Избавляемся от цветового шума на фотографиях

Шумы, рябь и прочие артефакты на изображении — серьезная проблема, с которой приходится бороться всем производителям фототехники. С задачей все справляются по-разному, однако в последние годы прогресс очевиден — появились усовершенствованные алгоритмы шумоподавления, увеличилась мощность процессоров в фотокамерах.

Причины и следствия

Шумы на фотоснимках появляются из-за самопроизвольных тепловых процессов в ячейках фотосенсоров. Производители пока не в состоянии создать более-менее дешевую фототехнику, в которой были бы полностью исключены токи утечки или хотя бы обеспечена их равномерность.

Прогресс, конечно, есть. Последние образцы любительских фотоаппаратов по уровню шумов выглядят очень привлекательно даже по сравнению с профессиональной техникой. На сегодняшний день стандартом стал диапазон ISO 100-400, а вышедшая недавно FinePix F30 вообще предлагает невиданные для любительских фотоаппаратов величины — 80, 100, 200, 400, 800, 1600 и 3200. И что самое любопытное — низкий уровень шумов сохраняется вплоть до ISO 800. Правда, из-за активной работы системы подавления шумов в этом диапазоне падает детализация.

Уникальный компактный фотоаппарат с чувствительностью до ISO 3200

Попробуем выяснить характер появления шумов. Каждая светоулавливающая ячейка может находиться в одном из трех состояний: «исправном», «горячем» и «сбойном» («битом»). Первое определение пояснений не требует, а вот о последних двух стоит сказать несколько слов. Чем отличаются «горячие» пиксели от «битых»?

«Битый» пиксель — это потенциальная «дырка» на фотоснимке. Он не способен улавливать свет, поэтому в результате мы получаем черную точку. Подобной болезнью страдают абсолютно все фотоматрицы. Однако найти точную статистику по наличию подобных дефектов довольно сложно — большинство производителей не дает доступ к этой информации.

Такой сбой вполне можно обнаружить — для этого необходимо сфотографировать однородное серое поле на длинной выдержке. Затем внимательно изучить (обязательно на большом экране) данные RAW-файлов, если, конечно, камера поддерживает такой формат записи данных. В проблемных местах будут отчетливо видны сбойные элементы. Если камера не поддерживает RAW, то, скорее всего, подобный опыт провести не удастся.

В последнее время производители научились ловко маскировать дефекты. Для этого в памяти фотоаппарата создается карта «горячих» и «битых» пикселей. Камера формирует изображение с учетом их состояния. Одни производители встраивают системы диагностики в камеру, другие советуют обращаться в сервисные центры. При этом суть производимых операций сводится к тому, что сбойный пиксель исключается из расчетов, а его данные высчитываются на основе показаний соседних ячеек.

Чаще всего с проблемой аномальных фотоячеек можно столкнуться при покупке фототехники, побывавшей в употреблении. В процессе эксплуатации сенсор изнашивается. Особенно вредны для него прямые солнечные лучи и различного рода лазеры. В современных фотоаппаратах предусмотрены механизмы защиты фотодетекторов, однако и они не дают 100% гарантии.

«Горячие» пиксели, в отличие от «сбойных», функционируют, однако обладают избыточной чувствительностью, поэтому дают ложную информацию. Именно они и доставляют больше всего неприятностей.

У разных производителей фототехники существуют свои методы борьбы с шумами. Поэтому часто бывает так, что камеры имеют идентичные сенсоры, но при этом отличаются по уровню шумов. Важную роль играют энергопотребление и грамотное охлаждение внутренних компонентов камеры — ведь уровень шума растет пропорционально увеличению температуры.

Выбор фотокамеры

С легкой руки маркетологов у покупателей сложилось ложное впечатление, что чем больше в камере мегапикселей, тем лучше. На самом деле стоит обращать внимание на физический размер самой матрицы. Эта информация общедоступна и указывается, как правило, в виде дроби 1/ (число). Результат получается в дюймах. Не надо быть великим математиком, чтобы понять, что чем ближе знаменатель к единице, тем больше размер. Наиболее популярными в любительской технике являются значения 1/2,5 и 1/1,8.

При равном количестве фотодетекторов шумы будут ниже у камеры с более крупным сенсором. А чем больше площадь каждой ячейки, тем меньше искажений тепловые шумы вносят в итоговый сигнал.

Цифровой шум

Цифровой шум — это нелинейная структура изображения, зарегистрированного электронным устройством. Он проявляется в виде относительно мелких элементов изображения, имеющих более светлые, темные или цветные оттенки и расположенных случайным образом. Сильный и хорошо различимый шум отвлекает зрителя от фотографии и придает ей неестественный, цифровой вид. На возникновение шума влияют различные причины. К основным факторам можно отнести характеристики сенсора, время его экспонирования, а также алгоритмы преобразования электронной системой сигнала, полученного с сенсора.

Обычно цифровой шум на фотографическом изображении подразделяют на две категории:

  • Яркостной шум (Luminance Noise). Проявляется на фотографии в виде небольших элементов изображения, имеющих различия в яркости, и очень часто похож на зерно (структуру зерна) обыкновенной фотопленки;
  • Хроматический шум (Chrominance Noise). Проявляется в виде небольших элементов изображения, имеющих различия в цвете. Хроматический шум является наиболее раздражающим для восприятия.
Встроенный «шумодав»

Абсолютно все камеры имеют встроенные системы шумпоподавления. У одних «шумодав» работает с «сырыми» данными, у других — с уже обработанными картинками. Первый вариант предпочтительнее, однако встречается реже.

В современных камерах автоматических системы шумоподавления настроены очень гибко, они включаются при определенных сочетаниях выдержки и чувствительности (ISO) сенсора. Вероятность появления шумов снижается, если использовать минимальную чувствительность и самую короткую выдержку. Легко догадаться, что чем длиннее выдержка и выше ISO, тем больше шансов увидеть разноцветные точки на фотографиях.

Как бы то ни было, но встроенные возможности фотоаппаратов не всегда позволяют эффективно бороться с шумами. В результате жесткой работы встроенных алгоритмов часто «под нож» попадают полезные данные. Изображение теряет детализацию.

Многие фотографы не пользуются встроенной системой шумоподавления, считая ее довольно грубой. В этом есть доля здравого смысла, поэтому возможность отключения «шумодава» будет совсем не лишней. Однако такой функцией оснащены далеко не все камеры, и в этом случае снимки придется обязательно обрабатывать на компьютере. Устранять шумы можно вручную, в какой-нибудь программе по обработке графики, или же с помощью специализированных приложений.

Программная борьба с шумом

Существует масса способов устранения шума. Самый дешевый вариант — воспользоваться программными продуктами из комплекта камеры. В зависимости от производителя это могут быть как фирменные утилиты, так и программы сторонних разработчиков.

Бороться с цветовым (хроматическим) шумом проще, чем с яркостным, — не так опасна потеря детализации изображения. К тому же яркостной шум легче для восприятия — он чем-то напоминает дорогое многим фотолюбителям пленочное зерно. Некоторые специально обрабатывают свои снимки таким образом, для пущего эффекта. Особенно выразительно смотрятся черно-белые фотографии. К тому же при офсетной печати зернистость усиливает резкость изображения.

Раз уж мы вспомнили о печати, то стоит отметить, что при выводе изображения на бумагу (будь то принтер или цифровой минилаб) часть шумов сглаживается. Поэтому готовые отпечатки могут выглядеть лучше, чем цифровой оригинал.

Для примера возьмем картинку, которую пришлось снимать «с рук». Так как в условиях недостаточной освещенности это сопряжено с увеличением ISO (в нашем случае — 900 единиц), шумы стали отчетливо видны. Картинка снята в формате RAW, поэтому мы рассмотрим несколько способов устранения шума.

Первая возможность предоставляется на этапе конвертации снимка в нужный нам графический формат (JPEG или TIF). Программ, предназначенных для этого, довольно много. Это может быть как родной софт камеры, так и программные продукты сторонних разработчиков, плагины для Photoshop и даже просмотрщики файлов типа ACDSee. Однако если подходить к вопросу серьезно, то не стоит всецело доверять возможностям программ для просмотра графических файлов. Их основная задача — систематизация данных, а качественную обработку могут выполнить только специализированные программы. Взять, к примеру, плагин Camera Raw. Далеко не всякий фирменный софт может похвастаться таким функционалом. Конечно, по сравнению с другими продуктами возможности устранения шумов у нее довольно скромные, однако их вполне достаточно для начального редактирования изображения.

Adobe Photoshop Camera Raw

Закладка Detail плагина Adobe Photoshop Camera Raw

Производитель: Adobe

Сайт:

Цена: $0

Рассмотрим универсальный вариант, который подойдет большинству пользователей фотокамер, — плагин Adobe Photoshop Camera Raw. Он предназначен для программ Photoshop CS2, Photoshop Elements 3.0 или 4.0. Последние два приложения часто входят в комплект камер и другого оборудования.

В качестве основной программы используем Photoshop CS2. Устанавливаем плагин и начинаем работу.

  • Открываем изображение (File > Open или Ctrl+O). Если эта версия плагина поддерживает «сырой» формат вашей камеры, то сразу же откроется окно с изображением и панелью настроек.
  • Переходим на закладку Detail (Рис. 1). Нам доступны три настройки: Sharpness (резкость), Luminance Smoothing (яркостное сглаживание) и Color Noise Reduction (подавление цветового шума).
  • Увеличиваем контрольный участок изображения и, двигая бегунок, добиваемся желаемого результата. Программа позволяет работать с двумя видами шума, в большинстве случаев этого вполне достаточно.
Ювелирная точность

Если вам нужна ювелирная точность или характер шума достаточно сложен, а грубое применение алгоритмов шумоподавления непременно приведет к потере деталей, то следует обратиться к специализированным программным продуктам. Например, Noise Ninja (), Neat Image () или Grain Surgery (), которые можно установить с нашего диска.

О Neat Image стоит сказать несколько слов отдельно. После загрузки изображения программа использует готовый шумовой профиль камеры либо создает его сама. На следующем этапе пользователь получает возможность задать силу подавления шума. Причем в зависимости от характера шума можно устанавливать различные уровни воздействия. Это дает возможность аккуратно убрать шумы с минимальными потерями для остальных деталей снимка. К тому же программа позволяет задавать пакетную обработку файлов — для этого достаточно один раз настроить систему.

Для тех, кто не хочет вникать в тонкости настройки фильтров, есть готовые варианты предустановок для достижения определенного результата. Шумовые профили для самых разных камер можно скачать с официального сайта.

Grain Surgery — функциональная и удобная программа. Умеет не только бороться с шумами, но и имитировать пленочное зерно. Содержит целый список профилей, соответствующих той или иной пленке.

События последних лет показывают, что в борьбе с шумами, несмотря на все пессимистические прогнозы, побеждают люди. Снимки 4-5-летней давности по качеству могут тягаться разве что с «телефонными». Гонка за мегапикселями прекратилась, началось качественное развитие электроники. Производители работают над увеличением чувствительности и динамического диапазона сенсоров, физического размера матриц. В свою очередь это стимулирует увеличение производительности процессоров обработки изображений. Все это позволит получать более качественные фотоснимки даже на самых высоких ISO.

«Бесшумный» Photoshop

Вот несколько простых способов удаления шумов при помощи Adobe Photoshop CS2.

Способ № 1
  • Открываем файл.
  • Запускаем фильтр шумоподавления (Filter > Noise > Reduce Noise). Этот инструмент умеет работать с каждым цветовым каналом в отдельности, что позволяет бороться как с хроматическим, так и с яркостным шумом.
Способ № 2
  • Открываем файл.
  • Увеличиваем до размера, когда шум отчетливо различим (Image > Image Size).
  • Применяем размытие (Filter > Blur > Gaussian Blur). Коэффициент должен быть настолько высоким, чтобы шум не был визуально заметен. Однако если переусердствовать, то упадет цветовая насыщенность изображения. [1]
  • Далее применяем 100% Fade в режиме Color (Edit > Fade Gaussian Blur). [2]
  • Вызываем меню (Hue/SaturationImage > Adjustments > Hue/Saturation) и ползунком Saturation немного добавляем насыщенности. [3]

    [1]

    [3]

    [2]

Способ № 3
  • Загружаем нашу картинку.
  • Увеличиваем ее до размера, когда шум отчетливо различим.
  • Переходим в цветовую модель Lab (Image > Mode > Lab). [4]
  • Открываем панель Channels (Windows > Channels). [5]
  • Выбираем канал A и применяем к нему размытие (Filter > Blur > Gaussian Blur). При выборе коэффициента добиваемся однородности серого поля. [6]
  • Повторяем те же самые действия с каналом B.
  • Вызываем меню (Hue/SaturationImage > Adjustments > Hue/Saturation) и ползунком Saturation немного добавляем насыщенности.

[4]

[5]

[6]






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.