Live Racing (liveracing) wrote,
Live Racing
liveracing

Частотное разложение. Ultimate. Конспект и видео

Оригинал взят у zhur74 в Частотное разложение. Ultimate. Конспект и видео
Цикл завершен. Начавшаяся 4 года назад история подошла к логическому концу. Я не изобретал этот прием, мне просто удалось вытащить его из узкого кулуарного круга «крутых профи» и запустить в широкие массы. Само название «частотка» — яркое тому доказательство. Огромное спасибо Александру Миловскому за подсказку, позволившую мне открыть Америку через форточку (так мой дед называл изобретение для себя лично чего-либо уже известного окружающим). Именно из его статьи шагнул в массы термин «частотное разложение».

Спасибо всем, кто ходил на курсы и мастер-классы, присылал письма, делился результатами собственных экспериментов. И задавал вопросы. Благодаря вам состоялось это занятие. В приведенном ниже видео за пять с хвостиком часов вы сможете освоить разложение на пространственные частоты. Каким бы подробным ни был рассказ, он не сможет затронуть все тонкости и хитрости наработанные практикующими специалистами. Но базу для осмысленной самостоятельной работы заложить сможет.

Если смотреть занятие целиком неудобно, идите под кат. Там вы найдете конспект занятия и видеозапись, нарезанную на 12 частей в соответствии с программой. Я понимаю, что многие с большим удовольствием почитали бы статьи. Но написать 12 таких статей — это, фактически, написать книгу. Поэтому проще и удобнее было просто рассказать.



1. Теория.

Разложение в спектр.

  • В 1807 году Жан Батист Жозеф Фурье подготовил доклад «О распространении тепла в твёрдом теле», в котором использовал разложение функции в тригонометрический ряд

  • При таком преобразовании функция представляется в виде суммы синусоидальных колебаний (гармоник) с различной амплитудой

  • Любой сигнал может быть представлен в таком виде, а все образующие его гармоники вместе называются спектром

  • В 1933 году Владимир Александрович Котельников сформулировал и доказал теорему, согласно которой любой сигнал с конечным спектром может быть без потерь восстановлен после оцифровки, при условии, что частота дискретезации будет как минимум в два раза выше частоты верхней гармоники сигнала



Что такое пространственные частоты.

  • Частота с которой меняется яркость при перемещении по горизонтали или вертикали

  • Изображение это двумерный сигнал (яркость меняется при перемещении по горизонтали и вертикали), поэтому общая решетка образуется из двух решеток различных ориентаций — горизонтальной и вертикальной

  • Чем выше частота, тем быстрее меняется яркость, тем мельче детали которые она задает

  • Самые мелкие детали — это перепады яркости на контрастных контурах



Разложение на полосы частот.

  • Для эффективной обработки сигнала нет необходимости раскладывать его в спектр, достаточно разложить его на несколько полос, содержащих все гармоники ниже или выше определеной частоты

  • Самые низкие частоты задают общее распределение яркости и, как следствие, цвета

  • Средние частоты уточняют эту картинку принося основные объемы объектов

  • Верхние частоты добавляют самую мелкую детализацию — фактуру поверхностей



Дополнительные материалы:
Алексей Шадрин. «Управление визуальным объемом изображений»
Александр Миловский. «Муар нам только снится»




2. Простое разложение на 2 полосы частот.

Фильтры нижних и верхних частот.

  • Gaussian Blur — фильтр нижних пространственных частот

  • Чем больше Raduis, тем более крупные детали убираются, тем ниже оставшиеся частоты

  • High Pass — фильтр верхних пространственных частот, дополнительный к Gaussian Blur

  • High Pass показывает детали, которые убрал Gaussian Blur при том же значении Radius

  • Эти детали отображаются в виде отклонения от средне-серого цвета (отклонения от средней яркости в каждом канале)


Сложение исходного изображение из частотных полос.

  • Добавить эти отклонения к исходному изображению может режим Linear Light

  • Контраст ВЧ-слоя надо понизить в два раза вокруг средней яркости (тон 128), чтобы скомпенсировать заложенное в Linear Light удвоение

  • Это можно сделать при помощи кривых (Curves) подняв черную точку в позицию (0; 64) и опустив белую в позицию (255; 192)

  • Можно понизить контраст при помощи Brightness/Contrast с установкой Contrast -50 и активированным ключем Use Legacy

  • Вместо понижения контраста можно уменьшить до 50% непрозрачность слоя, но в этом случае регулятор Opasity использовать нельзя, а нужно воспользоваться регулятором Fill



Дополнительные материалы:
Андрей Журавлев. «Ретушь портрета на основе частотного разложения»




3. Dodge & Burn

Идеология Dodge & Burn.

  • Основная идея этой техники: ручное осветление излишне темных и затемнение слишком светлых участков для придания объекту более гладкой и правильной формы

  • Таким же образом усиливаются или дорисовываются недостающие объемы

  • Классически реализуется при помощи инструментов Dodge Tool и Burn Tool, но эти инструменты допускают только деструктивную обработку

  • Может быть реализована при помощи режимов наложения или корректирующих кривых с рисованием по макске слоя

Реализация Dodge & Burn при помощи режимов наложения.

  • Для сильной перерисовки свето-теневого рисунка используются режимы наложения Multiply и Screen

  • Рисование производится на пустых или залитых нейтральными для данных режимов цветом слоях

  • Основным преимуществом такой работы является большая сила воздействия: Multiply способен затемнять даже белый объект, а Screen осветлять даже черный

  • Дополнительным плюсом является возможность работать разным цветом на одном слое и простота выбора цвета: его можно брать с самого изображения

  • Минусом (особенно для начинающих) является уже упомянутая сила воздействия, заставляющая точно контролировать свои движения

  • Для легкой финальной правки применяют слой в режиме Soft Light (прозрачный или залитый средне-серым)

  • Плюсами являются: мягкость и визуальная однородность воздействия; ограниченный диапазон воздейстывий; отсутствие воздействия на белые и черные участки



Реализация Dodge & Burn при помощи кривых.

  • Затемнение и осветление производится при помощи корректирующих слоев кривых (Curves), а необходимые участки прорисовываются по их маскам

  • При затемнении происходит повышение, а при осветлении понижение, насыщенности изображения. Для их компенсации к каждому слою кривых через маску вырезания (Create Clipping Mask) добавляется слой Hue/Saturation

  • К плюсам метода можно отнести большую (по сравнению с использованием режимов наложения) гибкость последующих настроек

  • Минусом является невозможность вносить разные оттенки цвета при помощи одного корректирующего слоя



Для самостоятельного изучения:
Алиса Еронтьева и Дмитрий Никифоров. «Портретная ретушь»




4. Инструменты их настройки

Почему выгодно править частотные полосы по отдельности.

  • При ретуши необходимо согласовывать цвет и его переходы с одной стороны и фактуру поверхности с другой

  • При исправлении формы крупных объектов выгодно использовать пониженную непрозрачность

  • Для сохранения мелких объектов (фактура поверхности) необходимо использовать 100% непрозрачность

  • Мягкая граница кисти у штампа — вынужденный компромисс между этими двумя требованиями

  • Жесткий стык между однородными однотипными фактурами заметен не будет



Выбор радиуса при разложении на две полосы частот.

  • Для Gaussian Blur выгодно задавать большой радиус, чтобы максимально убрать фактуру

  • Для High Pass выгодно задавать малый радиус, чтобы не пропустить объемы

  • Конкретное значение выбирается как компромиссный вариант между этими двумя условиями

  • При этом учитывается детали какой крупности мы относим к фактуре


Визуализация при выборе радиуса разложения.

  • Радиус Gaussian Blur удобнее подбирать плавно увеличивая его, пока не исчезнут ненужные детали

  • Радиус High Pass удобнее подбирать плавно уменьшая его, пока не пропадут ненужные объемы

  • Если более важной является форма, радиус удобнее подбирать ориентируясь на содержимое НЧ (размытая картинка)

  • Если более важной является фактура поверхности, радиус удобнее подбирать ориентируясь на содержимое ВЧ («хайпасная» картинка)



Зависимость радиусов от размера лица и крупности дефектов.

  • Пропорции среднего лица (ширина к высоте) составляют примерно один к полутора

  • При вычислении радиусов удобнее отталкиваться от высоты лица, так как она меньше зависит от ракурса съемки

  • Для удаления аккуратной фактуры кожи необходимо взять значение Radius порядка 1/280 - 1/250 от высоты лица

  • Для удаления мелких дефектов (прыщи, морщины и т.п.) необходимо взять значение Radius порядка 1/100 - 1/120 от высоты лица

  • Для удаления крупных дефектов (подглазины, шрамы и т.п.) необходимо взять значение Radius порядка 1/50 - 1/60 от высоты лица






5. Ретушь при разложении на 2 полосы частот

Ретушь НЧ-составляющей — исправление формы.

  • Находящуюся на НЧ слое форму удобно ретушировать при помощи инструментов Clone Stamp, Brush и Mixer Brush

  • Штампом работаем с мягкой кистью и пониженной непрозрачностью

  • Можно работать на новом прозрачном слое с настройкой штампа Sample: Current & Below

  • При этом на экран можно вывести общий вид картинки, а не только НЧ слоя.

  • Кисть (Brush Tool) удобно использовать для закрашивания локальных дефектов (пробойные блики, проваальные тени и т.п.) телесным цветом

  • Mixer Brush используется для быстрого разглаживания лишних объемов


Ретушь ВЧ-составляющей исправление фактуры.

  • Работаем штампом с жесткой кистью и 100% непрозрачностью

  • Можно работать на новом прозрачном слое с настройкой штампа Sample: Current & Below и отображением только ВЧ слоя

  • Чтобы ретушировать глядя на финальную картинку надо работать на самом ВЧ слое (его копии) с настройкой штампа Sample: Current Layer

  • Чтобы иметь возможность откатиться к исходному состоянию ретушь проводят на копии слоя ВЧ с применением к нему команды Create Clipping Mask

  • Для лучшего контроля над деталями можно временно включить корректирующий слой кривых, повышающий контраст ВЧ составляющей

  • При отсутствии на изображении необходимой текстуры можно перенести ее с другой фотографии



Как работает Healing Brush.

  • На НЧ слое после размытия на участках рядом с контрастной границей появляется цвет соседней области

  • На ВЧ слое вдоль контрастных границ появляются ореолы противоположных цветов

  • Если в процессе ретуши ВЧ слоя убрать ореол на финальной картинке на этом участке появится цвет соседней области

  • Healing Brush переносит фактуру с донорской области, подгоняя цвет и яркость под ретушируемого участка под цвет и яркость его окрестностей

  • Его работа построена на алгоритме частотного разложения, а значение радиуса привязано к размер кисти






6. Отдельные приемы ретуши

Как побрить человека.

  • Вынести волоски (щетину) на ВЧ слой и заменить их фактурой чистой кожи

  • Если щетина была темная, поправить цвет на НЧ слое

  • Внимательно следите за фактурой, она сильно отличается на разных участках лица

  • «Брить» мужчину тяжело, поскольку на лице не хватает нужной фактуры

  • При необходимости нужную фактуру кожи можно взять с другой фотографии



Борьба с пробойными бликами. Ретушь НЧ.

  • Изображение раскладывается на две полосы с установками обеспечивающими полный переход фактуры кожи на ВЧ слой

  • На НЧ слое участки пробойных бликов закрашиваются цветом кожи

  • При необходимости на них наносится свето-теневой рисунок передающий объем объекта

  • Борьба с пробойными бликами. Ретушь ВЧ.

  • Если блик пробойный и вообще не содержал фактуры, она переносится с целых участков кожи

  • Если блик близок к пробойному и фактура кожи все-таки содержится, после ретуши НЧ она визуально усилится

  • Чтобы смягчить этот эффект можно наложить на нее фактуру с более гладких участков на отдельном слое с пониженной непрозрачностью






7. «Честное» разложение на 2 полосы частот

Ошибка High Pass.

