Що таке зменшення шуму в цифрових зображеннях?

"Beautygate", останній iPhone -gate, який може зробити зображення людей занадто згладженими, є результатом двох речей: нової функції Smart HDR і агресивного шумозаглушення. Але що таке цифрове зменшення шуму і чому це так важливо? Давай дізнаємось.

Як працюють датчики камери

Цифровий датчик у вашому телефоні або камері зроблений з мільйонів невеликих фотографій. Кожен фотосет відповідає одному пікселю в кінцевому зображенні. Коли світло потрапляє на фотосет, він створює електричний заряд. Чим більше світла потрапляє в фотосети, тим сильніше створюється заряд, і яскравіший піксель в кінцевому зображенні.

Як і заряд, створюваний світлом, що потрапляє в датчик, існує також невелика кількість випадкового фонового струму, що створює цифровий шум. Тут починаються проблеми.

Оскільки заряд, створений на кожному фотосети, лінійно пропорційний кількості світла, що потрапляє в нього, математика виявляє, що більш яскраві області зображення мають значно більше даних, ніж тіньові області. Це означає, що відношення сигнал / шум нижче в темних областях зображення, тому тіньові області зображення більш схильні до видимого шуму.

Іншим фактором є розмір датчика. Більші сенсори збирають більше світла просто тому, що вони більші. Як результат, вони менш схильні до цифрового шуму, оскільки співвідношення сигнал / шум вище. Камери смартфонів, оскільки вони мають такі маленькі датчики, особливо схильні до шуму.

Перетворення даних у зображення

Коли ви знімаєте фотографію, якщо ви не знімаєте в RAW, ваша камера перетворює дані зображення в файл зображення JPG. Це робить це з деякими досить складними математичними операціями, які в кінцевому підсумку викидають багато даних, щоб отримати корисний файл.

Більшість камер також обробляють отримане зображення трохи, щоб виглядати краще. Вони роблять такі речі, як збільшення контрастності і насиченості, але вони також виконують деякі алгоритми зменшення шуму. На зображенні нижче ви можете побачити огляд JPEG і необроблений файл RAW, знятий одночасно з моїм iPhone 7 Plus. Перевірте, скільки ще шумів у RAW-зображенні.

Загалом, це добре. Цифровий шум потворний, а алгоритми зменшення шуму досить добре зрозумілі; вони працюють, усереднюючи невеликі зміни між пікселями. Ви можете побачити це, особливо у світлих місцях, у великих планах із зображень вище.

Здебільшого зображення буде виглядати краще після застосування шумопоглинання. Це важлива частина пост-обробки будь-якого цифрового зображення. Знімок JPEG, безсумнівно, є кращим зображенням, ніж грубий RAW. Це стає проблемою лише тоді, коли алгоритми є занадто агресивними для суб'єкта, як у випадку з beautygate. Коли це відбудеться, природні зміни, як тони шкіри, згладжуються так само, як і будь-який цифровий шум. Я взяв речі занадто далеко на зображенні нижче.

А оскільки оригінальні дані викидаються, то після цього факту не можна багато зробити.

Запобігання агресивному зменшенню шуму на телефоні

Найпростіший спосіб запобігти застосуванню надто агресивними алгоритмами шумозаглушення телефону або камери - це запобігти застосуванню автоматичного зменшення шуму. Для цього потрібно просто знімати в RAW.

З зображеннями RAW всі дані зображення-шум і все - зберігаються у файлі. Це дає вам більшу свободу дій, коли мова йде про пост-виробництво і дозволяє контролювати, скільки шуму застосовується.

На iPhone потрібно використовувати додаток третьої сторони. Я величезний шанувальник Halide. На Android, додаток камери на телефоні може дозволити вам знімати RAW; якщо ні, VSCO - це великий вільний вибір. За замовчуванням ваші цифрові дзеркальні фотоапарати або дзеркальна камера повинні знімати зображення RAW. Якщо це не за замовчуванням у вашій камері, у меню буде встановлено налаштування для зміни формату збереження зображень.

Зменшення шуму не є поганим, але коли камера або смартфон автоматично надто багато, речі можуть виглядати дивно. Найкраще робити знімки RAW і взяти під свій контроль.