Что такое шумоподавление в цифровых изображениях?

«Beautygate», новейший iPhone-портал, который может сделать изображения людей слишком сглаженными, является результатом двух вещей: новой функции Smart HDR и агрессивного шумоподавления. Но что такое цифровое шумоподавление и почему это так важно? Давайте разберемся.

Как работают датчики камеры

Цифровой датчик в вашем телефоне или камере сделан из миллионов маленьких фотосайтов. Каждый фотосайт соответствует одному пикселю в конечном изображении. Когда свет попадает на фотосайт, он создает электрический заряд. Чем больше света попадает на фотосайт, тем сильнее создается заряд и тем ярче пиксель на конечном изображении.

Наряду с зарядом, создаваемым светом, попадающим на датчик, также имеется небольшое количество случайного фонового тока, который создает цифровой шум. Здесь начинаются проблемы.

Поскольку заряд, создаваемый на каждом фотосайте, линейно пропорционален количеству света, который попадает на него, математика выясняет, что более яркие области изображения содержат значительно больше данных, чем области тени. Это означает, что отношение сигнал / шум ниже в темных областях изображения, поэтому теневые области изображения более подвержены видимому шуму.

Другим фактором является размер сенсора. Большие датчики собирают больше света просто потому, что они больше. В результате они менее подвержены цифровому шуму, потому что отношение сигнал / шум выше. Камеры смартфонов - поскольку они имеют такие маленькие датчики - особенно подвержены шуму.

Преобразование данных в изображения

Когда вы делаете снимок, если вы не снимаете в формате RAW, ваша камера преобразует данные изображения в файл изображения JPG. Это делается с помощью довольно сложных математических операций, которые в конечном итоге выбрасывают много данных, чтобы получить пригодный для использования файл..

Большинство камер также немного обрабатывают полученное изображение, чтобы оно выглядело лучше. Они делают такие вещи, как увеличение контрастности и насыщенности, но они также запускают некоторые алгоритмы шумоподавления. На изображении ниже вы можете видеть бок о бок изображение JPEG и необработанный файл RAW, снятый одновременно с моим iPhone 7 Plus. Проверьте, насколько больше шума на изображении RAW.

В общем, это хорошо. Цифровой шум уродлив, а алгоритмы шумоподавления довольно хорошо поняты; они работают путем усреднения небольших вариаций между пикселями. Вы можете видеть это, особенно в основных моментах, на изображениях выше.

По большей части ваши изображения будут выглядеть лучше после применения шумоподавления. Это важная часть пост-обработки любого цифрового изображения. Снимок в формате JPEG, несомненно, лучше, чем грубый RAW. Это становится проблемой только тогда, когда алгоритмы слишком агрессивны для субъекта, как в случае с beautygate. Когда это происходит, естественные изменения, такие как тона кожи, сглаживаются, как и любой цифровой шум. Я зашел слишком далеко на изображении ниже.

А поскольку исходные данные выбрасываются, после факта мало что можно сделать.

Предотвращение агрессивного шумоподавления на вашем телефоне

Самый простой способ предотвратить использование чрезмерно агрессивных алгоритмов шумоподавления на вашем телефоне или камере - это вообще запретить им автоматическое подавление шума. Для этого нужно просто снимать в RAW.

С изображениями RAW все данные изображения - шум и все остальное - сохраняются в файле. Это дает вам больше свободы, когда дело доходит до постпроизводства, и позволяет вам контролировать степень подавления шума..

На iPhone вам нужно будет использовать стороннее приложение для камеры. Я большой поклонник Halide. На Android приложение камеры на вашем телефоне может позволять снимать в формате RAW; если нет, то VSCO - отличный выбор. По умолчанию ваша зеркальная или беззеркальная камера должна снимать изображения в формате RAW. Если это не значение по умолчанию для вашей камеры, в меню будет настройка для изменения формата сохранения изображений.

Шумоподавление не так уж и плохо, но когда ваша камера или смартфон автоматически накладывает слишком много, все может выглядеть странно. Лучше всего стрелять в RAW и взять под контроль.