Aumento de foto digital a várias vezes seu tamanho original de 300 PPI, mantendo detalhes nítidos, é talvez o objetivo final de muitos algoritmos de interpolação. Apesar desse objetivo comum, resultados de ampliação podem variar significativamente dependendo do software de redimensionamento, nitidez e algoritmo implementado.
O problema surge porque, diferente de filme, câmeras digitais armazenam detalhe em unidade discreta: o pixel. Qualquer tentativa de ampliar imagem também amplia esses pixels — a menos que algum tipo de interpolação seja realizada. Passe o mouse sobre a segunda imagem abaixo para ver como até interpolação padrão melhora a aparência em blocos, pixelada.
Antes de prosseguir, saiba que não há solução mágica; a melhor otimização é começar com a imagem de maior qualidade possível. Garantir isso significa usar técnica adequada, câmera de alta resolução, configuração de baixo ruído e bom conversor de arquivo RAW. Uma vez tentado tudo isso, otimizar aumento digital pode ajudar a aproveitar ao máximo a imagem.
Lembre-se que todos os algoritmos não-adaptativos sempre enfrentam trade-off entre três artefatos: aliasing, desfoque e halos de borda. O diagrama e comparação visual interativa demonstram onde cada algoritmo está nessa disputa de três vias.
Uma pequena amostra dos algoritmos mais comuns está incluída abaixo. Passe o mouse sobre as opções para ver como cada interpolador performa para esta ampliação:
| 1. Vizinho Mais Próximo |
| 2. Bilinear |
| 3. Bicúbico Mais Suave |
| 4. Bicúbico * |
| 5. Bicúbico Mais Nítido |
| 6. Lanczos |
| 7. Bilinear c/ desfoque |
*algoritmo de interpolação padrão para Adobe Photoshop CS e CS2
O diagrama qualitativo à direita demonstra aproximadamente os trade-offs de cada tipo. Vizinho mais próximo é o com mais aliasing, e junto com bilinear são os únicos dois sem halos — apenas diferente equilíbrio de aliasing e desfoque. Verá que nitidez de borda aumenta gradualmente de 3-5, mas à custa de aliasing e halos aumentados. Lanczos é muito similar a bicúbico do Photoshop e bicúbico mais nítido, exceto talvez um pouco mais aliasing. Todos mostram algum grau de aliasing, porém sempre se pode eliminar aliasing inteiramente desfocando a imagem no Photoshop (#7).
Lanczos e bicúbico são dos mais comuns, talvez por serem suaves em sua escolha dos três artefatos (evidenciado por estarem no meio do triângulo). Vizinho mais próximo e bilinear não são computacionalmente intensivos, podendo ser usados para zoom web ou dispositivos portáteis.
Lembre-se que algoritmos adaptativos (detectores de borda) não tratam todos os pixels igualmente, mas adaptam dependendo do conteúdo próximo. Essa flexibilidade dá imagens muito mais nítidas com menos artefatos (que seria possível com método não-adaptativo). Infelizmente, frequentemente requerem mais tempo de processamento e são mais caros.
Mesmo métodos não-adaptativos básicos fazem bom trabalho preservando gradações tonais suaves, mas todos começam a mostrar limitações ao interpolar perto de borda nítida.
| 1. Vizinho Mais Próximo |
| 2. Bicúbico * |
| 3. Genuine Fractals |
| 4. PhotoZoom (padrão) |
| 5. PhotoZoom (gráfico) |
| 6. PhotoZoom (texto) |
| 7. SmartEdge ** |
*algoritmo padrão para Adobe Photoshop CS e CS2
**ainda em fase de pesquisa, não disponível ao público
Genuine Fractals é talvez o software de ampliação iterativo (ou fractal) mais comum. Tenta codificar foto similar a arquivo de gráficos vetoriais — permitindo redimensionamento quase sem perdas (pelo menos em teoria). Curiosamente, seu objetivo original não era ampliação, mas compressão eficiente de imagem. Tempos mudaram com armazenamento mais abundante, e felizmente sua aplicação também.
Shortcut PhotoZoom Pro (anteriormente S-Spline Pro) é outro programa comum de ampliação. Considera muitos pixels ao redor ao interpolar cada pixel, e tenta recriar borda suave que passa por todos os pixels conhecidos. Usa algoritmo spline para recriar essas bordas, similarmente usado por fabricantes de carros ao desenhar nova carroceria fluida. PhotoZoom tem várias configurações — cada uma voltada para tipo diferente de imagem.
Note como PhotoZoom produz resultados superiores no gráfico computacional acima, criando borda nítida e fluida para todas as curvas da bandeira. Genuine Fractals adiciona textura em pequena escala não presente no original, e seus resultados para este exemplo são debativelmente não muito melhores que bicúbico. Também vale notar que Genuine Fractals faz melhor trabalho preservando a ponta da bandeira, enquanto PhotoZoom às vezes a quebra em pedaços. O único interpolador que mantém ambas bordas suaves nítidas e a ponta da bandeira é SmartEdge.
