Ajuste de sharpening – nitidez

O objetivo deste post é explicar o que fazem os softwares editores de imagens quando você realiza um ajuste de sharpening em uma fotografia (sharpness é nitidez no inglês). A nitidez em muitas fotos contemporâneas, realizadas e retocadas digitalmente, tem um algo de exagero, mas que se tornou uma convenção e muitos fotógrafos se sentem um pouco fora de festa por não saberem como fazer para dar aquele acabamento crocante em sua imagens. Penso que em um futuro não tão distante olharemos para elas como hoje olhamos para as fotos coloridas da década de 1950, com aquelas cores berrantes que encantavam a todos. Aquilo só era realista para quem vivera  sempre em preto e branco. Quanto a nossos sucessores, irão se admirar como pudemos ter achado essas fotos de hoje mais naturais, ou mesmo mais bonitas,  e olharão para nossas imagens que parecem ter até relevo como algo amaneirado e datado.

Por falar em maneirismo, essa é uma boa entrada no tema da nitidez, pois muitos pintores barrocos, em especial nos temas religosos, visavam render suas imagens de modo dramático, torná-las como que aparições materializadas em frente aos fiéis. Eles faziam o mesmo que fazem hoje Photoshop, Lightroom e outros programas do gênero. Eles sabiam que nitidez tem nome e esse nome é contraste. Não um contraste generalizado, sobre as massas de cor, mas nos detalhes. Veja essa “Maria Madalena penitente”, de Tintoretto, pintada em 1598/1602 e hoje no Museu do Capitólio em Roma. Quando nos aproximamos do rosto da santa vemos que o artista deu um sharpening vigoroso.

Nosso cérebro, ao decodificar imagens, tem um carinho especial por variações bruscas de luminosidade. Essas passagens servem como âncoras a mapear o campo visual e por isso chamam a nossa atenção. Para dar uma distinção especial ao rosto da santa, Tintoretto não hesitou em pintar um contorno sobre a linha do nariz para fazer uma passagem mais brusca entre o tom da pele e o fundo. Os fios de cabelo que caem em ondulações leves, ele os fez justapondo pinceladas claras e escuras para obter o mesmo efeito. Também os brilhos no cabelo e no branco do olho são muito acentuados. O lábio superior ganhou umas pinceladas muito finas, quase negras, na sua borda superior. Tudo isso é sharpening. O artista deliberadamente introduziu alguns elementos que com certeza não via enquanto observava sua modelo, mas que sabia que com a nossa interpretação da imagem teriam o efeito de torna-la, ironicamente, mais real. Se você entendeu a mágica, então já sabe o que é dopar a nitidez de uma imagem: é a introdução deliberada de um contraste localizado. Falta ver como que os programas fazem isso digitalmente e como que você ajusta os parâmetros para ter controle sobre o efeito. São esses os truques dos Tintorettos da era digital.

Ainda sobre a natureza do ajuste de nitidez, é muito importante observar que ele não afeta o foco da fotografia no sentido de introduzir uma correção. Trata-se de uma transformação na imagem que pode dar uma sensação de que há mais foco. Uma imagem fotográfica perfeitamente focada, no limite da precisão de foco do equipamento e materiais, ainda pode ganhar mais nitidez com ajuste de sharpness. Uma imagem com problemas de foco também pode ganhar alguma coisa, mas não se trata de uma “correção”.

Acredito que da ilustração acima é fácil deduzir que não há milagre no mundo que faça uma imagem registrada com falta de foco recuperar as informações que teria se tivesse sido bem focada. Quando sobre a superfície sensível, filme ou sensor, a lente não conduziu pontos do objeto a pontos na imagem, mas, em vez disso, criou círculos que se sobrepõem uns aos outros, a questão de recuperar o foco seria exatamente como descobrir cada um dos números de um conjunto, muito grande, do qual só se sabe a soma.

As aberrações, inerentes às lentes, também geram círculos e outras formas de confusão. Elas também, assim como o sharpening, têm efeito estético e são estudadas e perseguidas por uma outra tribo. Existe a tribo das texturas, dos poros, dos pelos e dos contornos perfeitos, e existe a tribo do bokeh, do soft-focus, da lomografia e outras evanescências.

Vamos estudar então através de um exemplo. A seguir temos duas imagens. A primeira sem e a segunda com aplicação de sharpness. A foto original foi realizada com uma Canon T3i, luz natural de uma janela, ASA 100, lente EF 50 mm f/1.8 ajustada em f5.6 e exposição de 0,3 s. Dimensões totais de 5184 x 3456 pixels e o tamanho do arquivo ficou em 23,1 Mb. A tomada foi em raw. O arquivo raw precisa de um “conversor de raw” que faz alguns ajustes de sharpening por padrão. Para o nosso exercício eu zerei todos para podermos observar os efeitos das intervenções a partir de uma imagem sem nenhum tratamento prévio desse tipo.

A imagem abaixo é o arquivo original reduzido a 600 x 400 px ainda sem nenhum tratamento. A imagem foi escolhida por apresentar passagens que conceitualmente são muito críticas. Por exemplo: o puxador e a porta, isto é, são objetos diferentes, com formas diferentes e cores diferentes mas de um ponto de vista luminosidade estão próximos um do outro. Se fossemos uma formiga do tamanho de um pixel caminhando sobre a tela do computador e saindo do puxador para a porta, teríamos dificuldade em dizer o passo exato no qual estaríamos saindo do primeiro e entrando no segundo. Isso porque se ampliarmos muito a foto veremos que há um certo blending, uma zona de mescla, de uma imagem com a outra. Essa é uma situação típica em que o sharpening pode fazer uma diferença visual que irá agradar nossa ideia, conceitual, de que um objeto não se “mistura” com o outro. O exemplo oposto seria fazer tal tipo de ajuste em fotos de nuvens quando estas são o exemplo clássico de objetos que se fundem uns nos outros sem possíveis contornos definidos.

À primeira vista, pode ser decepcionante. Mas, via de regra, um ajuste de sharpening muito evidente está exagerado. Foi dada a esta imagem, no Photoshop Elements 11, no momento em que ela foi aberta com o raw converter (essa é a janela que abre automaticamente quando você tenta abrir um raw no Photoshop), um Amount (quantidade) de 58, um Radius (raio) de 0,9 pixels. Nós veremos esses controles em detalhe logo a seguir, por hora, vamos nos concentrar em entender o que o sharpening digital faz.  O que uma observação mais acurada irá mostrar é que houve um ganho de textura na porta, que poderia ser ou não esteticamente desejado, a dobradiça tem suas falhas na pintura realçadas e, talvez seja melhor comparar lado a lado:

O puxador parece que salta mais da porta na imagem tratada. Também o relevo da tampa do buraco da fechadura ficou mais evidente. Questão totalmente subjetiva se uma está melhor do que a outra. Se verossimilhança for um critério, sendo essa porta a de um armário na minha casa, eu diria que a textura que aparece na pintura da porta me incomoda um pouco pois a superfície que eu conheço tem uma aparência e um tato muito suaves e nem de longe áspero como sugere a textura.

Mas nossa questão de fato é: como isso foi feito?  Bem, o software segue o mesmo princípio que vimos em Tintoretto, mas, sendo a imagem aqui uma matriz de pixels ela precisa de um algoritmo mais simples que aqueles que rodavam no cérebro do pintor.

1. A imagem é varrida em busca de transições mais bruscas entre pixels vizinhos. Aquelas áreas em que não há variação considerável, o programa ignora. Quando ele detecta uma variação mais forte, junta com outras variações semelhantes, ele julga que encontrou um contorno.
2. Contorno detectado, passagem de uma área com características de luminosidade e cor a uma outra área com características diferentes, ele fará um tratamento local que consiste em dar uma levantada nos pixels mais claros e uma rebaixada nos pixels mais escuros. Dessa forma, a transição aos nossos olhos parecerá mais acentuada e o contorno mais definido.

