חדשות הצילוםביקורת מצלמותמאמרים על צילוםפורום צילום d-spot.co.il  

Topaz Detail 2

מאת:

המרדף אחרי פרטים.
כולנו רוצים כמה שיותר פרטים בתמונה.
אמרתם פרטים, אמרתם חידוד.
בביקורת זו נסקור את המוצר החדש יחסית מבית Topaz Labs הנקרא Topaz Detail.
כלי זה, כשמו כן הוא, נועד לטפל ב"פרטים" בתמונה – הדגשה וחידוד.
רק לפני שנתחיל לתהות על קנקנו של כלי זה, נסקור מעט את תהליך החידוד.

חידוד

בניגוד לדעה הרווחת לעיתים, תהליך החידוד אינו מוסיף פרטים לתמונה, לפחות לא "חידוד קונבנציונאלי", ולכן חידוד אינו פעולה הפוכה לטשטוש. חידוד עוזר לנו לראות את מה שקשה להבחין בו. כלי למשיכת תשומת לב. כמו איפור על פניה של נערה טובת מראה.

הרעיון הכללי בתהליך החידוד הוא הדגשת שינויים ו"חלוקה לקבוצות" (ניגודיות בין קבוצות פיקסלים).
התהליך אמור לייצר הבדלים ברורים יותר בין משטחים ופרטים.
השיטות לעשות זאת רבות.

ב- Photoshop קיימים מספר כלים שניתן להשתמש בהם לטובת חידוד.
ה- 2 הקלאסיים הינם Unsharp Mask ו- High Pass Filter.
בגרסאות האחרונות נוסף ה- Smart Sharpen ששייך למשפחה שונה של כלי "חידוד".

  • UnSharp Mask – פעולת חידוד המבוצעת ב- 2 שלבים. ראשית הפעלת מסנן Gaussian Low Pass Filter על עותק של התמונה המקורית. התוצר הינו תמונה מטושטשת (זו מסיכת ה- Unsharp). כעת נחסר את התמונה המטושטשת מהתמונה המקורית, התוצר יהיה "תמונת הפרשים" שעיקר המידע בה הוא הדגשה של מעברים. כעת התוצר הזה נחבר לתמונה ומקורית ונקבל הדגשה של "פרטים" – חידוד. זהו הרעיון הכללי של התהליך כאשר מעשית, ישנו אלגוריתם הקובע רמות סף לשינוי ועוצמת האפקט דרך מיסוך ולא חיסור ישיר.
  • High Pass Filter – יצירת מסנן המדגיש הפרשים בדומה למה שהצגנו במאמר "פיקסלים ותמונה 101 – Custom Filter". מעשית ב- Photoshop גם הוא ממומש דרך חיסור של מסנן Low Pass Filter.
  • Smart Sharpen – זהו מסנן בעל גישה שונה. המסנן מבוסס על פעולה שנקראת "Deconvolution". הוא מעריך שהופעל מסנן "טשטוש" (Low Pass Filter) על התמונה ומבצע את הפעולה ההופכית. תיאורטית, מסנן זה יכול ל"שחזר" פרטים שנעלמו מהתמונה שכן מעשית הוא מבצע פעולה הפוכה לטשטוש.

המגרעת העיקרית שבכלי חידוד אלו, יצירת Halos, "הילות", כאשר אנו בוחרים לבצע חידוד אגרסיבי יחסית.
מבלי להיכנס לעומקם של הדברים, הסיבה העיקרית ליצירת ה- Halo הוא האופי הליניארי קבוע במרחב של הכלים הללו.
כלומר, הפעולה שלהם לא מתחשבת במיקום בפיקסלים או בערך שלהם, אלא רק במיקום היחסי שלהם לנקודה המעובדת.

"הילות" – על מה ולמה

אחרי שהבנו מעט מהו חידוד וגם ראינו איך מסנן חידוד גנרי עובד ננסה להבין מה המגבלה של מסנני החידוד ה"גנריים" כדוגמת ה- Unsharp Mask של Photoshop.
כולנו מכירים את ה"הילות" שמופיעות בעד שימוש ב- Unsharp Mask.
כדי להבין מעט את הבעיה יצרנו תמונה בגווני אפור בגודל של 145 על 145 פיקסלים.
התמונה, בעלת רקע 50% אפור וקשת מעגלית אשר בנויה מאפור בערך 40.
הקשת בנויה עם אפקט Anti Aliasing כדי ליצור מעבר מדורג בין רמות הבהירות בדומה לאפקט שמסנני Anti Aliasing על גבי החיישן יוצרים.

Original Circle

על התמונה הזו הפעלנו את מסנן ה- Unsharp Mask של Photoshop בערכים הבאים:

  • Amount – 75.
  • Radius – 2.5.
  • Threshold – 0.

התוצאה שקיבלנו:

Circle - Unsharp Mask Applied

כדי להבין מה קרה לקחנו פס בעובי פיקסל בודד (שורת פיקסלים) לאורך התמונה מעט מעל לאמצע התמונה (כדי לדגום איזור בו פעל מסנן ה- Anti Aliasing, לקחנו את שורת הפיקסלים ה- 65 מלמעלה).

Circle - USM - Selected Row

זהו הגרף המתאר את ערכי הבהירות לאורך החתך עבור התמונה המקורית וה"מחודדת":

מהתבוננות בנתונים ניתן לראות את השפעת מסנן ה- Anti Aliasing, הנקודות האדומות במרכז הנפילה החדה (פיקסלים 30, 42 בצידו השמאלי של המעגל ו- 106 ו-118 בצידו הימני). מסנן זה "מאט שינויים".

הנקודות הירוקות מתארות את ערכי הבהירות לאורך אותה שורת פיקסלים לאחר הפעלת מסנן ה- Unsharp Mask.
ניתן לראות שבאזורים אחידים אין שינוי בין התמונות. כאשר הגענו לשפה ניתן לראות את השפעת מסנן ה- Unsharp Mask.
ראשית את 4 הפיקסלים שהיו במרכז הנפילה לערך המסנן "חידד". ציינתי שחידוד הוא "חלוקה לקבוצות", כלומר פיקסלים שהם בעלי ערכי ביניים, נמצאים בין לבין על גבול של שינוי (שפה) "נדחפים" לעבר אחת הקבוצות המקיפות אותן. במקרה הזה לעבר ערכי הבהירות הגבוהים, בדומה להיקף העיגול. זוהי פעולת חידוד תקינה ורצויה.

בנוסף לה ניתן לראות התנהגות מוזרה, זו היוצרת "הילה". מעט לפני הנפילה פתאום יש קפיצה ברמת הבהירות לערכים שמעולם לא היו בתמונה, גבוהים הרבה יותר מהסביבה ומהם נפילה חזקה לערכים כהים שמעולם לא היו בתמונה. המעבר החד הזה נראה לא טבעי בדמות "הילה" בתמונות. זו כבר מגרעת רצינית, היום אלגוריתמי החידוד מחפשים דרכים יצירתיות להימנע ממנה.

עמקים וגבעות

כיצד נוצרו ה"גבעות" וה"עמקים" הללו?
נתאר על אותה שורת פיקסלים את תהליך מסנן ה- Unsharp Mask (נתאר תהליך מקורב כפי שתואר למעלה, בפועל ישנם "אופטימיזציות" על ידי מסיכה, אך התוצאה בהקשר הזה זהה).

נתבונן בתרשים הבא (המתאר את השלבים של חידוד בשיטת ה- Unsharp Mask):

פרסנו את 4 השלבים של חידוד התמונה.
באדום, התמונה המקורית. בירוק, התמונה לאחר הפעלת Gaussian Blur. בטורקיז, ההפרש בין התמונה המקורית לתמונה המטושטשת. בחום התמונה המחודדת שהיא חיבור של התמונה המקורית עם ההפרש.

כאמור, את ההילות, המעברים החדים אנו מקבלים כתוצאה מהחיסור של התמונה המטושטשת מהתמונה המקורית באזורים בהם יש מעברים חדים בתמונה המקורית. זוהי לא מסקנה מפתיעה, אתם מכירים אותה מהתנסות יום יומית עם המסנן.

על מנת להראות לכם שתופעה זו אינה מנת חלקו של מסנן ה- Unsharp Mask בלבד, ביצענו על אותה שורת פיקסלים מדידה לאחר הפעלת 3 שיטות חידוד שונות ב- Photoshop אשר הצגנו בתחילת הסקירה.
הפרמטרים שהופעלו על ידי מסנן ה- Smart Sharpen:

  • Amount – 125.
  • Radius – 2.5.
  • Remove – Gaussian blur

הפרמטרים עבור חידוד על ידי High Pass נלקחו מהמדריך ב- Luminous-Landscape:

  • Radius – 10.
  • Blending Mode – Hard Light.
  • Opacity – 70.

לקחנו, שוב, את אותה שורת פיקסלים (ה- 65) המשמשת אותנו למבחן ובקנו את השפעת שיטות החידוד.
אנו מצפים לראות את תופעת ה"הילה" ב- 3 הכלים שכן כלים אלו ליניאריים קבועים במרחב, והילות טבועות ב"גנים" שלהם.

גרף התוצאות:

מי פחות, מי יותר, כולן (שיטות החידוד) בעלות תופעת ה"הילה".
מעשית, בתמונות ברזולוציה של מצלמה מודרנית אפקט כזה על 3 פיקסלים אינו מורגש כלל.
אך עדיין היינו רוצים לקבל יכולת לחדד, באגרסיביות יחסית, מבלי לשלם ב"הילות" לא לנו.
בשביל זה פותחו המון כלים מתמטיים, שכן הבעיה הזו שאנו רואים כפיקסלים, הינה למעשה בעיה חמורה הרבה יותר בהמון תהליכים של עיבוד אותות.

חברת Topaz Labs הציגה בעת האחרונה כלי שזה כוחו העיקרי, יכולת לבצע חידוד ללא הילות.
כיצד הוא מתמודד מול הכלים הללו והאם הוא מקיים את ההבטחה נבחן בהמשך.

הכר את המחדד

גרסא 2 של Topaz Detail בנויה על ממשק משתמש שעבר שדרוג מהותי בחיצוניות שלו (מה שעתיד להיעשות עם כל שאר המוצרים של החברה). אך עדיין הלוגיקה מאחורי הפרמטרים וסדר הפעולות נשאר דומה.

Topaz Detail 2 - Main Window

במרכז, תצוגה מקדימה של התמונה כאשר כל הפעולות הנבחרות תקפות.

משמאל סרגל ה"מתכונים" המכיל "מתכונים" מוכנים מראש של הפרמטרים. שיוט על אחד המתכונים עם העכבר יאפשר תצוגה מקדימה שלו בחלון המוקטן ממעל. בלחיצה על המתכון הפרמטרים הייחודיים שלו יופעלו על התמונה.
מתחת כפתורים המאפשרים שמירה של הפרמטרים הנוכחיים לקובץ Text לטובת שיתוף בפרומים, שמירה כמתכון או אף ייבוא של פרמטרים.

בחלק הימני "מגרש המשחקים". הכפתורים שנותנים למשתמש את היכולת לשלוט ולהפיק מהתוכנה את היכולות שלה.
הפרמטרים השונים מחולקים לתת תפריטים שונים על פי אופי האפקט.
תת התפריט העיקרי הינו תפריט הפרטים – Details.
בתת תפריט זה 6 פרמטרים ("סליידרים" / סרגלים):

  • Small Details – שליטה על רמת החידוד של פרטים "עדינים" / "קטנים".
  • Small Boost – הגברת חידוד פרטים "עדינים" אשר "רכים" באופן יחסי.
  • Medium Details – שליטה על רמת החידוד של פרטים "בינוניים".
  • Medium Boost – הגברת חידוד פרטים "בינוניים" אשר "רכים" באופן יחסי.
  • Large Details – שליטה על רמת החידוד של פרטים "גסים" / "גדולים".
  • Large Boost – הגברת חידוד פרטים "גסים" אשר "רכים" באופן יחסי.

ראוי להתעכב על המושג Boost שחדר לחיינו לאחרונה והוא אפנתי בקרב הכלים הנפוצים.
כמו בכל הכלים של Topaz Labs סרגל ה- Boost פועל גם כאן באותה שיטה, הגברה / הנחתה מופרזת ולא יחסית של הערכים הקטנים.
במקרה שלנו, ערכים קטנים אומרים פרטים "רכים", לא חדים ביחס לסביבה. שימוש ב- Boost אומר שאם בחרנו לחדד למשל את הפרטים הקטנים, חלקם מלכתחילה חדים במידה שונה, הפרמטר Boost שבחרנו יפעל בעיקר על הפרטים הפחות חדים יחסית.

כלי דומה, שכולם מכירים, הינו ה- Vibrancy.
במקרה שלו, הוא כלי לשליטה ברמת הרוויה. כאשר אנו בוחרים להגדיל את הרוויה, כלי ה- Vibrancy מבצע הגברת רוויה באופן לא יחסי. פיקסלים רווים יחסית הוא משאיר כמעט ללא שינוי ואילו פיקסלים "חסרי" רוויה מקבלים טיפול אינטנסיבי.

תת התפריט הבא הינו ה- Tone.
אין סיבה להתעכב באופן מיוחד על תפריט זה. מופיעים בו כלים המוכרים לכולם, עיבוד בסיסי של ניגודיות, בהירות, איזון צבע וכדומה.

מתחתיו, אפשרות חדשה בגרסא 2 של התוכנה – DeBlur.
זהו מסנן שביכולתו לשחזר פרטים שאבדו על ידי שימוש בטשטוש גאוסי. שחזור תמונה הוא תהליך שנקדיש לו פעם מאמר משלו. מבחינתנו, מדובר בכלי "חידוד" בדומה ל- Smart Sharpen של Photoshop.
ממידע פנימי, גם כאן מדובר על פעולת "Deconvolution" איטרטיבית. כאשר פרמטר ה- Radius הינו הפרמטר שאמור להיות זהה לפרמטר ה- Radius של ה- Gaussian Blur שאנו מניחים כי הופעל וה- Strength הינו מספר האיטרציות לשחזור.

תת התפריט האחרון הוא ה- Color.
באופן דומה ללשונית ה- Tone, עוסקת בכלים בסיסיים של עיבוד צבע – גוון ורוויה (עם אפשרות ה- Boost בדומה ל- Vibrancy).
מלבד זאת יש כפתורים ייעודיים לביטול וביצוע חוזר של הפעולה האחרונה, שליטה ברמת ההגדלה של התצוגה וכו'.

חדד

אז איך כל זה עובד?
האמת, הסיבה העיקרית שתוכנה זו משכה את תשומת ליבי היא כי לטעמי היא הראשונה שמיישמת שיטות עכשוויות בעולם עיבוד התמונה.
שיטות אלו משתמשות במנגנונים מתמטיים מתקדמים לבצע לתמונה "פירוק" – Decompositions.
אני לא אכנס לעומק, רק נתאר בכלליות כיצד זה עובד במודל של Topaz Detail.

המחדד שלנו, Topaz Detail מקבלת תמונה צבעונית ומפרקת אותה לתמונה המכילה את הפרטים (ערוץ הבהירות) ותמונה המכילה את ערוצי הצבע, בדומה למשל ל- LAB Mode ב- Photoshop.
בהמשך, התוכנה לוקחת את תמונת ערוץ הבהירות (הפרטים) ומפרקת את התמונה ל- 3 תמונות שונות.
כל תמונה מכילה פרטים בגודל מסוים (ה- Decomposition בתוכנה זו הוא מוכוון פרטים). 3 התמונות תואמות לגדול הפרטים, קטן, בינוני וגדול.

Topaz Detail - How It Works - Processing Chart

כעת כל תמונה (המייצגת גודל פרטים מסוים) חווה חידוד על פי הפרמטרים שהמשתמש קובע (עבור הגודל המסוים).
החידוד מבוצע על ידי מסנן ייחודי.
במאמר שלנו על פיקסלים הצגנו את המסננים הבסיסיים. במסננים אלו המשקלים השתנו עם המרחק מהפיקסל המחושב.

Classic Gaussian Blur Filter

בשיטה בה Topaz Detail משתמשת המשקלים משתנים עם המרחק (כמו בחידוד קלאסי) ועם ערך הבהירות של הפיקסל (שיטת סינון ייחודית).

Bilateral Gaussian Blur Filter

שיטות אלו נקראות Bilateral Filters.
והן מאפשרות ביצוע פעולות של הפילטרים הקלאסיים תוך שימור "קצוות".

בדוגמה שהראינו על חידוד, ראינו כי כאשר המסננים מגיעים לנקודת מעבר חדה בין ערכי הבהירות הם מתבלבלים ומייצרים "קפיצה" – Ringing של הערכים. מה שאנחנו רואים כ- Halos.

אם נגדיר את המסנן שלנו בצורה כזו שיפעל שונה בעת קפיצה בערכים (כלומר יזהה קצוות), שכן המשקלים שלו מסתגלים בהתאם לערכי הבהירות של הפיקסלים הרי שנוכל להימנע מאותן תופעות לא רצויות.
זה בדיוק מה ש- Topaz Detail עושה.

למעשה קיים ב- Photoshop כלי שמשתמש בדיוק במסנן מסוג זה – Surface Blur. זהו למעשה Gaussian Blur עם תכונות של שימור קצוות.
אם רוצים לסטות מעט, מי שרוצה ליצור מסנן חידוד מבוסס Unsharp Mask ללא תופעת ה- Halos (או לפחות בעוצמה מתונה) יכול לחסר תמונה שטושטשה עם מסנן זה בדומה לתהליך שתיארנו בעבר.

לאחר שקבענו את פרמטרי החידוד, בנפרד עבור כל גודל פרטים, הפעלנו חידוד המתחשב בקצוות ולכן לא יוצר Halos כל שנותר הוא לחבר מחדש את התמונה ביחד עם ערוץ הצבע (שעליו יכול לשלוט המשתמש בעזרת התפריטים האחרים).

זוהי כל התורה.
קל מאוד לומר, קשה מאוד לבצע.
יעיד על כך הזמן שהמשתמש מחכה לעליית התוכנה.
כאשר תפעילו את התוכנה תמתינו לתוכנה לבצע את פעולת הפירוק, זה עלול לקחת זמן רב עבור תמונות מרובות פיקסלים ומחשבים איטיים (זוהי פעולה מקבילית, לכן כמה שיותר מעבדים יותר טוב). בשונה משאר התוכנות להם אתם רגילים, כאשר תבחרו פרמטרים ותלחצו על Enter, התהליך ההפוך לוקח שבריר של זמן.

האם זה עובד?

כדי להראות לכם, לקחנו את אותו עיגול מהדוגמאות הקודמות והפעם חידדנו אותו בעזרת Topaz Detail.

Circle - Topaz Detail Applied

כמובן שאין לכם יכולת לראות בגודל כזה את האפקט.
אבל נתבונן לרגע בפרופיל הערכים:

כפי שניתן לראות, אין תופעת Halos.

עמודים: 1 2

תגים: , , ,