Что такое шумы в фотографии. Подавление шума Color. Удаление цифрового шума

Шум на фотографии встречается довольно часто, можно сказать, что он является её неотъемлемой частью. Хотя при минимальной чувствительности матрицы (ISO 100), на фотографии шума не наблюдается, но при увеличении (ISO 400, 800, 1600 и т. д.), шум становится отчётливо видно и чем выше чувствительность, тем сильнее шум (ISO 3200). Естественно производители делают все, что бы избавится от него, и это получается, но ставят качественный сенсор лишь на дорогую технику, а бюджетным моделям приходится довольствоваться весьма шумными матрицами. Шум это электрическая погрешность датчика изображения (матрицы), в результате преломления света появляются не качественные разноцветные пиксели. Чем больше пикселей на матрице, тем меньше размер каждого отдельно, следовательно, чем меньше пиксель, тем меньше света он может принять (обработать в цифровой вид), вследствие чего приходится повышать чувствительность, а это только добавляет шума фотографии. Когда вы повышаете ISO, возрастает напряжение, а вместе с ней и температура сенсора это так же способствует появлению шума. Сила шума зависит от технических характеристик сенсора, длительности (времени) экспонирования, при съёмке в плохо освещённом месте. Шум можно разделить на два вида яркостный (Luminance noise), и хроматический (Cromatic noise). Для того чтобы сделать количество шума на фотографии минимальным, разные разработчики устанавливают различные датчики подавления шумов . Алгоритм действует следующим образом, убирая шум с помощью размыливания фотографии, вместе с шумом алгоритм размыливает и детали самой фотографии, за тем добавляется резкость и кадр готов. На фотографии (а) подавитель шумов включен и видно гораздо меньше шума по сравнению с фотографией (б).
Фотография №1

На этом этапе плотность пикселей датчика является определяющим фактором для конечного качества изображения. Разница между ними - это в основном размер и, следовательно, плотность пикселей. Чтобы облегчить чтение, следует следующая аналогия. Возьмите 10 зубочисток и поместите их в спичечную коробку. Теперь, высуньте те же 10 палочек и положите в коробку для обуви.

Эти два, с одинаковым разрешением, имеют одинаковое количество пикселей, но с разной плотностью. И чем выше плотность, тем меньше информации, которую каждый пиксель захватывает. Впоследствии процессор изображений со специальным программным обеспечением обрабатывает эту информацию, захваченную каждым пикселем, и применяет серию алгоритмов для генерации окончательного изображения.

Обычно подавитель шумов можно отключить или включить в настройках, полезно для людей, которые особо не хотят ломать голову, микростокерам же лучше не пользоваться этой функцией, и фотографировать непосредственно в формат RAW, а затем поправлять в фоторедакторах. На практике что бы фотография не шумела, следует для начала изучить инструкцию вашего фотоаппарата, ведь разные модели имеют разные датчики шумоподавления и возможности.
Фотография №2

И именно на этом втором этапе мы можем вмешиваться в достижение лучших результатов с высокой чувствительностью. Информация, проходящая через датчик, не всегда завершена. Часто в областях с низким освещением пиксели не могут получить какую-либо информацию. Результатом являются недостатки, которые необходимо заполнить, чтобы изображение буквально не имело отверстий. Запланированный для этого, процессор изображения просто заполняет такие глюки приблизительным значением соседних пикселей. Поскольку значение точно не соответствует информации, которая должна быть там, результатом являются разные цветные точки или, перевод, шум.

Чувствительность, дающая, как правило, положительный результат на фотографии ISO 100 или ISO 200 независимо от модели, кроме дешёвых фотомыльниц. Так же следует освоить все хитрости фотографирования со вспышкой (рассеивателями и отражателями), это даст возможность фотографировать при минимальной чувствительности с большей выдержкой и диафрагмой, полезно в помещениях с малым количеством света. Вспышка при умелом использовании спасёт вашу фотографию от шума и сохранит резкость, ведь вы можете фотографировать при значении ISO 100, а это важно когда нужно получить качественные (свадебные, семейные, и т.д.) снимки. Другое дело художественная фотография тут фотограф может направить шум в нужное ему творческое русло, для облагораживания кадра эмитируя крупное зерно плёнки, этот приём хорошо подходит для снимков в чёрно-белой тональности.
Фотография №3

Это расширяет информацию в хорошо освещенных областях и облегчает захват при низкой освещенности, но коэффициент усиления также применяется к ошибкам, а шум становится еще более очевидным. Поскольку количество информации меньше, нет никакого способа скрыть столько шума, гораздо более выраженного.

Вот еще один параметр: резкость. Однако важно отметить, что это вообще не влияет на работу датчика. Датчик будет получать информацию о свете точно так же, независимо от настройки. Какие изменения с использованием этих элементов управления - как эта информация будет обрабатываться камерой.


Для того, что бы фотография не шумела нужно хорошее освещение всего кадра особенно тёмных тонов, это даст возможность вести фотосъёмку при минимальных значениях чувствительности и что не менее важно коротких выдержках. При длительных же выдержках появляются горячие пиксели , ведь именно в этом случае матрица нагревается, а это только добавляет цветного шума. О сайте fotomtv .

По своей природе у нас есть обычай максимизировать резкость, обеспечиваемую настройками камеры, в поисках большей резкости конечного изображения. Установка этого параметра не изменяет физический датчик, но он сообщает процессору изображения, насколько он будет применять контраст между соседними пикселями, чтобы дать «впечатление» большей резкости.

Однако при регулировании большей резкости он также применяется к пикселям, вставленным процессором изображения, для покрытия информационных сбоев, поступающих с датчика, что дополнительно подчеркивает шум. И вот результат: сокращение переменных камеры почти до нуля, у нас есть более сырое изображение с гораздо меньшими помехами от процессора изображения. Впоследствии такие изменения могут быть применены при редактировании, в отношении фотографа, для получения лучшего и более чистого результата в более высокой чувствительности.

Показать html-код для вставки в блог

Шум на фотографии

Шум на фотографии встречается довольно часто, можно сказать, что он является её неотъемлемой частью. Хотя при минимальной чувствительности матрицы (ISO 100), на фотографии шума не наблюдается, но при увеличении (ISO 400, 800, 1600 и т. д.

Как правило, слово “шум” наиболее часто используется для описания звука, зачастую громкого и вызывающего раздражение или другую негативную реакцию. Но иногда шумом подразумевается не только звуковое искажение, мешающее передаче сигнала или информации.

Процессор изображения камеры имеет программное обеспечение, которое не получает постоянных обновлений. С более сырым изображением параметры, такие как уменьшение шума, резкость и контрастность, могут быть сделаны позже, в более обновленном программном обеспечении с лучшими алгоритмами, и результат будет выше.

«Шум» - это цифровой эквивалент зерен пленок, используемых в аналоговых камерах. В качестве альтернативы, можно думать об этом как о эквиваленте тонкого шипения, которое воспринимается, когда песня слышится очень громко. Для цифровых изображений этот шум появляется как случайные пятна на первоначально гладкой поверхности и может значительно ухудшить качество изображения. Хотя шум, как правило, является слабым местом на изображении, он также может быть желательным, поскольку он может придать изображению старомодный вид и запомнить фильмы.

В области фотографии словом шум обозначается зернистость и ложная передача цвета на изображении, что зачастую приводит к потере деталей и искажению цветопередачи.

Шум - это те же самые электронные помехи, которые вы наблюдаете на экране телевизора, слышите по радио или во время телефонного разговора. В камерах такой шум представляется чем-то вроде гранул песка, которые по мере увеличения помех сами увеличиваются в размере, цветовых вариациях и становятся все более беспорядочными. В большинстве случаев, хорошие камеры способны вполне удовлетворительно смягчить шум, а камеры с полнокадровыми матрицами справляются с этой задачей лучше всего.

Небольшой шум также может увеличить резкость изображения. Шум увеличивается пропорционально выбранной чувствительности, длительности экспозиции и температуре. Количество шума также сильно зависит от камеры, используемой для генерации изображения, высококачественные профессиональные камеры обычно имеют гораздо меньше шума, чем обычные компактные камеры.

Несмотря на неизбежность, шум может стать настолько малым, чтобы сигнал, который можно считать несуществующим. Отношение сигнала к шуму является полезным и универсальным способом сравнения относительных количеств сигнала и шума с любой электронной системой; высокие отношения будут иметь мало видимых шумов, в то время как противоположное имеет место для низких коэффициентов. Последовательность изображений ниже показывает камеру, создающую очень шумную картину слова «сигнал» на мягком фоне.

Шум на фотографиях увеличивается по мере увеличения значения ISO или при удлинении выдержки, поскольку тогда увеличивается так называемое соотношение сигнал-шум. Пытаясь заполучить больше фото-информации, мы усиливаем сигнал, но это неизбежно приводит к погрешностям в передаче (соответственно к появлению шума).

Это изображение ярко иллюстрирует появление крапинок и зерен ошибочных цветов, наличие такого рода шума распространено при использовании больших значений ISO, т.е. когда мы пытаемся сделать изображение светлее и ярче. ISO 3200 на EOS 1D Mark IV.

Полученное изображение отображается вместе с трехмерным представлением, показывающим сигнал на фоновом шуме. Цифровые камеры производят три распространенных типа шума: случайные, «фиксированные» и полосы. На трех изображениях ниже показаны ярко выраженные качественные примеры изолированных случаев каждого типа шума на сером фоне.

Случайный шум характеризуется колебаниями интенсивности и тона цвета относительно фактического изображения. Случайная шумовая картина изменяется даже тогда, когда свойства экспозиции одинаковы. Шум фиксированного типа включает в себя то, что обычно называют «горячими пикселями», которые называются так, когда интенсивность пикселя намного превышает интенсивность случайных шумовых колебаний. Фиксированный шумовой эффект обычно появляется в ситуациях длительной экспозиции и усугубляется высокими температурами.

Возможность камеры уменьшать шум охватывает несколько различных аспектов: размер светочувствительного сенсора, технологии, цифровой процессор, программное обеспечение и вклад самого фотографа (настройки камеры и пр.). Чтобы изначально создавать фотографии с минимальным количеством шума, необходимо ознакомиться со всеми факторами, влияющими на их появление.

Важной особенностью является то, что она показывает примерно такое же распределение, если условия, в которых производится изображение, повторяются. Полосовой шум сильно зависит от используемой камеры и вводится самой камерой, когда он считывает данные с цифрового датчика. В зависимости от камеры он также может быть увеличен в зависимости от выбранного баланса белого.

Хотя это, по-видимому, самый назойливый, фиксированный шаблонный шум, как правило, проще всего удалить из-за его повторяющегося характера. Электроника электроники просто должна знать шаблон и вычитать его из захваченного изображения, чтобы показать истинное изображение. Шум фиксированного шаблона представляет собой гораздо меньшую проблему, чем случайный шум в камерах следующего поколения, хотя небольшие количества еще легче воспринимаются, чем случайный шум.

Уменьшение шума

Функция подавления шума, грубо говоря, очищает сигнал, полученный камерой. Алгоритмы шумоподавления стараются устранить различные виды помех, которые на фотографиях выражаются в виде шумов.


Даже после незначительного уменьшения шума наблюдается заметное улучшение общего вида картинки. Были убраны ложные цвета, зернистость стала более равномерной, а также была увеличена детализация.

Случайный шум намного сложнее удалить без повреждения изображения. Алгоритмы, созданные для этого, по-прежнему не могут различать шум и реальные текстуры, например, происходящие на земле или листах, поэтому попытки удалить шум также устраняют эти текстуры.

И это особенно заметно в темных областях изображений. Тем не менее, в наши дни вы можете ожидать снижения производительности в управлении шумом по сравнению с, как мы увидим ниже. Постобработка и цифровое шумоподавление. Управление подавлением шума можно найти на вкладке «деталь», «уменьшение шума», и вы контролируете количество шума через счетчики «яркость», «деталь» и «контрастность».

Снимок кольца, сделанный с использованием дневного света и светодиода на низкой мощности, чтобы добавить сверкание. Настройки камеры: 1/100sec, f/8.0, ISO 3200, 100mm macro. В программе Lightroom была применена функция подавления шума.

Совсем избавиться от шума невозможно, поскольку сигнал не может быть идеально чистым. Подавление шума не эквивалентно его полному устранению. Кроме того, чрезмерное использование функции шумоподавления может привести к потере качества изображения. Поэтому без фанатизма всегда подбирайте наиболее оптимальные значения, не влияющие на качество фотографии.

Но не переусердствуйте, потому что чем больше сокращение, тем больше деталей и резкости вы потеряете. Однако, в отличие от цифрового шума, считающегося нежелательным, гранулы пленки более приятны и придают очарование фотографии. Фактически, многие люди включают гранулы после обработки, поэтому фотография выглядит так, как будто она была снята с пленкой.

Наконец, сравните результаты и увеличьте фотографии, пытаясь идентифицировать цифровой шум. Лучшая ссылка для тех, кто хочет научиться фотографировать лучше. Грануляции и ложные цвета изображений, сделанных с помощью цифровой камеры, можно легко удалить с помощью различных программ.


При чрезмерном шумоподавлении теряются как детали, так и резкость изображения.

Как и в отношении камеры, подавление шума во время постобработки является, по сути, балансировкой между изначальными возможностями камеры, возможностями используемого программного обеспечения и пользовательскими настройками.

Когда вы видите рекламу или профессиональную фотографию, сделанные с помощью цифровой камеры, любопытны мягкость текстур кожи и однородность цветов. Как бы вы ни старались, пользователь не получает такого качества изображения с помощью своей камеры. Тем не менее, много раз эти достижения происходят не столько из-за камеры, с которой сделаны фотографии относительно определенной последующей цифровой ретуши, выполненной с помощью компьютерных программ. В них устраняется так называемый «шум», серия текстур и цветовых изменений, создаваемых различными факторами.

Функция подавления шума в Lightroom

В модуле Develop в программе Adobe Photoshop Lightroom вы найдете раздел под названием Detail, где располагаются нужные нам инструменты Sharpening и Noise Reduction. Инструмент Noise Reduction разбивается на два подраздела: Luminance (Яркость) и Color (Цвет). Каждая из категорий имеет свой набор корректирующих слайдеров.

Слайдер Luminance отвечает за зернистость, а слайдер Color за цвет шума. Соответственно первый слайдер будет смягчать зернистость, в то время, как второй будет работать с элементами, цвет которых выбивается из общей картины. Поскольку программа разграничивает области подавления шума, вы можете понять, какой тип шума преобладает на вашей фотографии.

Ночные портреты часто показывают изменения цвета кожи, которые выглядят как изотермы, чередующиеся холодные и теплые цветовые полосы, которые можно увидеть на картах тепла радаров и инфракрасных детекторных устройствах. Это дает ощущение, что камера придумала некоторые цвета лица и заменила естественные.

Не имея достаточного света для захвата фактических цветов, камера экстраполирует с концов темной области промежуточный цвет, который не соответствует фактическому. Фактически, это именно то, что произошло: не имея достаточного света для захвата фактических цветов, камера экстраполирует их с контуров затемненной области и создает промежуточный цвет, который в основном не соответствует вообще реальный. Это отрицательное влияние на цифровые изображения называется «цветовым шумом» и является одним из нескольких типов шума изображения, которые существуют.

Подавление шума Luminance

В первой секции инструмента Noise Reduction находятся слайдеры, относящиеся к Luminance (Яркость): Luminance, Detail и Contrast. Они контролируют три аспекта яркостного шума.


Эффект наиболее заметен при движении первого ползунка Luminance, остальные два ползунка вносят более тонкие изменения

Наряду с «цветовым шумом» другое изменение этого типа более частое - это «шум яркости». Это относится к зернистой текстуре, которая наблюдается в ночных панорамах, сделанных с высокой чувствительностью. Эффект подобен эффекту фотографий с высокой чувствительностью и искажает изображение. Это обычное искажение при съемке с большим определением, а также происходит путем экстраполяции, которая делает камеру в самых темных областях, где она не может определить фокус.

Эти негативные эффекты приводят к отбрасыванию некоторых изображений, когда их можно улучшить с помощью правильных подстановок на компьютере. Фильтры шума присутствуют почти во всех программах редактирования изображений, хотя не все одинаково хороши. То, что эти фильтры делают, - это постепенное размывание в «зонах шума», чтобы смягчить переходы цвета и зерна, так что вся текстура выглядит однородной. Это называется «очистка шума».

  • Ползунок Luminance фокусируется на зернистости шума. По мере увеличения эффекта, зерна будут всё больше и больше сливаться. Если вы уведете ползунок слишком далеко, то такие детали, как волосы и текстура ткани просто пропадут.
  • Следующий ползунок Detail (Детализация) регулирует порог эффекта, который создает изменение в Luminance. То есть он помогает восстановить некоторые детали, которые были потеряны после использования слайдера, отвечающего за яркость шума (Luminance).
  • И наконец, слайдер Contrast (Контраст) влияет на контраст каждого отдельного “зерна”. Работает он аналогично стандартному инструменту, отвечающему за контрастность, но в меньшем масштабе. Эффект от его использования трудноуловим даже при значении 100.

Подавление шума Color


Эффект наиболее заметен при движении первого ползунка Color, остальные два ползунка вносят более тонкие изменения.

  • Слайдер Color воздействует на “цветную рябь” на вашей фотографии, приводя пиксели к цветовой однородности. Но если вы уведете слайдер слишком далеко, то все похожие цвета смешаются и сгладятся.
  • Слайдер Detail работает аналогично одноименному слайдеру в секции Luminance и регулирует порог создаваемого эффекта.
  • Слайдер Smoothness определяет, насколько плавным будет переход между исправленными цветами. Он аналогичен ползунку Contrast. Его эффект также едва уловим.

Другие инструменты для подавления шума

Иногда возникает потребность применить функцию подавления шума выборочно, т.е. не ко всем участкам изображения. Три инструмента в программе LightRoom позволяют сделать это: Radial Filter, Gradient Filter и Adjustment Brush. Каждый из этих инструментов имеет слайдер, с помощью которого можно отрегулировать шум только в тех областях, к которым был применен данный инструмент.

Выборочное применение функции подавления шума особенно полезно в случаях, когда глобальное изменение приведет потере качества изображения или когда вы хотите обладать большим контролем над применением данного эффекта. К примеру, при увеличении яркость тени имеют особенность шуметь больше, нежели светлые участки. Вы можете применить один из этих инструментов, чтобы уменьшить шум именно в теневых зонах вашей фотографии.

Повышение резкости и подавление шума

Устаревшая камера, использование очень высоких значений ISO и прочие факторы могут привести к появлению интенсивного шума, который требует подавления. Однако, во многих случаях сильное подавление шума приводит к неприятному последствию, а именно потере деталей и замыленности. Чтобы воспрепятствовать этому эффекту, вы можете применить инструмент Sharpening (Увеличение резкости).

Даже при, казалось бы, незначительном сдвиге ползунка Sharpening происходят весьма значительные изменения. Однако, использование этого инструмента может вновь вернуть шум, от которого мы так упорно избавлялись. На этот случай есть маленькая хитрость, а именно ползунок Masking, который помогает восстановить резкость, не влияя на нашу работу над подавлением шума. При значении 0 эффект применяется ко всей фотографии. При увеличении значения эффект распределяется на меньшую площадь, а именно на края, выделяющиеся высокой контрастностью.


Удерживая клавишу Alt по мере передвижения слайдера, вы можете наблюдать области применения данного эффекта. Белые участки - область применения. Эта функция полезна в случаях, когда главной целью является уменьшение шума, но при этом необходимо оставить границы резкими.

Мы проиллюстрировали разницу между фотографиями с различными показателями Masking. Для первой фотографии было выставлено значение 80%, а для второй 20%.

Большим преимуществом использования маски для увеличения резкости (Sharpening) вкупе с инструментом шумоподавления (Noise Reduction) является то, что это дает возможность выставлять большие значения Noise Reduction, но при этом оставлять резкими границы. Такая установка подходит для обработки кожи, стен, неба и других ровных поверхностей.

Пресеты для уменьшения шума

Конечной задачей данного урока является создание пресетов в Lightroom с учетом используемых камер и значений ISO для дальнейшего многоразового использования. Вообще пресеты - это залог значительной экономии времени. Приведу пример из личного опыта. Шум, который появляется на фотографиях, сделанных моим Canon EOS 1D Mark IV, при ISO 3200 и выше становится весьма заметным, поэтому я создал пресеты для конкретных параметров.

В зависимости от параметров, установленных на вашей камере и её характеристик, вы можете применить также и дополнительные манипуляции к пресетам, такие как Hue-Saturation (Цветовой тон/ Насыщенность), Luminance (Яркость) и пр.

Обведенный пресет я создал для редактирования фотографий, которые я снимаю в определенном месте, где чаще всего использую ISO 3200. Со временем к этому пресету я добавил пользовательские настройки баланса белого. Теперь в один клик я могу отредактировать (избавиться от шума и выправить баланс белого) все фотографии, снятые в данных условиях.

Заключение

И хотя работа над шумом начинается уже непосредственно во время съемки (низкие значения ISO, правильная экспозиция), но тем не менее важно уметь избавляться от шума во время постобработки. Ваша камера сделает все зависящее от неё, а Lightroom улучшит результат. Применение правильной техники шумоподавления позволит вам публиковать и печатать фотографии в более крупном формате. Использование пресетов будет значительно экономить ваше время, затраченное на постобработку.