  • Максимальный диапазон разностей яркости от -256 (вычитаем белый из черного) до 256 (вычитаем черный из белого) составляет 512 тоновых уровней

  • Максимально возможные отклонения от средней яркости от -128 (затемнение) до 127 (осветление)

  • При наличии мелких деталей на массивном фоне отличающихся по яркости более чем на 128 уровней High Pass ошибается

  • Обычно это случается на точечных бликах расположенных на темном объекте

  • Чем больше радиус размытия, тем больше сама ошибка и вероятность ее появления.

  • На практике, при малых радиусах разница является «гомеопатической» и рассматривать ее как реальную проблему можно только с академической точки зрения

  • При больших радиусах ошибка составляет реальную проблему, поскольку «гасит» мелкие блики



Создание ВЧ составляющей вычитанием НЧ из оригинала.

  • Альтернативой High Pass является наложение на исходное изображение размытой версии при помощи команды Apply Image в режиме Subtract с установками Scale:2 Offset:128

  • В поле Offset (смещение) задается значение яркости вокруг которого будет откладываться результат вычитания

  • В поле Scale устанавливается во сколько раз будет уменьшаться результат вычитания перед добавлением к значению Offset

  • Диапазон установок Scale от 1 до 2, то есть контраст можно понизить максимум в 2 раза

  • Применять корректирующий слой понижающий контраст в этом случае не нужно, поскольку он уже понижен установкой Scale:2



Особенности разложения 16-битных изображений.

  • При вычислении ВЧ через команду Subtract у 16-битных изображений появляется ошибка величиной в 1 восьмибитный (128 шестнадцатибитных) уровень

  • Верочятно, это связано с тем, что реально вычисления происходят в пятнадцатибитном виде

  • Чтобы избежать этой ошибки при работе в 16-битном режиме вместо команды Subtract используют команду Add с активированным ключом Invert и установками Scale:2 Offset:128



Использование Surface Blur для получения НЧ составляющей.

  • В случае применения для получения НЧ составляющей Gaussian Blur вдоль контрастных границ создаются сильные ореолы

  • Ретушь в области ореолов может привести к "затягиванию" на объект цвета соседнего фона

  • Проблема проявляется тем более сильно, чем больше радиус размытия, поскольку в этом случае ореолы становятся более массивными и плотными

  • Чтобы избежать такой проблемы НЧ составляющую можно создавать при помощи фильтра Surface Blur

  • Границы, имеющие перепад яркости больше уровня установленного регулятором Threshold, не размываются

  • На практике удобнее всего подобрать значение Radius при установленном на максимум Threshold, а потом уменьшать значение Threshold до восстановления контрастных границ






8. Автоматизация процесса

Запись универсального экшена для разложения на 2 полосы частот.

  • Все операции выполняются со слоями, созданными самим экшеном

  • Слой создается командой Layer > New Layer и сразу переименовывается

  • Текущее изображение помещается на него при помощи команды Image > Apply Image с установкой Layer: Merged

  • Переключения между слоями выполняются при помощи шоткатов «Alt»+«[» и «Alt»+«]»

  • Для возможности переключения вместо отключения видимости слоя его непрозрачность уменьшается до нуля

  • При необходимости перемещение слоев выполняются командами Layer > Arange

  • В качестве подсказки перед применением Gaussian Blur в экшен вставляется команда Stop с комментариями по подбору радиуса

  • При регулярном применении Stop можно деактивировать или удалить


Преимущества «честного» разложения при работе с экшенами.

  • При записи экшена количество стандартных операций не является критичным

  • При этом важно минимизировать количество операций, требующих участия пользователя

  • Вычисление ВЧ составляющей через наложение НЧ на копию исходного слоя избавляет пользователя от задания радиуса для фильтра High Pass

  • Дополнительным плюсом такого метода является возможность применить для размытия не Gaussian Blur, а какой-нибудь другой фильтр


Создание набора экшенов для разложения на 2 полосы.

  • Сделать набор экшенов с жестко заданными значениями радиуса можно на основе универсального экшена

  • Для этого нужно убрать команду Stop, отключить диалоговое окно в Gaussian Blur и настроить его радиус на требуемый

  • Для удобства последующей работы с файлом к названиям слоев Low и High можно сразу добавить приписку со значением радиуса размытия


Экшен для пакетной обработки с настройкой по первому кадру.

  • При обработке серии фотографий с одинаковой крупностью объектов было бы удобно один раз вручную подобрать нужный радиус разложения, а потом применять его ко всей серии

  • Это можно сделать, если вместо прямого вызова конкретного фильтра вписать в экшен команду вызова последнего использовавшегося фильтра

  • Теперь достаточно один раз вызвать нужный фильтр (в рамках стандартного экшена или отдельно), настроить его параметры и он будет применяться при всех следующих запусках экшена






9. Разложение на 3 полосы частот

Зачем раскладывают картинку на три полосы.

  • Чаще всего задача такого разложения — вынести все дефекты в среднюю полосу частот

  • Таким образом можно бороться с объектами определенного типоразмера, например веснушками

  • Кроме того, в средних частотах находится большинство «старящих» элементов: глубина морщин, жилистость, вены, провисания, мешки под глазами и т.п.

  • Реже ретушируются все три полосы, в этом случае процесс аналогичен разделению на 2 полосы, но позволяет проще работать объектами разного типоразмера


Как это сделать.

  • Для НЧ увеличиваем радиус Gaussian Blur пока не останется чистая форма

  • Для ВЧ уменьшаем радиус High Pass пока не останется чистая фактура

  • Создаем между нами слой средних частот применив к нему сначала High Pass с радиусом который использовался для создания НЧ, а потом Gaussian Blur с радиусом который использовался для создания ВЧ

  • Универсальное правило: High Pass следующего слоя имеет такой же радиус, как Gaussian Blur предыдущего

  • Теперь можно ретушировать средние частоты не обращая внимание не только на фактуру, но и на разницу цвета исходной и ретушируемой области

  • При «честном» разложении средние частоты получаются вычитанием из исходного изображения низких и высоких


Автоматизация разложение на три полосы.

  • Для создания ВЧ удобно использовать High Pass, поскольку он позволяет более наглядно подобрать радиус

  • В процессе подбора уменьшаем радиус High Pass пока на ВЧ не останется чистая фактура

  • Вместо High Pass можно использовать Gaussian Blur с визуализацией ВЧ составляющей

  • Слой средних частот можно получить вычитая из исходного изображения верхние и нижние частоты






10. Упрощенный метод ретуши средних частот (Inverted High Pass)

Почему можно упростить ретушь средних частот.

  • Ретушируя средние частоты мы прежде всего убираем лежащие в них излишние локальные объемы

  • Это можно сделать проще, не раскладывая изображение на три полосы, а выделить среднюю и вычесть ее из исходника

  • Вычитание должно быть локальным: только на участках где присутствует лишний объем, пропорционально степени его подавления


Как это сделать.

  • Подбирать радиус для High Pass удобнее через Gaussian Blur (через НЧ составляющую) и наоборот

  • Делаем копию исходного слоя

  • Вызываем Gaussian Blur, плавно увеличиваем радиус пока не исчезнут ненужные детали, запоминаем его значение и нажимаем Cansel

  • Вызываем High Pass, плавно уменьшаем радиус пока не пропадут ненужные объемы, запоминаем его значение и вводим радиус подобранный на предыдущем шаге

  • Применяем Gaussian Blur с радиусом подобранным на предыдущем шаге

  • Инвертируем изображение

  • В два раза понижаем контраст вокруг средней точки

  • Переключаем режим наложения на Linear Light

  • На слой вычитающий средние частоты из исходного изображения набрасываем черную маску

  • Белой кистью по маске прорисовываем те участки, на которых нужно подавить крупные детали


Автоматизация процесса.

  • Все рутинные операции записываются в экшен

  • Полоса средних частот получается вычитанием из исходного изображения НЧ и ВЧ полос с подобранными пользователем радиусами

  • За счет этого визуализация оказывается наиболее комфортной

  • Подбор верхнего радиуса можно делать после наложения на исходное изображение инвертированной СЧ+ВЧ составляющей. В этом случае используется Gaussian Blur и на размытой картинке начинает проступать чистая фактура


Чем приходится расплачиваться за скорость.

  • Результат ручной ретуши выглядите естественно прежде всего из-за сохранения мелких неоднородностей

  • За скорость и простоту приходится расплачиваться механистически правильной формой объектов, что визуально удешевляет работу

  • Соотношение радиусов обычно выбирают 1:3 или меньше, иначе результат будет выглядеть слишком неестественным

  • Для более тонкой работы соотношение радиусов берут примерно 1:2 и производят несколько циклов разложения с разными значениями вилки

  • При ретуши второстепенных участков можно брать соотношение 1:4 и даже больше



Для самостоятельного изучения:
Евгений Карташов. «Рецепты частотного разложения»




11. Частотное разложение и другие инструменты Photoshop

Средние частоты и Clarity.

  • Алгоритм работы Clarity строится на усилении (ослаблении) средних пространственных частот

  • При этом работа идет только по яркостной составляющей изображения

  • Повышение и ослабление Clarity не симметрично

  • Инструмент использует интеллектуальное размытие с сохранением контрастных контуров напоминающее Surface Blur, но не совпадающее с ним

  • При умеренных значениях можно рекомедовать использование Clarity в конвертере, при условии, что в дальнейшем изображение не будет подвергаться «сильной» обработке



Высокие частоты и повышение резкости.

  • Искусственное повышение резкости есть ни что иное, как усиление самых верхних из содержащихся в изображении частот.

  • При подготовке пейзажей основной проблемой является замыливание (исчезновение) сверх мелкой детализации (трава) вследствии нехватки разрешения.

  • Аналогичная проблема встает при подготовке изображений с мелкими деталями для размещения в интернете

  • Создать визуально ощущение наличия сверх мелких деталей можно добавив в изображение мелкий шум, согласованный с его элементами

  • Для этого повышаем резкость классическим способом, но оставляем это повышение только на низко контрастных областях

  • Проще всего это сделать используя Surface Blur в качестве фильтра, создающего нерезкую маску







12. В завершение разговора

Для чего еще можно применять частотное разложение

  • Частотное разложение — это универсальный метод применимый к любому жанру фотографии

  • Убирать складки на ткани или других материалах

  • С его помощью можно смягчать слишком жесткие тени

  • Избавляться от разводов оставшихся после общей ретуши

  • Решать любые задачи, требующие различной работы с общей формой и мелкими деталями



Почему после частотного разложения картинка выглядит плохо?

  • Ретушь — это процесс не поддающийся автоматизации

  • Частотное разложение не делает ретушь за вас, оно лишь упрощает решение некоторых проблем

  • Увлекшись возможностью решить все «несколькими размашистыми мазками», при использовании частотного разложения ретушеры нередко позволяют себе работать халтурно

  • Будьте честны перед собой, не сваливайте собственные ошибки и халтуру на «плохую методику»

  • Чтобы избежать такой ловушки можно разделить процесс на два этапа

  • При помощи частотного разложения быстро поправить форму и разобраться с сильными огрехами фактуры (пробойные блики, грубая фактура и т.п.)

  • Последующую доработку производить при помощи привычных реализаций Dodge & Burn, чтобы обеспечить остаточную неоднородность и естественность изображения



Для самостоятельного изучения:
ModelMayhem.com - RAW! Beauty Robot.
Сергей Брежнев «Частотное разложение vs Dodge&Burn»




Желающие посетить мои занятия по цветокоррекции и обработке изображений могут познакомиться с программами и списком ближайших мероприятий заглавном посте моего ЖЖ. Там же вы найдете ссылки на все статьи опубликованные в моем ЖЖ.

Без предварительного согласования с автором разрешается перепечатка и размещение этого материала на любых ресурсах с бесплатным доступом при условии полного сохранения текста (в том числе и этого раздела), ссылок и иллюстраций, указания авторства и ссылки на первую публикацию.

Для коммерческого использования или перепечатки с внесением изменений необходимо согласование с автором. Связаться со мной можно по электронной почте zhur74@livejournal.com

© Андрей Журавлев (aka zhur74), февраль 2014 г.
Первая публикаци http://www.profileschool.ru/article/show/id/27



Tags: top
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments