Позбавляємося від колірного шуму на фотографіях - статті

Шуми, брижі та інші артефакти на зображенні - серйозна проблема, з якою доводиться боротися всім виробникам фототехніки. Із завданням все справляються по-різному, проте в останні роки прогрес очевидний - з'явилися вдосконалені алгоритми шумозаглушення, збільшилася потужність процесорів в фотокамерах.

Причини і наслідки

Шуми на фотознімках з'являються через мимовільних теплових процесів в осередках фотосенсорів. Виробники поки не в змозі створити більш-менш дешеву фототехніку, в якій були б повністю виключені струми витоку або хоча б забезпечена їх рівність для всіх.

Прогрес, звичайно, є. Останні зразки аматорських фотоапаратів за рівнем шумів виглядають дуже привабливо навіть у порівнянні з професійною технікою. На сьогоднішній день стандартом став діапазон ISO 100-400. а вийшла недавно FinePix F30 взагалі пропонує небачені для аматорських фотоапаратів величини - 80, 100, 200, 400, 800, 1600 і 3200. І що найцікавіше - низький рівень шумів зберігається аж до ISO 800. Правда, через активної роботи системи придушення шумів в цьому діапазоні падає деталізація.

Унікальний компактний фотоапарат з чутливістю до ISO 3200

Спробуємо з'ясувати характер появи шумів. Кожна светоулавлівающая осередок може перебувати в одному з трьох станів: «справному», «гарячому» і «збійному» ( «битому»). Перше визначення пояснень не потребує, а ось про останні два варто сказати кілька слів. Чим відрізняються «гарячі» пікселі від «битих»?

«Битий» піксель - це потенційна «дірка» на фотознімку. Він не здатний вловлювати світло, тому в результаті ми отримуємо чорну крапку. Подібної хворобою страждають абсолютно всі фотоматриці. Однак знайти точну статистику по наявності подібних дефектів досить складно - більшість виробників не дає доступ до цієї інформації.

Такий збій цілком можна виявити - для цього необхідно сфотографувати однорідне сіре поле на довгій витримці. Потім уважно вивчити (обов'язково на великому екрані) дані RAW-файлів, якщо, звичайно, камера підтримує такий формат запису даних. У проблемних місцях будуть чітко видні збійні елементи. Якщо камера не підтримує RAW, то, швидше за все, подібний досвід провести не вдасться.

Останнім часом виробники навчилися вправно маскувати дефекти. Для цього в пам'яті фотоапарата створюється карта «гарячих» і «битих» пікселів. Камера формує зображення з урахуванням їх стану. Одні виробники вбудовують системи діагностики в камеру, інші радять звертатися в сервісні центри. При цьому суть вироблених операцій зводиться до того, що зіпсований піксель виключається з розрахунків, а його дані вираховуються на основі показань сусідніх осередків.

Найчастіше з проблемою аномальних фотоячеек можна зіткнутися при покупці фототехніки, що побувала у вживанні. В процесі експлуатації сенсор зношується. Особливо шкідливі для нього прямі сонячні промені і різного роду лазери. В сучасних фотоапаратах передбачені механізми захисту фотодетекторов, однак і вони не дають 100% гарантії.

«Гарячі» пікселі, на відміну від «збійних», функціонують, однак мають надлишкову чутливістю, тому дають неправдиву інформацію. Саме вони і доставляють найбільше неприємностей.

У різних виробників фототехніки існують свої методи боротьби з шумами. Тому часто буває так, що камери мають ідентичні сенсори, але при цьому відрізняються за рівнем шумів. Важливу роль відіграють енергоспоживання і грамотне охолодження внутрішніх компонентів камери - адже рівень шуму зростає пропорційно збільшенню температури.

вибір фотокамери

З легкої руки маркетологів у покупців склалося хибне враження, що чим більше в камері мегапікселів, тим краще. Насправді варто звертати увагу на фізичний розмір самої матриці. Ця інформація є відкритою і вказується, як правило, у вигляді дробу 1 / (число). Результат виходить в дюймах. Не треба бути великим математиком, щоб зрозуміти, що чим ближче знаменник до одиниці, тим більше розмір. Найбільш популярними в аматорській техніці є значення 1 / 2,5 і 1 / 1,8.

