Как сделать эффект искажения

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

К настоящему времени фото и видеокамеры с объективами "рыбий глаз" получили очень широкое распространение. Это обусловлено тем, что такое монокоробочное решение в отличие от применения нескольких стационарных или меньшего числа поворотных камер позволяет охватывать область зрения в половину от полного телесного угла (угол обзора 180° по горизонтали и вертикали), а иногда даже и более. В то же время из-за существенных вносимых таким объективом в получаемые изображения или видеокадры геометрических искажений для удобства восприятия получаемой полезной информации приходится использовать цифровую обработку исходных данных, компенсирующую такие искажения. В частности, ставшим уже классическим подходом к решению указанной проблемы является модель Brown–Conrady. Однако до сих пор предлагаются все новые и новые способы решения этой проблемы. И связано это со следующими обстоятельствами. Дело в том, что полная коррекция геометрических искажений сопряжена с соответствующим проецированием изображения со сферической или сфероподобной поверхности на плоскость. А это, в свою очередь, при сохранении пространственного разрешения в центральной области изображения ведет к резкому увеличению размеров "выпрямленного" изображения. Так что приходится это выпрямленное изображение подрезать по периметру и, соответственно, частично терять то даваемое объективом "рыбий глаз" преимущество по полю зрения. И поскольку принципиально невозможно одновременное удовлетворение трех противоречащих друг другу требований (неуменьшение пространственного разрешения изображения, неувеличение размера изображения в пикселях и полная компенсация геометрических искажений), то разработка все более и более сбалансированных моделей является весьма актуальной темой и будет оставаться таковой и в будущем.

Теория и полученные результаты

Рассмотрим одну из таких наиболее часто используемых на практике оптических схем объектива "рыбий глаз", как эквидистантная схема, которая при качественных оптических компонентах имеет лишь радиальную составляющую бочкообразной дисторсии. Её коррекцию в более общей форме по сравнению с классическим представлением в виде степенного ряда по r можно осуществить с помощью равенства

Это равенство однозначно ставит в соответствие значение яркости пикселя для выровненного монохромного изображения (или три значения яркости для выровненного цветного изображения), характеризуемого (характеризуемых) отсчитываемым от центра изображения радиус-вектором r_p = (x_p, y_p), со значением яркости пикселя (значениями яркости пикселей) для исходного изображения, которое характеризуется (которые характеризуются) отсчитываемым от центра изображения радиус-вектором r_s = (x_s, y_s). То есть, равенство (1) с помощью функции f задает правило пересчета принадлежащих плоскости пикселей с координатами r_p через принадлежащие полусфере пиксели с соответствующими координатами r_s.

Для рассматриваемой оптической схемы можно получить строгое аналитическое выражение для функции f. Оно имеет следующий вид:

Здесь R₀ = 2r₀, r₀ (R₀) – это радиус (в пикселях), отвечающий углу pi / 4 (pi / 2) радиан на исходном изображении относительно оси симметрии объектива. Этот параметр уникален для каждой конкретной оптической системы. Равенство (2), очевидно, может быть разложено в ряд Тейлора с оставлением нескольких членов ряда и перенормировкой коэффициентов перед ними для представления функции f в стандартном по модели Brown–Conrady виде. Однако далее будет рассматриваться именно точное выражение для функции f.

Рисунок 1 – Функция преобразования координат из rp в rs согласно равенству (2) при R0 = 1

Согласно рис.1 при условии сохранения исходного пространственного разрешения (здесь и далее имеется ввиду центральная часть изображения) и его размеров после коррекции дисторсии угол обзора оптической системы со 180° сужается до 115° (см. результат на рис.2).

Рисунок 2 – Полная коррекция дисторсии согласно равенству (2) для rp

Если же увеличить размер выходного изображения по площади вчетверо при сохранении пространственного разрешения, то угол обзора оптической системы увеличится до 145°. Однако дальнейшее значительное увеличение размеров изображения не приводит к существенному увеличению угла обзора. Чтобы разрешить указанное противоречие необходимо модифицировать функцию f в F так, чтобы, с одной стороны, она была максимально близка к исходной в окрестности нуля по r_s, а с другой стороны, для минимизации вторичных искажений была максимально линейной в окрестности единицы по r_s. Таким требованиям, в частности, очень хорошо удовлетворяет функция F в виде

Хотя использование равенства (3) вместо равенства (2) при увеличении площади изображения вчетверо и сохранении пространственного разрешения или при сохранении размеров изображения и уменьшения вдвое пространственного разрешения позволяет зафиксировать широкий угол обзора (180°), в то же время, такая модификация функции f не устраняет бочкообразную дисторсию периферической части изображения (см. рис.3).

Рисунок 3 – Неполная коррекция дисторсии согласно равенству (3) для rp

Чтобы устранить бочкообразную дисторсию периферической части изображения может быть использована существенно нелинейная по r деформация окружностей в квадраты со сглаженными углами в разной степени в зависимости от r (в идеале, по внешнему периметру изображения окружность должна деформироваться в квадрат). Далее приведены выражения, с помощью которых можно осуществлять соответствующую попиксельную трансформацию

Для окончательной коррекции остаточной дисторсии к полученному с помощью равенства (5) промежуточному результату ещё необходимо применить равенства (1) и (3) в виде

Ниже на рисунках представлены результаты последовательных трансформаций изображений согласно равенствам (5) и (8) с учетом равенств (3), (4), (6) и (7).

Рисунок 4 – Коррекция дисторсии первого изображения Рисунок 5 – Коррекция дисторсии второго изображения

Как видно из этих рисунков, при сохранении пространственного разрешения с увеличением площади исходного изображения всего вчетверо, а также сохранении широкого угла обзора (180°) бочкообразная дисторсия весьма эффективно подавляется по всему полю изображения.

Черные области на всех представленных изображениях отвечают переходам между r_s и r_p, когда вычисляемый вектор r_s лежит за пределами исходного изображения.

Фотошоп предоставляет множество способов вращения, искажения и иного искривления изображений, и все эти мощные полезные приемы следует иметь в своем арсенале хитростей.

Поворачивая изображение, можно сделать его более интересным внешне, преобразовать вертикальные элементы в горизонтальные (или наоборот) и выпрямить кривые элементы. Искажение удобно, когда вам требуется сделать объект или текст наклонным или немного повернуть его на сторону или если вы хотите, чтобы объект или текст исчезал вдали перспективой. А инструмент Марионеточная деформация позволяет искажать отдельные объекты в изображении, оставляя другие без изменений.

Простое вращение

Команда Вращение изображения (Image Rotation) позволяет повернуть документ целиком (слои и прочее) на 180 или 90 градусов (по часовой стрелке или против часовой стрелки), или же произвольно под любым указанным вами углом. Вы можете также отразить холст (или слой) по горизонтали или по вертикали.

Трансформирование

Другой способ изменения размера и вращения изображений — использовать команды трансформирования, которые могут помочь вам сделать один выбранный объект или весь слой больше или меньше, не меняя размер документа.

Если вы перейдете в меню Редактирование, то увидите команды Свободное трансформирование (Free Transform) и Трансформирование (Transform) примерно в середине списка. Единственное существенное различие между этими двумя вариантами — это то, что при выборе пункта из меню Трансформирование, вы ограничиваете себя выполнением только этой конкретной задачи, тогда как другая команда позволяет выполнять несколько изменений одновременно (не требуя нажатия клавиши Enter)

Выбор одной из этих команд вызывает ограничительную рамку, которая выглядит и работает как рамка кадрирования с крошечными квадратными маркерами по четырем сторонам изображения.

Вы можете преобразовать любые объекты, какие захотите. Особенно хорошими кандидатами на трансформацию являются векторы, контуры, слои-фигуры и текстовые слои, а также смарт-объекты, поскольку размер всех их можно изменить без ущерба изображению. Но вам не стоит слишком сильно увеличивать растровые изображения, потому что вы не можете контролировать разрешение, интерполяцию или другие важные свойства. Чтобы действительно обезопасить себя, изменяйте размер изображения с помощью команд трансформации только по следующим причинам:

1. Для уменьшения размера выделенной области на одном слое.

2. Для уменьшения размера всего содержимого на одном или нескольких слоях

3. Для увеличения размера вектора, контура, части контура, слоя-фигуры, текстового слоя или смарт-объекта на одном или нескольких слоях.

Чтобы применить команду Свободное трансформирование, выберите слой, а затем нажмите сочетание клавиш Ctrl+T или выберите соответствующую команду меню Редактирование. Фотошоп поместит ограничительную рамку вокруг изображения, содержащую маркеры, позволяющие применять к вашему объекту любую или все из следующих трансформаций: масштабирование, искажение, поворот, перспектива, наклон и деформация.

4. Чтобы изменить масштаб (размер) объекта, захватите угловой маркер и перетащите его по диагонали внутрь для уменьшения или наружу для увеличения размера. Нажмите и удерживайте клавишу Shift при перетаскивании, чтобы изменить размеры пропорционально (то есть чтобы объект не был искажен).

Вы можете перетаскивать по одному маркеру или нажать и удерживать клавишу Alt для изменения масштаба от центра наружу (имеется в виду, что все четыре стороны ограничительной рамки будут двигаться одновременно).

Если вы вызовите команду Свободное трансформирование, чтобы изменить размер крупного объекта, маркеры могут оказаться за пределами края документа (или полей), в результате чего их станет невозможно увидеть, а тем более захватить. Чтобы вернуть их в поле зрения, выберите команду меню Просмотр — Показать во весь экран.

5. Чтобы повернуть изображение, расположите указатель мыши за угловым маркером. Когда указатель примет вид изогнутой двунаправленной стрелки, перетащите мышь вверх или вниз.

6. Чтобы наклонить (скосить) объект, удерживайте сочетание клавиш Ctrl+Shift и перетащите один из боковых маркеров (указатель мыши примет вид двунаправленной стрелки).

7. Чтобы свободно исказить изображение, удерживайте клавишу Alt при перетаскивании любого углового маркера.

8. Чтобы изменить перспективу объекта, удерживайте сочетание клавиш Ctrl+Alt+Shift и перетащите любой из угловых маркеров (указатель станет серым). Этот маневр добавляет объекту одноточечную перспективу (другими словами, одну точку схода).

9. Чтобы деформировать изображение, перетащите любую контрольную точку или линию сетки.

Когда вы закончите, нажмите клавишу Enter или дважды щелкните мышью внутри ограничительной рамки, чтобы применить изменения.

Если применив трансформирование вы поняли, что его недостаточно, можно повторить операцию, выбрав команду меню Редактирование — Трансформирование — Применить снова. Ограничивающая рамка не появится, вместо этого фотошоп повторно применит то же самое трансформирование.

Все трансформации основаны на крошечном центре преобразования, который появляется в центре окна преобразования. Он выглядит как круг с перекрестием. Вы можете перетащить его или установить собственный центр, перейдя на панель параметров или щелкнув мышью по одному из квадратных указателей значка, показывающего положение центра преобразования или указав координаты X и Y.

Итак, для начала пару слов о том, что представляет собой данный эффект. Это полоса, либо горизонтальная, либо вертикальная, которая будет постепенно передвигаться от одного края экрана к другому. А самое интересное – она фиксирует кадр, причем в том моменте, где проходит полоса. Это позволяет Тик Токерам создавать поистине шикарные фотографии.

Что касается того, как ею воспользоваться, то тут все достаточно просто. Изначально вам нужно будет найти этот этот эффект. Для этого достаточно будет открыть любое видео, обладающее этим эффектом и скопировать его к себе.

Ну или же перейдите по следующей ссылке, где вы и найдете данный эффект:

Вот, собственно, и все. Как только вы откроете этот эффект, автоматически у вас запустится экран съемки с вертикальной или горизонтальной линией, идущей от одного края телефона к другому. Вам останется только придумать оригинальное движение. Например: вытянуть руки или ноги, раскосить глаза и т.д.

Вот мы и подошли к самому "вкусному" классу эффектов — это эффекты искажения. Появление и развитие эффектов искажения породило множество самостоятельных жанров, собственно, классический рок и все что после, появилось именно благодаря ним.

В сегодняшней статье речь пойдёт о таких эффектах как Distortion, Overdrive, Fuzz и ещё о некоторых любопытных устройствах.

Для начала стоит определиться с терминологией, так как в области искажающих эффектов с терминами наблюдается некоторая путаница. Слово distortion в переводе с английского собственно и означает "искажение", и по большому счету все искажающие эффекты можно называть дисторшнами. Однако в музыкальной среде (особенно в среде гитаристов) принято разделять эффекты по характеру искажений, и слово distortion будет означать уже не весь класс эффектов, а лишь одного из представителей этого класса. Давайте с него и начнем:

Дисторшн (Distortion)

Дисторшн — звуковой эффект или устройство, достигаемый искажением сигнала путём его "жёсткого" ограничения по амплитуде. Наиболее часто применяется в роке, метале и панк-роке в сочетании с электрогитарой. Помимо электрогитары эффект применяют и с другими инструментами, например с бас-гитарой. Также этот эффект, как компонент, присутствует в синтезаторах, процессорах эффектов и ПО для обработки звука.

Не будем вдаваться в радиотехнические подробности, лучше просто посмотрим, как видоизменяется сигнал после его обработки дисторшном:

Как видно из графика, происходит так называемый клиппинг сигнала, синусоида обрезается, из-за этого звук приобретает характерную резкость. Важным отличием звука дисторшна от обычного клиппинга является то, что из-за некоторых конструктивных особенностей устройства сигнал обогащается гармониками. Что, естественно, благотворно сказывается на звуке.

Так называемый перегруз можно получить несколькими способами. Рассмотрим эти способы поближе:

Перегруз усилителя

Усилители, в зависимости от их класса, работают не со всеми возможными амплитудами входного сигнала, а лишь с некоторым их диапазоном. И по мере приближения амплитуды входного сигнала к максимально возможной для усилителя, наблюдаются все большие и большие нелинейные искажения сигнала. Кстати, для ламповых и транзисторных усилителей эти нелинейные искажения имеют различных характер. От простого клиппинга перегруз (особенно лампового усилителя) отличается тем, что выходной сигнал имеет сложную зависимость спектральных компонент от амплитуды и спектрального состава входного сигнала в отличие от элементарного ограничителя.

На мой взгляд, перегруз усилителя — это самый трушный перегруз, однако, у него есть свои недостатки. Главным из них является то, что при слабом уровне сигнала большого уровня искажений добиться не удастся.

В качестве решения этой проблемы звук предварительно "прогревают", помещая в тракте перед усилителем так называемый предусилитель. Перегруз в таком случае можно осуществлять по предусилителю, по усилителю, или совмещать оба перегруза.

Аналоговая эмуляция

Структурная схема любого дисторшна включает следующие элементы: первичный усилитель, ограничительный каскад и цепь вторичной обработки сигнала. Первичный усилитель усиливает входной сигнал до 2-5 В. Коэффициент усиления (Gain) обычно регулируется. В зависимости от модели дисторшна, первичный усилитель может включать в себя обрезные фильтры высоких и низких частот, иметь наклон частотной характеристики в сторону басов со спадом высоких, или иметь подъем в районе 500 Гц. Возможно также применение компрессора совместно с первичным усилителем, для плотного дисторшна. Иногда используют несколько последовательно включенных первичных усилителей.

Далее преобразованный сигнал попадает на ограничительный каскад, который собственно и создает эффект дисторшна. Каскад этот состоит обычно из диодной пары, хотя здесь могут быть варианты.

После ограничительного каскада уже искаженный звук поступает в цепь вторичной обработки сигнала. Вторичная обработка — это, главным образом, частотная обработка искаженного сигнала, которую выполняют различные фильтры. Одним из наиболее известных аналоговых эмуляторов перегруза считается устройство SansAmp.

Цифровая эмуляция

Промежуточное поколение гитарных процессоров использовало для получения качественного дисторшна и перегруза реальные миниатюрные лампы и транзисторно-диодные схемы. Однако понятно было, что это недешевый компромисс и цифра свое возьмет.

Овердрайв(Overdrive)

По сути, овердрайв — это тот же дисторшн, только с более мягким характером ограничения. На картинке более наглядно:

Здесь синим показан оригинальный сигнал, красным — дисторшн, желтым — овердрайв.

Овердрайв достигается путём перегрузки ламп в усилителе. При усилении сигнала может использоваться несколько каскадов ламп, это создаёт более "толстое" и более сложное искажение звука.

Поскольку и лампы в пределах определенной области напряжения ведут себя линейно, схемы овердрайвов настроены так, что средние пики сигнала едва доходят до области клиппирования, в результате чего происходит мягкое клиппирование и менее жесткие искажения.

Овердрайв, обычно, имеет четкую щелчкообразную атаку, богатую высшими гармониками, что приводит к "клацающему" и "скребущему" звучанию (crunch). Атаку можно смягчить, срезав высокие частот. Период спада овердрайва также богат высокими гармониками, которые быстро исчезают. Это создаёт своеобразный эффект "подвизгивания". Сустейн ровный, слабо искаженный, высоких гармоник немного. По мере затухания степень искажений плавно убывает (вследствие мягкого порога искажений). Таким образом "хвост" сигнала оказывается практически неискаженным.

Фузз(Fuzz)

Фузз — эффект или устройство, искажающее сигнал до полной потери огибающей сигнала. Фузз часто реализуется с помощью подачи сигнала слишком высокого уровня на вход транзисторного устройства, которое жёстко ограничивает и потому сильно искажает сигнал. В отличие от других искажающих эффектов, фузз повышает и клиппирует сигнал достаточно сильно, таким образом входящий синусоидальный сигнал на выходе будет иметь почти прямоугольную форму, это соответствует классическому тембру фузза. Он создаёт значительно большие искажения и придаёт синтетическое звучание инструменту, в отличие от стандартных дисторшнов или овердрайвов. Звуки фузза как правило, имеют более низкие средние частоты, в отличие от других видов искажателей.

В простейшем варианте схема состоит из двухтранзисторного усилителя с положительной обратной связью — эта схема называется триггер Шмитта. Триггер Шмитта и есть основа фуза. Особенностью схемы является преобразование входного сигнала в прямоугольный выходной. Из всех нелинейных гитарных эффектов, фузз звучит наиболее резко и выразительно. Основной неприятной особенностью является его одноголосность — невозможно играть аккордами и даже двузвучиями. Для многоголосных приставок используют отдельный звукосниматель и канал обработки сигнала на каждую струну. Шестиканальная схема получается очень дорогой, громоздкой и сложной в настройке.

Фузз очень чувствителен к параметрам входного сигнала: помехи и наводки проявляются в виде треска с таким же уровнем, как и полезный сигнал, а искажения формы приводят к потере основного тона на выходе. Положительной стороной эффекта является отсутствие шума в паузе и нечувствительность к помехам низкого уровня.

Биткрашер(Bitcrusher)

Биткрашер (bitcrusher — битразрушитель) — цифровой эффект, который производит искажение путём снижения разрешения (битности) или пропускной способности (частоты дискретизации) цифровых аудиоданных. В результате, полученные шумы квантования могут привести к "утеплению" или к "огрублению" звука, в зависимости от уровня изменений.

Если сократить число бит используемых для хранения данных, то число возможных значений уменьшится, и таким образом уменьшится разрешение сигнала, что приведёт к его искажению. На рисунке обработанная биткрашером синусоида:

Эти искажения добавляют обертона таким образом, что форма волны становится угловатой. Это может привести к "утеплению" звука, в сравнении с оригинальным, особенно если сигнал округляется (округляются числа) определенным образом. Часто этот эффект специально используется в техно и электронной музыке.

Вэйвшейпер (Waveshaper)

Вэйвшейпер — эффект, формирующий волну. В результате изменения формы сигнала из простых звуков получаются. Эффект является амплитудно-зависимым, в результате чего искажения проявляются по-разному при разных уровнях сигнала.

Вэйвшейперы главным образом используются в электронной музыке, для достижения резких, "режущих" звуков, но также они способны создавать незаметные "утепляющие" искажения. Этот эффект наиболее часто используется для изменения синтезированных звуков, изменяя их формы волн. Вэйвшейпер также может использоваться для получения тяжелых искажений гитары или баса.

При цифровом моделировании аналогового оборудования, такого как ламповые усилители, вэйвшейпер используется для создания статических или нелинейных искажений, приближенных к передаточной характеристике вакуумных ламп или диодных лимитеров.

• Число строк : установка числа завитков в каждой колонке. Если установлено 5 колонок и 4 четыре строки, то каждая из четырех строк будет содержать по пять завитков.

• Симметрия : установка связи между значениями в полях строк и колонок, так что при изменении одного значения меняется и другое. Установите этот флажок, если требуется задать равное число строк и колонок.

• Радиус : установка радиуса завитков. Это значение выражается в процентах от наименьшего размера – либо ширины колонки, либо высоты строки.

• По горизонтали : положение центра искажения в изображении по горизонтали. При увеличении этого значения центр искажения смещается вправо. При уменьшении этого значения центр искажения смещается влево.

• По вертикали : положение центра искажения в изображении по вертикали. При увеличении этого значения центр искажения смещается вниз. При уменьшении этого значения центр искажения смещается вверх.

• Оболочка : вид изображения, при котором оно выглядит как мозаика, рисунок которой повторяется во всех направлениях.

• Прозрачный : придание прозрачности пикселям, выходящим за границы (доступно только для многослойных изображений).

• По горизонтали : смещение центральной точки ряби. Это значение выражается в процентах от ширины изображения или выделенной области. Значение положения по умолчанию – 50 – соответствует центру изображения или выделенной области.

• По вертикали : смещение центральной точки ряби. Это значение выражается в процентах от высоты изображения или выделенной области. Значение положения по умолчанию – 50 – соответствует центру изображения или выделенной области.

• Амплитуда : регулировка амплитуды каждой небольшой волны, т. е. расстояние от впадинки до гребешка.

• По горизонтали : смещение центральной точки ряби. Это значение выражается в процентах от ширины изображения или выделенной области. При вводе отрицательных значений ореол смещается влево, при вводе положительных – вправо.

• По вертикали : смещение центральной точки ряби. Это значение выражается в процентах от высоты изображения или выделенной области. При вводе отрицательных значений ореол смещается вверх, при вводе положительных – вниз.

• Амплитуда : установка кажущейся высоты волн. При выборе низких значений рябь получается более мелкой.

• Радиус : установка расстояния от центра до волны. При выборе более низких значений волны начинаются ближе к центру.

• Угол : установка направления и степени завихрения. При выборе положительных значений завихрение будет повернуто по часовой стрелке; при выборе отрицательных значений — против.

• По горизонтали : смещение центральной точки деформации по горизонтали. Это значение выражается в процентах от ширины изображения или выделенной области. При вводе отрицательных значений центр смещается влево, при вводе положительных – вправо.

• По вертикали : смещение центральной точки деформации по вертикали. Это значение выражается в процентах от высоты изображения или выделенной области. При вводе отрицательных значений центр смещается вверх, при вводе положительных – вниз.

• Размер : установка расстояния от центра, на протяжении которого эффект применяется. Это значение выражается в процентах от размера изображения. Чем ниже значение, тем меньше искажается изображение.

• Интенсивность : установка степени искажения. При использовании положительных значений искаженная область кажется ближе, при использовании отрицательных — дальше.

• Интенсивность ветра : регулировка интенсивности деформации. При увеличении интенсивности усиливается и размытость изображения.

Читайте также: