Was macht der Photoshop-Hochpassfilter eigentlich unter der Haube?

Ich versuche, meinen Kopf um diesen Filter zu wickeln. Wie einige andere Filter verstehe ich die Funktionsweise sowohl visuell als auch hinsichtlich des Algorithmus nicht. Ich hoffe, dass durch das Erlernen des letzteren auch der erstere irgendwie einrastet.

Hochpass ist das Gegenteil von Gaußscher Unschärfe

Wenn Sie ein Bild aufnehmen und verwischen, behalten Sie nur die "niedrigen Frequenzen" bei. Hochpass macht das Gegenteil, er 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 der Aufnahme 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.

Ein Hochpassfilter ist ein Filter, der niederfrequente Informationen aus einem Signal entfernt. Nun gibt es viele Möglichkeiten, einen Hochpassfilter zu implementieren, aber der Hochpassfilter von Photoshops ist höchstwahrscheinlich das Ergebnis, indem das unscharfe Bild vom Original subtrahiert wird (wie von @filip erwähnt ). Einfach das gesamte Bild abzüglich der niedrigen Frequenz ist nur die hohe Frequenz.

Wenn Sie nun eine Unschärfe von einem Bild abziehen, erhalten Sie negative Pixel. Dies ist für Photoshop nicht möglich. Stattdessen wird das Ergebnis also um 127 versetzt (oder 0,5, wenn Sie Gleitkommawerte verwenden möchten), sodass Grau tatsächlich keine Wertänderung bedeutet. Der Überlagerungs- und der lineare Lichtmodus sind so ausgelegt, dass sie in umgekehrter Richtung von Bildern arbeiten, die auf diese Weise codiert wurden (Bit abhängig davon, was stückweise multipliziert / addiert oder addiert / subtrahiert werden muss).

Wofür würdest du das jetzt verwenden? Nun, es kann verwendet werden, um Kanten zu isolieren, und der primäre Anwendungsfall besteht darin, es als Schärfwerkzeug zu verwenden. Die unscharfe Maske erledigt dies in einem Schritt. Manchmal gibt Ihnen eine unscharfe Maske jedoch nicht genügend Kontrolle über die Ergebnisse. Sie können den Hochpassfilter verwenden, um die Zwischenstufe aufzuteilen und zu manipulieren, um zu steuern, wo das Schärfen stattfinden soll und wo nicht.

Dies führt uns zu Frequenztrennungs- Workflows. Möglicherweise ist Ihr Bild etwas ungleichmäßig hell oder die Haut ist häufig etwas ungleichmäßig. Aber Sie wollen die Textur des Bildes nicht unbedingt zerstören. Nun teilen Sie Ihr Bild in niedrige und hohe Komponenten auf. Sie können dann die niedrigen Komponenten in einer moiré-einheitlichen Farbe streichen, während die Texturschicht oben bleibt. Oder Sie können die Fehler in der Hochfrequenzkarte in umgekehrter Reihenfolge beseitigen und gleichzeitig das allgemeine Erscheinungsbild beibehalten. Aus Gründen der Genauigkeit würden Sie höchstwahrscheinlich nicht beide Optionen für die Weichzeichnung eines Hochpasses verwenden, sondern manuell subtrahieren. Dabei handelt es sich jedoch immer noch um die gleiche Methode. Nur die Weichzeichnung und die Rundung der Ergebnisse unterscheiden sich.

Bild 1 : Frequenztrennung erleichtert das Reparieren von alten Schuhen, allerdings hätte ich ein bisschen mehr Arbeit leisten sollen. Originalbild von hier .

Jetzt gibt es eine Menge Magie, die Sie mit diesem Filter tun können. Leider erfordern viele dieser magischen Workflows, dass Sie wie ein Signalverarbeitungsguru denken. Zum Beispiel kann die Hochpassfilterung als Grundlage für einen Rauschreduzierungsalgorithmus oder als gleichrichtende Schicht für die bildhelligkeitsmaskierte Trübungsentfernung 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 fouriertransformiert, mit der Filterfunktion multipliziert und dann erneut in den räumlichen Bereich transformiert. Das Abschwächen hoher Frequenzen führt zu einem weicheren Bild im räumlichen Bereich, das Abschwächen niedriger Frequenzen verbessert die Kanten.

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

Infolge der Abschwächung (oder Sperrung) der tiefen Frequenzen sind Bereiche konstanter Intensität im Eingangsbild im Ausgang des Hochpassfilters Null. Bereiche mit einem starken Intensitätsgradienten, die die hohen Frequenzen enthalten, haben positive und negative Intensitätswerte im Filterausgang. Um das Bild auf dem Bildschirm anzuzeigen, wird der Ausgabe im räumlichen Bereich ein Versatz hinzugefügt, und die Bildintensitäten werden skaliert. Dies führt zu einem mittleren Grauwert für Niederfrequenzbereiche und dunklen und hellen Werten für die Kanten.

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

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

Hochpass ist ein Schärffilter. Man könnte sagen, es ist eine Mischung aus "Kanten erkennen" und "Schärfen". Beim Scharfzeichnen werden plötzliche Änderungen zwischen Helligkeit oder Farbe der Pixel erkannt und anschließend geändert. So sind helle Teile heller und dunkle dunkler.

Aber die Aufgabe des Hochpasses ist es, nur die Kanten zu bemerken. Die Radiuseinstellung teilt dem Filter mit, wie viele Pixel um die erkannte Kante im gefilterten Bild (Layer) enthalten sein sollen.

Dieser Filter ist nicht für den Eigengebrauch konzipiert (aus diesem Grund ist er meines Erachtens in einem anderen Katalog enthalten). Sie sollten das gefilterte Bild mit dem Basisbild verwenden, indem Sie Mischmodi oder ähnliches verwenden, um die Bildränder hervorzuheben. Das ist der Grund, warum der "nicht enthaltene" Teil des Bildes neutral grau ist. Im Mischmodus wirken sie sich also nicht auf die Farben aus.