Was macht der Photoshop ' s “ Hochpassfilter ” tatsächlich unter der Haube?

Hochpass ist das Gegenteil von Gaußscher Unschärfe

Wenn Sie ein Bild aufnehmen und es verwischen, behalten Sie nur die“ niedrigen Frequenzen „bei . Hochpass macht das Gegenteil, es lässt nur die „hohen Frequenzen“ passieren, oder was die meisten Leute „die Details“ nennen. Jedes Bild kann in diese beiden Komponenten zerlegt werden.

Haben Sie eine unscharfe Maske verwendet, um ein Bild zu schärfen? Dieser Filter entspricht tatsächlich dem Aufnehmen eines Bildes und dem Hinzufügen einer hochpassgefilterten Kopie. Sie können dies in Photoshop bestätigen, indem Sie den Hochpassfilter auf eine duplizierte Ebene anwenden und den Mischmodus in Überlagerung ändern.

Kommentare

• Möglicherweise möchten Sie hinzufügen, dass das Bild grau ist, da es versetzt ist, um negative Werte zu vermeiden. Und Overlay ist im Grunde alles über 128 zu addieren und Werte darunter zu subtrahieren. Unsharpmask ist also im Grunde ein Boost-Hochfrequenzfilter. Ich füge eine Antwort zu diesem Effekt hinzu, möchte sie jedoch lieber zugunsten Ihrer Antwort löschen. Es gibt auch noch einen dritten Anwendungsfall, bei dem es sich um eine Frequenztrennung handelt.
• Kleiner Streit: 1. Satz: “ Filtert “ bedeutet, dass “ “ eliminiert, sodass ein Tiefpassfilter (Unschärfe) nicht “ Filtern Sie die tiefen Frequenzen heraus. “ Hochpassfilter (lässt hohe Frequenzen durch); Tiefpassfilter (lässt niedrige Frequenzen durch). Ein Tiefpassfilter wird auch als “ Hochschnittfilter “ bezeichnet, da hohe Frequenzen eliminiert werden. Und so ist es für einen Hochpass ein Low-Cut.
• joojaa- guter Kommentar. Yorik – danke, habe es behoben.
• Heiliger Mist. Nehmen Sie ein Bild in eine Photoshop-Datei auf. Dupliziere die Ebene mit dem Bild darin. Unschärfe (Wert 10) auf Ebene 1. Hochpassfilter (Wert 10) auf Ebene 2. Stellen Sie Ebene 2 auf 50% Deckkraft ein. Fügen Sie eine Kontrastebene hinzu, setzen Sie sie auf Legacy und +50 Kontrast. Vergleichen Sie das mit dem Originalbild. Verblüfft. Das erklärt perfekt, was das alles macht.
• @DirkvB Ich habe versucht, was Sie gesagt haben, und es hat funktioniert. Können Sie die Gründe für 50% Deckkraft und +50 Kontrast erklären? Beachten Sie auch, dass diese Methode das Originalbild genau nachbildet, aber nicht identisch ist (führen Sie einfach eine Differenzmischung zwischen Original und diesem aus, um zu sehen, was ich meine).

Ein Hochpassfilter ist ein Monteur, der niederfrequente Informationen aus einem Singal entfernt. Jetzt gibt es viele Möglichkeiten, einen Hochpassfilter zu implementieren, aber der Hochpassfilter von Photoshops ist höchstwahrscheinlich das Ergebnis des Subtrahierens des unscharfen Bildes vom Original (wie von @filip erwähnt) a>). Das gesamte Bild abzüglich der niedrigen Frequenz ist nur die hohe Frequenz.

Wenn Sie nun eine Unschärfe von einem Bild subtrahieren, erhalten Sie negative Pixel. Dies ist für Photoshop nicht möglich. Stattdessen wird das Ergebnis um 127 (oder 0,5, wenn Sie Gleitkommawerte verwenden möchten) versetzt, sodass Grau tatsächlich keine Wertänderung bedeutet. Der Overlay- und der lineare Lichtmodus sind so konzipiert, dass sie umgekehrt zu den auf diese Weise codierten Bildern arbeiten (Bit abhängig davon, was Sie für stückweise Multiplikation / Addition oder Addition / Subtraktion benötigen).

Wofür würden Sie dies nun verwenden? Nun, es kann verwendet werden, um Kanten zu isolieren, und der Hauptanwendungsfall besteht darin, es als Schärfwerkzeug zu verwenden. Tatsächlich erledigt die unscharfe Maske dies in einem Schritt.Manchmal bietet eine unscharfe Maske jedoch nicht genügend Kontrolle über die Ergebnisse. Sie können also den Hochpassfilter verwenden, um die Zwischenstufe aufzuteilen und zu manipulieren, um zu steuern, wo das Schärfen stattfinden soll und wo nicht.

Dies bringt uns zu Frequenztrennung Workflows. Möglicherweise ist Ihr Bild etwas ungleichmäßig hell oder die Haut ist häufig etwas ungleichmäßig. Aber Sie möchten die Textur des Bildes nicht genau zerstören. Jetzt teilen Sie Ihr Bild in niedrige und hohe Komponenten auf. Anschließend können Sie die niedrigen Komponenten in eine einheitliche Moiré-Farbe malen, während Sie die Texturschicht darüber behalten. Oder Sie Sie können Fehler in der Hochfrequenzkarte in umgekehrter Reihenfolge beseitigen und dabei das allgemeine Erscheinungsbild beibehalten. Aus Genauigkeitsgründen würden Sie höchstwahrscheinlich nicht beide Unschärfen eines Hochpasses verwenden, sondern manuell subtrahieren, aber dies ist immer noch dieselbe Methode Unschärfen und Rundungen der Ergebnisse unterscheiden sich.

Bild 1 : Die Frequenztrennung erleichtert das Reparieren alter Schuhe, zugegeben, ich hätte etwas mehr arbeiten sollen. Originalbild von hier .

Jetzt gibt es eine Menge Magie, die Sie mit diesem Filter ausführen können. Leider erfordern viele dieser magischen Workflows möglicherweise Sie wie ein Signalverarbeitungsguru denken. Zum Beispiel Eine einfache Hochpassfilterung kann als Grundlage für einen Rauschunterdrückungsalgorithmus oder als Gleichrichtungsschicht für die maskierte Trübungsentfernung mit Bildhelligkeit usw. dienen.

Keine der Antworten hat bisher die Mathematik hinter dem Filter berührt. Hier ist eine detaillierte Beschreibung , aus der ich zitiere:

Frequenzfilter verarbeiten ein Bild im Frequenzbereich. Das Bild wird Fourier-transformiert, mit der Filterfunktion multipliziert und dann erneut in den räumlichen Bereich transformiert. Das Dämpfen hoher Frequenzen führt zu einem glatteren Bild im räumlichen Bereich, das Dämpfen niedriger Frequenzen verbessert die Kanten.

An dieser Stelle sollten wir beachten, dass ein Hochpassfilter hohe Frequenzen durchlässt und niedrige Frequenzen dämpft (dh reduziert) .

Infolge der Dämpfung (oder Blockierung) der niedrigen Frequenzen sind Bereiche konstanter Intensität im Eingangsbild im Ausgang des Hochpassfilters Null. Bereiche eines starken Intensitätsgradient, der die hohen Frequenzen enthält, hat positive und negative Intensitätswerte in der Filterausgabe. Um das Bild auf dem Bildschirm anzuzeigen, wird der Ausgabe in der Ausgabe ein Versatz hinzugefügt Der räumliche Bereich und die Bildintensitäten werden skaliert. Dies führt zu einem mittleren Grauwert für niederfrequente Bereiche und dunklen und hellen Werten für die Kanten.

(Dieses Zitat stammt aus der Mitte und geht einem voraus Beispielbild, das sehr hilfreich sein sollte).

Der Artikel, den ich verlinkt habe, ist eine Lektüre wert und enthält einige recht klare Beispiele (klicken Sie auf die Bilder). Es ist zu lang, um es zusammenzufassen und sich darauf zu verlassen zu den darin enthaltenen Zahlen.

Kommentare

• und nur für den Laien ‚: abschwächen bedeutet, dass “ die Kraft, den Wert oder den Aufprall verringert “
• @Yorik das ‚ ist mir nicht in den Sinn gekommen. ‚ ist ein Wort, das ich täglich in meiner Arbeit verwende. Bearbeitet
• @ChrisH Die Fourier-Transformation ist eine Möglichkeit, einen Hochpassfilter zu implementieren (nicht die einzige), aber ich bin mir ziemlich sicher, dass Photoshop nach früheren Experimenten kein Fourier direkt ausführt, sondern stattdessen eine Unschärfe subtrahiert . Es kann jedoch sein, dass neuere Photoshops tatsächlich Fourier für die Unschärfe verwenden (vor CS, CC-Versionen haben dies anscheinend nicht getan), da es eine Verknüpfung für die Berechnung der Unschärfe bietet. Aber FFT hat einige Probleme und könnte dies auch sein PS splattert eigentlich nur einen Faltungskern ohne diese Optimierung in der Schleife. Ich habe also tatsächlich erklärt, wie der Filter funktioniert.
• @joojaa Das Subtrahieren einer Unschärfe ist das, was eine unscharfe Maske bewirkt, und beide Optionen existieren, sodass ich meine Zweifel habe. Wenn ich Photoshop hätte, würde ich ‚ versuchen zu testen (obwohl die Form des Filters in der Fourier-Domäne unbekannt ist, wenn es schwierig wäre, entscheidend zu beweisen, was ‚ wird verwendet). Alles, was ich in der Gimp testen könnte, würde ‚ nicht viel helfen.
• @ ChrisH- und Fourier-Transformationen für diskrete Daten sind ebenfalls anfällig für Rauschen.

Hochpass ist ein Schärfungsfilter. Man könnte sagen, es ist eine Mischung aus „Kanten erkennen“ und „Schärfen“. Durch Schärfen werden plötzliche Änderungen zwischen der Helligkeit oder Farbe von Pixeln erkannt und dann geändert. So sind helle Teile heller und dunkle dunkler.

Aber Die Hochpassaufgabe besteht darin, nur die Kanten zu bemerken.Die Radiuseinstellung gibt dem Filter an, wie viele Pixel um die erkannte Kante in das gefilterte Bild (Ebene) aufgenommen werden sollen.

Nun, dieser Filter ist nicht für die Verwendung auf sich selbst ausgelegt (aus diesem Grund, glaube ich, befindet er sich in einem anderen Katalog). Sie sollten das gefilterte Bild mit dem Basisbild unter Verwendung von Mischmodi verwenden oder ähnlich, um die Bildränder zu öffnen. Aus diesem Grund ist der „nicht enthaltene“ Teil des Bildes neutral grau. Daher wirken sie sich im Mischmodus nicht auf die Farben aus.