フシギにステキな素早いヤバさ

フシギにステキな素早いヤバさを追いかけて。俺は行くだろう。

USM（アンシャープマスキング）：Wikipediaを訳してみた

ちょっと仕事の都合でWikipediaのこの項目を読む必要がありました。

日本語の項目がないので、せっかくなので英語版Wikipediaの主要なパートだけ訳してみました。

ソース：Unsharp masking - Wikipedia

パーマリンク：http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Unsharp_masking&oldid=537244439（取得日時は2013年2月26日1時18分0秒）

翻訳の責任は島袋八起（[twitter:@yaoki_dokidoki]）にあります。批判、ご指摘などあればこちらまでおよせくださいませ。

Unsharp masking

Unsharp masking (USM) is an image manipulation technique, often available in digital image processing software.

The "unsharp" of the name derives from the fact that the technique uses a blurred, or "unsharp," positive image to create a "mask" of the original image.^1 The unsharped mask is then combined with the negative image, creating an image that is less blurry than the original. The resulting image, although clearer, probably loses accuracy with respect to the image's subject. In the context of signal-processing, an unsharp mask is generally a linear or nonlinear filter that amplifies high-frequency components.

アンシャープマスキング

アンシャープマスキング（USM）は、画像操作の技術であり、しばしばデジタル画像処理ソフトウェアで利用可能である。

「アンシャープ」という名前は、この技術が「マスク」を作るとき、ぼかされた、もしくは「アンシャープ」化された陽画を用いることから取られている^1。そのアンシャープ化されたマスクは陰画と結合され、オリジナルの画像よりもより鮮明な画像を創りだすのである。出力された画像は、より明瞭であるにもかかわらず、おそらく画像の被写体との関連については正確さを失っている。信号処理の文脈においては、アンシャープマスクはふつう高周波成分を増幅させる線形もしくは非線形フィルタのことを指す。

Contents

  1. Photographic unsharp masking
  2. Digital unsharp masking 2.1 Local contrast enhancement
  3. Comparison with deconvolution
  4. See also
  5. References
  6. External links

内容

  1. 写真的なアンシャープマスキング
  2. ディジタルなアンシャープマスキング 2.1 ローカル・コントラスト・エンハンスメント
  3. 逆畳み込みとの比較 （以下では未訳）
  4. 次も参照せよ（以下では未訳）
  5. 参考文献
  6. 外部リンク（以下では未訳）

Photographic unsharp masking

The technique was first used in Germany during the 1930s as a way of increasing the acutance, or apparent resolution, of photographic images.[citation needed]

For the photographic process, a large-format glass plate negative is contact-copied onto a low contrast film or plate to create a positive image. However, the positive copy is made with the copy material in contact with the back of the original, rather than emulsion-to-emulsion, so it is blurred. After processing this blurred positive is replaced in contact with the back of the original negative. When light is passed through both negative and in-register positive (in an enlarger for example), the positive partially cancels some of the information in the negative.

Because the positive has been blurred intentionally, only the low frequency (blurred) information is cancelled. In addition, the mask effectively reduces the dynamic range of the original negative. Thus, if the resulting enlarged image is recorded on contrasty photographic paper, the partial cancellation emphasizes the high frequency (fine detail) information in the original, without loss of highlight or shadow detail. The resulting print appears more acute than one made without the unsharp mask: its acutance is increased.

In the photographic procedure, the amount of blurring can be controlled by changing the "softness" or "hardness" (from point source to fully diffuse) of the light source used for the initial unsharp mask exposure, while the strength of the effect can be controlled by changing the contrast and density (i.e., exposure and development) of the unsharp mask.

For traditional photography, unsharp masking is usually used on monochrome materials; special panchromatic soft-working black and white films have been available for masking photographic colour transparencies. This has been especially useful to control the density range of a transparency intended for photomechanical reproduction.

写真的なアンシャープマスキング

この技術が初めに用いられたのは1930年代のドイツで、写真的な画像の先鋭度あるいは外見上の解像度をより増す手段として用いられた（参考文献が必要です）。

写真の処理では、陽画を作るために、大判のガラス板陰画が低コントラストのフィルムもしくはプレートに密着コピーされる。しかしながら、陽画のコピーは、乳剤から乳剤へというよりも、オリジナルの背面に密着したコピー素材によって作られるために、ぼけていた。この処理の後、ぼけた陽画はオリジナルの陰画の背面へ代わって密着させられた。光が陰画および位置合わせされた陽画（たとえば引き伸ばし機などで）の両方を通り抜けたとき、陽画は陰画の持つ情報のいくらかを部分的に無効にする。

陽画が意図的にぼかされているために、低周波の（ぼかされた）情報だけが無効にされる。さらには、マスクが効果的にオリジナルの陰画の持つダイナミックレンジを低減させる。このように、もし結果として出力される拡大された画像がコントラストの強い写真印画紙に記録されるならば、その部分的な無効化がハイライトやシャドウの詳細を失うことなくオリジナルの持つ高周波の（精細な）情報を強調することになる。結果のプリントはアンシャープマスクを用いなかったときよりも先鋭化しているように見える。つまり、先鋭度が増幅される。

写真の処理においては、ぼけの効果の強さがアンシャープマスクのコントラストと濃度（すなわち露光と現像）を変化させることによって調整できる一方、ぼけの総量は、最初のアンシャープマスクの露光で用いられる光源の「やわらかさ」と「かたさ」（点光から完全な散光まで）を変化させることによって調整することができる。

伝統的な写真において、アンシャープマスキングはふつうモノクロームな素材に対して用いられる。特別な全色性のソフトにはたらく白と黒のフィルムが、写真的な色の透明性をマスクするために利用可能であってきた。これは特に光機械的な複製において要求された透明性の密度の分布幅を調整するのに役立ってきた。

Digital unsharp masking

The same differencing principle is used in the unsharp-masking tool in many digital-imaging software packages, such as Adobe Photoshop and GIMP.^2 The software applies a Gaussian blur to a copy of the original image and then compares it to the original. If the difference is greater than a user-specified threshold setting, the images are (in effect) subtracted. The threshold control constrains sharpening to image elements that differ from each other above a certain size threshold, so that sharpening of small image details, such as photographic grain, can be suppressed.

Digital unsharp masking is a flexible and powerful way to increase sharpness, especially in scanned images. However, it is easy to create unwanted and conspicuous edge effects, or increase image noise. However, these effects can be used creatively, especially if a single channel of an RGB or Lab image is sharpened. Undesired effects can be reduced by using a mask – particularly one created by edge detection – to only apply sharpening to desired regions, sometimes termed "smart sharpen".

Typically three settings control digital unsharp masking:

  • Amount is listed as a percentage, and controls the magnitude of each overshoot (how much darker and how much lighter the edge borders become). This can also be thought of as how much contrast is added at the edges. It does not affect the width of the edge rims.
  • Radius affects the size of the edges to be enhanced or how wide the edge rims become, so a smaller radius enhances smaller-scale detail. Higher Radius values can cause halos at the edges, a detectable faint light rim around objects. Fine detail needs a smaller Radius. Radius and Amount interact; reducing one allows more of the other.
  • Threshold controls the minimum brightness change that will be sharpened or how far apart adjacent tonal values have to be before the filter does anything. This lack of action is important to prevent smooth areas from becoming speckled. The threshold setting can be used to sharpen more-pronounced edges, while leaving subtler edges untouched. Low values should sharpen more because fewer areas are excluded. Higher threshold values exclude areas of lower contrast.

Various recommendations exist as to good starting values for these parameters,^3^4 and the meaning may differ between implementations. Generally a radius of 0.5 to 2 pixels and an amount of 50–150% is a reasonable start.

It is also possible to implement USM manually, by creating a separate layer to act as the mask;^2 this can be used to help understand how USM works, or for fine customization.

