الخميس، 24 نوفمبر 2022

الدقة الفائقة (Super-Resolution, SR)…


مر بعض الوقت منذ آخر مقالة على هذه المدونة وقد كنت في هذه الفترة أبحث عن مواضيع مختلفة للكتابة، علاوة على بعض الأمور الشخصية التي عطلتني عن الكتابة كذلك.

في هذا المقال أحببت أن أشارك بتقنية قلما استخدمها ولكنها قد تكون مفيدة جدا للبعض وخاصة في الحالات الطارئة التي قد تتطلب عملا من هذا النوع. تسمى هذه التقنية بـ «الدقة الفائقة» (Super Resolution) وسآتي على شرح بعض جوانبها.


تعريف

قد يلف مصطلح «الدقة الفائقة» بعض اللبس والغموض وذلك لأن ليس له معيار أو معنى محدد. ولذلك فإن خير الكلام ما قل ودل في هذا النطاق وما يعنيني هنا هو معنى هذا المصطلح وعلاقته بالعمل مع التصوير الرقمي (والملفات أو الصور الرقمية).

يمكن تبسيط شرح التقنية بالقول أنها تقنية لزيادة الدقة في الصورة (أو بالأحرى عدد العناصير Pixels في الصورة) بشكل مصطنع مما يسهم في زيادة حجم الصورة (أو مقاساتها) مع تقليل الأعراض المصاحبة لهذا التكبير (كالغشاوة في الصورة جراء هذا التكبير). بلغة الأرقام، بالإمكان رفع دقة الصورة بمقدار الضعف (مرتين) أو حتى الضعفين (أربع مرات) فوق الحجم الأصلي للصورة.

تناهى إلي أنه في الإصدارات الجديدة لبرنامج الفوتوشوب المعروف قد تم إضافة خيار خاص للدقة الفائقة ولكن في الحقيقة لا أعرف كيفية العمل بها أو متطلباتها. في السابق، كنت قد استخدمت برنامجا خاصا لزيادة الدقة للصورة (عن طريق دمج 4 صور). لم استخدم هذا البرنامج كثيرا لعدم الحاجة إليه في الغالب. لاحقا، تعرفت على طريقة يمكن العمل بها في محرر الفوتوشوب نفسه دون اللجوء إلى برمجيات أخرى. فإذا كان عزيزي القارئ مثلي ممن لا يمتلكون الإصدارات الحديثة لبرنامج الفوتوشوب فإنني أظن أن هذه المقالة ستكون مفيدة له.

مقارنة بالحجم الأصلي عند تكبير 100% بين (يسار) الصورة الأصلية و (يمين) الصورة بعد عملية زيادة الدقة. هناك بعض التشوهات البسيطة التي لم أقم بإصلاحها ولكنها صورة لتبيان الغرض من هذه العملية وسآتي على شرح هذه التشوهات لاحقا.

 

العمل

سيكون العمل بمجمله عبارة عن: التقاط مجموعة من الصور، وتكبير أبعادها إلى الضعف، ثم دمج هذه الصور بأسلوب خاص. لن أخوض في هذا المقام بعملية التقاط الصور وكيفية تحريرها، فهذا الأمر متروك للقارئ وخارج فحوى هذه المقالة. ولكن يجب الانتباه إلى أن العمل قد يطول مع كثرة الصور الملتقطة ولا سيما إن كانت بصيغة السالب الرقمي. لتسهيل القراءة سوف أضع التفاصيل لكل مرحلة من مراحل العملية في فقرات ونقاط.


التقاط الصور:

عند التقاط الصور (بأي صيغة كانت) يجب أن تكون الإعدادات ثابتة في الكاميرا حتى لا تتغير مستويات الإضاءة قدر المستطاع بين صورة وأخرى. ويُفضل كذلك التقاط الصور مع وضع الكاميرا على الحامل لتقليل أي تشوهات في الصورة ناتجة من حركة اليد (ولكن إذا كانت سرعة الغالق عالية فمن الممكن التقاط الصور حملًا باليد)، هذا بالإضافة إلى سكون الصورة قدر المستطاع (أي عدم وجود جسم متحرك فيها) وإن كان من الممكن إصلاح هذا الأمر لاحقا في المراحل النهائية ولكن بعض الحركات المُحدثة في الصورة قد تكون عصيّة على الإصلاح والتعديل أو على الأقل قد تستغرق وقتا طويلا لإصلاحها، فلذلك يُفضل العمل دائما في بيئة ساكنة قدر المستطاع.

لا يوجد قاعدة معينة لعدد الصور المطلوب التقاطها ولكن جرت العادة أن تكون ما بين 4 أو 5 صور، أو أكثر من ذلك. ولكن يجب التنبه إلى حقيقة أن العمل مع الكثير من الصور سيكون له توابعه على ذاكرة الحاسوب، فيجب أخذ هذا الأمر بعين الاعتبار. في هذا المقام، قمت بالتقاط ما يقارب 13 صورة بصيغة السالب الرقمي ومن ثم تحويلها إلى الصيغة المضغوطة «JPG» (بعد تعديلها في محرر السالب الرقمي ACR المُحتوى في برنامج الفوتوشوب). بالطبع يمكن التقاط الصور بصيغة «JPG» مباشرة في الكاميرا، فالأمر رهن خيار المصور هنا وكما قلت لن أخوض بتفاصيل التقاط الصور هنا.


التكديس والتكبير:

نقصد بالتكديس هنا هو وضع الصور في طبقات فوق بعضها البعض في برنامج الفوتوشوب. تستهلك هذه العملية مقدارا ليس يسيرا من ذاكرة الحاسوب ولهذا كما قلت آنفا يجب وضع هذا الأمر نصب الأعين عند تقرير عدد الصور المطلوبة. يتم الوصول إلى أمر التكديس عن طريق القوائم:

File>Scripts>Load Files into Stack…


وفي صندوق المحاورة هذا نقوم بالبحث عن الصور المطلوبة وإضافتها إلى القائمة. يُفضل هنا وقبل الموافقة والخروج من صندوق المحاورة هذا، تعطيل الخيارين أسفل القائمة ثم الموافقة ليبدأ الفوتوشوب بتكديس الصور

صندوق المحاورة لأمر التكديس مع الصور محل العمل في القائمة وكنت قد أسميتها بالترتيب العددي عند التحويل من السالب الرقمي (وهو أمر مفيد لترتيب الملفات ولكنه ليس ضروريا طبعا).

سيستغرق الأمر بعض الوقت حتى يقوم برنامج الفوتوشوب بتكديس الصور فوق بعضها البعض على شكل طبقات كما هو واضح من نافذة الطبقات في منطقة العمل، وهذا الوقت المستغرق يعتمد على عدد الصور وعلى سرعة الحاسوب كذلك

منطقة العمل مع نافذة الطبقات وفيها جميع الصور مكدسة فوق بعضها البعض.

 

بعد انتهاء التكديس سنقوم بتكبير مجمع الصور هذا إلى الضعف. لفعل هذا يمكن استدعاء الأمر بشكل سريع بالكبس على «أشكال+تحكم+I» ولكن إذا كان القارئ يفضل العمل بالقوائم فيمكن الوصول إلى هذا الأمر عن طريق:

Image>Image Size…


في صندوق المحاورة هذا سنقوم بالخطوات التالية:

1- نقوم بتغيير وحدة القياس من «بيكسل» (Pixel) إلى نسبة مئوية (Percent).

2- نقوم الآن بتعيين نسبة التكبير إلى 200. يجب أن يتغير العرض والطول معا إلى 200، إذا لم يكن الأمر كذلك فيجب كتابة 200 في كلتي الخانتين.

3- في القائمة السفلى يجب اختيار (Nearest Neighbor (preserve hard edges))، وشرح هذه القائمة خارج نطاق هذه المقالة ولكنها معنية بضبط عناصير الصورة عند التكبير والتصغير وتعيين الآلية الإحصائية التي يجب استخدامها عند التكبير أو التصغير. إذا لم تكن القائمة مفعلة فيجب التأكد من تفعيل خيار «إعادة تشكيل الصورة» (Resample Image).


صندوق محاورة تغيير المقاسات مع التغييرات المذكورة أعلاه كما هو واضح.

بعد الانتهاء من هذه الأمور الثلاث نقوم بالموافقة والخروج من صندوق المحاورة. قد يكون شكل الصور قبيحا بعض الشيء للوهلة الأولى بعد التكبير ولكن الأمر لم ينته عند هذا الحد!


