Notas sobre o filtro de sharp

a propósito da fotografia "Cortinas ao vento" de Rui Pires Leitão

O filtro de sharp (aguçar) salienta as transições enquanto o filtro de soften (suavizar) tem o efeito contrário, atenua as transições.

O filtro de sharp tem diversas variantes, sendo a mais interessante a versão de unsharp.

Filtro passa-baixo

Os digitalizadores de imagem ao amostrarem pontos muito próximos, fazem uma medição ponderada da amostra pretendida e dos seus vizinhos. Têm por isso um efeito de soften ou, em linguagem de engenharia, têm um efeito passa-baixo.

O filtro passa baixo define o valor de um pixel* da imagem filtrada a partir do pixel correspondente na imagem original e dos seus vizinhos imediatos. Utiliza-se uma tabela de pesos que multiplica o valor dos pixels adjacentes por um factor que varia com a distância ao pixel central, de forma a calcular a média ponderada. Por exemplo,

0.05	0.1	0.05
0.1	0.4	0.1
0.05	0.1	0.05

...onde o total dos pesos soma 1 para garantir a conservação da média dos valores.

* numa imagem a preto e branco o valor do pixel é definido pelo seu brilho, enquanto numa imagem a cores define-se pelo brilho e dois canais de cor ou por três canais de cor.

Filtro passa-alto

Para desfazer este efeito é conveniente utilizar um filtro passa-alto que restaure a nitidez da imagem, isto é restaure a distância de brilho (ou cromática) entre pixels vizinhos.

Se o passa-baixo se obtém por soma, o passa-alto obtém-se por diferença ou variação. Na implementação de um passa-alto em duas dimensões há algumas dificuldades relativas à direcção: uma imagem de riscas verticais varia muito na horizontal mas é invariante na direcção vertical. A implementação particular dos filtros passa-alto é por isso mais variada.

E qual o resultado de um passa-alto? Quando é detectada uma transição súbita e forte de brilho (ou côr) é reforçado o brilho do pixel com o brilho mais alto. É também comum reduzir o brilho dos pixels com brilho mais baixo, aumentando a nitidez das transições e o contraste local da imagem.

Ao aumentar o contraste local, destacam-se as zonas de transição, reforçando as arestas ou linhas da imagem. Daí se diz que o filtro aguça (sharpens) as imagens.

A imagem Original mostra o resultado directo da digitalização. Na imagem Sharp x 1 mostra-se o resultado de uma aplicação do filtro de sharp. As diferenças são evidentes: os ramos finos dos topos das árvores que pareciam uma rama difusa aparecem como ramos filiformes e a graduação do céu por entre os ramos é muito atenuada, reforçando-se as cores extremas: branco e laranja.

  Repetindo o processo, constata-se a acentuação progressiva destes efeitos (Sharp x 2, Sharp x 3 e Sharp x 4). Enquanto nas zonas escuras a imagem permanece escura, nas zonas dos ramos há uma rede de pontos claros que se dilata e cujo brilho se acentua.

  Se no caso de Sharp x 1 se trata claramente de uma imagem fotográfica, no de Sharp x 4 o resultado parece próximo de uma gravura ou de uma xilografia. Não está em questão o valor estético da imagem, mas sim a natureza fotográfica da mesma. Já não é uma fotografia mas uma peça de arte digital baseada em fotografia.

Se a resolução de brilho e côr fosse infinita seria sempre possível utilizar os filtros inversos e assim filtrar e contra-filtrar até chegar às imagens ideais. Contudo como a resolução é finita, chega-se ao ponto onde os pixels vizinhos saturam em preto ou branco e a partir daí não há regresso possível, nem com passa-baixo nem com passa-alto pois já não há diferenças entre pixels vizinhos.

Sobre o formato JPeG

O formato JPeG foi definido com base na capacidade humana de visão e nas características das imagens do universo humano. Como o olho humano tem uma forte característica passa-baixo e as imagens fotográficas ou televisivas têm grandes zonas regulares, a codificação JPeG beneficia as grandes zonas de padrão regular em detrimento das transições bruscas.

Note-se por isso que o ficheiro da imagem Original tem 87Kb e que o tamanho vai aumentando à medida que a aplicação do sharpening aumenta as variações locais da imagem: 117Kb (Sharp x 1), 161Kb, 212Kb e 258Kb (Sharp x 4).
 

Cortinas ao vento"

de Rui Pires Leitão

Esta fotografia foi publicada no foto@pt com o número ID 21058. Representa uma fachada de uma casa nos Olivais Velhos, Lisboa, Portugal. Mais tarde foi retirada e encontra-se aqui publicada com permissão do autor.

Nesta fotografia nota-se o sublinhado das transições no umbral esquerdo da porta e sobretudo na base dos degraus, nas transições luz-sombra, onde julgo que esse efeito não existia na realidade.

Por isso, acho que foi aplicado a esta fotografia um filtro de sharpening demasiado forte, mas conserva ainda a aparência fotográfica.