`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

О неисчерпаемости пиксела

0 
 

Электрон так же неисчерпаем, как и атом. Природа бесконечна.
В. И. Ленин "Материализм и эмпириокритицизм"

О неисчерпаемости пиксела
О неисчерпаемости пиксела
Исходное изображение и его небольшой фрагмент, двадцатикратно увеличенный без интерполяции
О неисчерпаемости пиксела
В 2000 г. цифровая квазизеркальная камера Canon PowerShot Pro90 IS со светосильным объективом, 10-кратным трансфокатором, оптической системой стабилизации изображения и поддержкой IBM Microdrive казалась пределом мечтаний, и фотографы с готовностью расставались ради нее с суммой $1500. Сегодня же ее эффективное разрешение в 2,6 мегапиксела считается слишком низким. Владельцы подобных камер -- основные пользователи программ для интерполяции изображений.
О неисчерпаемости пиксела
Билинейная интерполяция
О неисчерпаемости пиксела
Бикубическая интерполяция
О неисчерпаемости пиксела
15-ступенчатая бикубическая интерполяция
О неисчерпаемости пиксела
200-ступенчатая интерполяция может вызывать заметные артефакты
О неисчерпаемости пиксела
1000 ступеней интерполяции, как правило, не оставляют от изображения ничего, кроме артефактов. Впрочем, в творческом поиске и артефакты могут пригодиться
О неисчерпаемости пиксела
Интерполяция с использованием фильтра Ланцоша
О неисчерпаемости пиксела
О неисчерпаемости пиксела
Интерфейс и результат работы PhotoZoom Pro при задании максимального значения параметра Artificial Detail
О неисчерпаемости пиксела
Genuine Fractals поражает сверхъестественной правдоподобностью результатов. Обратите внимание на некоторую "мозаичность" изображения -- это понравится не всем
О неисчерпаемости пиксела
Pxl SmartScale
О неисчерпаемости пиксела
Qimage (метод Vector)
Два-три года назад увеличение разрешения изображений считалось одной из самых нехитрых премудростей, с которыми приходилось сталкиваться начинающим пользователям Adobe Photoshop и прочих графических редакторов. Альтернативных путей выполнения этой задачи было всего лишь три: метод копирования ближайшего пиксела (Nearest Neighbor), а также билинейная и бикубическая интерполяция. Каждый из этих методов приводил к хорошо узнаваемым артефактам, поэтому применять их приходилось с большой осторожностью, тем более что наличие следов интерполяции в конечном продукте расценивалось как признак непрофессионализма, и ни одно уважающее себя издательство не принимало такие изображения для публикации.

Чтобы получить представление о кардинальном характере нынешних перемен, достаточно привести следующую выдержку из описания требований к изображениям, предлагаемым для подачи в одно из крупнейших электронных фотоагентств Alamy: "...принимаются изображения размером от 48 MB до 70 MB в некомпрессированном формате. Если используемая цифровая камера неспособна обеспечить получение изображения требуемого размера, то его разрешение должно быть увеличено с помощью одной из профессиональных программ для интерполяции. Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем использовать программу Genuine Fractals".

Genuine Fractals от компании Lizard Technologies -- один из самых распространенных в настоящее время пакетов для увеличения разрешения изображений. Реализованные в нем изощренные алгоритмы растягивают каждый участок изображения с учетом его локальных геометрических характеристик. Это позволяет избегать обычных артефактов интерполяции: вертикальные и горизонтальные границы между контрастными областями не размываются; вдоль наклонных линий не образуются зубцы, а вокруг острых углов -- ореолы; контрастные фактуры не теряют четкости, но и не превращаются в решетки из укрупненных пикселов и т. д. Администраторы одного из центральных сетевых ресурсов, посвященных такому ПО, -- www.interpolatethis.com -- регулярно публикуют поучительные истории о том, как рекламные фото, сделанные полупрофессиональными камерами класса Canon EOS D60 с 6-мегапиксельной матрицей в режиме JPEG, после интерполяции удовлетворяли сверхвзыскательных заказчиков, специализирующихся на оформлении гигантских придорожных рекламных стендов и автофургонов.

Программы, подобные Genuine Fractals, необходимы всем, кому приходится иметь дело с изображениями недостаточного разрешения. Источниками таких изображений служат, к примеру, цифровые фото- и видеокамеры, Internet и офсетные оттиски. Именно к последней категории принадлежит отсканированный с книжной обложки портрет Тараса Бульбы кисти киевского художника Вячеслава Ерко. Для сравнения различных методов интерполяции был использован двадцатикратно увеличенный фрагмент этого изображения -- в нем на каждый исходный пиксел приходится 399 синтезированных. Невозможно на отдельном журнальном развороте привести все результаты интерполяции для их детального изучения, поэтому ради наглядности пришлось прибегнуть к столь большому (и редко используемому на практике) коэффициенту масштабирования.

Почему же эти программы, несмотря на их очевидные преимущества перед традиционными методами интерполяции, приобретают популярность лишь теперь? Быть может, компьютеры прежних лет не могли обеспечить их достаточными ресурсами, а тогдашний уровень развития теории обработки изображений -- адекватной алгоритмической базой? Оба эти предположения неверны, ибо, как легко убедиться, вычислительная сложность современных интерполяционных программ вполне умеренна: обработка с их помощью изображения полиграфического качества на среднем офисном компьютере занимает в типичном случае не более нескольких минут. Что же касается задействованных в них алгоритмов, то большая их часть хорошо известна на протяжении как минимум последнего десятилетия. Вероятнее всего, данный парадокс связан с некими глобальными изменениями в культуре восприятия визуальных образов. В ходе этих изменений значения некогда синонимичных понятий "качественное изображение" и "реалистичное изображение" все сильнее отдаляются друг от друга: если ранее все искусственно синтезированные пикселы априори считались дефектом, лишающим изображение достоверности (читай -- достоинства), то теперь более важным оценочным критерием для любого набора пикселов становится его эстетическая привлекательность. Впрочем, предоставим судить об этих тонких материях культурологам и искусствоведам: пора обратиться к тому, что более соответствует тематике нашего журнала, а именно -- к программам и алгоритмам.

Одним из первых широко распространившихся нетрадиционных методов увеличения разрешения изображений стало итеративное, или ступенчатое масштабирование, в ходе которого бикубическая или билинейная интерполяция применяется последовательно заданное количество раз (для n-кратного увеличения изображения в m этапов коэффициент промежуточного масштабирования должен составлять n1/m). Иногда за меру качества QM интерполирующего метода M(T, n), применяемого к тестовому изображению T, принимают (1 + r (T, M(M(T, 1/n), n)))-1, где r -- среднеквадратичное отклонение значений пикселов в сопоставляемых изображениях. Для идеального (не существующего в природе) метода, дающего возможность последовательно сжать и растянуть изображение, никак при этом его не нарушив, QM = 1. Для метода же ступенчатого масштабирования QM оказывается относительно низким, что неудивительно, если учесть накопление помех, вносимых в исходные данные на каждом этапе интерполяции. Тем не менее в некоторых случаях конечный результат выглядит привлекательно, хотя там и могут проявляться специфические артефакты, особенно заметные при больших значениях m. Пользователи Adobe Photoshop имеют возможность запрограммировать его самостоятельно в виде макроса либо воспользоваться одним из готовых решений -- например, бесплатной программой Stairstep Image Size, оформленной ее содателем Хуном Имом (Hoon Im) в виде компактного подгружаемого модуля.

Коэффициенты линейного фильтра Ланцоша оптимизированы для наиболее точной передачи контрастных границ. К сожалению, в результате такой фильтрации наиболее явно проявляется эффект Гиббса, вызывающий паразитное окаймление той же природы, что и артефакты JPEG-компрессии. Масштабирование с использованием этого метода доступно пользователям бесплатного ПО для просмотра изображений IrfanView, а также многих интерполяционных программ в виде отдельной опции.

Словечко genuine ("истинный") в названии программы Genuine Fractals от LizardTech, вероятно, указывает на желание авторов отмежеваться от сомнительного маркетингового стиля некогда знаменитой компании Fractal Design Software, продукты которой не имели с фракталами ничего общего, кроме модного обозначения. Интерполяционные же алгоритмы, реализованные в Genuine Fractals, действительно основаны на кодировании изображения методом IFS (Iterated Functions System), в рамках которого всякое изображение рассматривается как фрактальное (бесконечно масштабируемое) множество. Программа оформлена в виде подгружаемого модуля для Adobe Photoshop, дополняющего перечень доступных для чтения и записи графических форматов двумя пунктами -- *.STN и *.FIF. Эти изображения "безразмерны": всякий раз, открывая их, пользователь волен указывать нужное ему разрешение. Дополнительным преимуществом формата FIF (Fractal Image Format) является совместимость с некоторыми программами для просмотра изображений. Испробовать Genuine Fractals (текущая версия -- 3.0) можно, загрузив установочный файл размером около 4 MB с сайта www.lizardtech.com. Функциональность демонстрационной версии ограничена двадцатью файловыми операциями. На наш взгляд, Genuine Fractals обеспечивает превосходное качество интерполяции, довольно быстро работает (что приятно удивляет на фоне крайней медлительности, присущей другим алгоритмам фрактального кодирования) и обладает при этом симпатичным интерфейсом. Единственный недостаток -- относительно высокая цена в $159.

Компания Extensis, одним из основных продуктов которой является программа pxl SmartScale (текущая версия -- 1.0), не склонна афишировать принципы своих "патентованных алгоритмов". Функциональность демонстрационной версии органичена 30-дневным сроком с момента инсталляции, а размер установочного файла, доступного на сайте www.extensis.com, -- около 4 MB. При стоимости $200 pxl SmartScale является одной из самых дорогих программ для интерполяции. Многие участники форумов, посвященных цифровой фотографии, считают, что эту сумму разумнее было бы потратить на приобретение камеры с большей разрешающей способностью.

Программа PhotoZoom от Shortcut Software в обычной версии стоит 49 евро, а в профессиональной (отличающейся возможностью задания некоторых дополнительных настроек, а также наличием режима пакетной обработки) -- 129 евро. В недавнем прошлом данная программа была известна как S-Spline, но от этого названия было решено отказаться в пользу менее наукообразного. В отличие от разработок конкурентов, в PhotoZoom Pro может быть установлен желаемый уровень искусственной детализации в интерполированном изображении (Artificial Detail). Суть "патентованных и самонастраивающихся" алгоритмов Shortcut Software неизвестна, однако можно предположить, что в их основе лежат wavelet-преобразования. Установочные файлы обычной и профессиональной версий занимают, соответственно, 1 и 3 MB, нелицензированные программы покрывают интерполированное изображение решеткой из фирменных логотипов.

Тем, кого интерполяция изображений интересует преимущественно в контексте вывода на печать, следует обратить внимание на активно развивающуюся программу Qimage (текущая версия -- v.2004.131) от компании Digital Domain, реализующую "фирменные" методы интерполяции, названные Vector и Pyramid. Демонстрационная версия, прекращающая работать по истечении 30-дневного срока с момента инсталляции, доступна на сайте компании-производителя; размер инсталляционного файла -- около 5 MB, стоимость лицензии -- $45.

Photoshop-совместимый подгружаемый модуль Resize Magic стоимостью 24 евро от компании FSoft, по словам авторов, отличается способностью не только увеличивать, но и уменьшать изображения качественнее традиционных методов. Может показаться странным, но, вообще говоря, современные программы для увеличения и уменьшения изображений принадлежат к двум почти не пересекающимся классам, в каждом из которых находят применение принципиально различные типы алгоритмов и пользуются известностью различные торговые марки. Визуальное изучение результатов Resize Magic позволяет сделать вывод, что их основой служит фильтр Ланцоша. Архив с программой занимает 100 MB, нелицензированный модуль "метит" изображение решеткой из черных прямоугольничков.

Программа Resize IT, созданная Брайаном Спэнглером (Brian Spangler), очень сходна с предыдущим участником обзора не только названием, но и функционально. Архив занимает около 200 KB, незарегистрированная версия позволяет обработать 15 изображений, стоимость регистрационного кода -- $25.

(Продолжение следует)

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT