Focus Peaking

[Guillermo Luijk]

Tengo en mente escribir un artículo para ilustrar el

Focus Peaking

, donde se pueda ver lo sencillo que en realidad resulta obtener esta facilidad desde el punto de vista de la implementación software, siempre partiendo de la base de una cámara con muestreo continuo de la escena, es decir con Live View y/o con visor electrónico como son las cámaras sin espejo. Hasta ahora es una facilidad solo implementada en las Sony NEX, pero su sencillez hace que sería una pena que otros no se suban al carro.

Detectar zonas enfocadas en una imagen no es otra cosa que detectar microcontraste en ella, algo que ya hacen estas cámaras para enfocar (porque no les queda otra al no disponer de enfoque por diferencia de fase).

Así partiendo de una imagen (la cámara dispone de ella porque está continuamente capturando la escena):




Cómo se detecta el microcontraste? basta hacer un filtrado paso alto (FPA) para detectar detalle: en las zonas en foco dicho detalle hará saltar al FPA, mientras que las zonas fuera de foco nunca tendrán detalle a nivel de píxel al estar difuminadas.

Sobre la anterior imagen pasada a BN (esto no solo hace las cosas más sencillas, sino que tiene toda la lógica porque lo ideal es hacer el procesado sobre los datos RAW sin procesar y así lo haré en el artículo) he aplicado este simple filtro paso alto (en Photoshop: Filtro -> Otros -> Personalizar):




Aplicando un umbral al resultado de este filtrado, detectamos los bordes en las zonas enfocadas, lo cual puede superponerse a la imagen como ya hacen las NEX. Las zonas fuera de foco quedan totalmente descartadas, en ellas el filtro paso alto no generó nunca un nivel de salida suficiente para superar el umbral:




Solo se marcan los bordes de las zonas en foco puesto que se detecta estrictamente el microcontraste. Para el fotógrafo quizá sea más util una vista de zonas en foco, como hace Capture One. Ésta además puede superponerse con transparencia a la imagen sin necesidad de animar la imagen. Así no hay motivo alguno para no poder tener en el visor una visión en tiempo real de este tipo:





Lo que se ha hecho es determinar que alrededor de cada borde en foco (puntos que con seguridad sabemos que están en foco), parece lógico pensar que haya una zona razonablemente enfocada en un determinado radio de influencia. Por supuesto se le puede dar más inteligencia al algoritmo, pero el concepto creo que queda claro.

Aquí otro ejemplo, esta planta con desenfoque:




Se detectaría así con este focus peaking:




Otro ejemplo, éste ya trabajando sobre el canal azul del RAW. El ruido genera muchos falsos píxeles en foco, lo que se soluciona reescalando a la baja la imagen por ejemplo (esto me hace pensar que al subir el ISO por falta de luz, la precisión del focus peaking se puede ver mermada):






Hay varios parámetros importantes para determinar la sensibilidad de la detección (no es igual jugar con aperturas muy abiertas, que con aperturas más cerradas u objetivos menos luminosos, que requerirán una detección más fina, o con objetivos poco nítidos que requerirán umbrales menos exigentes en el FPA). Algunos de estos parámetros de ajuste serían entonces:

• FPA (pueden probarse filtros más amplios)
• Umbral de detección aplicado al resultado del PFA
• Radio de influencia para generar la zona en foco en el segundo tipo de vista
  
• Posibilidad de eliminar falsos enfoques (en la primera imagen, en el hombro del pitcher hay 3 píxeles donde se detectó foco sin haberlo; sería fácil descartar píxeles de foco aislados), útil por ejemplo en imágenes ruidosas

Salu2

[pacorr0]

Muy bien expuesto Guillermo, esto promete ser otro de tus caballos de batalla. 

[DSiliceo]

A mí se me escapan muchos de los conceptos que usas, pero hay una cosa que visualmente me llama la atención.

[...]

[...]

¿por qué está en foco la segunda figura y el marco de la ventana hay al fondo y parte del marco de la puerta que hay a la izquierda -a la altura del cuello de la figura que hay en primer plano- y no está en foco nada de lo que hay entre ellos? ¿o es un tema de perspectiva pura y dura?

[Guillermo Luijk]

¿por qué está en foco la segunda figura y el marco de la ventana hay al fondo y parte del marco de la puerta que hay a la izquierda -a la altura del cuello de la figura que hay en primer plano- y no está en foco nada de lo que hay entre ellos?

El marco de la ventana del fondo no está en foco, pero en ella y pese al desenfoque de la lente, hay el suficiente microcontraste causado por la gran diferencia de luminosidad entre el casi blanco del marco y el casi negro del cristal que la zona queda marcada. Piensa que el algoritmo no detecta zonas en foco, detecta microcontraste, lo que da lugar a este tipo de inconsistencias que el usuario debe saber distinguir. Igualmente hay zonas en foco (cuello del personaje, ropa del lanzador) donde al no haber microcontraste no se marca nada.

Salu2

[juanmeitor]

Esta función hará a Sony vender bastantes más NEX, o de hecho lo está haciendo -junto con una política de precios bastante agresiva- ya. Parece que últimamente hay un repunte de ventas importante de estas Sony -o por lo menos es lo que se palpa en los foros-.

Espero que esta función se "ponga de moda" y pase a ser un estándar en las cámaras de enfoque en vivo. A mi desde luego me encantaría que Panasonic lo implementara en un nuevo firm para mi GH1.

Es un método más cómodo que la magnificación, y no siempre buscamos precisión absoluta. Hay veces es que es necesaria más velocidad que la que la magnificación permite.

Saludos.

[domingo]

El método me parece bastane bien explicado. De los tres ejemplos el más válido con diferencia es el de la planta pues el desenfoque es gradual, mientras que en los otros dos la zona enfocada está muy aislada del primer plano o fondos muy desenfocados, es más evidente, por así decir, la zona enfocada.

Nunca miré por una pantalla de estas pero por lo que se ve en el enlace parece buen método. Ese de la magnificación parece lentísimo.

no obstante también ayudaría a enfocar bien unos visores realmente buenos. Tuve en las manos, hace poco, la nikon de mi tocayo Domingo y mirar por ese visor es una gozada, nada que ver con el de mi k100d; incluso los colores se veían mucho más reales.

No sé si cúal es la explicación pero me resulta sorprendente que una cámara moderna quede tan por detrás de una cámara más antigua. Supongo que en cámaras de mejor gama será otra cosa.

saludos y risas

[juanmeitor]

No sé si cúal es la explicación pero me resulta sorprendente que una cámara moderna quede tan por detrás de una cámara más antigua. Supongo que en cámaras de mejor gama será otra cosa.

La explicación es muy sencilla: las pantallas de las cámaras que carecen de autofoco están pensadas -y optimizadas- para enfocar. Las de las modernas reflex AF no lo están.

Otra diferencia es que las pantallas de las reflex actuales están optimizadas para ser más luminosas con objetivos de menor apertura (los típicos zoom), mientras que "las de antes" estaban preparadas para objetivos fijos más luminosos. Un efecto colateral de esto es una dificultad añadida al enfocar a mano.

Saludos.

[domingo]

Sí, lo achacaba al AF pero pensé que se debía a la arte de luz que se desvía al AF, que igual algo influye.

en cualquiercaso es una lástima, por que por esos visores es un gusto mirar.

saludos y risas

[Guillermo Luijk]

Un ejemplo más, éste especialmente propicio para que el resultado salga niquelado. Cuál de las dos modalidades os gustaría más en caso de tenerlo en vuestra cámara? (son gifs animados grandes, esperad a que se carguen).

Con líneas remarcando los bordes:



O con zonas de color superpuestas a la imagen:




Salu2

[pacorr0]

Veo mucho más clara la segunda propuesta Guillermo, es más, tampoco me estorbarían nada tres finas líneas horizontales que indicaran principio, final y punto medio de foco. No sé si me explico.
Por un lado te harías una clara y rápida idea de lo que entra en foco (profundidad de campo) y también dónde ésta dicha franja.

[Guillermo Luijk]

tampoco me estorbarían nada tres finas líneas horizontales que indicaran principio, final y punto medio de foco. No sé si me explico.

Sí Paco pero piensa que el algoritmo no es ingeligente en el sentido de que no distingue la tridimensionalidad de la escena (esto sería un paso adelante, y nada trivial). Aquí (libro colocado en perspectiva respecto a la cámara) sí tiene sentido hablar de las 3 líneas que comentas, pero en otro tipo de escena (por ejemplo el cactus que puse al principio), la zona en foco no tienen nada que ver con divisiones horizontales.

Salu2

[pacorr0]

Sí Paco pero piensa que el algoritmo no es ingeligente en el sentido de que no distingue la tridimensionalidad de la escena (esto sería un paso adelante, y nada trivial). Aquí (libro colocado en perspectiva respecto a la cámara) sí tiene sentido hablar de las 3 líneas que comentas, pero en otro tipo de escena (por ejemplo el cactus que puse al principio), la zona en foco no tienen nada que ver con divisiones horizontales.

Salu2

Claro, claro, lo entiendo, de ahí que las zonas coloreadas sean indispensables. Sería una referencia más.
Cómo oscurecer la imagen en las zonas fuera de esas horizontales y discernir dentro las zonas enfocadas con el color intenso, no sé cosas que se me ocurren, jeje.

[juanmeitor]

Aunque la primera modalidad es seguramente más precisa, veo la segunda menos intrusiva, pues me estorbaría menos para compener la foto, que es al fin y al cabo de lo que se trata.

Aunque ya puestos, una vez implementada una, es fácil implementar ambas, pues hay gente con otros gustos.

Saludos.

[DSiliceo]

Yo creo que en condiciones de visibilidad complicada, es más fácil de ver en la pantalla la segunda opción que has puesto.

[DurKeN]

Genial artículo.
A mi personalmente, me gusta más la primera opción.
En general es un sistema de enfoque fantástico, rápido y muy preciso. Lo veo perfecto como sistema de enfoque único o incluso como apoyo a cuando la magnificación no es suficiente, por ejemplo cuando queremos enfocar a los ojos de una persona en condiciones de poca luz..
Ha sido una de las razones de mayor peso para que adquiriera la nex-5 y sinceramente, ahora no me arrepiento en absoluto, con objetivos manuales es una pasada, o en nocturnas cuando el AF falla.

[juanmeitor]

Además de Sony en sus NEX, Ricoh también lo ha implementado en su nuevo módulo A12 con montura M.

Aquí se puede ver cómo trabaja la implementación de Ricoh.

Saludos.

[Guillermo Luijk]

Además de Sony en sus NEX, Ricoh también lo ha implementado en su nuevo módulo A12 con montura M.

Creo que es bueno que se generalice esta facilidad, no les cuesta nada ponerla y en algunos casos puede ser muy útil. Interesante el modo en BN, donde se muestra directamente la salida del filtro paso alto. Es un ejemplo de las cosas que pueden hacerse con un visor electrónico/Live View, las aplicaciones no acaban (a mí no me importaría nada ver en BN con la información de foco en color, como el ejemplo que puse arriba).

Salu2

[espkype]

Interesantísimo. Si todas las mortifica comenzaran a incorporar estas mejoras, no deseos en comprarme una.

Una cosa interesante: podría usarse este sistema en cámaras como la fujifilm x-100, superponiendo esa información al visor óptico? (igual es una chorrada lo que pregunto, pero seria impresionante...)

[juanmeitor]

Interesantísimo. Si todas las mortifica comenzaran a incorporar estas mejoras, no deseos en comprarme una.

O tú o tu corrector ortográfico -o los dos- os habéis vuelto tarumba. 

Una cosa interesante: podría usarse este sistema en cámaras como la fujifilm x-100, superponiendo esa información al visor óptico? (igual es una chorrada lo que pregunto, pero seria impresionante...)

Posible es, pero no creo que funcionara bien, porque el visor óptico y el electrónico de la X100 no quedan completamente alineados ni tienen la misma magnificación, por lo que las marcas del enfoque en el visor electrónico no coincidirían con las formas que se ven en el óptico.

Teóricamente, es posible fabricar un visor híbrido como el de la X100 con una perfecta alineación entre los dos formatos, pero me imagino que sería caro y quizá delicado. No veo muy posible que lo saquen.

Saludos.

[espkype]

Pido disculpas por las gambas ortográficas. El caso es que suelo leer y escribir desde la cama con el maldito iPod, que me arma chapuzas como esa, jaja! ahora mismo desconecto esa opción de autocorreccion, que me da demasiados disgustos de esos...