Муар нам только снится

Скажите, чего вам не хватает в Photoshop? Только честно и без глупостей вроде «хочу кнопку — сделать красиво!» Моих пожеланий разработчикам Adobe хватило бы на 10 лет вперёд. Например, почему до сих пор нет режима наложения Add (сложение) в палитре Layers? Где поддержка Z-буфера для работы с 3D-изображениями? Когда будет полноценная поддержка HDRI (изображений с расширенным динамическим диапазоном)? Почему нет никаких инструментов для обработки изображений в частотном представлении?

Последний вопрос интересует больше всего. Совершенствование инструментов ретуши и цветокоррекции в пакете более-менее движется, а вот частотная обработка на позициях десятилетней давности. Это тем более странно, учитывая прошедший бум вейвлет-анализа в научной среде. Только представьте себе, что вместо вызова фильтров повышения резкости можно было бы слегка приподнять амплитуду высоких частот, а для подавления муара просто вырезать его полосу… Впрочем, перечень полезных задач частотной обработки для дизайнера тут же и заканчивается. Неудивительно, что разработчики не спешат в этот омут ради двух-трёх интересных операций. Придётся нам снова и снова реализовывать частотные манипуляции пространственными фильтрами.

Разложение на низкие и высокие частоты

Идея простейшего разложения на НЧ и ВЧ известна давно. Берём исходное изображение и подвергаем фильтрации с помощью классического Гауссова размытия. Полученная картинка будет содержать только низкие частоты. Причём в пространственном представлении подавляются все мелкие и контрастные детали размером менее радиуса размытия.

Если теперь из исходного изображения вычесть размытый вариант, в остатке окажутся высокие частоты — те самые мелкие детали. В Photoshop функция выделения ВЧ реализуется фильтром HighPass, но для работы в диапазоне 0–255 к результату добавляется 128, из-за чего фильтрованное изображение в целом воспринимается как нейтрально серое.

Казалось бы, имея отделённую информацию о деталях, можно проделывать уникальные операции ретуши, но у Photoshop в палитре Layers почему-то нет режима простого математического сложения (Add) или вычитания (Subtract). И ведь эти операции доступны в диалоговом окне команды Apply Image, но для интерактивной работы её, увы, не применишь.

Режим наложения Linear Light — новое слово в обработке изображений

Не стоит отчаиваться, есть неплохая замена сложению и вычитанию — режим наложения Linear Light. Да-да! Тот самый, странный, непонятно зачем появившийся в Photoshop режим способен совершить настоящую революцию. Начнём с того, что формула режима тривиальна:

L = A + 2 в (B — 128),  

где A — нижележащий цвет, B — накладываемый, L — результат наложения. Формула применяется по каналам раздельно.

Если нижним слоем будет размытая картинка, а верхним — результат работы фильтра HighPass, мы получим изображение с удвоенными по силе деталями, поскольку в формуле присутствует коэффициент 2. Значит, результат ВЧ-фильтрации нужно ослабить, т. е. вдвое уменьшить контраст. Самый простой способ — команда Image, Brightness/

Contrast (Contrast = -50%). До сих пор не верится, что эта бестолковая операция оказалась самой эффективной. Обратите внимание: ослабление контраста не эквивалентно снижению непрозрачности слоя до 50%!

В результате получаем бутерброд из двух слоёв: НЧ и ВЧ в режиме Linear Light. Это исходное изображение, разделённое на два компонента, каждый можно обрабатывать независимо. Например, попробовать взять сравнительно большой радиус размытия для НЧ, но малый для фильтра HighPass. Результат эквивалентен подавлению средних частот, чего стандартными фильтрами не добиться. А для реализации вычитания в режиме Linear Light нужно всего-навсего инвертировать накладываемое изображение. В общем, простор для экспериментов.

Монохромный муар — средние частоты

Рис. 1. Монохромный сюжетный муар

Попробуем с новым инструментарием решить по-настоящему важную задачу. Продолжая тему предыдущего выпуска, вернёмся к муару, на этот раз монохромному, как на рис. 1 (знакомая девушка — мы любим её улучшать).

Напомним, что муар — паразитный узор, возникающий в результате интерференции пространственных частот в оригинале (растровой структуры печатного оттиска или же регулярного мелкого узора в сюжете и т. п.) и пространственной частоты растра устройства оцифровки (сканера или цифрового фотоаппарата). Но, в отличие от уже разобранного и сравнительно простого случая цветового муара, от сюжетного не застрахован никто. В рис. 1 муар не просто присутствует, он одинаков во всех цветовых каналах, из-за чего канальные манипуляции бессмысленны.

Многие считают такую картинку безнадёжной для коррекции и лишь выражают девушке искренние соболезнования. Но только не мы, ведь у нас есть частотное разложение! Спасём красоту, а уж она спасёт мир…

Идея метода проста: монохромный муар обычно представляется как биение светлоты, т. е. чередующиеся светлые и тёмные полосы определённой ширины. Если из изображения удалить частоты, отвечающие муару (фактически, средние частоты) и максимально сохранить высокие частоты мелких деталей (фактуры изображения), муар будет подавлен!

Алгоритм подавления монохромного муара

На рис. 1 на плече у девушки отчётливо различимы муаровые полосы на полупрозрачной ткани рукавов. Но подавлять их простым размытием нельзя — исчезнет фактура ткани. Выделим для начала все высокие частоты, включая частоту муара.

Шаг 2. Вызываем фильтр Гауссова размытия (Blur, Gaussian Blur) и подбираем минимальное значение радиуса, при котором полностью исчезнут полосы муара (рис. 2), но сам фильтр к слою не применяем! Подобранный радиус позволяет определить наиболее низкие частоты, используемые муаром. В примере — 7,5 пикселя.

Рис. 2. Подбираем радиус размытия для подавления муара, но фильтр не применяем!

Шаг 3. Применяем к слою-дубликату фильтр High Pass с тем же радиусом, что на шаге 2, оставляя только частоты, полностью содержащие муар.

Рис. 3. Назначаем режим Linear Light и непрозрачность 50%

Шаг 4. Инвертируем верхний слой командой Image, Adjustment, Invert, чтобы он работал на подавление, а не на усиление муара.

Шаг 5. Назначаем слою режим наложения Linear Light, а непрозрачность (Opacity) — 50% (рис. 3). Результат наложения выглядит как обыкновенная размытая картинка. Так и есть, наш верхний слой компенсировал высокие частоты, из-за чего осталась только НЧ-составляющая.

Шаг 6. А теперь главное действие — применяем к верхнему слою фильтр Гауссова размытия (Blur, Gaussian Blur). Радиус размытия медленно увеличиваем от нуля до тех пор, пока сохраняется фактура и не выступает муар. Это не просто подавляет паразитный узор, самое важное — максимально сохраняет фактуру. Не забудьте в конце применить фильтр.

Рис. 4. Создаём маску слоя

Шаг 7. Немного поэкспериментируем с непрозрачностью (Opacity) верхнего слоя для равномерного эффекта подавления. Не пугайтесь, что изображение стало устрашающим, нам из него нужны только те части, где был муар. Небольшое увеличение Opacity до 64% дало нужный эффект.

Рис. 5. Результат подавления монохромного муара

Сравните увеличенные фрагменты муарного поля до и после коррекции (рис. 6). Не так уж плохо для одного дополнительного слоя!

Описанный алгоритм работает тем лучше, чем регулярнее полосы муара. Если пространственная частота муара колеблется в широких пределах, могут частично потеряться детали, но в сравнении с ручной ретушью выигрыш колоссальный.

Рис. 6. Результат подавления муара

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