ISSN: 2658-2740

Adam Cebula „Koło, czyli ersatz muła” (2)

Felietony Adam Cebula - 6 kwietnia 2021

Nie wiem czy wszyscy to wiedzą… mnie się zdaje, że wszyscy. Nocne zdjęcia, które musimy wykonywać z dużymi czułościami aparatu, czyścimy z szumów w programach graficznych albo w konwertujących z tzw. plików raw do ogólnie dostępnych formatów obrazków za pomocą dość zawiłych algorytmów, których zasadniczym mechanizmem jest rozmywanie. Aby nie zamazało wszystkiego, stosuje się algorytmy wykrywania krawędzi, rozmywania anizotropowe, różne zawiłe sztuczki. Skutkiem są obrazki o wyglądzie, który nie zachwyca, i właśnie by go uniknąć, wymyślono technologię wielokrotnej ekspozycji.

Zanim to wsadzono do smartfonów, było ćwiczone na zdjęciach ze zwykłych aparatów i – co może nieoczywiste – były to aparaty jeszcze analogowe. Nie trzeba wcale wielkiego pomyślunku, by zauważyć poważne ograniczenie technologii: źle się nadaje ona do fotografowania czegoś, co się rusza. Zdecydowanie przydałoby się, aby aparat podczas fotografowania stał na mocnym, sztywnym statywie, wówczas kolejne zdjęcia będą do siebie pasowały.

Technika wielokrotnej ekspozycji, jak mi się zdaje, zrobiła największą karierę w astrofotografii. Tamże metodą elektronicznej obróbki można na przykład wycinać ze zdjęć chmury.

Dla użytkownika oprogramowania często nie ma różnicy pomiędzy algorytmami, których działanie różni się zasadniczo. Nie będzie go interesowało, czy coś wykonuje sieć neuronowa, zawiły algorytm sztucznej inteligencji, czy też otrzyma na przykład efekt prostej operacji matematycznej takiej jak wyliczenie wartości średniej czy mediany. Na potrzeby tego tekstu da się to wszystko wrzucić do jednego worka z napisem – powiedzmy – „cyfrowa korekcja obrazu”. Jakkolwiek się to nazywa, media, a zwłaszcza marketing, nie rozróżniają niczego, wszystko nazywają „AI”, choć często bez sensu.

Warto mieć świadomość, że proste operacje potrafią zdziałać prawie cuda, a jeżeli nie potrafimy wymyślić tego prostego algorytmu, to zawiłe (czyli w uproszczeniu) AI nie dadzą świetnych rezultatów. Tak na przykład wyliczenie mediany piksela z serii zdjęć usuwa z wynikowego obrazu bez strat w szczegółach ruchome przedmioty. Warunek jest taki, żeby nie było ich za wiele. Jak to działa, bardzo łatwo wyjaśnić. Wyobraźmy sobie pusty plac, idzie przez niego człowiek. Robimy serię zdjęć tak, że na kolejnych jest w innych miejscach, dość odległych, by sylwetka na nakładała się na siebie po złożeniu fotografii. Mediana to wartość najczęściej występująca. W każdym miejscu, gdzie znalazł się człowiek, był tylko na jednym ujęciu. Więc piksele, które go budują, zostaną zastąpione pikselami, które przedstawiają to, co było za nim. Osobnik zniknie w wyniku banalnej matematycznej sztuczki bez jakiejkolwiek ingerencji grafika.

W ten sposób zdejmiemy nie za gęste chmury z nieba, wytniemy ruch samochodowy czy tłum ludzi, byle nie był za gęsty. W ten sposób także pozbędziemy się szumu, choć w tym przypadku – moim zdaniem i doświadczeniem – mądrzej sięgnąć po po prostu wartość średnią.

Uśrednianie wielu zdjęć, jak wspomniałem, to jeszcze czasy analogowe i wówczas z miejsca trzeba było pokonać poważny problem: fotografie na przykład zeskanowane z negatywu nie będą do siebie pasowały. Trzeba je poprzesuwać, a nawet, co trudniejsze, „ponaciągać”.

Kolejny punkt technologicznej układanki: rozwiązanie problemu dopasowywania ciut niepasujących obrazów. Programy potrafią znajdować na zdjęciach te same miejsca, w nich stawiają punkty kontrolne. Potem kombinuje się tak, aby je do siebie dopasować. Że się da – to już matematyka.

Da się nawet wówczas gdy zdjęcia nie zostały wykonane ze statywu, tylko „ z ręki”. Gdy aparat w trakcie ich wykonywania nie był wycelowany w to samo miejsce, trochę się przechylał, kręcił. Na tej zasadzie właśnie działają te algorytmy cudownie, podnoszące parametry aparatów w komórczakach. Skoro już dopasujemy zdjęcia do siebie, to je uśredniamy, wtedy znikają szumy, a nawet poprawia się dynamika. Do końca nie rozumiem jakim sposobem, ale poprawia się, sprawdziłem.

Metoda zdaje się świetna. Standardowy sposób radzenia sobie z małą ilością światła polega na tym, że wydłużamy czas naświetlania. Ale to nieuchronnie prowadzi do rozmazania obrazu, gdy aparat trzymamy w rękach, poruszy się podczas naświetlania. Robiąc serię zdjęć, dostajemy ostre, choć zaszumione kadry. O ile zadziała algorytm składania obrazów, to mamy problem z głowy: dostaniemy obraz jednocześnie ostry, nieporuszony, jak i pozbędziemy się szumów.

Ta sztuczka występuje także w aparatach fotograficznych sprzętowo, nazywa się to tryb nocny, czy zdjęcia nocne.

Dlaczego postanowiłem wypróbować tryb „komputerowy” o wiele bardziej pracochłonny? Bo w (moim) aparacie możemy poskładać ze sobą 4 zdjęcia. W komputerze dowolną liczbę, co oczywiście daje znacznie lepszą jakość. To osobna sprawa, istotą mojej opowieści jest trochę zaskakujące odkrycie. A mianowicie, po szczęśliwym przeprowadzeniu całej operacji popatrzyłem sobie na wynik i stwierdziłem, że to, co otrzymałem, nie za bardzo różniło się od czegoś, co się dostaje po operacji zwanej odszumianiem pojedynczego zdjęcia w programach graficznych.

I to jest okazja, by zrozumieć, co się naprawdę dzieje. Chwila podrapania się w łysinę i już wiedziałem, że coś zostało w optymistycznym opisie, jak to być powinno, pominięte. A mianowicie dokładność wyznaczenia tak zwanych punktów kontrolnych. Oczywiście, że nie jest nieskończona, że choćby na każdym zdjęciu to ten sam piksel. Nie da się wyznaczyć lepiej, niż na to pozwala ów szum, którego właśnie chcemy się pozbyć. Skutek to delikatne, ale widoczne poprzesuwanie kolejnych obrazów. Daje dość charakterystyczny efekt „plasteliny”, wyczyszczenia ze szczegółów powierzchni, ten sam co w przypadku „zwykłego” odszumiania . Stwierdziłem, że owszem, samo uśrednianie zdjęć daje znakomite efekty pod warunkiem ustawienia aparatu na statywie. A wówczas zrobimy zdjęcie z długim czasem, operacja traci sen.

Zdarzyło mi się zobaczyć zgrozę w oczach właściciela wypasionej komóry, gdy powiedziałem, że nie ma szans, by telefony robiły tak dobre zdjęcia jak aparaty fotograficzne. To osobna sprawa: wszystkie sztuczki cyfrowe robione nad obrazami dają się powtórzyć w komputerze, najczęściej lepiej. To osobna sprawa, wolę pozostać przy temacie cudowności komputerowych metod obróbki obrazu. Więc nie są cudowne. Mogą wiele, ale niekoniecznie to, co nam się zdaje, nawet gdy z pobieżnego opisu wynika, że powinny.

Trzeba sobie jedno szczerze powiedzieć: komputerowy retusz, składanie obrazów, cuda z kilkoma aparatami w komórce – to ersatz tego, co fotograf zrobić powinien, ale nie ma czasu, pieniędzy, ochoty albo bardzo często elementarnej wiedzy. Nie chciało mu się nosić rozkładać, nie umie użyć czy ustawić. Nie miał pomocnika, transportu czy zezwolenia. W nielicznych przypadkach (ów HDR) inaczej się nie da, zwykle ta sztuczna inteligencja jest zamiast sprzętu czy procedury, dzięki której można by zrobić po prostu znakomite zdjęcia. Tak na przykład zdjęcia nocne wykonujemy z długimi czasami naświetlania ze statywu przy możliwie najmniejszej czułości i jeszcze najlepiej obiektywie przesłoniętym do przynajmniej tzw. krytycznej przysłony. Cokolwiek to wszystko znaczy, trzeba się narobić, nanosić, naustawiać. A metody komputerowe są zamiast.

Strony: 12345

Mogą Cię zainteresować

Adam Cebula „Kobieta bardzo fatalna”
Opowiadania Adam Cebula - 5 kwietnia 2019

Co ta miłość robi z człowiekiem… wystarczy chmurka wysoko wydajnych feromonów, a…

Adam Cebula „R20”
Para-Nauka Adam Cebula - 25 maja 2018

O ile dobrze zrozumiałem informacje wygrzebane w sieci, to około roku 1911…

Urodziny Andrzeja Drzewińskiego
Aktualności Fahrenheit Crew - 16 października 2017

Naukowiec (profesor zwyczajny) oraz pisarz science fiction przyszedł na świat 16 października…

Fahrenheit