Прична шума на фотографии | Foto-kadr.ru

Прична шума на фотографии

Как предотвратить появление шума на фотографиях

До появления цифровой фотографии, фотоплёнку можно было купить на каждому углу. Каждая катушка имела свою светочувствительность (ISO): 100, 200 или 400. Повышенное светочувствительность хорошо подходило для съёмки в условиях слабого освещения, но её минусом была зернистость.

Зернистость была основной проблемой каждого фотографа. Вместо гладкой естественной текстуры на фотографии были ужасные пятна. В наши дни зернистость уже не встречается, но у цифровых фотографий есть другая проблема — цифровой шум.

Вы, несомненно, не раз видели шум на фотографиях. С одной стороны, он очень мелкий, и, когда Вы смотрите на изображение с высоким разрешением на экране монитора, то шум растворяется на заднем плане. Вы можете смотреть на фотографии с большим количеством шума и не заметить его присутствия. Шум проявляется при увеличении масштаба или при обрезке фотографии до одного маленького элемента, или при распечатке изображение в крупном формате. Давайте разберёмся, как можно контролировать количество шума.

Что такое шум?

Шум (Noise) — самый подходящий термин для описания того, что происходит на фотографии: мелкие цветные пятна, созданные ненамеренно, которые вредят фотографии. Название, очевидно, происходит от термина «noisy data», что можно перевести как «испорченная, бесполезная информация».

Матрицу фотоаппарата окружают миллионы пикселей, каждый из которых регистрирует попадающий в объектив свет как напряжение. Но, если свет слишком слабый или была установлена высокая светочувствительность, пиксели могут принять произвольное напряжение за свет. В результате появится шум.

На появление шума могут повлиять многие факторы. Один из них — размер матрицы. Чем меньше матрица, тем больше шума будет на фотографии. Это происходит из-за того, что плотно установленные пиксели накладываются друг на друга. Поэтому смартфоны с маленьким объективом склонны к генерации большого количества шума независимо от других факторов. Компактные цифровые камеры создают меньше шума, а цифровые зеркальные камеры с относительно большой матрицей лучше всех справляются с ним.

Настройка светочувствительности

В отличии от размера матрицы, настройка светочувствительности (ISO) полностью подвластна Вам. Например, Вы можете увеличить ISO, чтобы получить более чёткую картинку при слабом освещении. Однако, высокая светочувствительность создаст больше шума. Иногда это необходимо. Например, если Вам нужно сделать снимок поздним вечером, повышение ISO при отсутствии вспышки — наилучший вариант. Только не забудьте снова вернуть минимальное значение ISO для съёмки в дневных условиях на следующий день.

Большинство людей снимают с повышенным ISO, не осознавая этого. Если Вы установили значение Auto в настройках камеры, то она, скорее всего, будет увеличивать ISO, не оповещая Вас об этом. Поэтому я советую задавать ручные настройки.

Если Вы используете смартфон в качестве фотоаппарата, то Вам у Вас будет небольшой контроль светочувствительности. Владельцы Windows Phone и Android устройств могут вручную выбирать ISO в отличии от владельцев iPhone, который настраивает всё автоматически в зависимости от условий съёмки.

Сохраняйте аппарат в прохладе

Матрицы фотоаппаратов генерируют больше шума, когда сильно нагреваются. Если Вы оставите камеру в машине на солнце на несколько часов, а затем сделаете несколько снимков, то увидите большое количество шума, даже если у Вас установлено самое минимальное значение ISO. Чем бы Вы не пользовались, смартфоном или цифровой зеркальной камерой, храните свои устройства в прохладе.

Ещё нужно учитывать, что матрица нагревается не только от окружающей температуры, но и от того, как Вы пользуетесь камерой. Задержка объектива, количество снимков сделанных подряд, режим Burst, при котором возможно сделать дюжину снимков за несколько секунд, и всё, что нагружает матрицу, влияет на количество шума. Сюда же нужно отнести и видеосъёмку. Если Вы попробуете сделать снимок после 5-минутной видеозаписи, то получите не малое количество шума.

Прична шума на фотографии

Люблю препарировать изучаемый предмет основательно, чтобы читатель не только помнил, но и понимал суть происходящих в фотографии процессов. Поэтому, в первой части статьи разберемся, что влияет на силу шумов в фотографии, и чего надо избегать при фотосъемке, чтобы не усугублять ситуацию. В завершающем уроке будет дан ответ на вопрос: как убрать шум в Фотошопе.

Как это выглядит.

Шумы в фотографии проявляют себя как пятна, или отдельные пиксели, неоднородные по цвету (хроматический шум) или светлоте (яркостный шум). Важно уметь различать эти два типа шумов, ибо борьба с ними ведется по-разному, и изменения в фотографии, которые неизбежны в процессе удаления шумов, тоже будут различными. Благодаря волшебству Photoshop (далее «Фотошоп») мне удалось разделить шумы (фото 1) на составляющие (фото 2 и 3).

Рисунок 1: шумы в фотографии, ISO 12800 едениц.
Рисунок 2: яркостные шумы не содержат цветовых пятен.
Рисунок 3: хроматические шумы в чистом виде.

Причина, по которой на фотографии появляются шумы.

Шумы матрицы в цифровой фотографии есть всегда. Просто иногда их уровень столь мал, что мы его не видим. Я не хочу вдаваться в теорию полупроводников, дабы не перегружать вас бесполезной информацией (всё равно мы с этим ничего не сможем поделать), но закон таков: чем большую чувствительность матрицы (ISO) мы установим на фотокамере, тем больший шум мы получим (рис. 5-13). Чтобы иллюстрировать связь ISO с шумами, я сделал из бумаги импровизированную шкалу серых полей. Однако, к моему сожалению, такая шкала не подходила для этой статьи: фактура бумаги была очень похожа на яркостные шумы и могла ввести в заблуждение уважаемого читателя (рис. 4). Не желая тратить время на поиски и одноразовую покупку фотографической мишени с серыми полями, я «сгладил» фактуру бумаги выведя ее из резкости. Надеюсь, что эта нерезкость не будет вас смущать.

По мере увеличения чувствительности матрицы фотокамеры (Canon 5D-II) растут и шумы на фотографии. Последние две фотографии сделаны в расширенном диапазоне ISO: H1 и H2.

Также сила шумов зависит от светлоты снимаемого объекта: чем объект темней, тем шумы сильней заметны, особенно яркостные (рис. 14). Количество света, при котором ведется фотосъемка, тоже оказывает влияние на силу шума: чем меньше сила света попадающего на матрицу (а значит длинней выдержка) — тем больше уровень шума. Эта закономерность породила любопытную методику фотосъемки в астрофотографии. Вместо одной длительной выдержки (ведь съемка ведется ночью) используется серия коротких выдержек на одно и тоже изображение. Таким образом, к точечным изображениям звезд не добавляются и точечные шумы. А то новые звезды «загорались» бы каждую ночь.

Удалять шумы или нет?

Многие фотографы воспринимают наличие шумов в фотографии как абсолютно недопустимым дефектом. Однако, удаление шума так же может привести к снижению качества изображения (ухудшается точность цветопередачи и резкость). Потому я за компромисс: небольшие, невидимые или не раздражающей силы шумы могут присутствовать в фотографии, а сильные ослабляются до приемлемого уровня. Однако, если вы делали фотографии для коммерческого использования, то заказчик вправе потребовать от вас полного отсутствия шума. Типичный пример – фотосъемка для стоковой фотографии. «Стоки» весьма строги к присутствию шума в изображении, и фотография запросто не пройдет технический контроль существующий у серьезных продавцов изображений.

Стоковые агентства продают фотографии используемые, как правило, в коммерческих целях и по невысокой цене. За счет большого объема продаваемых работ фотограф может получить вполне достойную сумму от таких микропродаж. Долгое время считалось, что стоковые фотографии имеют низкое художественное качество. Однако конкуренция среди фотографов сделала свое дело, и сейчас там можно найти весьма интересные работы. Стоковые агентства имеют список требований к изображению, которые должен выполнить фотограф, желающий сотрудничать с агентством. Отсутствие шума в изображении типичный пункт таких требований. Например, посмотрите требования по качеству крупного международного агентства Depositphotos.

Проблема шумов в фотографии часто преувеличена.

Нетерпимость к присутствию шума в фотографии происходит как по психологическим причинам (фотограф не хочет видеть абсолютно никаких «дефектов» в изображении), так и из-за недопонимания цифровых и печатных технологий.

Психология фотографа. Пример из жизни: «Виктор, Canon 5D-II дает такие сильные шумына моих фотографиях, что я не могу использовать ISO выше 200 единиц». В голове прокручиваю варианты такого аномального поведения фотоаппарата, которая, как раз, имеет низкий уровень шумов. Прошу показать файлы. Пристально вглядываюсь. Еще пристальней. Вижу едва различимый шум, типичный для чувствительности 200 единиц этой камеры, который не будет виден зрителю ни в интернете, ни в печати. Убеждаю начинающего фотографа в том, что это не та сила шума, которую надо бояться и предлагаю попробовать расширить допускаемую им чувствительность хотя бы до 400 единиц. Действительно, у каждого фотографа свой предел шумов, который он еще терпит. Например, для меня это 3200 (на фотокамере Canon 5D-II, с учетом того, что я могу убрать шум после съемки в программе). Попробую в этой статье «расширить» диапазон допустимого ISO для таких фотографов.

Просмотр на экране монитора — вторая причина, по которой фотографы начинают нервничать. Если рассматривать фотографию в масштабе 100% (а при таком масштабе фотографы обычно и оценивают степень зашумленности), то на моем мониторе фотография имеет размер примерно 1х1,5 метра. И я могу видеть шумовые пятна достаточно большой площади. И такую же величину будут иметь пятна при печати фотографии 1х1,5 метра. Как часто вы печатаете столь большие фотографии? Скорей всего никогда. Предположим, что вас интересует отпечаток выставочного формата 40х60 см. В этом случае площадь пятен шума уменьшится в 6,25 раз. Но основная часть фотографов никогда не превысит размер отпечатка 20х30 см. Тогда пятна будут меньше по площади в 25 раз. Согласитесь, что это совсем не те шумы, которые мы видим при масштабе 100%. Поэтому, более реально оценивайте размер шумов при соответствующем размеру отпечатка или финальному изображению в сети увеличении (сравните заметность пятен на фото 15 и 16).

Рисунок 14: шумы усиливаются на темных объектов.
Рисунок 15: при 100% увеличении шумы на фотографии хорошо различимы.
Рисунок 16: При уменьшении размера изображения шумы на фотографии не видны.

Но не станем же мы каждый раз убирать шумы, как только нам нужно будет подготовить фотографию большего размера. Поэтому я использую «шумодав» (сленг фотографов) с такими настройками, которые обеспечат мне достойное изображение, при типичном максимальном размере отпечатка (для меня это 60 см. по длинной стороне кадра). Фотографии для интернета я вообще не рассматриваю, при таких маленьких размерах картинки получить шумы можно лишь используя запредельные значения ISO, на которых можно снимать только в экстремальном случае, который у меня, еще ни разу не случился.

Не провоцируйте.

Иногда фотографы сами провоцируют увеличение шумов еще при фотосъемке. В результате получается двойное ухудшение фотографии: сперва шумами, затем их подавлением. Что необходимо знать, чтобы этого не допустить.

Не завышайте ISO. Зная, что увеличивая ISO сокращается выдержка затвора, а значит и нерезкость из-за дрожания рук фотографа, опытный фотограф работает на том минимальном пределе чувствительности, который лишь избавит его от «шевеленки» (сленг). Для этого надо знать, какая выдержка избавит от шевеленки (очень простое и известное правило), привыкнуть контролировать выдержку и желать управлять чувствительностью. В крайнем случае, можно выставить автоматическое ISO, когда фотокамера сама будет менять чувствительность до необходимого минимума. И Боже упаси вас бездумно использовать расширенный диапазон ISO, когда шумы усиливаются лавинообразно, в геометрической прогрессии, и практически убийственны для эстетской или коммерческой фотографии (рис. 12 и 13). Поэтому, производители упорно и успешно, работают в направлении снижения уровня шумов для высоких значений ISO.

Недоэкспонирование (темная картинка) — вторая причина усиления шумов. При последующем осветлении фотографии шумы будут так же усиливаться. Поэтому, старайтесь добиться правильной экспозиции (светлоты кадра) сразу (рис. 17).

Выключите шумоподавление в настройках фотокамеры, если в дальнейшем вы планируете обработку фотографии на компьютере (рис. 18). Это критично если вы снимаете в формат JPG (для формата RAW отменить шумоподавление можно позже, в RAW-конверторе). Почему это надо сделать? Шумоподавление в фотоаппарате выполняется не гибко и не по лучшим алгоритмам. Если фотокамера уже удалила часть шумов, то это затруднит последующую доводку фотографии на компьютере.

Использование режима Live View (просмотр в реальном времени, рис. 19) это то, чего долгое время не хватало цифровым зеркальным фотоаппаратам. Если у «мыльниц» вы видите изображение на экране фотокамеры всегда, а у зеркальных фотоаппаратов его можно было увидеть только после того, как сделан кадр. В последних моделях «зеркалок» появилась возможность наблюдать картинку на экране без съемки, как у мыльниц, если включить режим Live View. Однако, даром в фотографии ничто не дается. При включении Live View матрица работает не только во время экспонирования кадра, то есть краткий промежуток времени, а значительно дольше. Это может привести к приводит к тому, что матрица начинает нагреваться, а нагрев матрицы тоже усиливает шумы кадра. Вот почему производители (по крайней мере, Canon) ограничили время работы фотокамеры в этом режиме, и спустя минуту она сама выходит из этого режима для охлаждения матрицы. Не злоупотребляйте съемкой в этом режиме, давайте мтрице остыть.

Рисунок 17. Вверху: нормально экспонированный кадр. Внизу: кадр недоэкспонирован на 2 ступени и затем осветлен.
Рисунок 18: отключение подавления шумов фотокамеры в двух пунктах меню Canon 40D.
Рисунок 19: режим Live View зеркальной фотокамеры.

Выполняя эти несложные рекомендации, мы сделаем всё, чтобы получить лучший результат при последующем удалении шума. Вторая часть урока расскажет о том, как уменьшить шум фотографии в Фотошопе и иных «шумодавах»

5 причин появления шума на фотографиях и как избежать его появления при съемке

Вы знаете, что быстрым и популярным способом оценки технического качества фотографии, которым пользуются инспекторы фотостоков, выступает оценка зашумленности снимка?

Что такое цифровой шум?

Цифровой шум это хаотичные цветные или однотонные пиксели, разбросанные по фотографии. Чем больше шума, тем хуже выглядит снимок.

Увеличенный пример шумной фотографии вы видите ниже.

Новички идут по ложному пути, изучая способы борьбы с цифровым шумом и методы его подавления.

Это ненужная потеря времени.

Изучите и поймите причины появления цифрового шума, и исчезнет необходимость борьбы с ним.

Почему на фотографии появляется шум

Причин появления шума немного, и на часть из них вы можете повлиять.

  • Некачественная матрица фотоаппарата
  • Высокое значение ISO при съемке
  • Неправильная обработка фотографии

Если вас интересует физика процесса проявления шума и не пугает слово «флюктуация», то рекомендую статью: Визуальный шум цифровых камер на CambridgeColor.

Шумы матрицы фотоаппарата

Это источник постоянного цифрового шума, повлиять на который невозможно.

Шумность матрицы определяется качеством изготовления и взаимосвязь проста.

Чем дешевле фотоаппарат, тем более дешевая матрица в нем установлена, и тем большее количество шума вы получите на фотоснимках.

Отмечу, что при длительной работе матрица фотоаппарата перегревается, что приводит к появлению или увеличению количества шума. Длительной работой матрицы фотоаппарата можно считать съемку на выдержках в несколько часов или съемку большого количества кадров без остановки.

Разумеется, матрицы дешевых фотоаппаратов более подвержены нагреву.

Высокое значение ISO при съемке

Из предыдущих абзацев следует вывод, что дорогой фотоаппарат позволит избежать шума в кадре. Это верный вывод, пока вы не начнете снимать на высоких значениях ISO.

Дорогой фотоаппарат не избавляет от шума на фотографиях. Дорогой фотоаппарат снимает на более высоких значениях ISO, что приводит к меньшей зашумленности снимка. Но, это не означает, что шума в кадре не будет совсем.

Дешевые фотоаппараты порождают обилие цифрового шума при съемке на 400ISO. Топовые фотоаппараты обладают подобным уровнем шума при съемке на 6500ISO и выше.

Чем хуже фотоаппарат, тем больше шума вы получите при поднятии ISO.

Порог появления шума зависит от качества матрицы фотоаппарата. Сделайте серию тестовых фотографий, последовательно поднимая ИСО, и рассмотрите кадры в 100% масштабе. Вы увидите, при каком значении ИСО уровень шума станет неприемлем.

Как снимать ночью без шума

Опишу отдельно, хоть это и частный случай.

Снимая ночью, неопытный фотограф вынужден поднимать ISO, чтобы обеспечить короткую выдержку для съемки с рук.

Поднятие ISO приводит к увеличению количества цифрового шума, и чем хуже матрица фотоаппарата, тем большее количества шума будет на итоговом кадре.

Как этого избежать?

Используйте съемку на низком ISO и штатив для съемки. Также может помочь использование встроенной или выносной вспышки.

Качество снимков, полученных при использовании встроенной вспышки будет ужасным. Но описание этих страстей выходит за рамки темы этой статьи.

Как избежать шума

Из первой части статьи можно сделать вывод, что не нужно снимать на тех значениях ISO на которых появляется большое количество шума.

Стоимость фотоаппарата неважна, поскольку отодвигается порог появления шума, но не исчезает вероятность его появления.

Большое количество цветного шума начинающие фотографы добавляют в процессе обработки фотографии в Лайтруме или Фотошопе.

Добавление происходит при следующих операциях:

  • Поднятие экспозиции или резкое осветление теней
  • Добавление резкости
  • Насыщенность цвета и изменение цвета

Поднятие экспозиции или резкое осветление теней

Начинающие фотографы пренебрегают изучением правильного экспонирования кадра, уповая на съемку в RAW формате или последующую обработку. Они полагают, что смогут вытянуть экспозицию кадра в Лайтруме или другом конвертере. Подобная тактика работает, пока речь идет о небольшой коррекции экспозиции.

При сильном программном поднятии экспозиции, в осветленных теневых участках появляется большое количество цифрового цветного шума.

Это обусловлено алгоритмами работы самой программы обработки.

Научитесь правильно экспонировать кадр. Это избавит вас от необходимости вытягивать тени, что положительно скажется на низком уровне шума.

В современной фотографии любят добавлять резкость.

Отчасти это связано с тем, что постобработка предоставляет возможность, а отчасти с тем, что социальные сети любят сжимать фотографии, что сказывается на резкости.

Не разбирающиеся в тонкостях новички избыточно повышают резкость с расчетом на будущее автоматическое понижение качества фотографии при загрузке в социальные сети.

Поднятие резкости увеличивает резкость всему, что есть на снимке, включая шум.

Чем больше вы добавите резкости, тем большее количество шума и его усиление вы получите на итоговой фотографии.

Способов увеличения резкости много. Но нет такого, который бы не увеличивал шумность снимка.

Насыщенность цвета и изменение цвета

Новички любят сильно изменять настройки цвета в фотошопе или лайтруме. Нужно учитывать, что чем сильнее изменяется цвет, тем сильнее проявляется цветной шум снимка.

Подобное происходит и при конвертации в черно-белое изображение. Сильно изменение слайдеров насыщенности, яркости или изменения цвета приводит к появлению шума в конвертированном черно-белом изображении.

Как убрать шум

Существует огромное количество программ и плагинов, которые уменьшают цифровой шум на снимке, и рассмотрение которых выходит за пределы этой статьи.

Я долго использовал программу шумоподавления Noiseware Professional, пока не осознал простую истину.

Достаточно не делать ничего из того, что я описал выше или не злоупотреблять этим, и вам не придется убирать шум специально.

Несмотря на кажущуюся простоту, это стало откровением.

В нынешнее время у меня нет необходимости в удалении шума по причине его отсутствия.

Достаточно уметь снимать, избегая съемки на высоких значениях ISO и правильно экспонируя кадр.

Это универсальный способ, который работает в любых условиях и на любых камерах.

Цифровой шум на фотографии

Цифровой шум на фотографии — дефект изображения, который заключается в возникновении хаотически разбросанных пикселей случайного цвета и яркости по всему изображению, не соответствующих зарегистрированному свету. Основные причины возникновения шума:

  • чувствительность ISO;
  • выдержка;
  • плотность размещения пикселей (размер ячеек матрицы) Оптимальный размер лежит в пределах от 6 до 11 мкм. В компактных камерах размер ячеек составляет 3-5 мкм, что и обусловливает высокий уровень шумов;
  • технология производства сенсоров. В общем случае матрицы CMOS генерируют больше шума, чем матрицы ПЗС;
  • а также технические параметры матрицы (дефекты кристаллической решетки кремния, примеси, не работающие пиксели и т.д.).

В цветных фотографиях шум имеет разную интенсивность в каждом цветовом канале, что и придает ему определенный цвет. Цветовой шум изображения может быть усилен в процессе обработки, путем изменения цветового баланса, настройки баланса белого. Например, шум на фотографии, снятой при свете лампы накаливания, имеет преимущественно желто-синие оттенки, но при коррекции синего канала изображения, для компенсации желтизны фотографии, синий шум увеличится.

Шум проявляется на однотонных участках, в градациях, и особо заметен на тёмных участках изображения при высветлении.

Виды цифрового шума на фотографиях

В зависимости от природы возникновения цифрового шума в цветовых каналах, различают:

  • яркостный цифровой шум (англ. luminance noise);
  • хроматический цифровой шум (англ. chrominance noise);
  • шум, который возникает при длительных выдержка (англ. stuck pixels).

Для лучшего понимания природы яркостного и цветового шумов, воспользуемся цветовым пространством Lab, где L (lightness) – канал, в котором содержится информация про световые (яркостные) градации на фотографии, а в каналах a и b – цветовая (хроматическая) информация (рис. 1).

Рис. 1 — Цифровые шумы в цветовом пространстве Lab

Как видно из рисунка, шумы канала L отвечают за яркостный цифровой шум, а шумы в каналах а и b за хроматический.

Возникновение цифрового шума на фотографиях

В зависимости от структуры возникновения цифрового шума различают:

Постоянный шум возникает на одном и том же месте от фотографии к фотографии в связи с перегреванием сенсора во время длительных экспозиций («горячие» пиксели), а также с «битыми» пикселями. Зависит от сенсора фотоаппарата.

Для определения размещения «горячих» пикселей постоянного цифрового шума на фотографии, можно провести такой опыт: при максимальном значении ISO, 30-секундной выдержке и с ЗАКРЫТОЙ КРЫШКОЙ! объектива нажать на спуск. В итоге получается «звездная матрица» фотоаппарата.

На фотографии ниже (рис. 2), показан шум матрицы при ISO 1250, 30 с выдержки. Для наглядности был поднят контраст изображения. На самом деле этот шум не настолько явный, имеет свои градации и цвет, так как каждый фотоэлемент нагревается по-разному.

