Как снизить шум на фотографиях в Lightroom

Типы шума

Цифровые камеры подвержены трём типам шума: случайному, структурному и линейчатому. Три примера внизу показывают выраженные и изолированные случаи каждого из типов шума на обыкновенном ровном сером фоне.

Случайный шум характеризуется колебаниями яркости и цветности выше и ниже настоящих. Определённая доля случайного шума будет всегда присутствовать при любом времени экспозиции и больше зависит от числа ISO. Рисунок случайного шума меняется от кадра к кадру, даже если параметры экспозиции идентичны.

Структурный шум включает то, что называется «горячими пикселями», которые определены как те, где интенсивность в пикселе значительно превосходит колебания, вызванные случайным шумом. Структурный шум обычно появляется на выдержках большой длины и усугубляется при высоких температурах. Структурный шум уникален тем, что покажет практически идентичное распространение горячих пикселей при съёмке в идентичных условиях (температура, длина экспозиции,число ISO).

Линейчатый шум зависит преимущественно от камеры и является шумом, который вносит сама камера в процессе считывания данных с цифрового сенсора. Линейчатый шум наиболее заметен на высоких ISO и в тенях, или когда изображение было чрезмерно осветлено. Линейчатый шум может также нарастать при определённых балансах белого, в зависимости от модели камеры.

Хотя наиболее раздражающим кажется структурный шум, его обычно проще всего удалить, поскольку он воспроизводим. Внутренней электронике камеры всего лишь нужно запомнить шаблон, и она может впоследствии вычесть этот шум, чтобы восстановить исходное изображение. В последних поколениях цифровых камер структурный шум создаёт гораздо меньше проблем, чем случайный, хотя даже мельчайшее его количество может бросаться в глаза больше, чем случайный шум.

Менее заметный случайный шум обычно сложнее удалить, не снизив качество изображения. Компьютерам сложно отличить случайный шум от мелкодетальной текстуры, например, пыли или тумана, так что в попытке удалить случайный шум вы часто придёте к тому, что эти текстуры тоже пропадут. Такие программы, как Neat Image и Noise Ninja, могут быть весьма хороши в снижении шума с сохранением в изображении актуальной информации. Ознакомьтесь также с моей статьёй об усреднении изображения как инструменте снижения шума.

Продолжение в части 2: «Визуальный шум: примеры и характеристики»

Другие способы убрать шум в Лайтруме

Локальное редактирование

До этого были описаны инструменты, эффект от которых применяется ко всей фотографии. Иногда же необходимо отредактировать только отдельную часть кадра, такое тоже возможно. Есть три инструмента в этой программе, которые работают лишь с частью фотографии: Radial Filter
, Gradient Filter
и Adjustment Brush
.

В каждом из них есть соответствующий ползунок.

Этот способ подойдет для темных участков, например, теней.

Повышение резкости вместе с шумоподавлением

Когда вы вынуждены применить в большом количестве шумоподавление к вашей фотографии, она однозначено потеряет в резкости. Чтобы нивелировать этот эффект, можно применить инструмент Sharpening
.

Удерживая клавишу Alt и двигая ползунок Masking
, вы можете видеть к какой области изображения будет применена резкость. Черные области обозначают места, где эффект резкости не будет применен.

Научитесь обрабатывать быстро и качественно ваши снимки с курсом «Обработка фотографий в Lightroom от А до Я»
Ссылка на курс:

Сейчас одним из самых страшных недостатков цифровой фотографии является шум. Он может испортить хорошие кадры, если вы работаете при слабом освещении. Матрица цифровых камер является очень гибким устройством, которое способно быстро менять настройки светочувствительности и создавать изображения в большом разрешении, но, как всегда, с плюсами появляются и минусы, которые, впрочем, были и в эпоху плёночной фотографии. Но раньше зернистость плёнки имела другой вид и была даже приятна глазу, чего не скажешь о современном цифровом шуме.

Хорошо, что прогресс не стоит на месте и современные алгоритмы способны бороться с шумом, и порой очень эффективно. Каждая камера при конвертировании снимков из RAW в Jpeg выполняет минимальную коррекцию шумов. Работая с RAW вручную, конвертеры при загрузке снимка применяют к нему те ж минимальные исправления шумов. Затем самостоятельно можно настроить параметры должным образом, чтобы получить наилучшее качество изображения.

Терминология

Светочувствительность ISO камеры, называемая также «скоростью ISO», является стандартом, который описывает абсолютную чувствительность камеры к свету. Варианты чувствительности ISO обычно отличаются вдвое (например: ISO 50, ISO 100 и ISO 200) и могут иметь большой диапазон значений. Большее число представляет большую чувствительность, а соотношение двух чисел ISO показывает разницу в их светочувствительности, имея в виду, что снимок, сделанный при ISO 200, потребует вдвое меньше времени для достижения того же уровня экспозиции, что и снимок с использованием ISO 100 (при прочих равных параметрах настройки). Чувствительность ISO аналогична чувствительности ASA для различных плёнок, хотя цифровая камера способна снимать изображения на нескольких разных ISO. Это достигается усилением сигнала изображения в камере, хотя это умножает и шум, и таким образом более высокие числа ISO приведут к соответствующему нарастанию шума.

Концепция

Определённый уровень шума всегда присутствует в любом электронном приборе, который передаёт или принимает «сигнал». В телевидении этим сигналом является телевещание, передаваемое по кабелю или принятое при помощи антенны; в цифровых камерах сигналом является свет, достигающий сенсора камеры. Несмотря на то, что шум в принципе неустраним, он может быть настолько мал относительно сигнала, что покажется отсутствующим. Соотношение сигнал-шум (SNR) является полезным и универсальным способом сравнения относительного количества сигнала и шума для любой электронной системы; высокие соотношения покажут чрезвычайно малый видимый шум, тогда как для низких соотношений будет справедливо противоположное. Показанные ниже изображения демонстрируют, как камера получает существенно зашумленный снимок слова «сигнал» на гладком фоне. Итоговое изображение дополнительно показано в увеличенном трёхмерном представлении, которое демонстрирует сигнал поверх фонового шума.

оригиналснимок
	цветное трёхмерное представление снимка

В вышеприведенном изображении соотношение сигнал-шум достаточно велико, чтобы чётко отделить информацию в изображении от фонового шума. Низкое SNR могло бы привести к появлению изображения, где «сигнал» и шум более сравнимы и потому сложнее отличимы друг от друга.

снимок

Исправление шума в Lightroom

Фотография с камеры может выглядеть не слишком хорошо.

Лучше всего говорить о принципах борьбы с шумом рассматривая критические примеры, которые содержат максимальное количество недочётов. Со всеми ими мы будем бороться.

Снимок сделан с ISO 25600. Фотография сохранена в формате RAW. В камере есть функция, которая самостоятельно пытается убрать шум при длительных выдержках. Для примера эта функция отключена.

Лучше всего бороться с шумом при съёмке. Если открыть диафрагму, то на сенсор будет поступать больше света. При этом можно уменьшить ISO, что приведёт к снижению шума. Также можно увеличить выдержку. Если она не будет составлять несколько минут, то это будет отличный способ борьбы с шумом. Однако, на деле не всегда можно прибегнуть к данным настройкам, как и не всегда получается использовать вспышку. Открытая диафрагма уменьшит глубину резко изображаемого пространства и размоет фон. Возможно, нам нужна максимальная резкость. Длинные выдержки подходят для съёмки статичных предметов со штатива. При работе с рук слишком длинную выдержку н поставишь, поэтому часто приходится повышать ISO и получать шумные снимки. Это лучше, чем не делать фотографии вовсе, так что разберёмся как бороться с данным недугом.

Лучше всего рассматривать шум при увеличении фотографии до 100%. Рассмотрим принцип подавления шума в Adobe Lightroom. Аналогичные настройки есть и в других графических редакторах. Также существует множество плагинов, которые уменьшают шум по особым алгоритмам. Стоит помнить, что снижение шума уменьшает резкость фотографий. Об этом нужно помнить и искать баланс между шумом и резкостью.

После импорта фотографии в Lightroom переходим в модель «Develop» (Коррекции) для редактирования. Переключение модулей находится в правой верхней части окна. Вы увидите справа много групп настроек, которые объединены по функциональности. Одна из групп будет иметь название «Detail» (Детализация). Она-то нам и нужна. В данной группе есть настройки резкости и удаления шума.