Local contrast enhancement

Unsharp masking may also be used with a large radius and a small amount (such as 30–100 pixel radius and 5–20% amount^5) which yields increased local contrast, a technique termed local contrast enhancement.[5][6] USM can increase either sharpness or (local) contrast because these are both forms of increasing differences between values, increasing slope – sharpness referring to very small-scale (high frequency) differences, and contrast referring to larger scale (low frequency) differences. More powerful techniques for improving tonality are referred to as tone mapping.

ディジタルなアンシャープマスキング

同じ差分化原理が、 Adobe Photoshop や GIMP ^2などの多くのディジタル画像ソフトウェアパッケージにおいて利用されている。ソフトウェアはオリジナルの複製画像にガウスぼかしを適用し、次にそれをオリジナルと比較する。もし差分が、ユーザーの指定した閾値より大きいとき、これらの画像は（結果として）減算される。閾値の操作は、たとえば写真的な粒子などの画像の小さな詳細が先鋭化されてしまうのを抑制するため、あるサイズの閾値をお互いに超えて異なっている画像の要素を先鋭化するように強制する。

ディジタルなアンシャープマスキングは、先鋭度を増すための柔軟で強力な方法であり、とくにスキャンされた画像に対して効果的である。それにもかかわらず、不要で目につくエッジ効果を作りだしたり、画像のノイズを増しやすい。しかしながらこれらの効果は、特にRGBもしくはLab画像のうちひとつのチャンネルを先鋭化させることで、クリエイティブに用いることもできる。望まれない効果は、マスク––特に輪郭検出によって作られたもの––を用いて、望みの領域だけに先鋭化を用いることで低減することができる。これはときには「スマートシャープ」と名付けられている。

おおむね3つの設定によってディジタルなアンシャープマスキングは操作する。

  • 量は百分率によって示され、各超過量（エッジの境界線がどのていどより暗くなるか、どのていどより明るくなるか）の大きさを操作する。この値はエッジに対してどれだけのコントラストが付けくわえられるかと思ってもよい。この値はエッジの縁の幅には影響を与えない。
  • 半径は効果の反映されるエッジのサイズやエッジの縁がどれぐらいの幅になるかに影響を与えるので、半径の値が小さいほど詳細さの尺度も小さくなる。より大きい半径の値はエッジにハロー、すなわち物体の周囲にある検知可能なほのかな光の輪郭を引きおこす可能性がある。精度の高い詳細さにはより小さい半径の値が必要である。半径と量は相互に影響をあたえる。すなわち一方の値を下げることでもう一方の効果をさらに増すことができる。
  • 閾値は、フィルターが適用される前に、先鋭化される明るさの変化の最小値や、隣接した色調の値がどれだけ離れているべきかを操作する。このなにも適用しない値を決めることは、滑らかな領域で小さな斑点になってしまうのを防ぐのに重要である。閾値の設定は、繊細なエッジには手をつけずにさらにエッジを鮮明化させるためにも用いられる。閾値を小さくするほど、効果が除外される範囲が減るので画像は先鋭化する。閾値を高くするほど、コントラストの低い領域が除外される。

これらのパラメーターをいじり始めるのにいいとされる値についての助言は様々にあり^3^4、実装によっても意味は異なってくる。一般的に、半径が0.5から2ピクセル、量が50から150パーセントがいじり始める理想的な値とされる。

USM は、マスクとしてふるまう分離されたレイヤーを作ることによって、手動でも実装することができる^2。それによって USM がどのようにはたらいているかを理解する助けにもなるし、またより効果的なカスタマイズにも役立つ。

ローカル・コントラスト・エンハンスメント

アンシャープマスキングは大きな半径と小さな量の組み合わせ（たとえば半径は30から100ピクセル、量は5から20パーセント^5）でも用いることができ、局所的なコントラストを増すことができる。この技術はローカル・コントラスト・エンハンスメントと呼ばれる^5、^6。先鋭度と（局所的な）コントラストは両者ともに値と値の差分や傾斜を増すこと––非常に小さな尺度（高周波）の差分を参照する先鋭さと、より大きな尺度（低周波）の差分を参照するコントラスト––が形をとったものなので、 USM はこのいずれの値も増すことができるのである。より強力な、色調を改善するための技術は、トーンマッピングと呼ばれている。

参考文献