При рівній кількості фотодетекторов шуми будуть нижче у камери з більшим сенсором. А чим більше площа кожного осередку, тим менше спотворень теплові шуми вносять в підсумковий сигнал.

Цифровий шум - це нелінійна структура зображення, зареєстрованого електронним пристроєм. Він проявляється у вигляді відносно дрібних елементів зображення, що мають більш світлі, темні або кольорові відтінки і розташованих випадковим чином. Сильний і добре помітний шум відволікає глядача від фотографії і надає їй неприродний, цифровий вигляд. На виникнення шуму впливають різні причини. До основних факторів можна віднести характеристики сенсора, час його експонування, а також алгоритми перетворення електронною системою сигналу, отриманого з сенсора.

• Яркостной шум (Luminance Noise). Виявляється на фотографії у вигляді невеликих елементів зображення, що мають відмінності в яскравості, і дуже часто схожий на зерно (структуру зерна) звичайної фотоплівки;
• Хроматичний шум (Chrominance Noise). Виявляється у вигляді невеликих елементів зображення, що мають відмінності в кольорі. Хроматичний шум є найбільш дратівливим для сприйняття.

Вбудований «шумодав»

Абсолютно всі камери мають вбудовані системи шумпоподавленія. У одних «шумодав» працює з «сирими» даними, у інших - з уже обробленими картинками. Перший варіант кращий, проте зустрічається рідше.

У сучасних камерах автоматичних системи шумозаглушення налаштовані дуже гнучко, вони включаються при певних поєднаннях витримки і чутливості (ISO) сенсора. Імовірність появи шумів знижується, якщо він використовує лише чутливість і саму коротку витримку. Легко здогадатися, що чим довше витримка і вище ISO, тим більше шансів побачити різнокольорові точки на фотографіях.

Як би там не було, але вбудовані можливості фотоапаратів не завжди дозволяють ефективно боротися з шумами. В результаті жорсткої роботи вбудованих алгоритмів часто «під ніж» потрапляють корисні дані. Зображення втрачає деталізацію.

Багато фотографів не користуються вбудованою системою шумозаглушення, вважаючи її досить грубій. У цьому є частка здорового глузду, тому можливість відключення «шумодава» буде зовсім не зайвою. Однак такою функцією оснащені далеко не всі камери, і в цьому випадку знімки доведеться обов'язково обробляти на комп'ютері. Усувати шуми можна вручну, в якій-небудь програмі по обробці графіки, або ж за допомогою спеціалізованих програм.

Програмна боротьба з шумом

Існує маса способів усунення шуму. Найдешевший варіант - скористатися програмними продуктами з комплекту камери. Залежно від виробника це можуть бути як фірмові утиліти, так і програми сторонніх розробників.

Боротися з кольоровим (хроматичним) шумом простіше, ніж з яркостное, - не так небезпечна втрата деталізації зображення. До того ж яркостной шум легше для сприйняття - він чимось нагадує дороге багатьом фотолюбителям плівкове зерно. Деякі спеціально обробляють свої знімки таким чином, для більшого ефекту. Особливо виразно виглядають чорно-білі фотографії. До того ж при офсетного друку зернистість підсилює різкість зображення.

Раз вже ми згадали про пресу, то варто відзначити, що при виведенні зображення на папір (будь то принтер або цифровий мінілаби) частину шумів згладжується. Тому готові відбитки можуть виглядати краще, ніж цифровий оригінал.

Для прикладу візьмемо картинку, яку довелося знімати «з рук». Так як в умовах недостатньої освітленості це пов'язане зі збільшенням ISO (в нашому випадку - 900 одиниць), шуми стало виразно видно. Картинка знята у форматі RAW, тому ми розглянемо кілька способів усунення шуму.

Adobe Photoshop Camera Raw