Маленькое окошко показывает снимок при 100% увеличении, так что вы прямо в нём можете видеть текущее состояние фотографии. Слева от окна находится значок курсора. Он позволяет изменить отображаемую область. Выберите такую область, которая будет отображать различные элементы снимка. Это позволит боле объективно оценивать ситуацию.

Откуда берётся цифровой шум

Перед тем, как заняться устранением шума, следует разобраться как он выглядит, откуда берётся и почему появляется на снимках. Все матрицы состоят из миллионов пикселей. Каждый пиксель захватывает свой цвет в конкретной точке пространства. Затем, на основе сложных алгоритмов из точек складывается цветное изображение. За передачу данных отвечают электрические сигналы, которые на определённом этапе превращаются в цифровой сигнал. Проблемы возникают ещё на этапе электрического сигнала, когда между соседними пикселями проскакивает ток с одной ячейки в другую. Это токи утечки, которые пробивают себе путь через тончайший изолятор. Также помехи возникают вследствие перегрева сенсора изображения.

При длительных экспозициях датчик долго остаётся под напряжением, что вызывает нагрев элементов. Также шум появляется при съёмке с высоким значением ISO.

При недостатке освещения в камеру не может попадать больше света через объектив, так что остаётся повышать чувствительность матрицы. Это приводит к появлению помех и погрешностей.

Интересно, что с шумом не всё так просто. Бывает цветовой и монохромный яркостный шум, причём чаще всего на снимках присутствует оба типа одновременно.

Яркостный шум похож на зерно плёнки, но в отличие от него имеет строгую пиксельную форму. Каждая частица зерна на плёнке имеет уникальную форму, размер и положение. Шум распространяется равномерно по всему кадру и имеет строгую форму. Яркостный шум появляется из-за того, что каждый пиксель получает не одинаковое количество света.

Цветовой шум выглядит так же, как и яркостный, только каждый пиксель имеет свой цвет. С данным вопросом лучше всего разбираться на примере. Ознакомимся со снимком, на основе которого будет делаться объяснение борьбы с шумом.

Как убрать шум в Лайтруме

В модуле Develop
данного редактора вы найдете подраздел Detail
где находятся инструменты Sharpening
и Noise Reduction.
Последний, в свою очередь, делится на два пункта: Luminance
и Color
.

Лайтрум позволяет корректировать каждый тип цифрового шума отдельно.

Управляем яркостным шумом

Здесь есть три ползунка:

Luminance
управляет величиной детализации шума. Чем больше значение этого параметра, тем меньше мелких деталей, таких как волосы, текстуры, ткань, в итоге остается.

Detail
регулирует порог эффекта для предыдущего параметра по принципу противовеса. То есть, некоторые мелкие детали можно восстановить с помощью данного параметра.

Contrast
отвечает за локальный контраст шума, но работает по принципу общего контраста в фотографии. Эффект от данного параметра почти незаметен.

Управляем цветовым шумом

Этот подраздел тоже имеет три ползунка:

Color
регулирует количество цветового шума в целом. При увеличении значения этого параметра цвета выравниваются, но если задать слишком большое значение, то цвета потеряют свою насыщенность и станут однородной массой.

Detail
работает аналогично такому же параметру из предыдущего подраздела.

Smoothness
аналогичен работе параметра Contrast.

Борьба с яркостным шумом

После того, как справились с цветовым шумом-проказником, можно переходить и к сражению за яркость. Здесь снимок будет вести себя немного иначе при изменении основного параметра. Перед нами такие же три слайдера, как и в предыдущем случае, но при изменении основного параметра будет теряться резкость фотографии. Прочие два ползунка так же отвечают за сохранение мелких деталей и плавность переходов.

Удаление шума в значении «0»

Ищем оптимальное положение ползунка и не забываем смотреть на увеличенную зону фотографии и на снимок в целом, чтобы оценить потери. Со временем вы будите лучше замечать изменения и легко находить идеальное положение. При первых попытках просто делайте так, как вам нравится.

Удаление яркостного шума в значении 100 пунктов

За шумом яркости лучше всего наблюдать при просмотре большого снимка. На миниатюре не видно ситуации в целом.

