Wyostrzanie w lustrzance cyfrowej

W kwietniowym numerze 2008 Digital Foto Video,w artykule “EXIF prawdę ci powie”,Państwo Ewa Prus i Piotr Dębek piszą na str.108 m.in…..”Sharpness – wyostrzanie.Siła,z jaką aparat wyostrza zdjęcia.Nie ma nic wspólnego z rzeczywistą ostrości,jest zabiegiem destrukcyjnym i nieodwracalnym”
W tym samym numerze DFV w artykule “Ile megapikseli ma sens ?”Pan Marcin Bójko pisze na str.123 m.in.
“…algorytmy wyostrzające w aparacie nie są tylko kwiatkiem do kożucha.Gdy wyostrzamy zdjęcia w komputerze,proces sprowadza się do podbicia kontrastu krawędzi.W aparacie cyfrowym na pierwszym etapie obróbki procesor usiłuje odzyskać dane,które stracił z powodu rozmycia obrazu i ograniczeń sensora.”
Czy nie ma tu sprzeczności między pierwszym a drugim artykułem ?Może się mylę,może żle zrozumiałem.
Bardzo proszę o wyjaśnienie.
I jeszcze jedno.W lustrzance cyfrowej Nikon D80,w menu ustawień jest:
Wyostrzanie:
– automatyczne
– 0 normalne
– -2 obniżone
– -1 nieco obniżone
– +1 wyższe
– +2 duże
Stąd moje pytanie: jakie wyostrzanie ustawiać ?

Ustaw na “0 normalne”.
Moim zdaniem obojętnie gdzie wyostrzamy,to efekt jest podobny – zaczyna wyłazic ziarno na zdjęciach.
Jednak w komputerze,programy do obróbki pozwalają miec większą kontrolę nad tym procesem niż oprogramowanie w aparacie.
Teoria o odzyskiwaniu danych z powodu rozmycia obrazu wydaje się śmieszna – bo niby co miało rozmyc obraz ?Powietrze?Soczewki w obiektywie?
Jeśli nawet soczewki,to matryca rejestruje obraz już rozmyty i oprogramowanie może jedynie wyostrzyc przez podbibie kontrastu krawędzi,bo nie zna takiego samego obrazu nierozmytego z prawidłową ostrością.
Dlatego zgodzę się z pierwszą teorią,że wyostrzenie programem (w aparacie lub na komputerze) to zabieg destrukcyjny i nie mający nic wspólnego z prawdziwą ostrością.
Prawdziwa ostrośc to jedynie dobry,ostry obiektyw.

Witam wnikliwego czytelnika
Sprzeczność w tekstach jest pozorna. Stopień wyostrzania, który możemy ustawić w menu, to nie jest to samo, co ów “pierwszy etap obróbki”. Ustaw sobie na próbę maksymalne wyostrzanie w aparacie i zrób parę zdjęć: czegoś o kontrastowych krawędziach – zobaczysz na nich obwódki, takie jak po wyostrzeniu w komputerze. Pstryknij niebo, najlepiej wieczorne – zamiast gładkiego gradientu zobaczysz ziarnistość. Zrób zdjęcie na wysokim ISO, a zobaczysz, jak wygląda wyostrzony szum (strasznie wygląda). To są właśnie efekty rzeczonego “zabiegu destrukcyjnego”. Dla jasności: jeśli zamierzasz użyć zdjęć takich jak wyszły z aparatu, robiąc z nich odbitki albo pomniejszając do sieci, wszystkie te “efekty specjalne” nie będą na tyle widoczne, żeby przeszkadzały.
Gorzej, jeśli zamierzasz korygować zdjęcia ręcznie, w komputerze. Im dalej idąca korekcja, tym bardziej niepożądane efekty wyostrzania w aparacie będą wyłazić. Na przykład jeśli zechcesz podnieść kontrast na wspomnianym wyżej wieczornym niebie, jego ziarnistość zmieni się w solidną kaszę. Dzieje się tak dlatego, że aparat wyostrza wszystko równo – to, co wymaga podkreślenia szczegółów i to, co powinno być gładkie. Gdy obrabiasz zdjęcia w programie, ostrzenie jest ostatnim etapem. Możesz go kontrolować, dbając by wyostrzone zostało tylko to, co powinno.
Co do Nikona, to nie mam z nim osobistych doświadczeń, ale na pewno nie jest tak, że aparat na jakimkolwiek ustawieniu zmiękcza zdjęcia. “Normalne” to znaczy zapewne “takie, jakie goście w Nikonie uznają za właściwe”, a nie brak wyostrzenia w ogóle. Na pewno nie ustawiałabym wyższego, a czy niższe, to już zależy od chęci do dalszej obróbki.

