Ein Geist namens Dekonvolution

[matadoerle]

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Heute ist mir in einem Beitrag wieder diese alternative Schärfung gegenüber der Unschärfemaskierung für die Beseitigung von unvermeidlicher Unschärfe durch Interpolation über den Weg gelaufen.

 

Worum geht es?

 

Jede digitale Veränderung der Pixeldichte, also Vergrößerung oder Verkleinerung der Auflösung eines digitalen Bildes, erzeugt sichtbare Unschärfe. Die allgemein bekannte und verwendete Unschärfemaske hilft zwar, diese Unschärfe zu vermeiden oder zu beseitigen, erzeugt aber Überstrahlungen, wenn man sie etwas zu stark dosiert (siehe die Links oben, Beispiele in der Wikipedia). Da die Kanten im Kontrast verstärkt werden, und das auch über die eigentlich an dieser Kante vorhandene Hell-Dunkel-Grenze hinaus.

Die Dekonvolution ist ein mathematisch aufwändigeres Verfahren, welches prinzipiell weniger Probleme macht; also weniger sichtbare Artefakte produziert. Und wäre aus theoretischen Überlegungen heraus für die Beseitigung von Unschärfe vorzuziehen.

 

Während praktisch jedes Bildbearbeitungstool und auch die RAW-Converter USM "on board" haben, ist mir momentan nichts einfach handhabbares bekannt; RAWtherapee als freier RAW-Converter soll es mit der nächsten Release beherrschen, im Beta-Test läuft da schon eine Weile. Das Verfahren selber ist aber eigentlich schon länger bekannt, meines Wissens nach gibt es auch keine Lizenzprobleme für die Implementation und Verbreitung einer Lösung; ich kenne aber keine, die beispielsweise unter Windows einfach einsetzbar wäre. Wenn es nur ein kleines Tool gäbe, was man beispielsweise nach dem Skalieren anwenden könnte, würde es doch schon helfen, weil es so viel besser sein soll.

 

Welche Software beherrscht Dekonvolution? Wer hat den Tipp für mich?

[padiej]

Hallo!

 

Das Thema ist sehr wichtig. Auch bei der Bildschirmdarstellung bemerke ich das. Oft zu weich, manchmal zu scharf.

 

Bei Photoshop Elements nehme ich den Modus Bikubisch schärfer beim Verkleinern, aber ob da die Dekonvolution dahinter steht, ich weiß es nicht.

 

lg Peter

[joachimeh]

Heute ist mir in einem Beitrag wieder diese alternative Schärfung gegenüber der Unschärfemaskierung für die Beseitigung von unvermeidlicher Unschärfe durch Interpolation über den Weg gelaufen.

 

Worum geht es?

 

Jede digitale Veränderung der Pixeldichte, also Vergrößerung oder Verkleinerung der Auflösung eines digitalen Bildes, erzeugt sichtbare Unschärfe. Die allgemein bekannte und verwendete Unschärfemaske hilft zwar, diese Unschärfe zu vermeiden oder zu beseitigen, erzeugt aber Überstrahlungen, wenn man sie etwas zu stark dosiert (siehe die Links oben, Beispiele in der Wikipedia). Da die Kanten im Kontrast verstärkt werden, und das auch über die eigentlich an dieser Kante vorhandene Hell-Dunkel-Grenze hinaus.

Die Dekonvolution ist ein mathematisch aufwändigeres Verfahren, welches prinzipiell weniger Probleme macht; also weniger sichtbare Artefakte produziert. Und wäre aus theoretischen Überlegungen heraus für die Beseitigung von Unschärfe vorzuziehen.

 

Während praktisch jedes Bildbearbeitungstool und auch die RAW-Converter USM "on board" haben, ist mir momentan nichts einfach handhabbares bekannt; RAWtherapee als freier RAW-Converter soll es mit der nächsten Release beherrschen, im Beta-Test läuft da schon eine Weile. Das Verfahren selber ist aber eigentlich schon länger bekannt, meines Wissens nach gibt es auch keine Lizenzprobleme für die Implementation und Verbreitung einer Lösung; ich kenne aber keine, die beispielsweise unter Windows einfach einsetzbar wäre. Wenn es nur ein kleines Tool gäbe, was man beispielsweise nach dem Skalieren anwenden könnte, würde es doch schon helfen, weil es so viel besser sein soll.

 

Welche Software beherrscht Dekonvolution? Wer hat den Tipp für mich?

 

z.B. auf dieser Webseite: Unglaubliche Schärfung - Dekonvolution - FixFoto® Support Forum

sind einige genannt (aber ziemlich was für spezielle Anwendungen)

[isaac]

Hallo Thorsten!

Heute ist mir in einem Beitrag wieder diese alternative Schärfung gegenüber der Unschärfemaskierung für die Beseitigung von unvermeidlicher Unschärfe durch Interpolation über den Weg gelaufen.

Die ich rief die Geister, ....

Worum geht es?

 

Jede digitale Veränderung der Pixeldichte, also Vergrößerung oder Verkleinerung der Auflösung eines digitalen Bildes, erzeugt sichtbare Unschärfe. Die allgemein bekannte und verwendete Unschärfemaske hilft zwar, diese Unschärfe zu vermeiden oder zu beseitigen, erzeugt aber Überstrahlungen, wenn man sie etwas zu stark dosiert (siehe die Links oben, Beispiele in der Wikipedia). Da die Kanten im Kontrast verstärkt werden, und das auch über die eigentlich an dieser Kante vorhandene Hell-Dunkel-Grenze hinaus.

Ein sehr passendes Einleitungsstatement, wie ich finde (du kannst sowas halt).

Die Dekonvolution ist ein mathematisch aufwändigeres Verfahren, welches prinzipiell weniger Probleme macht; also weniger sichtbare Artefakte produziert. Und wäre aus theoretischen Überlegungen heraus für die Beseitigung von Unschärfe vorzuziehen.

Mathematisch ist die Dekonvolution eine "Faltung" (also auch schon knapp über meinem mathematischen Horizont) aber immerhin, es ist eine Art Transformation.

Die Theorie dahinter ist, daß ein Großteil der ursprünglichen Daten auch im "unscharfen" Bild enthalten ist und wieder hervorzauberbar ist. Rein zum Vorstellen halt sowas ähnliches wie eine Fourier- oder Cosinustransformation (nur etwas anders).

Während praktisch jedes Bildbearbeitungstool und auch die RAW-Converter USM "on board" haben, ist mir momentan nichts einfach handhabbares bekannt; RAWtherapee als freier RAW-Converter soll es mit der nächsten Release beherrschen, im Beta-Test läuft da schon eine Weile. Das Verfahren selber ist aber eigentlich schon länger bekannt, meines Wissens nach gibt es auch keine Lizenzprobleme für die Implementation und Verbreitung einer Lösung; ich kenne aber keine, die beispielsweise unter Windows einfach einsetzbar wäre. Wenn es nur ein kleines Tool gäbe, was man beispielsweise nach dem Skalieren anwenden könnte, würde es doch schon helfen, weil es so viel besser sein soll.

Ich denke, diesen Geist haben schon mehrere RAW-Konverter und Bildbearbeitungsprogramme "eingebaut" (Gimp ganz sicher, weil von dort habe ich es schon vor Jahren abgekupfert :-) aber wie das halt so mit Geistern ist, man sollte sie nicht beim Namen nennen.

Welche Software beherrscht Dekonvolution? Wer hat den Tipp für mich?

Meinst du sowas in der Art?

 

make_circle_convolution(Radius,&convolution,m);

ConvMat = convolution.data;

v = convolution.row_stride;

w = v * v;

v1 = v << 8;

ConvMax = calloc(1,w*256*sizeof(LONG));

for (p = 0;p < w;p++)

{

for (i = 0;i < 256;i++)

{

ConvMax[(p<<8)+i] = (ConvMat[p] * (double)(i << CONVSHFT));

}

}

... und noch einige zig Zeilen Kode ...

Über drei Parameter (Threshold, Radius, Matrixgröße) kann man sehr exakt "verborgene" Schärfe wieder zurückzuholen (so sie denn jemals da war).

Und das ist auch schon der große Unterschied zur USM, man sieht sehr einfach, ob überhaupt was zurückzugewinnen ist. Durch schrittweise Erhöhung des Radius (bei konstantem Threshold und konstanter Matrixgröße) sieht das genauso aus, als ob man am Objektiv "scharf stellt". Ein Überschärfen ist praktisch nicht möglich, weil das Bild dann sofort "komisch" auszusehen beginnt. Für die Kompensation des Matschfilters haben sich eine 3x3 Matrix (2.8x2.8 bis 3.2x3.2) und ein Radius von 0.7 - 1.2 bewährt (je nach Matschität). Zur Kompensation der Interpolation beim Demosaicing ist ein Radius von 0.8 optimal.

Und der wirklich unschlagbare Vorteil ist, daß die drei Parameter für ein und dieselbe Kamera absolut konstant sind.

Und daraus folgere ich, daß sich auf jeden Fall Capture One dieser Methode bedient. Bei Lightroom würde ich eher auf eine andere Methode tippen, die eher in Richtung USM geht (starke Artefaktbildung bei Überschärfung).

Aber diese Konstanz der Parameter ist auch schon der große Nachteil für den (ambitionierten) Benutzer: er/sie sollte gefälligst die Finger von den Schärfereglern weglassen, es kann nur schlimmer werden.

In einem anderen Thread habe ich vor kurzem eine Statistik meiner Digitalphotos (etwas über 6000) und den dazu verwendeten Kameras von mir gegeben und ich habe bei keinen der von mir entwickelten RAWs (in C1) jemals was an der Schärfe gedreht!!!

[donalfredo]

Ich finde, ihr solltet euch zusammen tun - "Thosaac", das unschlagbare Doppel im Entwirren mathematischer Unzulänglichkeiten in der Fotonachbearbeitung ...

[isaac]

Ich finde, ihr solltet euch zusammen tun - "Thosaac", das unschlagbare Doppel im Entwirren mathematischer Unzulänglichkeiten in der Fotonachbearbeitung ...

Gute Idee :-)

 

Aber ich wollte noch was nachreichen, was gestern aus technischen Gründen nicht ging:

 

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Amplification ist der gestern erwähnte "Threshold" und Threshold ist eigentlich die "Matrixgröße".

Da nur ich selbst das Programm benutze, scheint mir das nicht weiter störend. Das Programm rennt nur unter OS/2, falls einer von euch sowas noch betreibt, kann ich ihm/ihr das aber gerne zukommen lassen (plus notwendigen E-Mail-Support :-)

[panoptikum]

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Ist das, was Du suchst?

http://www.focusmagic.com/

bearbeitet 31. Januar 2011 von panoptikum
Link ausgetauscht, da nicht das Thema betreffend

[matadoerle]

hey! danke für diesen tollen Link - werde sobald ich ein bisschen Zeit übrig habe, mich mal damit auseinandersetzen. Danke!

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Ich würde dir das Adobe Creative Cloud Foto-Abo mit Photoshop und Lightroom empfehlen

[isaac]

Hallo!

Ist das, was Du suchst?

Recover Detail and Sharpen Your Blurred Photos

Ja, genau das scheint es zu sein.

Blur 1 und Amount 75% entspricht so ziemlich genau dem was auch mit meiner Implementation ein optimales Ergebnis gibt um die Interpolation beim Demosaicing zu kompensieren.

Aber achtung bei (m)FT, da kommen dann gnadenlos die "Maze" Artefakte zum Vorschein.

USM kann also ab nun getrost vergessen werden...

[panoptikum]

Hallo isaac!

 

Hast Du es jetzt nur getestet oder gekauft?

[matadoerle]

ich habe zwar einen Download der Demo gemacht, werde aber erst in einigen Tagen zum Testen kommen .. man hat ja nur 10 Freischüsse

[gms]

gmic hat Implementierungen der Deconvolution eingebaut:

G'MIC - GREYC's Magic Image Converter

Digikam auch, dort nennt sich das "Refocus". Digikam gibt es aber vermutlich nicht für Windows zum Download

 

Aber achtung bei (m)FT, da kommen dann gnadenlos die "Maze" Artefakte zum Vorschein.

diese Aussage verstehe ich nicht ganz, warum ist das Format abhängig ?

 

Gruß

Günter

[isaac]

Hallo Günter!

diese Aussage verstehe ich nicht ganz, warum ist das Format abhängig ?

Das ist nicht formatabhängig, aber meiner Ansicht nach vom Sensor und dessen Aufbau.

 

Solche "Maze" (Irrgarten) Artefakte hatte ich bisher nur bei Sensoren ohne Mikrolinsen und da besonders bei CMOS/LiveMOS-Sensoren gesehen, wo eben die wirksame Pixelfläche im Verhältnis zur vorhandenen Fläche nach dem Pixelabstand eher gering ist.

Wenn ich in den nächsten Tagen Beispiele finde, werde ich sie zeigen...

[isaac]

Hallo!

Hast Du es jetzt nur getestet oder gekauft?

Ich habe es heruntergeladen und einige "bekannte" unscharfe Bilder von mir versucht etwas zu schärfen.

Da man nur "Blur" und "Amount" einstellen kann (oder ich habe es übersehen) ist es, wie man so schön sagt, von "limited usefulness".

Bei Bildern, wo der (fehlende einzustellende) Radius paßt, geben Blur 1 und Amount 75% praktisch dieselben Ergebnisse wie zB. Capture One.

Bei Bildern der E-300 (und auch L10) bekommt heller blauer Himmel sehr schnell solche "Maze" Artefakte.

Da es auch in PhotoShop 7 (welches ich ausschließlich zu Scannen benutze) als PlugIn aufscheint, bin ich schon neugierig wie es sich mit gescannten Negativen verhält (wo die USM eher grauslich wird).

[isaac]

Hallo Thorsten!

ich habe zwar einen Download der Demo gemacht, werde aber erst in einigen Tagen zum Testen kommen .. man hat ja nur 10 Freischüsse

Nur 10 Freischüsse ???

Also ich habe sicher mindestens 20 Bilder "bearbeitet", allerdings habe ich das Programm nur zwei oder drei Mal neu gestartet.

Allerdings habe ich nie die Bilder abgespeichert...

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Guck dir auch mal das Sony 12-24 G Master an

[panoptikum]

Da man nur "Blur" und "Amount" einstellen kann (oder ich habe es übersehen) ist es, wie man so schön sagt, von "limited usefulness".

Bei Bildern, wo der (fehlende einzustellende) Radius paßt, geben Blur 1 und Amount 75% praktisch dieselben Ergebnisse wie zB. Capture One.

 

Ich hab' jetzt auch ein bisschen gespielt.

 

Es gibt keinen "fehlenden" Wert. Wenn man sich das Tutorial ansieht, bzw. die Hilfe zu den einzelnen Werten, wird es klarer:

Mit "Blur" gibt man die Größe der Unschärfe in Pixel an z.B. bei einem Spitzlicht. Mit Amount wird die Stärke in Prozent angegeben.

 

Es gibt ein Plugin und ein Standalone-Programm. Im Plugin wird nur "Fix Out-Of-Focus" und "Fix Motion Blur" unterstützt, dafür kann hier der Blur-Wert des vergrößerten Ausschnitts ermittelt werden. Beim Standalone wird das ganze Bild dafür herangezogen. Ausserdem kann man den Plugin-Filter auf eine Auswahl beschränken (damit gewollt unscharfe Bereiche unberührt bleiben.

 

Bei "Fix Motion Blur" kann man verwackelte Bilder korrigieren. Es gibt einen Wert für die Richtung der Verwackelung in Grad und einen für die Länge in Pixel. Es kann zwar keine Wunder vollbringen, aber einen missglückten Schnappschuss einigermassen retten.

 

Fazit:

Ich bin begeistert. Ich werde meinen Workflow auf jeden Fall ändern. Jetzt muss ich nur noch testen, welche Schärfe-Parameter ich in der Kamera bzw. im ACR einstellen muss, wenn ich am Ende mit diesem Plugin Schärfe.

[ecle]

Hier mal eins mit RL:

http://dl.dropbox.com/u/3083419/RL.jpg

und eins mit USM:

http://dl.dropbox.com/u/3083419/usm.jpg

 

Maze sehe ich da übrigens nicht. Mit Raw Therapee und Amaze

 

 

Hallo Günter!

 

Das ist nicht formatabhängig, aber meiner Ansicht nach vom Sensor und dessen Aufbau.

Das hat mit dem Grünungleichgewicht zu tun soweit ich weiß. Ist auch Exemplarabhängig. Es gibt auch Demosaicing Algryithmen die zu keinen Maze führen, dafür aber natürlich weniger Auflösung.

 

 

 

@matadoerle

Raw Therapee konnte Dekonvolution schon seit es zum ersten mal veröffentlicht wurde. Nicht erst seit der Alpha Phase von 3.0

bearbeitet 5. Februar 2011 von ecle

[isaac]

Hallo!

Hier mal eins mit RL:

http://dl.dropbox.com/u/3083419/RL.jpg

und eins mit USM:

http://dl.dropbox.com/u/3083419/usm.jpg

 

Maze sehe ich da übrigens nicht. Mit Raw Therapee und Amaze

Kannst du bitte jeweils vom Himmel (dort wo er an die Bäume grenzt) einen 100% Ausschnitt herzeigen. Bei den verfügbaren (äusserst unscharfen) "Briefmarken" läßt sich ja wirklich nichts erkennen...

Das hat mit dem Grünungleichgewicht zu tun soweit ich weiß.

Weißt du das, oder hast du es nur nachgesprochen/-geschrieben?

Es gibt auch Demosaicing Algryithmen die zu keinen Maze führen, dafür aber natürlich weniger Auflösung.

Ja, natürlich ist das eine Folge des Demosaicing.

[ecle]

Hallo!

 

Kannst du bitte jeweils vom Himmel (dort wo er an die Bäume grenzt) einen 100% Ausschnitt herzeigen. Bei den verfügbaren (äusserst unscharfen) "Briefmarken" läßt sich ja wirklich nichts erkennen...

Nichts für ungut, aber das ist schon ein 100% Ausschnitt

Weißt du das, oder hast du es nur nachgesprochen/-geschrieben?

Ich kenn mich damit nicht aus, aber ich habe es von Oluv (hier im Forum) gehört. Er hatte diverse Probleme mit einem Exemplar, welches gerade am Rand furchtbare Maze Artefakte zeigte.

[matadoerle]

So,

ich habe das Tool jetzt auch mal etwas testen können; die vielleicht überzüchteten Erwartungen kann es nicht erfüllen. Selbst bei Bildern, wo der Focus tatsächlich nur einige wenige Pixel aus dem Wunsch gelaufen war und KEINE scharfen Anteile mehr im Bildausschnitt, gefällt mir das Ergebnis nicht. Wenn dann auch noch scharfe Anteile da sind (beispielsweise nur ein leichter Back-/Front-Fokus bei einem Portrait) bringt das Tool in diesen Bereichen so starke Artefakte, daß von Verbesserung keine Rede mehr sein kann.

 

Nun gehöre ich ja auch weniger zu den Pixelpeepern, aber für mich bringt es keine entscheidende Verbesserung und wäre umständlich im Workflow einzubinden; ich bleibe bei den bewährten Werkzeugen und achte lieber auf vernünftigen Fokus während ich Bilder mache .. dann muß ich praktisch gar nicht oder wenn überhaupt nur minimal "nachhelfen" - das gelingt mir eigentlich artefaktfrei bislang.

Gruß Thorsten

[DonParrot]

Schade, ich fand das bisher Gelesene ziemlich interessant.

[matadoerle]

Hallo DonParrot,

natürlich ist das interessant bevor jetzt irgendwer meine Entscheidung übernimmt und als Tatsache wild verbreitet, zeige ich euch einfach mal den "Erfolg" anhand eines Bildes, was ich recht zu Anfang mit meiner G1 gemacht habe. Ich stelle das zuerst einmal, skaliert auf 785 Pixel im Quadrat, vollkommen ungeschärft ein (entwickelt mit Silkypix):

 

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Ich habe dieses Bild dann einmal durch FocusMagic (mit der automatisch erkannten Unschärfe von 1 Pixel) gejagt und dem gegenüber gestellt das Ergebnis aus Silkypix, wenn ich eine Unschärfemaske (mit Radius 0,7 und Schwelle 5) angewendet habe. Das ist jedenfalls NICHT überschärft ..

 

FocusMagic (Radius 1 und Stärke 50%):

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Silkypix (USM Radius 0.7, Schwelle 5 und Stärke 50):

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Jetzt meiner Meinung nach wirklich akzeptabel bei deutlicher Schärfung ..

 

FocusMagic (Radius 1 und Stärke 150%):

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Silkypix (USM Radius 0.7, Schwelle 5 und Stärke 150):

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Und jetzt mal richtig hingelangt, imho deutlich überschärft ..

 

FocusMagic (Radius 1 und Stärke 250%):

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Silkypix (USM Radius 0.7, Schwelle 5 und Stärke 250):

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Ich denke daß sich jetzt ein jeder selber ein Bild machen kann, ob der angesagte Schärfegewinn (eigentlich ist es nur der Eindruck von mehr Schärfe) den Aufwand mit welchem Tool auch immer rechtfertigt .. eine Einstellung von ca. 100% für FocusMagic bei diesem Bild würde ich persönlich wahrscheinlich als ideal betrachten (mit USM eher Stärke 150 - die Unterschiede sind dabei sicherlich nicht wegzudiskutieren, aber für mich auch nicht so gravierend, daß mir persönlich ein Umweg über ein weiteres Tool grundsätzlich lohnenswert erschiene).

Gruß Thorsten

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[ecle]

matadoerle: Ich würde unbedingt den Threshold ausschalten. Dadurch entstehen meiner Meinung nach die meisten Artefakte. Es ist halt kein gleitender Übergang was sehr unnatürlich aussieht. Ich würde den Wert immer auf 0 setzen, außer wenn man Rauschprobleme hat.

 

Hier ein Bild aus Focus Magic: Amount 100%, Width 1 (kann man direkt mit meinem zuvor geposteten Bild vergleichen)

http://dl.dropbox.com/u/3083419/focus%20magic.jpg

Sieht sehr ähnlich aus. Offensichtlich steckt der gleiche Algorithmus drinne.

Mit RL kann man jedoch mit maximaler Iteration noch mehr feine Details rausholen.

[matadoerle]

was meinst du mit Treshold? den habe ich doch bei FocusMagic gar nicht, oder? stelle mal einen Screenshot ein ..

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[ecle]

Sorry ich meine den Schwellenwert (Threshold ist der englische Begriff) in Silkypix.