Was macht eigentlich der „Hochpass“-Filter von Photoshop unter der Haube?

Hochpass ist das Gegenteil von Gaußscher Unschärfe

Wenn Sie ein Bild aufnehmen und es verwischen, behalten Sie nur die "niedrigen Frequenzen". 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 Unscharfmaske verwendet, um ein Bild zu schärfen? Dieser Filter entspricht eigentlich dem Aufnehmen 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 auf Überlagern 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 Photoshop 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 subtrahieren, erhalten Sie am Ende negative Pixel. Dies ist bei Photoshop nicht möglich. Was stattdessen getan wird, ist, dass das Ergebnis um 127 (oder 0,5, wenn Sie Gleitkommawerte haben möchten) versetzt wird, sodass Grau tatsächlich keine Wertänderung bedeutet. Der Überlagerungs- und der lineare Lichtmodus sind so konzipiert, dass sie auf diese Weise codierte Bilder invertieren (Bit, je nachdem, was Sie stückweise Multiplikation/Addition oder Addition/Subtraktion benötigen).

Wofür würden Sie das jetzt verwenden? Nun, es kann sich daran gewöhnen, Kanten zu isolieren, und der primäre Anwendungsfall besteht darin, es als Werkzeug zum Schärfen zu verwenden. Tatsächlich erledigt die Unscharfmaske dies in einem Schritt. Manchmal gibt Ihnen die unscharfe Maske jedoch nicht genügend Kontrolle über die Ergebnisse. Sie können also den Hochpassfilter verwenden, um die Zwischenstufe aufzuteilen und ihn zu manipulieren, um zu steuern, wo die Schärfung stattfinden soll und wo nicht.

Das bringt uns zu Frequenztrennungs- Workflows, sehen Sie, es kann sein, dass Ihr Bild etwas ungleichmäßig hell ist oder oft ist die Haut etwas uneben. Aber Sie möchten nicht unbedingt die Textur des Bildes zerstören. Jetzt teilen Sie also Ihr Bild in niedrige und hohe Komponenten auf. Sie können dann die niedrigen Komponenten in einer einheitlichen Moiré-Farbe malen, während Sie die Texturebene oben beibehalten. Oder Sie können das Gegenteil tun, um Fehler in der Hochfrequenzkarte zu beseitigen, während Sie das allgemeine Erscheinungsbild beibehalten. Aus Genauigkeitsgründen würden Sie höchstwahrscheinlich nicht sowohl Unschärfe als auch Hochpass verwenden, sondern manuell subtrahieren, aber dies ist immer noch dieselbe Methode, nur Unschärfe und Rundung der Ergebnisse unterscheiden sich.

Bild 1 : Frequenztrennung erleichtert das Reparieren alter Schuhe, zugegebenermaßen hätte ich etwas mehr Arbeit machen sollen. Originalbild von hier .

Jetzt gibt es eine Menge Magie, die Sie mit diesem Filter machen können. Aber leider müssen Sie bei vielen dieser magischen Workflows wie ein Signalverarbeitungs-Guru denken. Beispielsweise kann Hochpassfilterung als Grundlage für einen Rauschunterdrückungsalgorithmus oder als Gleichrichtungsschicht für die Entfernung von Bildhelligkeitsmaskierung usw. dienen.

Keine der bisherigen Antworten hat die Mathematik hinter dem Filter berührt. Hier ist eine ausführliche Beschreibung, aus der ich zitiere:

Frequenzfilter verarbeiten ein Bild im Frequenzbereich. Das Bild wird Fourier-transformiert, mit der Filterfunktion multipliziert und dann wieder in den räumlichen Bereich transformiert. Das Abschwächen hoher Frequenzen führt zu einem glatteren Bild im räumlichen Bereich, das Abschwächen niedriger Frequenzen verstärkt die Kanten.

An dieser Stelle sollten wir anmerken, dass ein Hochpassfilter hohe Frequenzen durchlässt und tiefe Frequenzen dämpft (dh reduziert) .

Als Ergebnis des Abschwächens (oder Blockierens) der niedrigen Frequenzen sind Bereiche mit konstanter Intensität im Eingangsbild Null im Ausgang des Hochpassfilters. Bereiche mit einem starken Intensitätsgradienten, der die hohen Frequenzen enthält, haben positive und negative Intensitätswerte in der Filterausgabe. Um das Bild auf dem Bildschirm darzustellen, wird der Ausgabe im Ortsraum ein Offset hinzugefügt und die Bildintensitäten skaliert. Daraus ergibt sich ein mittlerer Grauwert für niederfrequente Bereiche und dunkle und helle Werte für die Ränder.

(Dieses Zitat stammt etwa aus der Mitte und geht einem Beispielbild voraus, das sehr hilfreich sein sollte).

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

High Pass ist ein Schärfungsfilter. Man könnte sagen, es ist eine Mischung aus "Kanten erkennen" und "Schärfen". Scharfzeichnen erkennt plötzliche Änderungen zwischen Pixelhelligkeit oder -farbe und ändert sie dann. Helle Teile sind also heller und dunklere dunkler.

Aber die Hochpass-Aufgabe besteht darin, nur die Kanten zu bemerken. Die Radiuseinstellung teilt dem Filter mit, wie viele Pixel um die erkannte Kante herum in das gefilterte Bild (Schicht) eingeschlossen werden sollen.

Nun, dieser Filter ist nicht dafür ausgelegt, für sich selbst verwendet zu werden (deshalb, denke ich, befindet er sich in einem anderen Katalog), Sie sollten das gefilterte Bild mit dem Basisbild verwenden, indem Sie Mischmodi oder ähnliches verwenden, um die Kanten auf dem Bild hervorzuheben. Aus diesem Grund ist der "nicht enthaltene" Teil des Bildes neutral grau. Sie wirken sich also im Mischmodus nicht auf die Farben aus.