ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРА ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИНТЕРНЕТА И ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ

Изменение размера изображений для Интернета и электронной почты, возможно, является наиболее распространенным способом обмена цифровыми фотографиями. В частности, для веб-презентации способность сохранять резкость без артефактов в уменьшенном изображении имеет решающее значение, но может оказаться проблематичным. В отличие от увеличения фотографии, где неровные края являются проблемой, уменьшение размера приводит к противоположному артефакту наложения:муару. Распространенность муара во многом зависит от типа используемого интерполятора, хотя некоторые изображения более восприимчивы, чем другие. В этом руководстве сравниваются различные подходы к изменению размера изображения для Интернета и электронной почты, а также даются рекомендации на основе их результатов.

ФОН:МУАРНЫЕ АРТЕФАКТЫ

Муар (произносится как «более-ай») — это еще один тип артефакта наложения псевдонимов, но вместо этого он может возникать при уменьшении размера изображения. Это проявляется на изображениях с мелкими текстурами, разрешение которых близко к пределу. Эти текстуры превосходят разрешение при уменьшении размера, поэтому изображение может только выборочно записывать их в виде повторяющегося шаблона:

Исходное изображение→

Размер изображения уменьшен до 50 %.

Уменьшенное изображение показано в масштабе 200 %.

Обратите внимание, что этот узор не имеет физического смысла на картинке, потому что эти линии не соотносятся с направлением черепицы. Изображения с мелкими геометрическими узорами подвергаются наибольшему риску; к ним относятся черепица, дальний кирпич и деревянные изделия, заборы из проволочной сетки и другие.

СМЯГЧЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ ИЗМЕНЕНИЕМ РАЗМЕРА

Помимо артефактов муара, изображение с измененным размером также может стать значительно менее резким. Алгоритмы интерполяции, которые сохраняют наилучшую резкость, более восприимчивы к муару, тогда как те, которые избегают муара, обычно дают более мягкий результат. К сожалению, это неизбежный компромисс при изменении размера.

Исходное изображениеУменьшено
90%

→

Мягкое изображение с измененным размером

Один из лучших способов борьбы с этим — применение дополнительной нерезкой маски после изменения размера изображения, даже если резкость оригинала уже была увеличена. Наведите указатель мыши на изображение выше, чтобы увидеть, как это может восстановить утраченную резкость.

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРПОЛЯЦИИ

В качестве примера:когда изображение уменьшено до 50% от его исходного размера, невозможно показать детали, которые ранее имели разрешение всего в один пиксель. Если отображаются какие-либо детали, это нереально и должно быть артефактом интерполятора.

Исходное изображениеУменьшено
50%

→

Средние значения изображения становятся серыми

Используя эту концепцию, был разработан тест для оценки как максимального разрешения, так и степени муара, создаваемого каждым интерполятором при уменьшении размера. Он усиливает эти артефакты для типичного сценария:изменение размера изображения с цифровой камеры до более удобного для Интернета и электронной почты разрешения, составляющего 25 % от исходного размера.

Тестовое изображение (ниже) было разработано таким образом, чтобы разрешение полос постепенно увеличивалось по мере удаления от центра изображения. Когда изображение уменьшается, все полосы за пределами определенного расстояния от центра больше не должны быть различимы. Интерполяторы, которые отображают детали вплоть до края этого предела разрешения (красная пунктирная рамка, показанная ниже), сохраняют максимальную детализацию, тогда как интерполяторы, которые показывают детали за пределами этого предела, добавляют к изображению узоры, которых на самом деле нет (муар).

1. Ближайший сосед

2. Билинейный

3. Бикубическая**

4. Синк

5. Ланцош

6. Бикубическая форма, предварительное размытие 1 пиксель

7. #6 с усилением резкости

8. Настоящие фракталы

Показать красную рамку? ДА НЕТ

Тестовое изображение*

*Вышеприведенное тестовое изображение было изменено для просмотра;
фактическое изображение имеет размер 800 x 800 пикселей, а полосы достигают максимального разрешения при этом размере.
**Бикубический формат используется по умолчанию в Adobe Photoshop CS и CS2
Тестовая диаграмма, задуманная в статье BBC и впервые реализованная на www.worldserver.com/turk/opensource/;
все приведенные выше диаграммы и пользовательский код были выполнены в Matlab для указанного выше использования.

Алгоритмы Sinc и Lanczos дают наилучшие результаты; они способны разрешать детали вплоть до теоретического максимума (красный прямоугольник), сохраняя при этом наименьшее количество артефактов. Photoshop bicubic занимает второе место, так как он имеет видимые муаровые узоры далеко за пределами коробки. Кроме того, обратите внимание, что бикубический режим также не показывает столько деталей и контраста только внутри красного прямоугольника. 6 и 7 являются вариантами бикубического уменьшения размера и обсуждаются ниже. Подлинный Fractals 4.0 был включен для сравнения, хотя он плохо справляется с уменьшением размера (не по назначению). Это подчеркивает ключевое различие:некоторые алгоритмы интерполяции намного лучше увеличивают, чем уменьшают размер изображения, и наоборот .

Техническое примечание :алгоритмы интерполяции различаются в зависимости от используемого программного обеспечения, даже если у алгоритма одинаковое имя. Интерполяция Sinc, например, имеет вариации, которые учитывают от 256 до 1024+ смежных известных пикселей. Это может быть или не быть явно указано в программном обеспечении. Кроме того, программное обеспечение также может различаться по тому, какой вес они придают близким и далеким известным пикселям в своих расчетах, что часто бывает в случае с "бикубическим".

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ РАЗМЫТИЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ МУАРНЫХ АРТЕФАКТОВ

Один из подходов, который может улучшить результаты на проблемных изображениях, состоит в том, чтобы применить небольшое размытие к изображению *перед* уменьшением его размера. Это позволяет вам исключить любые детали меньшего размера, чем то, что, как вы знаете, невозможно захватить при более низком разрешении. Если у вас нет проблемы с муаровыми артефактами, то предварительное размытие не нужно.

Поскольку приведенное выше изображение было уменьшено до 1/4 исходного размера, любые повторяющиеся узоры размером менее 4 пикселей не могут быть разрешены. Радиус в 2 пикселя (при общем диаметре в 4 пикселя) можно было бы использовать в № 6, однако 1 пиксель — это все, что было необходимо, чтобы практически устранить внешние артефакты. Слишком сильное предварительное размытие может привести к смягчению конечного изображения.

Предварительно размытое изображение в фотошопе выше (№6) устраняет большую часть муара (обнаруженного в №3), однако требуется дополнительная резкость (выполненная в №7), чтобы восстановить резкость для деталей внутри красного прямоугольника. После предварительного размытия и повышения резкости фотошоп бикубический работает почти так же, как более сложные алгоритмы sinc и lanczos.

PHOTOSHOP БИКУБИЧЕСКАЯ РЕЗКОСТЬ против БИКУБИЧЕСКОЙ ГЛАДКОЙ

Версии Adobe Photoshop CS (8.0) и выше фактически имеют три варианта бикубической интерполяции:бикубическая более сглаженная, бикубическая (промежуточная по умолчанию) и бикубическая более четкая. Все варианты дают результаты, аналогичные #3 в сравнении интерполяции, но с разной степенью резкости. Поэтому, если на вашем изображении есть муар, более резкий параметр усилит его, а более плавный уменьшит (относительно значения по умолчанию).

Исходное изображениеУменьшено
75%

→

Показать бикубический тип:
Гладче	Острее