Попробуйте установить большое значение параметра Luminance и уменьшать Detail и Contrast. Это может принести хороший результат.

Параметры снижения шума яркости

Как и в предыдущей настройке цветового шума Detail отвечает за величину деталей, которые будут распознаваться как шум, «Contrast» (Контраст) даст возможность редактировать уровень контраста между деталями. Как и в предыдущем случае заранее установлены оптимальные настройки 50 пунктов, но вы можете их менять на своё усмотрение.

До шумоподавления

После коррекции шума

Зачем нам убирать шум и чем он плох

Слово «шум» чаще всего используется для описания звука, обычно громкого, вызывающего неприятные чувства. Шумом, однако, можно назвать любой вид нежелательного сигнала.

В цифровой фотографии шумом обозначают зернистость и искажение цветов на вашем изображении. Этот плохой сигнал ведет к потере общей детализации картинки, блеклости цвета.

Визуально это выглядит как цветной песок, рассыпанный по вашей фотографии. Чем больше чувствителен сенсора, тем больше песка. Разумеется, дорогие камеры для профессионалов отчасти за то ценятся, что лучше подавляют шум.

Количество шума на фото напрямую зависит от величины ISO, потому как вы усиливаете сигнал от сенсора за счет потери части другой актуальной информации. Нежелательный сигнал может появиться и на изначально чистом изображении, если вы попытаетесь осветлить его в редакторе слишком сильно.

Изучите возможности вашей фотокамеры, чтобы не выходить за рамки качественной картинки. Впоследствии вы сэкономите на обработке в редакторе.

Шумоподавление

Этим термином называется процесс чистки сигнала, полученного вашей камерой. С шумоподавлением у вас получается больше сигнала. Итоговая картинка выглядит чище.

Для получения хорошего качества достаточно совсем немного шумоподавления.

Это кольцо снято при выдержке 1/100 сек, f/8, ISO 3200, 100 мм макро
.

Полностью устранить шум невозможно, поскольку исходный сигнал в любом случае частично отсутствует. Поэтому не стоит задирать ползунок шумоподавления на максимум, найдите идеальное сочетание шума и качества.

Результат слишком большого шумоподавления. Картинка потеряла резкость.

Борьба с цветовым шумом в Lightroom

Наконец-то приступаем к удалению ненавистного шума. Там, где находится раздел Noise Reduktion можно найти две группы настроек. Одна отвечает за цветовой шум, а вторая за яркостный. Последовательность работы может быть любая. Начнём с цветового. Его проще рассмотреть на снимке.

Оригинал фотографии без уменьшения шума.

Удаление цветового шума меньше влияет на потерю деталей снимка, но снижает насыщенность цветов. Её легко восстановить, увеличив Сочность (Vibrance) или Насыщенность (Saturation). Как писалось вначале статьи, при импорте RAW-файла Lightroom сразу устанавливает определённое значение для удаления шума. В данном случае стоит 25 пунктов. Это базовая коррекция. Мы можем выкрутить этот параметр до нуля и увидеть настоящий снимок без коррекций. Количество шума становится пугающим. Очевидно, что Lightroom хорошо потрудился заранее. Вернём слайдер на значение 25. Также мы можем выбирать произвольное значение. Этим будет определяться степень удаления шума.

Настройки снижения цветового шума

Мы бы могли сразу переместить слайдер до 100 пунктов. Это удалит весь возможный шум. Но вместе с ним удалится и огромное количество информации о мелких деталях и цвете. Попробуйте устанавливать различные параметры. Результат будет виден сразу.

Снижение цветного шума

Ниже слайдера «Color» есть две дополнительных настройки. Они определяют тонкую детализацию и гладкость. Настройка Detail позволяет сказать программе насколько крупные или мелкие детали нужно считать шумом. Изначально данный параметр настроен на 50 пунктов и это отличный выбор. Его редко придётся менять. Но вы можете попробовать, чтобы посмотреть, что из этого получится. Всегда можно вернуться обратно. Уменьшение данного параметра вернёт мельчайшие детали, но и небольшое количество шума вернётся. Ползунок «Гладкость» сделает переходы мелких деталей с удалением шума более гладкими.