ЦИФРОВОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ФОТО
Увеличение цифровых фотографий в несколько раз по сравнению с исходным размером 300 пикселей на дюйм при сохранении резкости деталей, возможно, является конечной целью многих алгоритмов интерполяции. Несмотря на эту общую цель, результаты увеличения могут значительно различаться в зависимости от используемого программного обеспечения для изменения размера, алгоритма повышения резкости и интерполяции.
ФОН
Проблема возникает из-за того, что, в отличие от пленки, цифровые камеры хранят детали в дискретной единице:пикселе. Любая попытка увеличить изображение также увеличивает эти пиксели, если только не выполняется какая-либо интерполяция изображения. Наведите указатель мыши на второе изображение ниже, чтобы увидеть, как даже стандартная интерполяция может улучшить блочный, пиксельный вид.
Исходное изображениеУвеличено на 300%→
Видимые пиксели без интерполяции Прежде чем приступить к этому руководству, знайте, что волшебного решения не существует; лучшая оптимизация — начать с максимально возможного качества изображения. Для этого необходимо использовать правильную технику, камеру с высоким разрешением, настройку с низким уровнем шума и хороший конвертер файлов RAW. Как только все это будет предпринято, оптимизация увеличения цифровых фотографий поможет вам максимально использовать это изображение.
ОБЗОР НЕАДАПТИВНОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ
Напомним, что все алгоритмы неадаптивной интерполяции всегда сталкиваются с компромиссом между тремя артефактами:алиасингом, размытием и краевыми ореолами. Следующая диаграмма и интерактивное визуальное сравнение демонстрируют, где находится каждый алгоритм в этом трехстороннем перетягивании каната.
Ниже приведена небольшая выборка наиболее распространенных алгоритмов. Наведите указатель мыши на параметры ниже, чтобы увидеть, как работает каждый интерполятор для этого увеличения:
| 1. Ближайший сосед |
| 2. Билинейный |
| 3. Бикубический сглаживатель |
| 4. Бикубический * |
| 5. Бикубическая резкость |
| 6. Ланцос |
| 7. Билинейный с размытием |
Выбранный тип:ближайший сосед 
Тестовое изображение *алгоритм интерполяции по умолчанию для Adobe Photoshop CS и CS2
Качественная диаграмма справа примерно демонстрирует компромиссы каждого типа. Ближайший сосед — самый алиасинговый, и вместе с билинейным это единственные два, у которых нет артефактов ореола — просто другой баланс алиасинга и размытия. Вы увидите, что резкость краев постепенно увеличивается с 3 до 5, но за счет увеличения алиасинга и ореолов краев. Lanczos очень похож на бикубический и бикубический более резкий в Photoshop, за исключением, возможно, немного большего алиасинга. Все они демонстрируют некоторую степень алиасинга, однако всегда можно полностью устранить алиасинг, размыв изображение. в Фотошопе (#7).
Lanczos и bicubic являются одними из самых распространенных, возможно, потому, что они очень мягко выбирают все три артефакта (о чем свидетельствует их расположение ближе к середине треугольника выше). Ближайший сосед и билинейная не требуют больших вычислительных ресурсов, поэтому их можно использовать для таких задач, как веб-масштабирование или портативные устройства.
ОБЗОР АДАПТИВНЫХ МЕТОДОВ
Напомним, что адаптивные (обнаруживающие края) алгоритмы не обрабатывают все пиксели одинаково, а вместо этого адаптируются в зависимости от близлежащего содержимого изображения. Такая гибкость дает гораздо более четкие изображения с меньшим количеством артефактов (чем это было бы возможно при использовании неадаптивного метода). К сожалению, они часто требуют больше времени на обработку и обычно дороже.
Даже самые простые неадаптивные методы довольно хорошо сохраняют плавные тональные градации, но все они начинают демонстрировать свои ограничения, когда пытаются интерполировать вблизи резкого края.
| 1. Ближайший сосед |
| 2. Бикубический * |
| 3. Настоящие фракталы |
| 4. Фотозум (по умолчанию) |
| 5. PhotoZoom (графический) |
| 6. Фотозум (текст) |
| 7. SmartEdge** |
Выбранный тип:ближайший сосед 
Тестовое изображение
*алгоритм интерполяции по умолчанию для Adobe Photoshop CS и CS2
**все еще находится на стадии исследования, общедоступен
Настоящие фракталы пожалуй, самое распространенное программное обеспечение для итеративного (или фрактального) увеличения. Он пытается закодировать фотографию, аналогичную файлу векторной графики, что позволяет изменять размер практически без потерь (по крайней мере, теоретически). Интересно, что его первоначальная цель заключалась вовсе не в увеличении, а в эффективном сжатии изображения. Времена изменились, поскольку места для хранения стало больше, и, к счастью, изменилось и его применение.
Ярлык PhotoZoom Pro (ранее S-Spline Pro) — еще одна распространенная программа для увеличения. Он учитывает множество окружающих пикселей при интерполяции каждого пикселя и пытается воссоздать плавный край, проходящий через все известные пиксели. Он использует сплайн-алгоритм для воссоздания этих краев, который аналогичным образом используется производителями автомобилей при разработке нового плавного кузова для своих автомобилей. PhotoZoom имеет несколько настроек, каждая из которых предназначена для определенного типа изображения.
Обратите внимание, как PhotoZoom дает превосходные результаты на компьютерной графике выше, поскольку он может создать четкие и плавные края для всех кривых на флаге. Подлинные фракталы добавляют мелкомасштабную текстуру, которой не было в оригинале, и его результаты для этого примера, возможно, не намного лучше, чем у бикубического. Также стоит отметить, что Genuine Fractals лучше всего сохраняет кончик флага, тогда как PhotoZoom иногда разбивает его на части. Единственным интерполятором, который поддерживает как плавные острые края, так и кончик флага, является SmartEdge.
ПРИМЕРЫ ИЗ РЕАЛЬНОГО МИРА
Приведенные выше сравнения демонстрируют расширение теоретических примеров, однако изображения реального мира редко бывают такими простыми. Им также приходится иметь дело с цветовыми узорами, шумами изображения, тонкими текстурами и краями, которые не так легко идентифицировать. В следующем примере показаны области с мелкими деталями, острыми краями и гладким фоном:
↓Оригинал увеличен на 250 %
| Ближайший сосед | Бикубический | Бикубический сглаживатель | Фотозум | Настоящие фракталы | SmartEdge |
| Бикубический | Бикубический сглаживатель | PhotoZoom (по умолчанию) | Настоящие фракталы | SmartEdge |
Все, кроме ближайшего соседа (который просто увеличивает пиксели), делают замечательную работу, учитывая относительно небольшой размер оригинала. Особое внимание уделяйте проблемным зонам; для сглаживания это верхняя часть носа, кончики ушей, усы и пурпурная пряжка ремня. Как и ожидалось, все они почти одинаково работают при рендеринге более мягкого фона.
Несмотря на то, что настоящие фракталы боролись с компьютерной графикой, они более чем выдерживают эту реальную фотографию. Он создает самые узкие усы, которые даже тоньше, чем на исходном изображении (относительно других особенностей). Он также визуализирует кошачий мех с острыми краями, избегая артефактов ореола снаружи кошки. С другой стороны, некоторые могут счесть его узор текстуры меха нежелательным, поэтому в решении также есть субъективный элемент. В целом, я бы сказал, что это дает наилучшие результаты.
PhotoZoom Pro и бикубический очень похожи, за исключением того, что PhotoZoom имеет меньше видимых краевых ореолов и немного меньше алиасинга. SmartEdge также работает исключительно хорошо, однако он все еще находится на стадии исследования и недоступен. Это единственный алгоритм, который хорошо работает как с компьютерной графикой, так и с реальной фотографией.
ПОВЫШЕНИЕ РЕЗКОСТИ НА УВЕЛИЧЕННЫХ ФОТОГРАФИЯХ
До сих пор большая часть нашего внимания была сосредоточена на типе интерполяции, но техника повышения резкости может иметь не меньшее значение.
Примените резкость после увеличения фотографии до окончательного размера , А не наоборот. В противном случае могут стать отчетливо видны ранее незаметные ореолы резкости. Этот эффект такой же, как если бы кто-то применил нерезкую маску с большим радиусом, чем идеальный. Наведите указатель мыши на изображение слева (обрезка увеличенного изображения, показанного ранее), чтобы увидеть, как оно выглядело бы, если бы перед увеличением была применена резкость. Обратите внимание на увеличение размера ореола возле кошачьих усов и экстерьера.
Также имейте в виду, что многие алгоритмы интерполяции имеют встроенную резкость. (например, «бикубическая резкость» в Photoshop). Небольшое повышение резкости часто неизбежно, потому что интерполяция Байера сама по себе может привести к повышению резкости.
Если ваша камера не поддерживает формат файла RAW (и, следовательно, должна использовать изображения JPEG), обязательно отключите или уменьшите все параметры повышения резкости в камере до минимума. Сохраняйте эти файлы JPEG со сжатием самого высокого качества, иначе ранее незаметные артефакты JPEG будут значительно увеличены при увеличении и последующем повышении резкости.
Поскольку увеличенная фотография может стать значительно размытой по сравнению с оригиналом, изображения с измененным размером часто получают больше преимуществ от передовых методов повышения резкости. К ним относятся деконволюция, точная настройка светлых/темных переливов/недостатков, маска нерезкости с несколькими радиусами и новая функция PhotoShop CS2:интеллектуальная резкость.
РЕЗКОСТЬ И РАССТОЯНИЕ ПРОСМОТРА
Ожидаемое расстояние просмотра вашего отпечатка может изменить требования к заданной глубине резкости и кругу нерезкости. Кроме того, увеличенная фотография для использования в качестве постера потребует большего радиуса резкости, чем фотография, предназначенная для размещения на веб-сайте. Следующий оценщик следует использовать не более чем в качестве приблизительного ориентира; идеальный радиус также зависит от других факторов, таких как содержание изображения и качество интерполяции.
*PPI =количество пикселей на дюйм; см. учебник «Пиксели цифровых камер»
Типичное устройство отображения имеет плотность пикселей около 70-100 PPI, в зависимости от настройки разрешения и размеров дисплея. Стандартное значение 72 PPI дает радиус резкости 0,3 пикселя с использованием приведенного выше калькулятора, что соответствует общему радиусу, используемому для отображения изображений в Интернете. В качестве альтернативы, разрешение печати 300 PPI (стандарт для фотопечати) дает радиус резкости ~1,2 пикселя (также типично).
КОГДА ИНТЕРПОЛЯЦИЯ СТАНОВИТСЯ ВАЖНОЙ
Разрешение изображения большого рекламного щита на обочине дороги не обязательно должно быть таким же высоким, как у репродукции репродукции, рассматриваемой с близкого расстояния. В следующем оценщике перечислены минимальный PPI и максимальный размер печати, которые можно использовать до того, как глаз начнет видеть отдельные пиксели (без интерполяции).
Вы, безусловно, можете сделать отпечатки намного крупнее — просто помните, что это означает момент, когда вам нужно начать проявлять особую осторожность. Любой отпечаток, увеличенный за пределы указанного выше размера, будет сильно зависеть от качества интерполяции и повышения резкости.
РАССМОТРИТЕ ВАШУ ТЕМУ
Как размер, так и тип текстуры на фотографии могут влиять на то, насколько хорошо это изображение может быть увеличено. Для пейзажей глаз часто ожидает увидеть детали вплоть до предела своего разрешения, тогда как гладкие поверхности и геометрические объекты могут быть менее требовательными. Некоторые регионы могут увеличиваться даже лучше, чем другие; волосы на портретах обычно нуждаются в полном разрешении, хотя гладкая кожа часто требует гораздо меньше усилий.
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ПРОГРАММНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ
Многие профессиональные принтеры имеют возможность использовать маленькое изображение и выполнять увеличение фотографии самостоятельно (аппаратная интерполяция), в отличие от того, что требуется фотография, которая уже была увеличена на компьютере (программная интерполяция). Многие из этих принтеров заявляют о лучшем качестве увеличения, чем это возможно с помощью бикубического алгоритма, так какой же вариант лучше? Предварительное увеличение в программном обеспечении обеспечивает большую гибкость, позволяя выполнять интерполяцию и повышение резкости в соответствии с потребностями изображения. С другой стороны, самостоятельное увеличение файла означает, что размер файла будет НАМНОГО больше, что может иметь особое значение, если вам нужно в спешке загрузить изображения в онлайн-печатную компанию.
Дополнительную информацию см. на странице
Интерполяция цифровых изображений
Чтобы узнать об обратном (уменьшение изображения), посетите страницу
Изменение размера изображения для Интернета и электронной почты