Pani Ewo,bardzo dziękuję za wyczerpujące wyjaśnienie.Jeszcze raz wróciłem do wymienionych przeze mnie we wczorajszym poscie artykułów i moje wątpliwości zostały rozwiane.
Dziękuję także johnasowi.
Serdecznie pozdrawiam

Była kiedyś w liceum taka bajka o dwóch malarzach. Jeden malował prawdziwe, drugi piękniejsze obrazy.
Wychodzi na to, że to kwestia gustu i indywidualnego wyczucia.
Ze względu na dużą ilość zdjęć i skandalicznie małą ilość czasu na obróbkę zdjęć post factum, sensownym wydaje się już w aparacie (jeśli on to zrobi z głową) lekkie podrasowanie. Jeśli mam więcej czasu na zabawę z kompem to nastawy na zero i RAW.

Filtr antyaliasingowy przed matrycą. Niemal każdy aparat z marycą bayerowską taki filtr posiada (wyjątkami były stare pełnoklatkowe Kodaki i Leica M8)…

Chyba, że jest to dekonwulacja – wtedy powinna być pierwszym krokiem obróbki…

No dobrze. To wytłumaczę skrót myślowy, który stoi za tym sformułowaniem o odzyskiwaniu danych. Po pierwsze w technologii cyfrowej, nie zależnie czy to zdjęcie, czy może dźwięk z płyty cd albo MP3 mamy do czynienia z ciągłym odzyskiwaniem danych, które nawet całkiem nieźle działa, zważywszy, że płyt CD (a nawet o zgrozo MP3) da się słuchać i 99,9% populacji nie widzi w tym żadnej profanacji dźwięku.
W technologii cyfrowej dźwięk zapisywany jest na podstawie próbek sygnału branych co jakiś czas z sygnału analogowego. Te próbki zapisywane są na nośniku cyfrowym, a później na ich podstawie w odtwarzaczu (CD, komputer pokazujący obraz, DVD itp., aparat cyfrowy) odzyskuje się właściwy obraz uzupełniając dane które nie zostały zapisane w procesie próbkowania. Najłatwiej wytłumaczyć to właśnie na przykładzie aparatu cyfrowego, bo w znacznej większości matryc (wyjątek stanowi Foveon X3) każde dwa sąsiadujące ze sobą piksele rejestrują obraz o innym kolorze. Układ pikseli w linii jest RGBGRGBGR… Tak więc matryca o 10 milionach pikseli ma 5 milionów pikseli zielonych i po 2,5 miliona pikseli czerwonych i niebieskich. Ale z aparatu wychodzą zdjęcia które w każdym kanale RGB mają po pełne 10 milionów pikseli. Tak więc w czasie przetwarzania danych pobranych przez matrycę aparat odzyskuje/odgaduje informacje o wartościach koloru w 20 milionach punktów (2/3 obrazu). Robi się to za pomocą procesu zwanego interpolacją.
Teraz pozostaje pytanie jak to zrobić. Pytanie na które nie ma prostej odpowiedzi. W większości przypadków dokładny algorytm jest pilnie strzeżoną tajemnicą. Ja podam tylko dwa możliwe rozwiązania, pokazując, że za każdym razem możemy uzyskać inne wyniki.
Załóżmy, że mamy dane x1=10, x2=11, x4=2,x5=3. Szukamy danej x3. Najprostszy sposób to średnia z dwóch sąsiednich danych: czyli (x2+x4)/2, która wynosi 6,5. Taki algorytm nazywamy liniowym, bo przybliżaliśmy poszukiwaną wartość za pomocą funkcji liniowej. Zwróćmy uwagę, że skok między x2 a x4 jest ogromny, jeśli jest to zdjęcie to można spodziewać się, że znajduje się tam krawędź, ale algorytm liniowy jest bardzo zachowawczy – przybliża dane za pomocą prostej. Na obrazie zobaczymy rozmycie krawędzi. Co możemy zrobić? Ano możemy wziąć bardziej skomplikowaną funkcję, czyli na przykład funkcję kwadratową, albo sześcienną. W pierwszym przypadku do obliczeń wchodzą 3 punkty, w drugim 4.
Jeśli weźmiemy algorytm kwadratowy to interpolowana wartość dla x1, x2 i x4 wynosi 8,3 a dla x2,x4 i x5 wynosi 4,6. Jak widać w obu przypadkach algorytm lepiej oddaje rzeczywistość, czyli krawędź która prawdopodobnie była na zdjęciu. Algorytm sześcienny w tym przypadku głupieje, bo podaje wartość -6,2, co pokazuje, że akurat wielomiany wysokich stopni umiarkowanie nadają się do interpolowania funkcji, które nie są gładkie, czyli mają duże skoki (krawędzie w obrazach).
Tan przydługi już wywód zakładał tylko jeden rodzaj interpolacji – wielomianami i na dodatek tylko w jednym a nie dwóch wymiarach. W praktyce raczej stosuje się sinusy i cosinusy, choćby dlatego, że później używane są one również w algorytmie kompresji JPG.
Teraz odpowiednio stosując rodzaj interpolacji można lepiej lub gorzej przybliżać ostre skoki w sygnale (obrazie). Wachlując parametrami interpolacji (stopniem wielomianu, ilością funkcji sin(kx) itp) można lepiej lub gorzej odzyskiwać dane jakie utraciliśmy przez samą naturę próbkowania cyfrowego. Nie wiem tego na 100%, ale logiczne jest, że algorytm wyostrzania w lustrzance ingeruje w najsensowniejszym momencie – w czasie interpolacji. Choćby dlatego, że wtedy mamy najmniej danych, więc najłatwiej (najszybciej) jest przeprowadzić obliczenia. Na 100% tego nie wiem, bo oczywiście algorytmy konwersji obrazu z matrycy są tajemnicą konkretnych firm.

No nie do końca. Bo nawet najostrzejszy obiektyw padnie jeśli algorytm interpolujący dane jest do bani. Zresztą w czasach analogowych istniało coś takiego jak równanie zdolności rozdzielczej, które szło mniej więcej tak:
1/R=1/Rf+1/Ro
gdzie R to rozdzielczość całkowita, Ro rozdzielczość obiektywu, Rf – rozdzielczość filmu. Różne źródła podają różnie, Kodak podnosi wartości w mianowniku do kwadratu, Fuji podaje takie wartości. Przepuszczenie tego przez Exela jest wielce pouczające, bo pokazuje, że rozdzielczość układu optycznego jest wypadkową rozdzielczości wszystkich podzespołów i wcale nie jest tak, że jeśli obiektyw daje 200 lp/mm a film 100 lp/mm to rozdzielczość układu wyniesie 100 lp/mm (według Fuji 66 lp/mm, według Kodaka 89 lp/mm).

Z pewnością istnieje coś takiego w dobie cyfrowej choć jeszcze nie udało mi się dotrzeć do literatury na ten temat, a doktorzy z Politechniki Warszawskiej zajmujący się optyką na szybko nie potrafili odpowiedzieć na pytanie czy istnieje odpowiednik równania zdolności rozdzielczej dla aparatów cyfrowych i jak je jeść jeśli jest.

Co to jest dekonwulacja ?

Dekonwulacja to składanie wielu takich samych kadrów różniących się jednak położeniem płaszczyzny ostrości,w jedno zdjęcie dla uzyskania większej głębi ostrości lub trójwymiaru.Myślę,że jaad75 to miał na myśli.

A nie dekonwolucja? Najogólniej rzecz biorąc, w fotografii jest to skomplikowana jak nie wiem co metoda wyostrzania, dająca rewelacyjne efekty. Istnieją programy wykorzystujące coś takiego (na przykład Astra Image, było w programach miesiąca w maju), ale Photoshop o ile mi wiadomo do nich nie należy. Fakt, jeśli ostrzy się dekonwolucją, to na początku.

Faktycznie powinno być dekonwolucja

Tak, rzeczywiście, prawidłowym terminem jest dekonwolucja, dekonwulacja tyczy się czegoś innego – mój błąd…
A z programów, które działają z PS-em, a używają tej metody ostrzenia (lub raczej “deblurowania”), należy wymienić Focus Magic (występuje jako wersja plug-in), czy Re-focus (z pakietu plug-inów Optipix 3)… Dekonwolucja jest też jedną z dwu dostępnych metod ostrzenia w RAW Therapee.

Deblurowanie to dobre określenie )

Bardzo dziękuję za wyjaśnienie.