Esta é uma captura de tela, screen-shot, do lado direito do puxador, com o Digital Color Meter (DCM) posicionado na banda escura da imagem original e ao lado  na imagem retocada. Acredito que mais convincente do que julgamentos de cor e tonalidade é olhar para números para vermos de fato o sharpening em ação. O quadrado de contorno preto, dentro da janela do DCM, mostra a área da leitura na qual ele fez uma média de valores RGB apresentados à direita. A média é apresentada visualmente no quadrado menor. Veja que a seleção foi colocada, nos dois casos, sobre a banda escura posicionada justo ao lado da primeira faixa mais clara que indica a presença do puxador. A região escolhida está marcada com uma circunferência branca sobre a foto. Note que na imagem tratada, todos os valores RGB foram reduzidos, resultando em um tom de marrom mais escuro. Mas isso não é tudo, vejamos a parte clara.

Se fizermos a mesma leitura posicionando a seleção do DCM desta vez na última faixa, logo antes de sairmos do puxador para a sombra no fundo da porta, veremos que o tratamento deu uma levantada em todos os valores RGB resultando em uma faixa mais clara. Vemos então que o contorno do puxador que se fazia entre duas “linhas” (pixelizadas nessa ampliação) com uma diferença entre RGB(125,109,83) e RGB(83,60,32), digamos, entre 110 e 63, portanto 47 de diferença, em luminosidade (calculada rapidamente dando peso 1 para o Blue, 2 para o Red e 3 para o Green), após a aplicação de sharpening passou a RGB(133,118,91) e RGB(73,47,20) ou 118 a 51 em luminosidade, 67 em diferença. Portanto uma passagem de 47 elevada para 67, são 20 pontos em uma escala que vai de 0 a 255. Note que as pequenas manchas no puxador foram também realçadas embora não sejam exatamente contornos. Esse é o efeito, muitas vezes indesejado, que põe em relevo as texturas.

Esse é o princípio básico do ajuste de nitidez ou sharpening. A partir do seu entendimento fica mais fácil se compreender os ajustes que os programas de edição de imagens oferecem e usa-los da melhor maneira possível. Vamos ver agora um por um e depois consideraremos um fluxo de trabalho para o sharpening.

Ajustes dos parâmetros para Sharpening

Iremos usar desta vez a seguinte imagem feita com a mesma câmera, mesma lente, abertura f5.6, velocidade 1/4 s, ASA 100, com iluminação vinda de uma janela e a câmera estava solidamente instalada em um tripé Gitzo de estúdio.

A maioria dos softwares de edição de imagens oferece praticamente um mesmo conjunto de parâmetros a serem selecionados com base nos quais eles rodam seus algoritmos para aplicação do sharpening. São eles amount (quantidade), radius (raio), detail (detalhe) e masking (máscara). Vejamos um a um:

1 Amount (quantidade) – Com esse número você informa o quão dramáticas devem ser as levantadas ou rebaixadas nos valores RGB quando o software encontrar pixels eleitos para alterações. O melhor é ir experimentando com o controle deslizante e parar no ponto que considerar ideal. Mas vai aqui uma consideração muito importante: todos os quatro controles agem em conjunto. O resultado de amount é afetado por radius, detail e masking. Então considere rever e ir ajustando os quatro sucessivamente até obter o efeito desejado. O importante é entender como que cada um interfere no resultado final e assim você irá começar pelo que faz mais sentido em cada caso.

2 Radius (raio) – Está relacionado com a largura a considerar para alteração de pixels quando for encontrado um contorno ou uma passagem.

Na figura acima temos um contorno detectado e marcado com a linha amarela. O contorno é para o software uma transição que se repete mais ou menos igual ao longo de um caminho. O ajuste de radius irá determinar a largura da faixa a considerar para alterações. Não se impressione com pixels em decimais nessa escala. Se você colocar 1,5 pixel, embora eles só existam em unidades, o software irá traduzir isso para rotinas de anti-aliasing (supersampling), que irão mudar valores RGB de pixels vizinhos (sempre inteiros) para simular visualmente uma imagem lisa e contínua quando na verdade ela é digital e portanto descontínua.

Quando você está usando um conversor de RAW o ajuste de sharpening oferece uma possibilidade interessante de visualizar como que ele está entendo ou onde ele está vendo os contornos sobre os quais irá aplicar o radius. Enquanto você desliza o controle, se apertar a tecla alt/option, a janela com a imagem muda para algo cinza com esses contornos marcados em branco. Acima você tem capturas de tela com a imagem original à esquerda e depois dois níveis de radius, 0.8 e 3.0 px. Note que o contorno detectado realmente engrossou bem mais no segundo caso.

3 Detail (detalhe) – O software pode procurar contornos de forma mais ou menos rigorosa. Com o controle detail você informa o quão “detalhista” ele será. Se você associar um valor alto ele estará atento a possibilidades mínimas de considerar a variação encontrada como um contorno. Se você der um valor baixo, apenas casos mais expressivos serão tratados.

No exemplo acima, temos a imagem original e dois níveis de Detail 10 e 89. A imagem em cinza é obtida, como no caso de Radius, se pressionarmo alt/option no teclado enquanto variamos Detail no controle deslizante. Fica evidente que com o nível maior o software do conversor raw encontra mais detalhes, interpreta mais transições de cor/luminosidade como sendo assunto para alterações através de sharpening. Quando passa de um limite, começa a adicionar muito ruído na imagem.

4 Masking (máscara) – Esta é uma forma, muito útil, de expressamente deixar algumas áreas intocadas pelo raw converter no que diz respeito ao sharpening.

Também é ajustado deslizando-se um ponteiro e ao manter-se a tecla alt/option pressionada podemos pre-visualizar o que será considerado e o que será ignorado. No caso, o fundo desfocado, que serve para dar mas destaque às formas metálicas de uma Linhof Technika 13×18 cm, apenas perderia eficácia se recebesse alguma texturização por conta de ajuste de nitidez. Com o Masking a 19 ainda temos alguns padrões que aparecem e indicam que aí virão texturas. Já com Masking a 71 o fundo ficou quase totalmente chapado e isso indica que ele não será afetado. O software vê apenas variações, quais delas resultarão em texturização desnecessária e até prejudicial à leitura da imagem, e qual delas estarão marcando contornos importantes para delinear as formas dos objetos, isso é algo que apenas quem está editando poderá avaliar e decidir.

No nosso primeiro exemplo, naquele da porta, quando comentei que a textura na pintura me parecia pouco natural, o controle Masking, seria um ótimo aliado para tentar impedir sharpening naquela região.

Estes são os quatro parâmetros básicos quando configuramos um sharpening a ser aplicado em uma imagem. No exemplo acima, estão sendo aplicados no momento em que o conversor raw irá apresentar uma imagem a ser salva em algum formato como jpg, tiff ou qualquer outro. Depois de aplicado o conversor, com a imagem aberta, novos sharpening poderão ser implementados, em especial no caso da imagem sofrer um resizing (mudança na quantidade de pixels e/ou resolução).

Sobre a imagem de base foi escolhido o seguinte conjunto de parâmetros:

1. Amount: 86
2. Radius: 1.7
3. Detail: 45
4. Masking: 64

O resultado final produzido, visto em um detalhe, mostra as transformações. Estes abaixo foram produzidos por um simples cropping, recorte, na imagem (sem resampling) e salvos com o mesmo nível de compressão .jpg de 9 em uma escala até 12.

Até aqui usamos apenas o sharpening aplicado no conversor raw. Normalmente não se vai tão longe nessa fase deixa-se para terminar com a imagem já aberta. Mas como o objetivo aqui era produzir mudanças visíveis, houve um pouco de exagero proposital. Observações que podemos fazer são: o fundo ficou razoavelmente protegido com o Masking. Apareceu uma textura na passagem do verde à cor de tijolo mas o verdes em si preservaram a natureza de área fora de foco por falta de profundidade de campo. O mecanismo metálico ganhou com passagens mais claras, em especial nesse botão grande embaixo à direita. Já a manivela que aparece em diagonal ficou com seus arranhados muito mais evidentes. Todos esses fatos carregam possibilidades de interpretação que fazem desse sharpening algo aceitável, bom ou ruim para a imagem. Tudo depende de qual era a intenção.

Finalmente, olhando as duas imagens, com e sem sharpening, reduzidas a 600 x 400 px e salvas com a opção save for web do Photoshop Elements 11, com 60 de qualidade em uma escala de 0 a 100, temos os seguintes resultados:

Nessa condição, parece que o tratamento não alterou nada. Com muita boa vontade podemos dizer que estamos vendo alguma coisa. Mas a diferença considerável que havia na imagem original, depois dessa redução a 600 x 400 px parece que foi embora. Mas isso é uma boa coisa em nosso exercício pois nos leva ao tópico seguinte de fases do sharpening.

Fases do sharpening

Uma série de transformações que fazem parte da rotina de edição de imagens têm efeito sobre a nitidez. Por exemplo, pela aplicação de filtros e por redimensionamento da imagem. Foi o caso da foto da Linhof. Por esse motivo o processo de sharpening é visto como algo que acontece em mais de uma etapa. Uma sequência típica, mas que varia caso a caso, seria considerar:

1 Captura – No inglês se usa muito o termo Capture Sharpening. Se você estiver fotografando em raw será obrigado a passar por essa etapa na abertura do arquivo. Se você não fizer nada ele fará por você pois já existem valores pre determinados que são: Amount=25, Radius=1, Detail=25, e Masking=0. Se fosse laboratório de filmes, esse seria o momento de escolher o revelador, tempo e temperatura. Quem dá simplesmente OK para os valores default é como alguém que envia o seu filme para um laboratório externo que irá revelar de acordo com os standards dos fabricantes de filmes e reveladores. Bem, se você está lendo até aqui, imagino que a ideia seja analisar, tendo em mente o que cada parâmetro do conversor faz, como foi visto acima, e intervir para que a imagem seja aberta um pouco mais direcionada para seus objetivos.

Specially for those who skipped the raw and opened directly a jpg or other format, image editing softwares offer in their menus Unsharp Mask, Adjust Sharpness, Smart Sharpen, and might there be other names. Basically they use the same parameters, the ones we discussed above, although running different algorithms, and they act over the image as a whole. Considering that you can set Masking or Threshold (another name) to protect some parts.

2 Criativo – Em inglês você irá encontrar o termo Creative Sharpening. Depois de aberto o arquivo, pode ser interessante usar o sharpening como ferramenta de retoque da imagem. Nessa fase a ação será provavelmente local, sobre elementos específicos de sua foto. Caso típico são os olhos que queremos quase sempre muito claros e destacados, também textos podem irritar um pouco se estiverem embaçados, pois na vida real costumam ser nítidos. Irá sempre depender da foto e a intenção da foto.

Especialmente para quem não fotografou em raw, os editores oferecem em seus menus Unsharp Mask, Adjust Sharpness, Smart Sharpen, e com certeza deve haver outros, que basicamente variam os mesmos parâmetros que já discutimos e agem sobre a imagem como um todo. Levando-se em conta que com Masking ou Threshold (outro nome) você pode proteger algumas partes.

Para esse sharpening que estamos chamando de criativo, no qual se pretende uma ação mais localizada, existem dois métodos básicos:

1. Sharpening um pincel: Usar a ferramenta sharpen, que aparece na caixa de ferramentas do Photoshop Elements 11, junto com smudge e blur, talvez com outro nome em outros programas e versões. Essa ferramenta utiliza um brush (pincel) que pode assumir diversos formatos e tamanhos, sobre ele se escolhe um nível de strength, intensidade, que se corresponde ao Amount no ajuste sharpness, e também um mode que em geral se usa em luminosity com o objetivo de preservar o tom das cores nos retoques. A razão disso é que como no sharpening iremos justamente alterar os contrastes, pode acontecer de algum canal RGB estourar e poderiam aparecer umas franjas coloridas nas áreas alteradas – difíceis de ver no monitor mas que podem aparecer em uma impressão de grande formato. Bem, escolhidos estes valores o processo é ir passando o pincel nas áreas desejadas e avaliando seus efeitos, começar com uma intensidade baixa é uma ótima política.
2. Sharpening com layers: A segunda forma de agir localmente é através de layers (camadas). Você duplica sua imagem em um novo layer e intervém sobre ela com Unsharp Mask,  Smart Sharpen ou equivalente, acessíves do menu principal. Esses métodos irão intervir na imagem como um todo, porém, como você tem uma cópia por baixo dela, no background layer, a finalização se dá criando uma máscara e selecionando qual das duas versões será vista em cada uma de suas partes e ainda misturando as duas através da transparência. É possível ainda se criar outros layers e produzir combinações mais complexas.

Para a versão 600 x 400 px da foto da Linhof eu usei a ferramenta sharpen. A frente da câmera, antes e depois, está reproduzida abaixo.

O que fiz foi realçar o brilho nas dobras do fole, mais para mostrar o efeito pois não é propriamente uma área de interesse. O nome Technika também foi trabalhado e a mesma coisa com o texto no anel da lente. Os brilhos nas partes metálicas também sofreram um realce que combina bem com a sua dureza.

3 Saída – Este é o Output sharpening no inglês. Depois de ajustes de abertura e retoque ainda pode ser interessante fazer uma última revisão tendo em mente onde e como a imagem será mostrada. No caso de impressão em papel, haverá uma diferença entre papel mate ou brilhante, mais ainda se o papel tiver uma leve coloração bege ou cinza. O tamanho da imagem impressa e a distância da qual será vista, também pode pedir mais ou menos destaque para algumas partes da fotografia que pode ser dado via sharpening. Mas esse tipo de ajuste varia enormemente e fica então apenas essa menção da possibilidade de se usar o sharpening em ainda mais uma passada tendo em mente a condição física da imagem e como ela será vista. Os princípios básicos e as ferramentas são os mesmos vistos acima.

Que valores para os parâmetros de sharpening?

Quanto aos valores dos parâmetros, no início sempre ficamos em dúvida sobre o que é “normal” então aqui vão alguns números iniciais para experimentar:

1. Amount: Algo entre 50 e 100 é um bom intervalo para testar. Use os outros parâmetros para definir como essa intensidade será aplicada
2. Radius: Para imagens de câmeras digitais normais, entre 12 e 25 megapixels. Valores em torno de 1 pixel são em geral eficientes e previnem contornos exagerados. Raramente se vai ao valor máximo de 3. Para imagens web, quase sempre abaixo de 1 px.
3. Detail: Mesmo colocado em zero, o sharpening é aplicado. Unicamente, mas apenas as variações mais bruscas serão consideradas. O problema na outra ponta, aumentando-se muito, é que irá aparecer ruído, pois qualquer variação mínima será considerada. Experimente o default 25 e aumente se quiser mas sempre de olho no ruído. Especialmente se você usou ASA muito alta.
4. Masking: Muito útil para “segurar” os outros parâmetros e preservar áreas onde não queremos sharpening. Não há valor padrão. Use alt/option se estiver disponível ou faça testes. Se sua imagem tem áreas como fundos desfocados, céu e áreas com cores chapadas, certamente você ganhará  em colocar algum masking.

Boas práticas para o ajuste de sharpness

Para finalizar, apenas alguns pontos de atenção que podem ajudar:

1. Para quem sabe usar o sharpening, ele constitui um atrativo a mais para se fotografar em raw.
2. Se as imagens não forem muito grandes, imagens para a web, por exemplo, dê sempre preferência para visualiza-las a 100%.
3. As janelas de preview do sharpening e a imagem na área de edição têm níveis de zoom independentes. Pelo tipo de efeito que o sharpening realiza, quando estiver trabalhando com arquivos grandes, é muito interessante você utilizar uma visão dupla a 100% na janela de preview e uma visão mais geral na tela principal.
4. Não há regra geral, mas considerando os princípios sobre os quais o sharpening se baseia, pense criticamente o seu fluxo de trabalho e o momento ideal realizar o sharpening. Grandes alterações e ajustes como resizing, mudanças significativas em coloração e alguns filtros devem ser aplicados antes do sharpening. Mas é sempre melhor pensar no caso a caso.
5. Sharpening é algo para ser sentido e não para ser visto. Quando você consegue claramente perceber um reforço nas passagens de tom de uma foto, quando alguns elementos começam a mostrar um halo ou contorno, provavelmente o ajuste foi exagerado e, mais tarde, depois de esquecer o “antes” você ficará desapontado com o “depois”.
6. Mesmo que você saiba que sua imagem será vista apenas em tela, deixa-a na sua melhor forma em sharpening antes de redimensiona-la. O segundo sharpening funciona melhor em uma imagem otimizada.

Bem, espero que tenha sido útil. Sharpening pode ajudar muito a contornar algumas característica às vezes indesejadas porém nativas da imagem digital e também permite alguns truques de estilo como o fazia Tintotetto e que andam muito na moda.

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