写真加工と周波数分解

写真がデジタルになって、難解になったと思わせるのに　周波数　と言う言葉が挙げられます。
周波数って、音の あれ 。
はい。　　その様ですね。
理屈的には同じ事の様で ... 。


実は、.jpg ファイルの圧縮の説明にも出て来る言葉ですし、
近年 流行りの 言葉、ローパスフィルターにも絡んで来る言葉です。
周波数に分けて！。

画像は 桝 の集合で、　お隣の桝目 との違いが 画像 を作っていたのでしたよね。

違いが判る　と言っても、一括りにして操作すると不都合もあるでしょう。
そこで、　幾つかの見方を変えて、違いを定数化している　と考えると分かり易いのかも。
分ける事で、　個別の処理が可能になり、　便利！　だと。
その見方の違いが 周波数 の様です。

0 と 1 との集合になる　画像データ。
データ （写真の代表的な .jpg 規格） にする際に、それを幾つかの項目で分割して、格納するんですよね。
この分割の基底が　周波数　です。

恐らく、カメラ内の画像処理もこうした　周波数　の操作を行っています。

明瞭な線も ぼやけた線も あります。
これを画像として取り込むと、何が違うのか？。
明瞭な線もぼやけた線も、ぼやけた部分が無いと、線には見えないのです。
画面４辺と平行な線ばかりではないからですね。

色々な考え方があるとは思いますが、
周波数に分けて考えると、分かり易いし、他のものに与える影響が少なくて済みます。
この独立している度合いが高い事 が 高度な画像処理 を支えています。

ローパス (LP) は　低い周波数の部分は通す　と言う意味でしょうか。
ローパスフィルターは　低周波の部分は通し 高周波をカットする　と言う事でしょう。
因みに、高周波数になる程、輪郭の線やエッジを表します。
アンチエイリアス (AA) とも言われますね。
　　フォントの説明等では、　アンチエイリアスで滑らかにぼかす事で見た目の精鋭感を補う　とあります。
ボケが入るので　精鋭！　そして　滑らか！、　これは覚えて置いて下さい。
そして、ピンポイント状に混ざるノイズもここに多く存在します。
ローパスフィルターが　詳細部分を捨て居る！　外すと耐ノイズ（含む モアレ除去）で ... ！　と紹介される理由です。

でも、　多くの場合、実際に、　他に較べ、高周波には殆どデータは存在しません。
その少し低い位置に、輪郭や境界を表現するデータが詰まっています。
このふたつ （実際には幾つかの層） をどの様に処理するかで、見た目が変わって行きます。
勿論、ローパスレスは高周波部分を切り捨てない （ノイズ処理は除外） ので、精鋭度が増す訳ですが、
実は、その差は ほんの少しのデータ量 なのでしょう。
敏感な方 そして 大抵の方 は そこ を 嗅ぎ分ける のです。

さて、
実際の絵で見て見ましょう。
周波数を 高低　で分割して、その幾つかを重ね合わせたものです。
低周波の上に 高周波の塊が乗る　と考えると分かり易いと思います。

高周波 （上位限定）

 
高周波

低周波 （残り）

低周波は、　近視遠視老眼で見た様なぼやけた世界です。
高周波は、　矯正眼鏡やコンタクトを掛けた状態ですが、単独では、ほんの僅かな情報があるだけです。
そう、輪郭や境界の状態 （形） を表すものしかなさそうです。
そして、ここには、色が希薄な 世界が拡がっています。　　でも、皆無ではありません。
灰色の部分は下層の状態をそのまま表示し、その他の部分は変化となって現れます。
そして、これらは、幾つかのレベルのものが重なって初めて具体的な像を表します。　　上図参照。
上位（高く） に行く程、　単独の像として見た時の 具体性 がありません。

上の 高周波 の図では、　上位限定（複数層累積） に １層 足すだけで、　この様に 雄弁 に語り出します。
しかし、 エッジや線分を構成する要素は その層 には ありません。

これらの集合体である　画像　を ひと纏めにして　直接的一体的に編集加工すれば、
直ぐに、破綻が待っています。
滲みや輪郭線の崩れや不自然なピント周辺です。　　諧調の崩壊の危険すらあります。
この事は、画像編集で写真を弄り廻した経験のある方なら、　実経験としてお分かり戴けると思います。


最初のデータ入手時（撮影時）の様に、
画像を周波数で分割して操作する事で、幾分の　緩和　が得られます。

　　ローパスフィルターが高周波部分を 大胆にも カットして効果を上げているのを思い出しましょう。
　　そして、　その効果が そうは多大な影響を画像に与えていない事を頭に刻みましょう。
　　でも、　実際問題として、　その有無が 画像のニュアンスを左右している事も忘れてはいけません。
　　更に、その差は、相当、微量なデータ によって齎されています。

　　そして、　最上位機にはローパスフィルターがあるのに精鋭感があると言う摩訶不思議な状況も存在します。
　　どの様にして、その精鋭感が齎されているのか？は、 企業秘密！でしょうから、素人には理解の限界を超えています。
　　でも、　画像編集で その再現の可能性は残っている と、　良い方に解釈して置きましょう。


極論すれば、
最上位の高周波の境界データが少ない場合でも、その下の周波に豊富なデータが有れば、
見た目の精鋭度は然程変わらない と言う事も言えそうです。

但し、加工耐性と言う意味では話が変わって来るのではないでしょうか。
重なって初めて意味を成す訳ですから、各層に万遍無くデータが散っていた方が自由度は高くなる理屈です。
一箇所集中が進めば、　編集加工によって、不自然さ が顔を出す機会が増えると思います。
それ故、　カメラのローパスレス化が進んでいるのでしょう。
画像を生成する自由度が高くなる　そんな予想です。　　製造のコスト低下も指摘されていますが。.



写真 の 沁み皺取りや輪郭やピントや肌理調整等、応用範囲が広いのが　周波数分解　と言えそうです。
余り、　紹介されない　この技法　ですが、
高精度を保てる画像処理がしたければ　　周波数分解　　と覚えて置いて下さい。