ضبط المحاذاة والصف:

نقوم هنا بمطابقة الصور مع بعضها البعض قدر الإمكان لمنع التشوهات (ولكنها بطبيعة الحال ستحدث في الغالب)، وهذا أمر ضروري سواء تم التقاط الصور باستخدام الحامل أو باليد. عند بداية التكديس كان هناك أمر لمطابقة الصور في صندوق المحاورة ولكني عادة ما أفضل تعطيله والعمل على ضبط المحاذاة والمطابقة من خلال أمر المطابقة في القوائم وذلك لتوفر بعض الخيارات الأخرى إذا ما تطلب الأمر ذلك.

لبدء المطابقة يجب علينا أولا اختيار جميع الطبقات، ولفعل هذا نقوم بالنقر على أي طبقة في نافذة الطبقات وبعدها نكبس على «أشكال+تحكم+A» فيتم تظليل جميع الطبقات في النافذة. نقوم بعدها باستدعاء أمر المطابقة أو المحاذاة من القائمة:

Edit>Auto-Align Layers…


وفي صندوق المحاورة هذا هناك عدة خيارات (وهي بالأصل لصنع المشاهد المستعرضة أو البانوراما). والحقيقة أن خيار المطابقة الآلي (Auto) قد يفي بالغرض تماما، ولكن لتجنب المفاجآت (غير السارة) يُفضل العمل بخيار «تلصيق» (Collage) أو «تموضع» (Reposition). كما ذكرنا آنفا، فإن هذا الأمر قد خُصص أساسا لصنع المشاهد المستعرضة ولذلك قد يقوم الحاسوب ببعض التعديلات على الصور التي لا تخدم العمل هنا فيما لو تم اختيار النظام الآلي للمطابقة. أما في نظام «تلصيق»، يقوم الحاسوب بتغيير حجم الصور أو تحريكها أو لفها حتى تتطابق تماما، وأما في حالة «تموضع» فإن الحاسوب سيقوم بتغيير موضع الصور فقط للمطابقة بينها، ولعل هذا الخيار هو آمنها. مع ذلك، فيمكن للقارئ تجربة الأنواع الأخرى على أية حال والنظر في أنسبها له، حيث يمكن العودة عن هذا الأمر دائما بالكبس على «تحكم+Z». 

خيارات المطابقة وقد اخترت العمل بخيار التلصيق هنا.
  

وكما هي الحالة مع التكديس بدايةً، فإن أمر المطابقة قد يستغرق وقتا بحسب حجم الصور وعددها. بعد الانتهاء ننتقل إلى المرحلة الأخيرة، وهي الدمج.


دمج الصور:

يفترض عند هذه المرحلة أن تكون الطبقات مظللة كما هي. نقوم بدمج الطبقات هنا بطريقة خاصة تسمى «الموضوع الذكي» (Smart Object)، ولا أريد التعمق في خصائص هذا الدمج في هذا المقام ولكنه سيتيح لنا خيارات نحن بحاجة إليها. للقيام بذلك نقوم بالنقر بالزر الأيمن على الطبقات واختيار «تحويل إلى موضوع ذكي» (Convert to Smart Object). هنا كذلك، قد يستغرق العمل بعض الوقت تباعا لحجم الصور وعددها. سنلاحظ بعد الانتهاء من عملية الدمج أن جميع الصور قد دُمجت في طبقة واحدة مع علامة مميزة على الصورة الجانبية للتنويه على كونها موضوع ذكي (أو طبقة ذكية إن جاز التعبير). ولكن الأمر لم ينته بعد.

استدعاء أمر التحويل إلى «موضوع ذكي» كما هو واضح ويتم استدعاء القائمة بالنقر بالزر الأيمن على الطبقات.

 
شكل نافذة الطبقات بعد دمج الصور
المكدسة كموضوع ذكي. نلاحظ العلامة
على الصورة الجانبية للطبقة للتنويه بأن
الطبقة «موضوع ذكي». أنقر للتكبير,

بعد الانتهاء من الدمج علينا هنا أن نحدد
«أسلوب التكديس»، وهذا الأمر يتم تنفيذه عن طريق القوائم فقط:

Layer>Smart Object>Stack Mode>…


تحت هذه القائمة سنجد عدة خيارات (وجميعها أساليب إحصائية للتحكم بطريقة الدمج في الموضوع الذكي الذي صنعناه آنفا). ما يهمنا منها هو خياران فقط: «معدل» (Mean) و«وسيط» (Median). يمكن اختيار أي منهما والنظر في تفاصيل الصورة لتبيان حالة الدمج واختيار الأنسب منهما. تحديد أسلوب التكديس أو الدمج للموضوع الذكي هنا مهم للتقليل من آثار الأجسام المتحركة في الصورة النهائية بعد الدمج؛ وأقول هنا «لتقليل» وليس «لإزالة» الآثار تماما

مقارنة بين أسلوب الوسيط والمعدل في دمج الطبقات داخل الموضوع الذكي، ونلاحظ أن المعدل له نعومة أكثر من الوسيط ولكن قد تبدو بعض الملامح غير واضحة وتحتاج إلى زيادة في الحدة. أما في حالة الوسيط فإن الحدة مرتفعة نسبيا (ويمكن زيادتها أكثر لاحقا) ولكن قد تبدو بعض حبيبات الضوضاء أو التشويش أكثر مما هو عليه في أسلوب المعدل وبالطبع يمكن تقليلها لاحقا كذلك.

 

عند هذا الحد نكون قد انتهينا من صنع صورة ذات دقة فائقة (تفوق الدقة الأولية للصورة أو الصور الابتدائية)، ولكن يظل العمل النهائي هنا على عاتق المستخدم أو المصور حيث أن الصورة غالبا ستحتاج إلى بعض اللمسات من تقليل مستوى الضوضاء أو التشويش وزيادة الحدة بمقدار ما، بالإضافة إلى بعض الإصلاحات التي قد يخلفها الدمج (بسبب تحرك شيء ما في الصورة مثلا). كل هذه الأمور هي خارج نطاق هذه المقالة ولا يسع المقام لشرحها (بل لا يمكن شرحها بصورة واحدة فقط).

مقارنة في الحجم (بالعناصير) قبل وبعد عملية رفع الدقة.

 

بعد الانتهاء من العملية يمكن حفظ الصورة بأي صيغة مطلوبة ويمكن كذلك العمل مع الصورة كموضوع ذكي (وهو ما يتيح التعديل على بعض التأثيرات بعد تطبيقها على الصورة) ولكن العمل بهذه الطريقة غالبا سيستهلك من ذاكرة الحاسوب كذلك، ولذلك يمكن رد الموضوع الذكي إلى طبقة عادية بما قد يسمى «عنصرة المُتَّجِه» (والمصطلح من تعريبي في الحقيقة فلم أجد مكافئا له)، وهو ما يسمى بالإنجليزية (Rasterize)؛ وهي عملية يقوم الحاسوب فيها بتحويل الرسومات المتجهة (Vectors) إلى عناصير (جمع «عُنصور»، وهو معرّب «بيكسل»). ولا أود الدخول في شرح هذه الأمور في هذا المقام، ولكن لعمل هذا يكفي النقر بالزر الأيمن على طبقة الموضوع الذكي وسنجد أمر التحويل (Rasterize) موجودا هناك.


أمر التحويل إلى طبقة اعتيادية (Rasterize) ويتم استدعاؤه من القائمة بالنقر بالزر الأيمن على الطبقة كالمعتاد.


الخاتمة

أتمنى أن يكون عزيزي القارئ قد أفاد وازداد من هذه المقالة، التي حاولت قدر المستطاع تبسيطها. لربما كانت بعض الأمور التقنية في هذه المقالة أو بعض المصطلحات عسرة على الفهم نوعا ما ولكن مع تكرار العمل سيكون الأمر بسيطا إلى حد ما واعتياديا. وكما قلت في بداية هذه المقالة فإن الإصدارات الجديدة من برنامج الفوتوشوب تحتوي على خاصية «الدقة الفائقة» ولكنني لم اتعامل معها مطلقا، ولهذا لا أعلم كيفية عملها، لكنما الطريقة المذكورة في هذه المقالة هي إحدى الأساليب المتبعة قبل استحداث تلك الخاصية في الإصدارات الجديدة. وهناك بعضا من البرامج التي قد جربتها ولكن بشكل بسيط والتي تتيح زيادة دقة الصورة كذلك ولكن الأمر لم يكن ليخلو من المشاكل معها ولهذا لم أجربها كثيرا. تتميز الطريقة المذكورة في هذه المقالة بإتاحة بعض الحرية في طريقة العمل من جانب المستخدم ولا تتطلب إصدارا معينا من برنامج الفوتوشوب أو حتى العمل مع برنامج خارجي. هذا وحتى نلتقي في المقالة القادمة إن شاء الله…




ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق