоритм справился с муаром в каналах.

   Рис. 7. Каналы красный и синий после обработки

   Метод отлично разделывается с цветным растровым муаром и таким сложным дефектом, как кольца Френеля, возникающим при сканировании плёночных оригиналов. В следующий раз мы рассмотрим самый сложный случай подавления одноцветного (монохромного) муара, при котором невозможно получить ч/б канал смешением исходных.

   Об авторе: Александр Миловский (www.milovsky.ru), эксперт по вопросам цветокоррекции и цветовоспроизведения, преподаватель Санкт-Петербургского политехнического университета, сертифицированный эксперт Adobe.