As comparações acima demonstram ampliação de exemplos teóricos, porém imagens reais raramente são tão simples. Também lidam com padrões de cor, ruído, texturas finas e bordas não tão facilmente identificáveis. O exemplo abaixo inclui regiões de detalhe fino, bordas nítidas e fundo suave:
| Não Aguçado: | |||||
| Vizinho Mais Próximo | Bicúbico | Bicúbico Mais Suave | PhotoZoom | Genuine Fractals | SmartEdge |
| Aguçado: | ||||
| Bicúbico | Bicúbico Mais Suave | PhotoZoom (Padrão) | Genuine Fractals | SmartEdge |
Todos, exceto vizinho mais próximo (que simplesmente amplia pixels), fazem trabalho notável considerando o tamanho relativamente pequeno do original. Preste atenção a áreas problemáticas; para aliasing: topo do nariz, pontas das orelhas, bigodes e fivela de cinto roxa. Como esperado, todos performam quase identicamente ao renderizar fundo suave.
Mesmo Genuine Fractals tendo dificuldade com gráfico computacional, mais que se sustenta com foto real. Cria bigodes mais finos, até mais finos que na imagem original (relativo a outras características). Também renderiza pelo do gato com bordas nítidas enquanto evita halos no exterior. Por outro lado, alguns podem considerar seu padrão de textura de pelo indesejável, então há elemento subjetivo na decisão. No geral, diria que produz os melhores resultados.
PhotoZoom Pro e bicúbico são bem similares, exceto PhotoZoom tem menos halos visíveis e pouco menos aliasing. SmartEdge também performa excepcionalmente bem, porém ainda em pesquisa e não disponível. É o único algoritmo que funciona bem tanto para gráfico computacional quanto foto real.
Até aqui, foco esteve no tipo de interpolação, mas técnica de nitidez pode ser igualmente influente.
Aplique sua nitidez após ampliar a foto ao tamanho final, não o contrário. Caso contrário, halos de nitidez antes imperceptíveis podem ficar claramente visíveis. Esse efeito é o mesmo de aplicar máscara de foco com raio maior que o ideal. Passe o mouse sobre a imagem à esquerda (recorte da ampliação mostrada antes) para ver como ficaria se nitidez fosse aplicada antes da ampliação. Note o aumento no tamanho do halo perto dos bigodes e exterior do gato.
Também esteja ciente que muitos algoritmos de interpolação têm nitidez embutida (como "bicúbico mais nítido" do Photoshop). Pouca nitidez é frequentemente inevitável porque a interpolação Bayer em si pode também introduzir nitidez.
Se sua câmera não suporta formato RAW (e portanto deve usar JPEG), certifique-se de desabilitar ou diminuir todas as opções de nitidez na câmera ao mínimo. Salve JPEGs na maior qualidade de compressão, caso contrário artefatos JPEG antes indetectáveis serão amplificados significativamente na ampliação e nitidez subsequente.
Como foto ampliada pode ficar significativamente desfocada comparada à original, imagens redimensionadas frequentemente se beneficiam mais de técnicas avançadas de nitidez. Incluem deconvolução, ajuste fino de sobressaltos claro/escuro, máscara de foco multi-raio e novo recurso do PhotoShop CS2: nitidez inteligente.
A distância de visualização esperada da impressão pode mudar requisitos para profundidade de campo e círculo de confusão. Além disso, foto ampliada para pôster exigirá raio de nitidez maior que para exibição em site. O seguinte estimador deve ser usado apenas como guia aproximado; raio ideal também depende de conteúdo da imagem e qualidade de interpolação.
*PPI = pixels por polegada; veja tutorial "Pixels de Câmera Digital"
Um dispositivo de exibição típico tem densidade de pixels em torno de 70-100 PPI, dependendo de configuração de resolução e dimensões do display. Valor padrão de 72 PPI dá raio de nitidez de 0.3 pixels — correspondendo ao raio comum para exibição web. Alternativamente, resolução de impressão de 300 PPI (padrão para impressões fotográficas) dá raio de ~1.2 pixels (também típico).
A resolução de imagem de outdoor grande não precisa ser nem perto da de uma impressão fine art vista de perto. O estimador abaixo lista PPI mínimo e dimensão máxima de impressão antes que o olho comece a ver pixels individuais (sem interpolação).
Você pode fazer impressões muito maiores — apenas saiba que isso marca o ponto onde precisa começar a ser extra cauteloso. Qualquer impressão ampliada além do tamanho acima se tornará altamente dependente da qualidade de interpolação e nitidez.
Tanto o tamanho quanto o tipo de textura na foto podem influenciar quão bem a imagem pode ser ampliada. Para paisagens, o olho espera ver detalhe até perto do limite de resolução, enquanto superfícies lisas e objetos geométricos podem ser menos exigentes. Algumas regiões podem ampliar melhor que outras; cabelos em retratos geralmente precisam ser totalmente resolvidos, embora pele lisa seja frequentemente menos exigente.
Muitas impressoras profissionais podem usar imagem pequena e realizar ampliação elas mesmas (interpolação por hardware), ao invés de exigir foto já ampliada no computador (interpolação por software). Muitas alegam qualidade de ampliação melhor que possível com algoritmo bicúbico, então qual é melhor? Realizar ampliação em software antes permite maior flexibilidade — permitindo adaptar interpolação e nitidez às necessidades da imagem. Por outro lado, ampliar o arquivo você mesmo significa tamanhos de arquivo MUITO maiores, o que pode ser importante se precisar enviar imagens para empresa de impressão online com pressa.
Para leitura de base, visite:
Interpolação de Imagem Digital
Para leitura sobre o oposto (reduzir imagem), visite:
Redimensionamento de Imagem para Web e E-mail
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