USM-Formel

Das geschärfte Bild Bs errechnet sich nach folgender Formel aus dem Originalbild B und dem weichgezeichneten Bild Bw:

Bs = 2*B – Bw

Gerechnet wird mit den Tonwerten der Bildpixel, getrennt nach Farbkanälen. Die Berechnung muss in zwei Schritten erfolgen, da sonst Zwischenergebnisse, die kleiner als 0 und größer als 255 sind, abgeschnitten werden und im Ergebnis fehlen. Die für diesen Zweck umgeformte Formel lautet:

Bs = B + (B – Bw+ 128) – 128

Zuerst wird der Klammerausdruck errechnet, er ergibt das Hochpassbild. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip.

USM im 32-Bit-Modus nachstellen

In einem Programm, das den 32-Bit-Modus unterstützt (derzeitig ist mir nur Photoshop ab CS2 bekannt), lässt sich die USM-Formel ohne Umwege umsetzen. Das Bild muss zuvor in den Modus "32-Bit-Kanal" konvertiert werden. Die Bildebene mit dem Originalbild wird nun zweimal dupliziert und die oberste Ebene des damit entstandenen Stapels weichgezeichnet. Diese Ebene erhält den Mischmodus Subtrahieren, die mittlere Ebene (welche die unveränderte Kopie des Originals enthält) erhält den Mischmodus Hinzufügen. Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau in der Photoshop-Ebenenpalette.

 

usm mit Photoshop

Schärfen per Weichzeichnung

So funktioniert der USM-Filter

Wie schon der Name sagt, beruhen Unscharf-maskieren-Filter auf einer Weichzeichnung. Um diese Technik selbst nachzuvollziehen, benötigen Sie lediglich den Gaußschen Weichzeichner und die Mischmodi Addieren und Subtrahieren. Besonders einfach geht es im 32-Bit-Modus von Photoshop (siehe Randspalte unten). In anderen Programmen ohne 32-Bit-Modus ist ein kleiner Umweg und die Benutzung der Bildberechnungsfunktion nötig. Die Formel, die damit umgesetzt wird, steht in der Randspalte. Die folgende Erklärung bezieht sich auf das Programm Paint Shop Pro.

Die Einstellungen für den ersten und zweiten Rechenschritt der USM-Simulation.

Das Ergebnis ist identisch mit dem Ergebnis des USM-Filters, wenn Sie dort als Radius denselben Wert einstellen wie hier im Gaußschen Weichzeichner. Sie können das leicht überprüfen: Legen Sie beide Bilder als Ebenen übereinander und geben Sie dem oberen den Mischmodus Differenz. Es sollte ein völlig schwarzes Bild entstehen, dessen Histogramm nur Pixel vom Tonwert null hat (Mittelwert und Median müssen beide null sein).

Die Stärke-Einstellung im USM-Filter lässt sich durch eine Kontrasterhöhung des Kantenbildes nachbilden. Wenn Sie vor dem zweiten Rechenschritt den Kontrast des Kantenbilds verdoppeln (im Dialog Anpassen>Helligkeit und Kontrast>Helligkeit/Kontrast den Kontrast auf +50 einstellen), kommt dies einer Stärke-Einstellung von 200 % gleich.

Hochpass-Schärfen nachstellen

Auch die Funktion Hochpass-Schärfen lässt sich schnell nachstellen. Legen Sie das als Zwischenergebnis gewonnene Kantenbild (Bild3) als Ebene über das Original und stellen Sie als Mischmodus Überzug, Hartes Licht oder Weiches Licht ein. Das ist schon alles. Wenn das Ergebnis mit dem des PSP-Filters völlig identisch sein soll, müssen Sie Bild3 vorher noch in Graustufen umwandeln.

Das Kantenbild (Bild3) wird mit dem gewünschten Mischmodus über das Original gelegt – fertig ist die Hochpass-Schärfung.