Google

Удаление шума на цифровой фотографии

canon-g12-noise-shots-4EV

altШум — неизбежность преследующая все цифровые фотокамеры. Если ошибки в установке экспозиции и баланса белого можно заметить сразу после съемки на ЖК-дисплее камеры и при необходимости переснять кадр, то шумы выявляются только в домашних условиях — на экране монитора. Можно ли уменьшить шум? Конечно да!

Если ошибки в установке экспозиции и баланса белого можно заметить сразу после съемки на ЖК-дисплее камеры и при необходимости переснять кадр, то шумы выявляются только в домашних условиях — на экране монитора

Откуда берется шум

Одна из основных неприятностей, подстерегающих фотографа, снимающего на «цифру», безусловно, шумы. В некоторой степени шум в цифровой фотографии можно считать аналогом зернистости в пленочной технологии, и большинство программ для подавления шумов, в принципе, пригодно для борьбы с зерном на пленочных сканах.

К повышению шумности (как ПЗС-, так и КМОП-матрицы) приводит уменьшение размера приемной ячейки и повышение чувствительности. Любительские камеры с матрицей 1/1,8″ по диагонали хорошо ведут себя только при значениях ISO 50–64.

При недостаточной освещенности, естественно, потребуется слишком большая выдержка, а это приведет к смазам. Подняв чувствительность до 400, 800 или даже до 1600 ISO (некоторые камеры предусматривают возможность ручной установки чувствительности), мы получим сильные шумы.

На длинных выдержках становятся заметны так называемые горячие пиксели (Hot Pixels). Они светятся на снимке, как неяркие звезды на ночном небе. Таких пикселей тем больше, чем длиннее выдержка и выше температура приемной матрицы. Шумы на цифровых фотографиях практически исчезают при температуре ПЗС-матрицы около –25°C.

К сожалению, большинство камер не рассчитано на эксплуатацию при таких температурах. Можно только посоветовать не держать камеру постоянно включенной (особенно при ночной съемке), так как аккумуляторы сильно греются.

Помимо «горячих» пикселей существуют «выбитые». Они появляются в результате физического износа (или брака) матрицы. Т.н. битые пиксели можно увидеть на любых снимках. У каждого производителя существуют свои нормы на количество подобных «бракованных» элементов изображения.

Еще один источник характерных артефактов — поднятие резкости на нечетких снимках. Если файл был сохранен в формате JPEG с высокой степенью сжатия, то придется бороться и с другим видом искажений.

При печати на струйном принтере шум в некоторой степени сглаживается: капли наносятся с достаточным перекрытием. Однако этот же шум хорошо виден при печати больших форматов и на экране монитора при просмотре с большим разрешением.

Особенно заметен шум на больших однотонных поверхностях. Например, если это пейзаж, где большую часть кадра занимает небо, или портрет крупным планом.

Теперь перейдем к рассмотрению существующих способов борьбы с шумами, более или менее эффективных.

Средства борьбы с шумами

Основным инструментом для профессиональной обработки фотографий де-факто является графический редактор Adobe Photoshop. К сожалению, для борьбы с шумами он располагает ограниченным набором средств, к тому же с нехитрыми настройками. Фильтр Despeckle вообще лишен регулировок и вместе с шумами сильно размывает мелкие детали, а Smart Blur позволяет изменять только радиус и пороговый уровень (Threshold).

Такие фильтры лучше применять на выделенной области или предварительно маскировать мелкие детали. В общем, с программой Adobe Photoshop вам предстоит долгая и кропотливая работа. А с 48-битными изображением работают только Median и Gaussian Blur. Поскольку эти средства могут устроить не всех, попробуем поискать продвинутые и автоматизированные приложения.

ASF Digital GEM

Начнем с простого — ASF Digital GEM. Борьба с шумами — единственная задача этого фильтра, разработанного компанией Applied Science Fiction и реализованного как модуль plug-in для программы Photoshop.

alt

GEM удобен в пользовании. Неплохо сохраняет детали. Регулировки шумности в светах и тенях, а также поднятие резкости — все это задается в процентах. Простота, качество и скорость обработки позволяют считать программный пакет GEM одним из лучших средств борьбы с шумами. Кстати, алгоритмы, разработанные компанией ASF, используют в своих сканерах такие известные компании, как Agfa, BenQ, Epson, Kodak, Konica, Minolta, Nikon, Noritsu, Microtek.

Quantum Mechanic Pro

Отлично справляется с цветовым шумом программа Quantum Mechanic Pro 2.1 от компании CameraBits. Возможно, вам захочется отказаться от внутреннего алгоритма обработки, предлагаемого профессиональной камерой, и получать сырые 48-битные снимки в формате RAW. Что ж, программному пакету Quantum Mechanic Pro это вполне по силам.

alt

DCE AutoEnhancer

Программа DCE AutoEnhancer, выпущенная компанией Mediachance, представляет собой самостоятельное приложение для пакетной обработки изображений. Работает в двух режимах. В простом (Basic) все процедуры выполняются методом последовательных приближений с минимумом ручных настроек. В продвинутом (Advanced) используются данные из EXIF-заголовков и множество плавных регулировок фильтров. Цветовой баланс и резкость программа DCE правит точно и деликатно. Для удаления «горячих» пикселей имеется целых две функции: Hot Pixels Removal (программный поиск) и Hot Pixels Substraction («вычитание черного экрана»).

alt

Чтобы реализовать второй метод, после первого (основного) снимка необходимо сделать второй (дополнительный) с такой же выдержкой, но с закрытым объективом. Применять этот фильтр следует с большой осторожностью. В некоторых камерах (Canon G1, Canon G2 или Sony F707) используются собственные алгоритмы шумоподавления, и в этом случае есть определенный риск испортить снимок.

В программе DCE за подавление шумов отвечает закладка Denoiser с возможностью выбора одного из двух фильтров: Noise Removal (удаление шумов) и Portrait De-Focus. Для настройки Noise Removal используются данные EXIF о значении ISO, мощности импульса вспышки и расстоянии до объекта. Portrait De-Focus устраняет мелкие дефекты кожи на портрете и «улучшает» телесные цвета. Последний фильтр можно использовать в виде отдельной программы CleanSkinFX, распространяемой бесплатно. DCE обработал файлы почти во всех форматах, в том числе TIFF CMYK 64. Но вот 32-битный файл, сохраненный в Photoshop, по цвету резко отличался от оригинала.

Neat Image

Заслуживает внимания программа Neat Image, разработанная компанией ABSoft. Для каждой камеры используются индивидуальные профили, которые можно бесплатно загрузить с сайта разработчика или… изготовить самостоятельно. Для этого понадобится калибровочная таблица (скачивается с сайта) с серыми полями разной яркости. Ее следует сфотографировать — либо с экрана монитора, либо с распечатки. По полученному снимку программа NeatImage строит профиль, причем для каждого значения задается своя чувствительность (ISO).

alt

Действительно, каждая камера создает свой характерный рисунок шумов, а в некоторых моделях применяются собственные внутренние алгоритмы обработки изображения. Построить профиль можно и по выделенной области прямо на редактируемом снимке с предварительным просмотром результата. Более того, после этого можно в ручном режиме настроить шумоподавление в различных диапазонах яркости.

Оценивая результаты, полученные при обработке разными фильтрами, можно сказать, что программа NeatImage лучше остальных уменьшает шум и сохраняет детали. Единственный недостаток — обработка файла длится очень долго. Но здесь опять помогут профили: можно запустить обработку сразу нескольких снимков (Batch Processing).

SilverFast

Программа SilverFast первоначально была разработана компанией LaserSoft Imaging в качестве альтернативы стандартным TWAIN-драйверам, поставляемым в комплекте со сканерами. Поэтому программному пакету SilverFast DC, предназначенному для работы с цифровыми снимками, достался тот же интерфейс, а в графический редактор Photoshop он встраивается как TWAIN-драйвер (в закладке file>import).

alt

Надстройка VLT (Virtual Light Table) позволяет достаточно удобно разбивать фотоархив на альбомы и просматривать снимки. Поставляется она и с 48-битной профессиональной версией SilverFast HDR.

Работать с большим просмотровым окном очень удобно, а вот управление настройками показалось слишком сложным. Видимо, именно поэтому кнопка ScanPilot позволяет настраивать рекомендованные фильтры в пошаговом режиме.

А фильтров и настроек очень много. Для подавления шума используется технология с патентованным названием GANE (Grain and Noise Reduction). Однако в «выпадающем» списке можно найти всего три градации: Low, Medium и High GANE. Применение максимальной High GANE привело к размытию изображения вместе с деталями. А вот Low отработала вполне прилично.

Фильтр Descreen предназначен для удаления растра на изображениях, отсканированных с типографских отпечатков (еще одно свидетельство, указывающее на специализацию компании-разработчика).

Dfine

В 2003 году компания Nik Multimedia разработала первую версию программы Dfine. Новинка оформлена как модуль plug-in и снабжена красивым и удобным интерфейсом с множеством настроек. Если сложно сразу хорошо представить, как они отразятся на снимке, следует выбирать Quick Fix — все останется на усмотрение программы. Здесь же реализованы и профили для камер. Похоже, как в Neat Image. Одно но… За каждый скачанный профиль с вас попросят около $40. Вы решились на такую дополнительную трату? Тогда все настроится автоматически. Если вы готовите изображение к печати, то при выборе уровня подавления шумов разработчики настоятельно рекомендуют не прибегать к радикальному удалению, а ограничиться некоторым снижением шумов. Небольшой шум будет малозаметен, зато сохранится больше деталей.

alt

В окне программы умещаются: исходное, конечное изображения, три небольших фрагмента подсказки. Кроме того, есть возможность просмотреть гистограммы и сравнить их, подсветить цветом пере- и недоэкспонированные области. Отдельно настраиваются четыре фильтра: яркостной шум, цветной шум и артефакты, яркость-контраст и баланс цветов.

Примеры работы программ.

В приведенной ниже таблице — примеры работы описанных программ. Для сравнения рекомендуется смотреть увеличенные версии.

alt

Необработанный снимок, 100%; камера Olympus E-1, 1/160 с, ISO 3200. Даже профессиональная камера дает при таких значениях чувствительности неудовлетворительный результат

alt

Лучшим оказался результат обработки программы Neat Image. Шумы значительно уменьшены, детали не размыты

alt

DCE AutoEnhancer

alt

Despeckle

alt

Dfine

alt

Digital GEM

alt

Quantum Mechanic Pro 2.1

alt

SilverFast

alt

Оригинал ночного снимка

alt

Neat Image

alt

Портрет. Оригинал.

alt

Neat Image. Детали на портрете практически не затронуты. В синем цветовом канале — самом проблемном — после обработки программой Neat Image шумов не заметно

alt

Blue / оригинал

alt

Blue / Neat Image

Итоги

Можно признать, что с большим или меньшим успехом все программы, принявшие участие в обзоре, справились с поставленной задачей — подавлением шумов. Все они доступны в интернете для бесплатного скачивания в виде демо- или пробных версий.

В будущем, вполне возможно, появятся цифровые фотокамеры с матрицами б1льших размеров, математические алгоритмы обработки в этих аппаратах усовершенствуются, и необходимость в подобных программах отпадет. Однако сейчас, сравнивая исходную фотографию с результатом обработки программы Neat Image или Quantum Mechanic, понимаешь, что время потрачено не зря.

Понравилось? Расскажите друзьям: