PEDAGOŠKI FAKULTET U ZENICI ODSJEK MATEMATIKA I INFORMATIKA Predmet: RAČUNARSKA GRAFIKA Studentica: AZRA HARAČIĆ

SEMINARSKI RAD TEMA: IZOŠTRAVANJE SLIKE SA «UNSHARP MASK»

Zenica, januar 2007.

SADRŽAJ:

1. Uvod 2. Kako je nastao alat «Unsharp Mask» 3. Kako nastaje iluzija 4. Matematika Unsharp Mask procesa 5. Kako se koristi Unsharp Mask 6. Primjeri gdje je korišten Unsharp Mask 7. Literatura

UVOD

«Unsharp mask» se koristi za izoštravanje slika, iako je to teško povjerovati iz samog naziva (unsharp = engl. neizoštren). Stvarno izoštravanje je usvari magija. Naravno da ne možemo izoštriti sliku više nego što jeste. Ako nije oštra nakon snimke, nema načina da dobijemo potrebne informacije naknadno. Ono što možemo uraditi je da kreiramo iluziju oštrine tako što povećamo kontrast uz ivice na slici. Ovo povećavanje kontrasta dovodi do isticanja ivica čineći da one izgledaju oštrije.

Znači unsharp mask je tehnika manipulacije slike, sada već poznata mnogim korisnicima digitalnih softvera za obradu slike. Prvi put je bila korištena 1930. godine u Njemačkoj. Naziv «unsharp» potiče iz činjenice da tehnika koristi mutni (blured) ili «unsharp» (neizoštreni) pozitiv da kreira «mask» (masku) originalne slike. Unsharp mask se tada kombinuje sa negativom kreirajući iluziju da je dobijena slika oštrija od originala.

Unsharp mask alat imamo u mnogim softverskim paketima za manipulaciju slike (npr. Adobe Photoshop ili GIMP). Nešto više o ovom alatu u nastavku teksta.

KAKO JE NASTAO ALAT «UNSHARP MASK» Da bi razumjeli o čemu se u stvari radi moramo se vratiti na sami početak.

Ime ima svoje izvore, kao i mnoge stvari vezane za fotografiju, u mračnoj sobi. Štampanje na staromodan način je uključivalo proiciranje negativa željene slike na foto-osjetljivi papir. U namjeri da se naglase ivice na štampi i da tako izgledaju oštrije, operator mračne sobe je pravio nešto što se zvalo unsharp mask.

Tehnika se sastojala od kreiranja pozitiva koji je neznatno van fokusa od originalnog negativa. Umjesto da se ovaj negativ stavi na fotografski papir, on je stavljen na drugi film. Tako će ova nova verzija pozitiv slike. Pošto smo ga snimili neznatno izvan fokusa, ako ga preklopimo sa originalnim dijelom filma, sve ivice u sastavljenoj slici će imati mali halo-efekatu tačno suprotnoj boji od one koja je na drugoj strani ivice.

Na primjer crni objekat svijetlo sivoj pozadini, tj. crno drvo i svijetlo sivo nebo će imati originalni negativ na kojem će biti bijelo drvo i tamno sivo nebo. Ako odštampamo ovaj negativ vratit ćemo se normalnom drvetu s tim da će štampa biti pozitiv. Da je ta štampa primjenjena kao slaba slika na drugom filmu, još uvijek bi bilo crno na sivom. Ako je i neznatno van fokusa imali bi neznatno van fokusa crno drvo na sivoj podlozi na našem novom filmu. To je naša maska. Kada bi bila u fokusu kao i original, sastavljanjem ne bih došlo do promjena. Ali pošto je naša slika malo van fokusa njeni tonovi će se razliti i dati mali halo-efekat duž ivica u slici. Ovi efekti će biti u suprotnim tonovima od onih sa druge strane ivice. Kada odštampamo, dobit ćemo crno drvo na sivoj pozadini, ali ovi halo-efekti će služiti da posvjetle nebo uz ivice draveta, da bi one izgledale oštrije.

Što se tiče digitalne «mračne sobe», kada koristimo unsharp mask alat u Photoshopu, mi ne vidimo sav ovaj proces, jer se on odvija van scene. Mi samo vidimo krajnji rezultat.

Slika 1. Efekat pretjeranog

izoštravanja

KAKO NASTAJE ILUZIJA

Šta se vidi na ovoj slici?

Slika 2.

Bez obzira šta naše oči možda vide, ova slika je sastavljena od tačno 8

nijansi sive. Ali ako je pogledamo vidjet ćemo da se svaki segment čini nijansiran, lijevo svjetliji, a desno tamniji. Ovo je optička ilizija zbog načina na koji naše oči vide oštri kontrast. Drugi primjer iluzije kontrasta koji demonstrira ovaj specifičan nesklad našeg mozga i očiju je ovaj:

Slika 3.

Unsharp mask koristi različite tehnike da simulira ove efekte kontrasta, i

ustvari se poigrava sa načim mozgom i očima. Unsharp mask prilagođava kontrast piksela oko tačke da bi se povećao ili smanjio kontrast između njih i susjednih piksela, di tako dobila ilizija oštrije slike sa više detalja. Ovo se može demontrirati na jednostavnoj slici.

Slika 4. Prije upotrebe Unsharp Mask Slika 5. Poslije upotrebe Unsharp Mask

Kao što se vidi lijeva slika je poprilično oštra. Na desnoj slici su se desile neke čudne stvari. Naime, to je efekat koji Unsharp mask koristi da bi uvećao kontrast među različitim bojama u slici, da bi omogućio iluziju oštrine (a ustvari ne izoštrava ništa, jer ne može sliku van fokusa da ponovo fokusira, nego nudi iluziju oštrine).

Na slici desno, kao što se vidi, tamo gdje se spajaju dvije različite boje došlo je do halo-efekta. Očigledno, ovo je pretjeran i neželjeni efekat za fotografije, ali za naše svrhe on dobro prikazuje princip rada. Ovaj halo-efekat je rezultat prilagođavanja kontrasta koji stvara Unsharp mask. Ako se malo udaljimo od monitora lakše je vidjeti ovaj efekat. Dok lijeva slika ima oštre rubove na svim segmentima boje, slika lijevo se čini mnogo oštrija.

MATEMATIKA UNSHARP MASK PROCESA

Matematika za Unsharp mask se može jednostavno demonstrirati sa slijedećim slikama i graficima.

Slika A Ovo je originalna «u fokusu» test slika sa jednim rubom u sebi. Ovo pokazuje kako bi trebalo da izgleda rub oštre slike.

Slika B Ovo je original «van fokusa» test slika koja pokazuje izgled slike napravljene sa kamerom koja je van fokusa. Ovo je ulazna slika za Unsharp mask.

Slika C Ovo je prvi korak Unsharp mask procesa. Slika je neizoštrena (ne fokusirana) verzija slike B.

Slika D Ovo je slika C oduzeta iz slike B i može se smatrati Maskom

Slika E Ovo je završna Unsharp mask slika gdje su B i D sabrane (sastavljene) zajedno. Amound (količina) u Unsharp mask jednostavno specificira koliko slike D treba dodati, Treshold (prag) je nivo razlike koji mora postojati u slici D prije nego je dodamo slici B.

Poprečni presjek slike gore se može prikazati na slijedećem grafiku:

Slika 6. Poprečni presjek slike

Da bi bilo jasnije proces se može prikazati na još jednoj slici.Proces oštrenja se odvija na mutnoj verziji originalne slike. Ovo se onda oduzme od originala da se otkrije prisustvo rubova, i tako se kreira Unsharp Mask. Zatim se povećava kontrast na ovim rubovima, uz pomoć maske, zbog čega je krajnja tačka oštrija.

Korak 1. Otkriti rubove i kreirati masku Korak 2. Povećati kontrast na rubovima

Original Povećan kontrast originala

Unsharp mask -

Mutna (blured) kopija

Original

= Unsharp Mask

= Izoštrena krajnja slika

Ako se rezolucija na slici iznad poveća, možemo bolje vidjeti da je krajnja slika oštrija:

Original Izoštreno

KAKO SE KORISI UNSHARP MASK

U Photoshopu se Unsharp Mask može pronaći odlaskom na meni Filters→Sharpen→Unsharp Mask… nakon čega se otvara slijedeći prozor:

Slika 7. Podešavanje za Unsharp Mask

Kao što se vidi, ovdje se izvrše postavke za Unsharp Mask. Imamo tri klizača

koja treba podesiti. Amount : (0-500%) Ovaj parametar je izražen u procentima. On se odnosi na jačinu oštrosti koju želimo postići, odnosno kontroliše koliko kontrasta je dodato. Što je veći procenat, veći i efekat Unsharp Mask. Radius : (0.1-120) Određuje koliko će piksela sa obe strane ruba biti obuhvaćeno izoštravanjem. Što je veća vrijednost radiusa, više pixela je obuhvaćeno. Ako se vidi Halo-efekat na fotografiji, to je najvjerovatnije zbog prevelike postave radiusa. On kontroliše koliko da zamuti original da bi stvorio masku. Treshold : (0-255) Služi za postavljanje minimalne razlike u vrijednosti pixela koji pokazuju rub na koji se mora primjeniti izištravanje. Što je ova vrijednost manja više piksela je pod utjecajem, a što je vrijednost veća manje pixela je obuhvaćeno.

Ovako možemo zaštititi područja sa blagim tonalnim prelazom od oštrenja, npr. Mnoge fotografije su napravljene sa dubinom polja tek toliko da obuhvate subjekat u fokus, ali pozadina ostane mutna. Ako je za Treshold uzeta mala vrijednost, to može dovesti da Unsharp Mask pokuša da izoštri pozadinu, što nije poželjan efekat.

Ako smo dobro podesili ova tri klizača (ili jednostavno upisali njihove vrijednosti u box) dobit ćemo slijedeći rezultat:

Slika 8. Originalna slika Slika 9. Slika izoštrena sa Unsharp Mask

Ne postoji neko pravilo za podešavanje ove tri veličine, ali nakon kratkog

eksperimentisanja na nekoj slici (fotografiji) nije teško razumjeti šta koja veličina radi, i kako je treba podesiti. Ali ipak evo nekih savjeta za postavke: Amount : podešavanje na 75-125% je dobar početak za eksperimentisanje, a za slike sa većom rezolucijom 100% - 200% Radius : za on-line prezentacije postavka 0.5 pixela, za fotografije za printanje preporučuje se 1.2 – 1.5, za za fotografije sa puno detalja oko 3 pixela Treshold : dobar start je 3 – 4, za portrete 6.

Još nekoliko savjeta: Preporučuje se da se krene od postavke za radius, i to početi sa 1.0 i 1.5 pixela. Takođe treba imati na umu da malom radiusu odgovara veći amount i obrnuto. Uvijek ove postavke treba mijenjati na slici čija je veličina postavljena na 100% (view = 100% size)

PRIMJERI GDJE JE KORIŠTEN UNSHARP MASK

Često se desi da prilikom skeniranja slike (fotografije) dođe do blagog zamućenja. To je sasvim normalno. Na svu sreću tu je Unsharp Mask koji nam može pomoći. A evo kako:

Korak 1: Trebat će nam slika koju smo skenirali. I naravno izoštravanje, kao što je već

navedeno koristimo na kraju, tj. Kada smo izvršili sve ostale

potrebne modifikacije.

Korak 2: Prebaciti sliku u Lab Color.

Image → mode → Lab color

Korak 3: Channel preview Kliknuti na Channels u layer paleti, trebalo bih se vidjeti

nešto slično ovome

Korak 4: Izabrati Lightnes Channel

Kliknuti na Lighnes. Slika će postati crno-bijela, što je

normalno

Korak 5: Primjeniti Unsharp

Mask

Otići na Filter → Sharpen →Unsharp Mask. Podesiti

slijedeće postavke: Amount : 120% - 220%,

Radius : 1.0 do 1.5 pixela Treshold : 0

Nakon ovoga kliknuti OK

Korak 6: uporediti

Korak 7: ponovo vratiti sliku na RGB mode

Image → mode → RGB I gotovo je. Trebali bih se

vidjeti neki napredci.

Drugi primjer korištenja je slijedeći. Naime Unsharp Mask može biti jako koristan alat za obrađivanje slika planeta. Evo kako izgleda slika Jupitera prije i poslije korištenja ovog alata:

Slika 10. Korištenje alata Unsharp Mask

Nakon što su podešeni Radius na 2 i Amound na 130% slika planete je mnogo jasnija nego što je bila. U to se lako uvjeriti ako pogledamo slijedeće slike:

Originalna slika iznad u poređenju sa izoštrenom slikom ispod

Slika 11. Primjena alata Unsharp Mask

LITERATURA: http://docs.gimp.org/en/plug-in-sharpen.html http://www.steeldolphin-forums.com/htmltuts/unsharp.html http://www.earthboundlight.com/phototips/unsharp-mask.html http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/unsharp-mask.htm http://www.photosector.com/Sections+index-req-viewarticle-artid-6-page-1.html http://en.wikipedia.org/wiki/Unsharp_masking http://www.practicalastronomer.com/USM_Planet.pdf http://www.focusmagic.com/usmhowitworks.htm