Видалення шуму на цифровій фотографії

Шум - неминучість переслідує всі цифрові фотокамери. Якщо помилки в установці експозиції та балансу білого можна помітити відразу після зйомки на РК-екрані камери і при необхідності перезняти кадр, то шуми виявляються лише в домашніх умовах - на екрані монітора. Чи можна зменшити шум? Звісно так!

Якщо помилки в установці експозиції та балансу білого можна помітити відразу після зйомки на РК-дисплеї камери та за необхідності перезняти кадр, то шуми виявляються лише в домашніх умовах – на екрані монітора

Звідки береться галас

Одна з основних неприємностей, що чатують на фотографа, що знімає на «цифру», безумовно, шуми. Певною мірою шум у цифровій фотографії можна вважати аналогом зернистості в плівковій технології, і більшість програм для придушення шумів, в принципі, придатні для боротьби із зерном на плівкових сканах.

До підвищення шумності (як ПЗЗ-, так і КМОП-матриці) призводить зменшення розміру приймальної комірки та підвищення чутливості. Аматорські камери з матрицею 1/1,8″ по діагоналі добре поводяться лише за значення ISO 50–64.

При недостатній освітленості, природно, буде потрібна занадто велика витримка, а це призведе до мастил. Піднявши чутливість до 400, 800 або навіть до 1600 ISO (деякі камери передбачають можливість ручного встановлення чутливості), ми отримаємо сильні шуми.

На довгих витримках стають помітні звані гарячі пікселі (Hot Pixels). Вони світяться на знімку, як неяскраві зірки на нічному небі. Таких пікселів тим більше, чим довша витримка і вища температура приймальної матриці. Шуми на цифрових фотографіях практично зникають при температурі ПЗЗ-матриці -25°C.

На жаль, більшість камер не розрахована на експлуатацію притаких температурах. Можна тільки порадити не тримати камеру постійно увімкненою (особливо при нічній зйомці), оскільки акумулятори сильно гріються.

Крім "гарячих" пікселів існують "вибиті". Вони з'являються в результаті фізичного зношування (або шлюбу) матриці. Т.зв. биті пікселі можна побачити на будь-яких знімках. У кожного виробника існують свої норми на кількість таких «бракованих» елементів зображення.

Ще одне джерело характерних артефактів - підвищення різкості на нечітких знімках. Якщо файл був збережений у форматі JPEG з високим ступенем стиснення, доведеться боротися і з іншим видом спотворень.

Особливо помітний шум великих однотонних поверхнях. Наприклад, якщо це пейзаж, де більшу частину кадру займає небо, або крупним планом портрет.

Тепер перейдемо до розгляду існуючих способів боротьби з шумами, більш менш ефективних.

Засоби боротьби з шумами

Такі фільтри краще застосовувати на виділеній ділянці або попередньо маскувати дрібні деталі. Загалом, з програмою Adobe Photoshop вам чекає довга і кропітка робота. А з 48-бітними зображенням працюють лише Median та Gaussian Blur. Оскільки ці кошти можуть влаштувати не всіх, спробуємо пошукати просунуті та автоматизовані програми.

ASF Digital GEM

Почнемо з простого – ASF Digital GEM. Боротьба з шумами – єдине завдання цього фільтра, розробленого компанією Applied Science Fiction та реалізованого як модуль plug-in для Photoshop.

GEM зручний у користуванні. Непогано зберігає деталі. Регулювання шумності у світлах і тінях, а також підвищення різкості — все це задається у відсотках. Простота, якість і швидкість обробки дозволяють вважати програмний пакет GEM одним із найкращихзасобів боротьби із шумами. До речі, алгоритми, розроблені компанією ASF, використовують у своїх сканерах такі відомі компанії як Agfa, BenQ, Epson, Kodak, Konica, Minolta, Nikon, Noritsu, Microtek.

Quantum Mechanic Pro

Чудово справляється з колірним шумом програма Quantum Mechanic Pro 2.1 від компанії CameraBits. Можливо, вам захочеться відмовитися від внутрішнього алгоритму обробки, запропонованого професійною камерою, та отримувати сирі 48-бітові знімки у форматі RAW. Що ж, програмному пакету Quantum Mechanic Pro це цілком під силу.

DCE AutoEnhancer

Програма DCE AutoEnhancer, випущена компанією Mediachance, є самостійним додатком для пакетної обробки зображень. Працює у двох режимах. У простому (Basic) всі процедури виконуються методом послідовних наближень із мінімумом ручних налаштувань. У просунутому (Advanced) використовуються дані EXIF-заголовків і безліч плавних регулювань фільтрів. Колірний баланс і різкість DCE керує точно і делікатно. Для видалення «гарячих» пікселів є дві функції: Hot Pixels Removal (програмний пошук) і Hot Pixels Substraction («віднімання чорного екрана»).

Щоб реалізувати другий метод, після першого (основного) знімка необхідно зробити другий (додатковий) з такою самою витримкою, але із закритим об'єктивом. Застосовувати цей фільтр слід з великою обережністю. У деяких камерах (Canon G1, Canon G2 або Sony F707) використовуються власні алгоритми шумоподавлення, і в цьому випадку є певний ризик зіпсувати знімок.

У програмі DCE за зменшення шумів відповідає закладка Denoiser з можливістю вибору одного з двох фільтрів: Noise Removal (видалення шумів) та Portrait De-Focus. Для налаштування NoiseRemoval використовуються дані EXIF про значення ISO, потужність імпульсу спалаху та відстань до об'єкта. Portrait De-Focus усуває дрібні дефекти шкіри на портреті і покращує тілесні кольори. Останній фільтр можна використовувати у вигляді окремої програми CleanSkinFX, яка розповсюджується безкоштовно. DCE обробив файли майже у всіх форматах, у тому числі TIFF CMYK 64. Але ось 32-бітний файл, збережений у Photoshop, за кольором різко відрізнявся від оригіналу.

Neat Image

Заслуговує на увагу програма Neat Image, розроблена компанією ABSoft. Для кожної камери використовуються індивідуальні профілі, які можна безкоштовно завантажити з сайту розробника або виготовити самостійно. Для цього знадобиться калібрувальна таблиця (скачується з сайту) із сірими полями різної яскравості. Її слід сфотографувати або з екрана монітора, або з роздруківки. По отриманому знімку програма NeatImage будує профіль, причому кожного значення задається своя чутливість (ISO).

Оцінюючи результати, отримані при обробці різними фільтрами, можна сказати, що програма NeatImage краще за інших зменшує шум і зберігає деталі. Єдиний недолік – обробка файлу триває дуже довго. Але тут знову допоможуть профілі: можна запустити обробку кількох знімків (Batch Processing).

SilverFast

Надбудова VLT (Virtual Light Table) дозволяє досить зручно розбивати фотоархів на альбоми та переглядати знімки. Постачається вона і з 48-бітною професійною версією SilverFast HDR.

А фільтрів та налаштувань дуже багато. Для зменшення шуму використовується технологія з патентованою назвою GANE (Grain and Noise Reduction). Однак у списку, що «випадає», можна знайти всього три градації: Low, Medium і High GANE.Застосування максимальної High GANE призвело до розмиття зображення разом із деталями. А ось Low відпрацювала цілком пристойно.

Фільтр Descreen призначений для видалення растру на зображеннях відсканованих з друкарських відбитків (ще одне свідчення, що вказує на спеціалізацію компанії-розробника).

2003 року компанія Nik Multimedia розробила першу версію програми Dfine. Новинка оформлена як модуль plug-in і має гарний і зручний інтерфейс з безліччю налаштувань. Якщо складно відразу добре уявити, як вони відіб'ються на знімку, слід вибирати Quick Fix - все залишиться на розсуд програми. Тут же реалізовані та профілі для камер. Схоже, як у Neat Image. Одне але… За кожен завантажений профіль вас попросять близько $40. Ви зважилися на таку додаткову витрату? Тоді все налаштується автоматично. Якщо ви готуєте зображення до друку, то при виборі рівня придушення шумів розробники рекомендують не вдаватися до радикального видалення, а обмежитися деяким зниженням шумів. Невеликий шум буде малопомітним, зате збережеться більше деталей.

Приклад роботи програм.

У наведеній нижче таблиці приклади роботи описаних програм. Для порівняння, рекомендується дивитися збільшені версії.

Необроблений знімок 100%; камера Olympus E-1, 1/160 с, ISO 3200. Навіть професійна камера дає за таких значень чутливості незадовільний результат

Найкращим виявився результат обробки програми Neat Image. Шуми значно зменшені, деталі не розмиті