¿Los filtros de photoshop de paso alto saltan los bordes del histograma?

Seguramente la mayoría entendemos bien que el efecto de un filtrado de paso bajo se puede neutralizar aplicando un filtrado de paso alto complementario a una copia de la misma imagen y añadiendo píxel a píxel los valores RGB de las dos versiones filtradas.

Para limpiar la imagen del retrato de alguien, aplicamos Gaussian Blur a la imagen como una forma especial de filtrado de paso bajo y la combinamos con una versión filtrada de paso alto. Si eliminamos los molestos puntos con bordes afilados de la versión filtrada de paso alto, obtenemos un original perfectamente nítido, solo que sin esos puntos porque el filtrado de paso bajo los hizo invisibles y no se restauraron porque se eliminaron de la versión filtrada de paso alto complementaria.

El método es bien conocido: Hacer una copia con for ej. Desenfoque gaussiano de 10 píxeles como filtrado de paso bajo y otra copia con filtrado de paso alto de 10 px con un 50 % de contraste reducido y use el modo de fusión Luz lineal para combinar las versiones filtradas. La reducción de contraste debe hacerse en modo heredado o con curvas alrededor de 128 para evitar una compresión no lineal.

Desafortunadamente, en la documentación de Adobe no hay información numérica cuantitativa sobre por qué funciona esta separación de frecuencia. El modo de fusión y las matemáticas de filtrado se explican solo cualitativamente. Eso deja mucho espacio para conjeturas, lo que ha resultado en todo menos explicaciones claras por parte de los usuarios.

El video didáctico problemático no es una excepción. Afirma que el filtrado de paso alto de Photoshop apesta, salta los bordes del histograma. El significado de esto no está claro. El filtrado de HP parece funcionar perfectamente, Adobe solo ha realizado un par de soluciones debido a la falta de números RGB negativos.

He realizado algunas pruebas para averiguar cómo funciona realmente el filtrado HP de Photoshop, cómo se combina con el Desenfoque gaussiano y qué hace el modo de fusión Luz lineal.

Mi primera suposición es que Adobe no utiliza ningún filtrado HP común basado en la Transformada rápida de Fourier. Creo que el filtrado se calcula a partir de Gaussian Blur, que no es un trabajo matemático especialmente pesado. Blur es solo un promedio ponderado de píxeles adyacentes, mucho más simple que FFT. Eso explica también cómo el desenfoque gaussiano y el filtrado HP pueden ser complementos tan perfectos.

Intuitivamente, uno puede ver fácilmente que la versión filtrada de paso alto de una imagen se puede hacer sustrayendo de la imagen original una versión borrosa de la misma imagen.

Por supuesto, eso se basa en el hecho de que el desenfoque gaussiano es una forma de filtrado de paso bajo. Está lejos de ser ideal, no hay una frecuencia de corte aguda, la atenuación de los componentes de alta frecuencia crece lentamente a medida que aumenta la frecuencia.

Para ilustrar la formación de filtrado HP podemos escribir la siguiente ecuación:

H=RB

R es el conjunto de valores RGB originales en la imagen, B es el conjunto de valores en la imagen borrosa y H es el resultado de la resta de píxeles y canales, los valores en la imagen filtrada de paso alto. En Photoshop, las imágenes normales de 8 bits de profundidad no pueden tener otros números que no sean 0...255, no hay números negativos. La ecuación debe corregirse escalando e insertando un desplazamiento.

La ecuación fija: H=0,5(RB)+128

El cero se cambia a 128 y los números permanecen en el rango 0...255 con la siguiente ecuación, sin importar cuáles sean los valores RGB originales y borrosos.

En áreas grandes de colores uniformes, esto produce 128 para todos los números RGB, el color es gris medio. En bordes afilados entre 255 y 0 esto puede dar más, pero el resultado no es el extremo 0 o 255 porque el desenfoque es un promedio ponderado de píxeles adyacentes.

Podemos producir el filtrado de paso alto casero 0,5(BR)+128 fácilmente con capas de ajuste y modo de fusión SUMA o RESTA. Esto último es trivial, pero ADD también funciona con diferentes curvas de ajuste. También es trivial cuando reordenamos los términos en la fórmula:

H = 0,5(RB)+128 = 0,5R+(128-0,5B).

Vamos a probarlo y compararlo con el propio filtro de paso alto de Photoshop:

Esta es una captura de pantalla con zoom alto de una imagen borrosa de 5 px. El original está en la capa inferior y contiene solo blanco y negro completo con un borde horizontal nítido en la mitad.

Nuestro filtrado de HP casero con modo de fusión AÑADIR y capas de ajuste es el siguiente:

Las capas de ajuste de curvas tienen "solo la siguiente capa": se enciende. Superior de ellos compone 128-0,5B y inferior compone 0,5R. El modo de fusión de la capa borrosa es AGREGAR.

Los valores RGB justo alrededor del borde son 187 y 69 más lejos, los valores decaen a los 128 esperados.

La siguiente imagen es la misma, pero filtrada con el filtro de paso alto de Photoshop:

Hay una diferencia clara: el propio filtro de PS genera más contraste, los valores RGB alrededor del borde son 246 y 10. Su diferencia es 236. Nuestro filtro de paso alto casero generó solo 187-69 = 118. Eso es 236/2.

Mi interpretación es que Adobe duplica el contraste. Eso se hace omitiendo la multiplicación por 0,5 en los cálculos. Tiene sentido porque significa mayor resolución efectiva. Es una mejor utilización de los 256 valores RGB disponibles. El impulso no causa recorte porque en el filtro HP casero, la diferencia máxima en los bordes nítidos filtrados siempre es menor o igual a 128.

No podemos omitir la multiplicación por 0,5 para duplicar el contraste porque no tenemos headroom interno para los cálculos. Todo resultado intermedio y final debe ajustarse al rango 0...255 o hay recorte.

Podemos comparar nuestro propio resultado de filtrado de HP con el resultado de filtrado de Photoshop aplicando la diferencia de modo de fusión:

En la parte superior hay una capa de curvas que compensa con la reducción de contraste el supuesto aumento de contraste de +100% en el filtrado HP de Photoshop. La copia filtrada del original tiene modo de fusión Diferencia.

El resultado es un cero plano como se supone. No hay diferencia. Hemos descubierto cómo funciona el filtro HP de Photoshop.

La reducción de contraste del 50% que se realizó en el video de enseñanza compensa el aumento de contraste en el filtrado de paso alto de PS y convierte el filtrado en el mismo que nuestro filtrado casero. La reducción se puede hacer antes del filtrado porque el filtrado y la reducción del contraste son operaciones lineales siempre que no se utilice el ajuste de brillo y contraste. Es lineal en el modo Legacy, pero normalmente comprime los tonos oscuros y brillantes de forma no lineal para lograr un efecto subjetivamente más atractivo en la edición de fotografías. Eso también lo dice el video conferenciante.

Todavía queda la explicación cuantitativa de por qué el modo de fusión Linear Light es la forma correcta de combinar las versiones borrosa y filtrada de paso alto.

Intuitivamente, uno quiere recrear los valores RGB originales agregando una versión filtrada de paso alto a la versión borrosa. Eso está perfectamente bien, pero el filtrado HP de Photoshop ha agregado un desplazamiento de 128 a cada valor RGB filtrado en el filtrado. No podemos simplemente usar el modo de fusión restar para eliminar el desplazamiento porque todos los resultados intermedios deben permanecer en el rango 0....255. Los cálculos internos de Photoshop no tienen esa limitación.

Podemos explorar modos de fusión con degradados lineales de negro a blanco. Aquí está el modo de fusión AÑADIR.

Todos los píxeles en la diagonal y hacia abajo deben ser completamente blancos (=255) y el selector de color lo muestra como verdadero. La línea más brillante justo en la diagonal se realiza en el procesamiento de control de visualización. Obviamente es una especie de intento de mejora subjetiva y no he encontrado la manera de apagarlo.

Cambiar el modo de fusión a Luz lineal da una imagen diferente. Realmente es de alguna manera lineal porque se pueden ver líneas de forma recta causadas por gradientes lineales:

El resultado es el mismo que con el modo AÑADIR, si se aplica una capa de curvas a la capa superior:

El degradado superior todavía tiene el modo de fusión Luz lineal. La curva (afecta solo a una capa) multiplica todo por 0,5 y suma 128 al resultado. El resultado es el mismo que los gradientes combinados con ADD sin otros ajustes. Por lo tanto, podemos escribir a la inversa una fórmula para la luz lineal:

L=2(T-128)+G donde T es el valor RGB en la capa superior y G es el valor RGB en la capa inferior.

(Debo admitir que encontrar esos 0,5 y 128 no necesitó genio. Ya había visto que la combinación de filtros complementarios funciona con luz lineal. Después de creer que la "luz lineal" hace algo lineal, la única posibilidad era la función ax+b .a=0,5 y b=128 se encontraron por prueba y error)

Entonces, combinar el filtrado debería funcionar con luz lineal. Nuestro filtrado de paso alto hecho en casa debería poder usarse "tal cual" sin la reducción de contraste que se necesita para el filtrado HP de Photoshop. Insertemos los filtrados complementarios a la fórmula de la luz lineal:

L=2(T-128)+G = 2((0,5(RB)+128)-128)+B = R, como se esperaba.

Lo mismo se puede presentar también haciendo la combinación en la práctica:

Lo he probado también con imágenes más complejas y también funciona con ellas.

Sobre las cosas solicitadas:

El filtro de paso alto de Photoshop no apesta saltando los bordes del histograma. La reducción de contraste del 50% es necesaria para compensar el intento de Adobe de utilizar mejor el rango de números disponible 0...255

La reducción de la opacidad es un malentendido. No es un sustituto adecuado para combinarse con la luz lineal.

No estoy seguro de entender lo que estás preguntando. ¿Se trata del ajuste de contraste antes de hacer el truco de paso alto, y si es necesario o no?

He probado la técnica usando solo un paso alto regular sin hacer ninguna corrección en el contraste, y el resultado sigue siendo bueno. Es una buena técnica, y sus consejos para esquivar y quemar para dar forma a la luz son fabulosos. ¡Gracias por compartir!

Más grande: https://imgur.com/a/7YiKT