Рис. 2 — Постоянный цифровой шум

«Битые» пиксели видны на светлых участках фотографий (например, небо) в виде черных точек. Но не стоит путать «битые» пиксели с пылью!

Случайный цифровой шум на фотографиях проявляется в виде яркостного и хроматического цифровых шумов.

Как убрать шум с фотографии

  • стандартные фильтры – Adobe Photoshop, Adobe Lightroom;
  • популярные плагины для Adobe Photoshop: Adobe Camera RAW, Topaz DeNoise, Neat Image Pro 7, Grain Surgery;
  • маскировка шума путем уменьшения размера изображения.

Оценка уровня шума на фотографии

Для объективной оценки уровня шумов на фотографии в Photoshop служит параметр Std Dev (Стандартное отклонение) в палитре Histogram. Значение Std Dev показывает, насколько широко изменяются значения яркости изображения (или его фрагментов). Для монотонной заливки Std Dev = 0, а для участка с равными долями черного и белого Std Dev = 127,5. Чем меньше значение Std Dev, тем меньше шум на фотографии (рис. 3).

Рис. 3 — Оценка уровня шума на фотографии

Для определения значения Std Dev инструментом Rectangular Marquee необходимо выделить участок с РАВНОМЕРНОЙ ЯРКОСТЬЮ. В палитре Histogram выбираем канал Luminosity (для оценки яркостных цифровых шумов) или по каналам RGB (для оценки хроматических цифровых шумов) и проверяем значение Std Dev на выделенном участке. Равномерность яркости можно отследить Пипеткой (Eyedropper), отслеживая информацию в палитре Info.

Если Std Dev меньше 3 — уровень шумов приемлемый, больше 3 — нужно применять меры по их снижению. В тенях шумы менее заметны, потому значение Std Dev не более 5 также приемлемо.

В итоге обнаруживается канал, в котором значение Std Dev заметно выше, чем в других. В таком случае, иногда достаточно отредактировать этот канал, чтобы снизить цифровой шум на фотографии.

В примере необходимо убрать шум во всех цветовых каналах, особенно в Blue.

Боремся с шумами на фотографиях

Независимо от мастерства фотографа, на цифровых снимках возможно появление шумов. То есть они присутствуют всегда, только при определённых условиях или характеристиках съёмки, они будут более заметны. Эффект особенно проявляется, когда нужно распечатать фотографию большого формата. Шумы на изображениях возникают по нескольким причинам, но есть способы позволяющие, если не избавиться полностью от этого явления, то заметно снизить его.

Что такое цифровой шум

В фотоаппаратах, которые использовались до появления цифровой техники, фотография фиксировалась на целлулоидной плёнке, покрытой соединениями серебра. Плёнка выпускалась разных степеней чувствительности, что позволяло получать хорошее изображение при разном освещении. В цифровых фотоаппаратах, объектив фокусирует кадр на полупроводниковой матрице. Это тонкая пластина из чистого кремния, на которой по специальной технологии создаются миллионы фототранзисторов. Каждый такой элемент называется пиксель. Он преобразует полученное, через оптику, количество света в электрический потенциал.

Для корректной работы светочувствительного элемента, на него подаётся определённое питающее напряжение от аккумулятора фотоаппарата. В процессе работы этой цифровой системы на выходе получается не только полезный сигнал, но и цифровой шум (зерно, помехи, дефекты). Эти помехи, прежде всего, определяются физическими процессами, протекающими в полупроводниковых элементах. Визуально они представляют собой мельчайшие цветные точки, появляющиеся на фотографии. Такие точки могут иметь разный размер, цвет и яркость. В обычной фотографической практике рассматриваются два вида дефектов:

При некоторых видах съёмки на фотографии может возникнуть ещё одна разновидность помех – это дефекты от слишком продолжительной выдержки. Такие шумы возникают при астрофотографии на снимках звёзд и галактик.

Причины появления

Шум проявляется в любом электронном устройстве, в том числе и цифровых фотоаппаратах. Это обусловлено процессами, протекающими в полупроводниковых элементах и некоторыми другими причинами. Увеличение помех может быть вызвано следующими факторами:

  • Завышенная величина ISO;
  • Продолжительная выдержка
  • Размер ячеек матрицы и плотность их размещения велика;
  • Технология производства матрицы;
  • Другие причины.

Увеличение чувствительности сенсора на фотоаппарате, означает только то, что на усилитель сигнала подаётся большее напряжение. При повышении коэффициента усиления, чувствительность элемента действительно возрастает и можно снимать при пониженном освещении, но увеличение усиления влечёт за собой возрастание цифровых дефектов, что будет хорошо заметно на фотографии.

Продолжительная выдержка обеспечивает длительное воздействие света на матрицу. Помехи при этом так же возрастают. Качество фотографии зависит от физических характеристик матрицы фотоаппарата, точнее от размера чувствительных элементов и расстояния между ними.

Рекламируя компактные «мыльницы», фотоаппараты бюджетного класса, производители указывают большое число мегапикселей, но у таких фотоаппаратов матрицы так же небольшого размера. Это означает, что расстояние между пикселями очень маленькое и матрица в процессе работы нагревается, что приводит к возрастанию шумов.

В отношении двух типов матриц (ПЗС и КМОП) мнения неоднозначные. На низких уровнях чувствительности ПЗС шумит меньше, чем КМОП, но с нагревом сенсора помехи заметно возрастают и их сложнее удалять системой шумоподавления. Дефекты с КМОП матрицы проще поддаются обработке, но заменить на фотоаппарате один тип матрицы на другой невозможно, поэтому следует пользоваться тем, что имеется в наличии. Кроме этих причин возникновения дефектов, они могут проявляться из-за низкого качества изготовления сенсора и наличия «битых» пикселей.

Как избежать появления дефектов

Самый актуальный вопрос – это как избежать шумов на фотографии. Полностью устранить их невозможно, но снизить уровень вполне реально. Если

фотоаппарат ещё не приобретён, следует покупать модель с сенсором большего размера. В таких конструкциях проще избежать перегрева матрицы. При фотосъёмке нужно соблюдать некоторые правила, позволяющие уменьшить появление зерна:

  • Использовать светосильные объективы;
  • Снимать с минимальной чувствительностью ISO;
  • Избегать продолжительных выдержек;
  • Включать систему шумоподавления в фотоаппарате;
  • Ограничить применение цифрового увеличения.

Стоит понимать, что любая система подавления цифровых шумов – не панацея. Так как по факту в их задачу входит удаление дефектных пикселей с фотографии, а значит снижение детализации. Как итог, чем больше было их удаленно, тем более “замыленной” получится результатирующий кадр.

При съёмке в жаркий солнечный день фотоаппарат должен быть максимально защищён от перегрева корпуса, поскольку

при этом нагревается сенсор и уровень зерна на фотографии возрастает. Если, в дальнейшем, планируется распечатка фотографий большого формата, то эти правила нужно строго соблюдать, так как при таком увеличении помехи будут особенно заметны.

Оценка уровня шума

Объективно оценить можно только наличие «битых» пикселей на светочувствительном элементе фотоаппарата. Для этого нужно установить максимальную чувствительность, закрыть объектив специальной заглушкой и сделать снимок при 30 секундной выдержке. В результате на чёрном фоне будут хорошо заметны белые точки. Это дефект матрицы и точки будут на каждом изображении. Алгоритма, который мог бы точно анализировать шумовую составляющую и отделять её от полезного сигнала, не существует, иначе не было бы никаких проблем. Поэтому помехи на фотографии можно оценить только визуально.

Варианты удаления

Для удаления зерна нужно воспользоваться возможностями фоторедактора. В программе Adobe Photoshop для этой цели имеется полезный инструмент. Сначала необходимо открыть в программе нужную фотографию, затем последовательно включить следующие пункты:

В открывшемся окне имеются четыре ползунка, с помощью которых можно устранить некоторые дефекты изображения. Регулировки «Интенсивность» и «Сохранить детали» позволяют сбалансированно снизить яркостные дефекты. При повышении интенсивности воздействия, дефекты становятся менее заметными, но снижается и детализация. Это можно компенсировать регулировкой «Сохранить детали». Алгоритм «Уменьшить шумы цветов» позволяет подавить цветовые дефекты, при этом резкость не уменьшится, но снизится цветовая насыщенность. Ползунок «Детали резкости» повышает чёткость отдельных элементов фотографии. Сравнить исходное изображение и полученный результат, можно нажав кнопку «Просмотр». Эти коррекции выполняются в режиме «Основной». Если перейти в режим «Дополнительно», нажав соответствующую кнопку, то можно снижать уровень зерна в каждом из каналов RGB.

В фотошопе есть и другие, более сложные инструменты, позволяющие «почистить» фотографию от шумов. Технология получения гламурного портрета, как с обложки глянцевого журнала, предполагает работу с несколькими слоями. Здесь используется размытие по Гауссу, создание чётких контуров отдельным деталям и другие приёмы обработки. Работая с каждым слоем по-отдельности, шумы на изображении удаётся удалить практически полностью.

Опытные фотографы знают, что лучше постараться не допустить появления избытка шумов в процессе съёмки, чем, впоследствии, сложно и долго их удалять. Соблюдение простых правил позволяет получать фотографии отличного качества без их обработки. Устранять шум на изображении, в некоторых случаях, не рекомендуется, так как этот процесс неизбежно снижает детализацию снимка, поэтому приходится отказываться от коррекции фотографии, чтобы сохранить мелкие, но наиболее важные, детали изображения.

Стандарты качества в стоковой фотографии. Часть 4: Шумы

При неблагоприятном освещении фотографы повышают светочувствительность ISO, чтобы уловить больше света. Например, предположим, вы фотографируете с рук на улице объективом tele 400мм при диафрагме f/8 или f/10. Для правильной экспозиции потребуется короткая выдержка. Однако для правильной экспозиции не всегда возможно использовать желаемую выдержку 1/800 или 1/1000 при светочувствительности ISO 100. Итак, приходится повышать ISO, чтобы уловить достаточно света.

Увеличение значения ISO увеличивает количество электричества, проходящего через сенсор фотоаппарата, позволяя ему воспринимать больше света. Но от этого сенсор больше нагревается. Именно это повышение температуры сенсора вызывает искажение цветов пикселя, или цифровой шум. Искаженные цвета пикселей проявляются как пестрые точки в более темных частях снимка. Чем выше светочувствительность ISO, тем больше нагревается сенсор, и тем выше возможный уровень шума.

Шум может также появиться и при обработке фотографий. Редактирование кривых и контраста недоэкспонированного снимка может привести к появлению шума даже при использовании низкой ISO.

Определенное количество шума снимку не вредит. Если речь идет о незначительной зернистости, шум необязательно считается серьезной технической ошибкой.

Искажение цветов пикселя

Шум становится серьезной проблемой, когда цвета пикселя сильно искажены. Такой шум затрудняет работу со снимком, особенно если его требуется репродуцировать и печатать. Нежелательная цветовая гамма сильного шума наносит серьезный ущерб офсетной печати.

Примеры неприемлемого шума:

Данные снимки – яркие примеры неприемлемого шума. Для наглядности мы взяли фотографии с утрированным уровнем шума. Как вы заметили, речь идет не просто о зернистости или пестрых точках, цвета на снимке сильно искажены. Именно это искажение цветов – признак сильного, неприемлемого шума. Хотя и меньшее количество шума может испортить снимок, теперь вы имеете представление об искажении цветов, о котором идет речь.

По мере развития технологии цифровых фотоаппаратов и программного обеспечения (RAW-конвертеров, например), шум становится все менее острой проблемой.

Не бойтесь увеличивать ISO для получения правильной выдержки. Выдержка – это ваша основная задача. Стандартный современный фотоаппарат без проблем воспроизведет уличный дневной свет при ISO 400.

Если все же на вашем снимке присутствует шум, хорошенько рассмотрите фотографию в 100 процентом масштабе, чтобы решить, требуется ли устранить шум, можно ли его обработать или просто оставить, как есть.

Устранение шума: шумоподавление

Шум можно устранить. Однако необходимо быть очень осторожным. Существует множество программ и дополнений к графическим редакторам, которые позволяют устранить шум или снизить его уровень, но при неосторожном использовании они могут нанести намного больший ущерб снимку, чем сам шум.

Программы для шумоподавления могут серьезно повредить детали снимка. Если вы плохо знакомы с работой подобной программы, вы можете испортить фотографию, сделав ее еще хуже, чем до редактирования. Неумелое снижение шума на этом снимке привело к потере контуров, сделав снимок размытым, «пластиковым» и нечетким.

Большинство RAW-конвертеров включают приложения для снижения шума, которые, как правило, дают лучшие результаты. Снимайте в RAW-формате и подходите к подавлению шума с осторожностью.

Вот пример снимка, сделанного при ISO 2500, с высоким уровнем шума:

Если вы решили попытаться устранить шум с помощью RAW-редактора, существуют два основных способа:

Снижениеяркостногошума (Luminance Noise Reduction):

При снижении яркостного шума мы устраняем острые вариации яркости. Этот способ может быть достаточно радикальным. Например, в случае снимка, показанного ранее, снижение яркостного шума привело к потере деталей и структуры изображения.

Снижениецветовогошума (Chrominance Noise-Reduction):

При снижении цветового шума мы устраняем острые вариации цвета. Этот способ значительно мягче. В то время как снижение яркостного шума приводит к слишком размытому изображению, снижение цветового шума дает более зернистый эффект. Хотя в данном случае этот способ не позволил полностью устранить изначальное искажение цвета, оставив зернистые пятна на снимке.

В последнем снимке мы использовали оба способа, чтобы мягко снизить уровень шума, в то же время сохраняя детали и четкость.

И не забывайте, что всегда можно просто уменьшить разрешение изображения. Это поможет снизить уровень шума, а использовать максимальное количество пикселей, которое дает ваш фотоаппарат, не всегда необходимо.

Обработка шума: черно-белое изображение

Как мы уже говорили ранее, самый большой вред, который шум наносит снимку – это мелкие цветные пятнышки, те самые зеленые и фиолетовые точки. Это искажение цветов может сделать изображение непригодным для коммерческого использования или офсетной печати.

Для черно-белой фотографии шум не представляет собой такую большую проблему. Поэтому снимок, испорченный высоким уровнем шума, можно спасти, конвертировав его в черно-белый. Более того, если вы фотографируете при плохом освещении и предполагаете, что на фотографии будет много шума, делайте черно-белый снимок.

Это 100% масштаб фотографии неба, сделанной матрицей 10мп. После конвертации фотографии в черно-белый пейзаж с помощью программы NIK на изображении появилась зернистость как на старых пленочных фотографиях, которая, однако, не портит снимок, а придает ему выразительность. Это неплохая фотография.

Обработка шума: зернистость

Шум и зернистость – не одно и то же. Когда мы говорим о зернистости, мы говорим о текстуре пленочных фотографий. Вкратце, пленка содержит крошечные кристаллы солей галогенидов серебра, которые являются светочувствительным элементом. После проявки пленки эти кристаллы оставляют зернистую текстуру. В черно-белых пленках присутствуют микроскопические нити, которые оставляют реальную зернистость на бумаге. В цветных пленках помимо серебра во время проявки формируются сгустки краски. Серебро затем удаляется с пленки с помощью химикатов, оставляя только цветное изображение. Именно эти маленькие сгустки краски называют зернистостью цветной пленки, хотя, строго говоря, зернистостью они не являются.

Чем более чувствительна пленка (эквивалент более высокой ISO в цифровых фотоаппаратах), тем более крупные остатки серебра и сгустки краски, и тем чаще они образуют мелкие хаотичные скопления, становясь более заметными для невооруженного глаза.

Это 100% разворот отлично отсканированного негатива. Разрешение фотографии 8000 пикселей, достаточно для использования изображения в любых целях. Это неплохая фотография.

Зернистость – одна и эстетических особенностей пленочных фотографий. Во многих цифровых редакторах есть фильтры и опции для имитации зернистости пленки. Зернистость и цифровой шум – это не одно и то же. Хотя осторожное применение пленочной зернистости может замаскировать неравномерные цветные точки с помощью красивой, равномерной текстуры.

Четких и простых правил применения данного способа нет, основным ориентиром служит конечный результат, а если перестараться, пострадает качество изображения. Начните обработку RAW файла, работайте медленно и осторожно, и внимательно следите, когда увеличение зернистости начинает скорее вредить снимку, чем делать его лучше. Чрезмерное применение искусственной пленочной зернистости может придать снимку чересчур обработанный, неестественный вид.

Это 100% разворот очень красивой и великолепно использованной зернистости. Учитывая, что фотография была сделана матрицей 21мп, вполне уместно применение подобной однотонной зернистости, чтобы подчеркнуть настроение более художественных снимков. Это неплохая фотография.

Оставить, как есть: приемлемый шум

Если цифровой шум не искажает цвета, обладает ровной текстурой и сочетается с общей композицией снимка, создавая красивое изображение, его не обязательно устранять, он может даже выглядеть красиво. Если у шума равномерная красивая текстура, не стоит беспокоиться. Сохраняйте критический подход и честность. Подходите к вопросу осмотрительно, избегайте искажения цветов, но не бойтесь небольшого количества шума.

Статья написана по материалам фотобанка iStockPhoto, фотографии авторов Gremlin.

Последнее изменение: 17 октября 2019 в 16:18.

Как избавиться от цифрового шума на фотографии

Шумы на фотоизображении – это извечная проблема, с которой сталкиваются, как начинающие любители фотографии, так и профессионалы. Цифровой шум проявляется в виде отдельных светлых, темных или цветных точек, которые могут заполнять целые области на фотографии. Владельцы мобильных телефонов, снимающие на свои гаджеты при слабом освещении, хорошо знакомы с подобной проблемой. Впрочем, и обладатели продвинутых зеркальных камер зачастую сталкиваются с тем, что на фотоизображениях проявляются контрастные точки, которые портят общее впечатление от снимков. В этой статье мы поговорим о том, как уменьшить влияние шумов на фотографии при съемке, а также как устранить подобные мелкие дефекты изображения программными средствами.

Уменьшение шумов на фото при съемке

Нужно сразу отметить, что шумы в цифровой фотографии есть всегда и это обусловлено особенностями светочувствительной матрицы, составляющей основу любого цифрового фотоаппарата. Однако в большинстве случаев уровень шумов настолько мал, что человеческий глаз оказывается не способным разглядеть дефекты изображения. Но в некоторых ситуациях, особенно при съемке в условиях недостаточного освещения, цифровые шумы на снимке уже становятся хорошо заметными. Существует несколько способов уменьшить влияние шумов при съемке:

— Не использовать высокие значения светочувствительности ISO

Пожалуй, главной причиной возникновения шумов на фотоизображениях становится слишком высокое значение чувствительности ISO, установленное фотографом. Когда съемка происходит при слабом освещении в отсутствии вспышки, приходится повышать чувствительность матрицы, чтобы фотография получилась более светлой. Однако чрезмерное увеличение значения ISO в настройках фотоаппарата приводит к тому, что изображения становятся слишком шумными.

Влияние значения ISO можно оценить на примере, по зоне фотографии внутри красного овала (кликабельно):

Хотя производители фототехники в настоящее время упорно работают в направлении уменьшения уровня шумов для высоких значений ISO, тем не менее, не стоит бездумно использовать расширенный диапазон светочувствительности. Лучше выбирать минимально возможное или среднее значение ISO, и только после пробных фотографий делать соответствующие выводы о необходимости повышения чувствительности матрицы. Таким образом, увеличивать значение ISO следует только тогда, когда в этом действительно существует необходимость.

В условиях недостаточного освещения старайтесь применять светосильные объективы или вспышку. Что касается оптики, то чем шире будет открыта диафрагма, тем короче можно будет сделать выдержку. Все это позволит делать более качественные фото при слабом освещении без необходимости серьезно повышать значение светочувствительности ISO и, тем самым, увеличивать риск проявления шума.

— Снимайте со штатива

Для уменьшения шумов целесообразно использовать штатив или монопод, на который можно установить цифровую камеру. Это особенно актуально для тех ситуаций, когда Вы снимаете какие-либо статические объекты в условиях низкой освещенности. Использование штатива позволит установить настройки чувствительности сенсора фотокамеры на их наименьшее значение, что, в свою очередь, снизит вероятность проявления цифрового шума на снимках.

— Предохранение фотокамеры от перегрева

Не секрет, что цифровой шум начинает проявляться сильнее при нагреве сенсора цифровой камеры. Здесь действует простое правило – чем выше температура матрицы, тем больше шумов на фотоизображении. В этой связи старайтесь подолгу не снимать в условиях жары, повышенной влажности и действия прямых солнечных лучей, а также не использовать без особой надобности слишком длительные выдержки.

Кроме того, учитывайте тот факт, что при использовании режима LiveView в цифровых зеркальных фотоаппаратах светочувствительная матрица работает не только во время экспонирования кадра, но и чуть дольше, что может приводить к ее дополнительному нагреву. Поэтому не стоит злоупотреблять съемкой в этом режиме, дайте сенсору своего фотоаппарата время на то, чтобы остыть.

Снимать предпочтительнее в формате RAW. Этот формат содержит больше информации, чем JPEG, соответственно у Вас появляется больше возможностей для получения качественного снимка. Кроме того, Вы сможете уменьшить шумы на фотоизображении уже при конвертировании RAW-файлов посредством программного обеспечения для обработки снимков.

Современные цифровые фотоаппараты оснащаются различными функциями шумоподавления, однако используемые в них программные алгоритмы далеки от совершенства и не всегда корректно подавляют шум. Зачастую использование подобной функции приводит к потере мелких деталей изображения. К тому же, если Ваш фотоаппарат уже удалил часть шумов, это может затруднить последующую обработку и доводку фотографии на компьютере.

Как удалить шум на фотографии в фотошоп

Пользуясь возможностями одного из графических редакторов, можно спокойно удалить цифровой шум с фотографии. В Adobe Photoshop эта процедура обычно выполняется через штатный фильтр Reduce Noise (через меню Filter — Noise – Reduce Noise). Перед тем, как обрабатывать снимок, необходимо открыть его в Photoshop и продублировать (Layers – Duplicatelayer). Благодаря этому в конце работы по удалению шумов Вы всегда сможете сравнить оригинал с обработанным снимком. После открытия фильтра Reduce Noise Вы начинаете работать в режиме (Basic), где будут доступны следующие параметры:

— Интенсивность или сила (Strength). Данный параметр обеспечивает уменьшение шумов светимости – чем правее Вы двигаете ползунок, тем сильнее будет ослабевать шум. Главное тут не переусердствовать, чтобы вместе с цифровым шумом с фото не исчезли различные мелкие детали.

— Сохранить детали (Preserve Details). С помощью регулирования этого ползунка Вы можете восстанавливать исчезнувшие мелкие детали фотоизображения, но при этом учтите, что на фото будет возвращаться и шум. Здесь Вам придется найти оптимальный баланс между тем, чтобы оставить мелкие детали фото и смириться с присутствием определенного уровня шума и тем, чтобы полностью устранить шумы, смирившись с потерей некоторых деталей.

— Уменьшить шумы цветов (Reduce Color Noise). Этот параметр используется для устранения цветных пятен с фото.

— Детали резкости (Sharpen Details). С помощью данной опции можно попытаться восстановить резкость фотоизображения, которая, естественно, ухудшается с уменьшением цифрового шума.

Ссылка на основную публикацию