Die nachfolgenden 8bf-Filter sind ungeeignet für schnelles Photoshop-Tuning per "click and ready"...

Die Grenzen der praktischen Visualisierung werden bekanntlich gesetzt durch die Sensorik, das optische Instrument und das jeweilige Lichtspektrum. Jede numerische Veränderung der originalen Matrix realisiert im Idealfall nur eine Reparatur oder Bereinigung der Bildinformation. Bei der Anwendung von Filtern ist es "notwendig" die Wirkung der Parameter nach dem Prinzip "Sorgfalt geht vor Schnelligkeit" zu justieren, um das Gesamtergebnis bis an die Rausch- und Auflösungsgrenze der Sensorik heransteuern zu können. Die meisten Filterfunktionen sind kein Wunderwerk und können im Prinzip alle manuell nachgestellt werden - zwar umständlich aber möglich. Digitale Bildbereinigung ist mühsam und diese Tatsache kann man nicht hinter Screendesign oder Clickbuttons verbergen. Das Ziel ist daher Bildinformation manuell zu optimieren bzw zu rekonstruieren.

Korrekturfunktionen und größere Areale werden immer bezahlt mit mehr Bearbreitungsaufwand bzw mit längeren Berechnungszeiten, zumal nicht alle C-Finessen (8bf-Kompatiblität) routiniert ausgespielt werden können. Wer auf manuell justierte Detailpräzision nicht angewiesen ist und auf längere Rechenzeiten nicht warten will, dem sind andere und schnellere Filter zu empfehlen.

Sharpen-Korrekturfilter

Eine Faltungs-Matrix differenziert typischerweise sehr ortsexakt und ist ein fast universell anwendbares Standard-Werkzeug. Ohne Korrektur- und Limiter-Funktionen zeigt sie jedoch relativ agressive Charakteristika, wie Rauschverstärkung, Oversharpening oder Farbdrift. Daß es auch anders geht, sollte dieser Filter demonstrieren.

XE35 besteht aus drei Komponenten: 1.) Ein 7x7-Matrix-Element mit Sharpen-Limiter gegen agressives Oversharpening, mit High/Low-Cut gegen Überbewertung von Rauschanteilen und mit einem Anti-Expander als Korrektur gegen Symmetriefehler bei kleinen Hell/Dunkel-Objekten. 2.) Zwei justierbare Maskengeneratoren, (Gradientenmaske, Selektionsmaske), ebenfalls mit High/Low-Cut und einen Cleaner für bessere Differenzierung - damit kann lokalisiert gesteuert werden, wo und wie stark der Filter eingreifen soll. 3.) Ein Master-Blending, das sein Wirkungsspektrum im eingestellten Intervall begrenzt und die Gesamtwirkung des Sharpenfilters gut und sanft dosieren kann.

Oversharpening führt bei Unschärfe-Maskierung (USM) und bei der Faltungsmatrix mit ähnlicher Charakteristik zu unnatürlichen und auffallenden Randzonen. Ein kleiner Radius verringert zwar die Wirkungslänge einer Über-Differenzierung, eine Gradientenmaske schränkt die Ortwirkung ein, aber die Ursache des Störungseffektes wird nicht beseitigt und damit auch nicht die Auswirkung.

XE35 kann diese Über-Kontrastierung an den Randzonen mit einem Limiter abfangen. Seine exponentielle Charakteristik erlaubt eine stufenlose Toleranz-Regelung zur feindosierten und sanften Konvergenz-Steuerung der Filter-Intensität im Bereich der Sharpen-Extrema.

Eine weitere unvorteilhafter Störeffekt bei Sharpen-Filtern ist als Farbdrift-Effekt (Farbwert-Spreizung) bekannt. Hier führt die Kontrastierung zu einer unharmonischen und unterschiedlichen Verstärkung der Farbsättigung für jeden Kanal.

Durch Kanal-separierte Berechnung bzw durch vorherige Konvertierung beispielsweise in Image-Formate , wie HLS, YIQ, HSB oder LAB, ist der Farbdrift-Fehler weitestgehend zu vermeiden. XE35 verhält sich farbwertstabilisiert ohne vorherige Format-Konvertierungen bemühen zu müssen. Die anteilige Begrenzung der Farbsättigung in allen RGB-Kanälen führt zur Korrektur an den kritischen Kontrastzonen.

Das dritte Problem bei Sharpen-Filtern ist die Objektverzerrung (Distortion) bei sehr kleinen Objekten in Größenordnung von 1 bis 2 Pixellängen. USM, Matrixfilter und besonders die Shifter neigen dazu die Hintergrundfläche gegenüber Kleinstobjekten unsymmetrisch zu expandieren bzw zu verzerren. Helle Objekte auf Dunkelarealen oder dukle Objekte auf hellem Hintergrund werden verkleinert, deformiert oder "weggeschärft". Die Ursache sind nicht neutral positionierte Gradienten mit zu großen Wirkungszonen. Je kleiner die Objekte, desto stärker ist das nicht-lineare Fehlerverhalten. Für die Minimierung solcher Nebeneffekte auf Kleinstarealen ist im XE35 der Anti-Expander als gegensteuernde Fehlerkorrektur vorgesehen. Anti-Expansion erscheint kompliziert, ist sie aber tatsächlich nicht. Der Anti-Expander hebt oder senkt den Intensitäts-Level der Schärfe (Differenzen) zwischen Kleinstobjekt und Hintergrund. Auf diese Weise kann er ab einer bestimmten Schärfeintensität auf dem jeweiligen Bildareal ausgleichend oder gegensteuernd eingreifen.

XE35 generiert eine Objektauflösung, bis an die Antialiasing-Grenze der Sensormatrix heran, wenn man mit kritischem Auge sorgfältig justiert. Dieser Absicht folgend skalieren alle Eingabe-Parameter in Realwerten, nicht normiert und nicht in Prozent. Je nach Einstellung der Faltungsmatrix ist der Filter ebenso gut als lokalisierender DeNoiser verwendbar. Die verschiedenen Preview-Optionen unterstützen in jeder Phase der Vorbreitung die Kontrolle bei der Justierung und sorgfältige Vorbereitung ist Voraussetzung für optimale Ergebnisse.

Der Gray-Level-Modus erlaubt außerdem die 7 Kanäle von Geoimages separiert in Real-16bit zu bearbeiten. Anders als bei der Adobe-Skalierung (16bit-Formate bis 32768 Farbwerte) geht die GeoTIF-Skalierung von 0 bis 65535, also doppelte Präzision. Ähnlich karg sieht es beim DICOM-Format aus. Die Separierung (Zerlegung, Zusammenführung) der GeoTIFs kann Sepag7 (980k, einfache Syntax) realisieren. Mit Sepag7 ist eine 7 Kanal-Bearbeitung möglich, obwohl Windows oder Mac mit Photoshop nicht für wissenschaftliche oder diagnostische Formate ausgelegt ist. Ergänzend gibt es ein kleines Tutorial, das die Manual-Bedienung übersichtlich darstellt und über die Wirkung der Funktionen informiert.

XE35 basiert auf dem Text von GSMX-27, modifiziert für die 8bf-Anwendung mit Photoshop (Windows). GSMX-27 (Unix) konnte in der Praxis bereits zeigen, daß hocheffiziente Sensorik (z.B. 121MP/8µm, 144MP/6.5µm, u.a. filter-test"2007/2008") auch im Maßstab (1:1) noch Möglichkeiten liefert die Objekt-Details besser herauszustellen. (nvs-067)

Sharpen-Korrekturfilter

Seltener kommt es vor, daß extreme Verstärkung auf nur einzelne Pixel erforderlich ist. Bei starker Differenzierung von kleinsten Details sollen dennoch die Struktur, das Umfeld und der Hintergrund unbeschädigt und unverfälscht bleiben. Problematische Anwendungsbeispiele sind mikroskopische Scans, die Reproduktion von Chip- und Platinenlayouts oder die GeoTeleskopie, wo Kompensation von Sensor-Antialiasing auf sehr kleinen Arealen erforderlich ist. Wenn kleinste Ecken, Kanten und Punktstrukturen stark differenziert werden müssen und nur oberhalb der Rauschgrenze eine Detailhervorhebung stattfinden soll, dann ist ein großes Berechnungsumfeld notwendig und vorteilhaft.

Für diese Ausnahmen ist SML091 mit einem vergrößerten Faltungsareal vorgesehen. Ähnlich wie XE35 verfügt dieser Matrix-Filter über einen Limiter, Low/High-Cut, zwei Lokalisierungsmasken und die gleichen Preview-Modi unterstützen die Parameterjustierung.

Die im Vergleich zu XE35 geringfügig vereinfachten Algorithen sind ein Kompromiss, denn nicht nur auf dem PC steigt die Berechnungszeit merklich mit zunehmender Größe des Faltungsareales und der Anzahl von Filterkomponenten. Ein weiterer Unterschied zu XE35 ist der in Schärfe, Breite und Intensität besser regelbare Gradient. SML091 ist im Test etwa um 27% langsamer als XE35. Das relativ große Faltungsareal ermöglicht bereits formabhängige Objektkontrastierung, wie beispielsweise Kreis- oder Quarderstrukturen, Morphing oder Edge-Detection. Alle Parameter lassen sich manuell abspeichern. Weitere Informationen sind dem Manual zu entnehmen. (nvs-067, md-014)

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