Как уменьшить шум в фотографии: шумодавы

К сожалению, предсказать результат воздействия шумоподавления на качество фото не так легко. Всегда есть опасность того, что после фильтрации картинка потеряет детализацию. Именно поэтому приходится искать компромисс между снижением цифрового шума и сохранением деталей снимка. Но есть немало инструментов, которые помогают профессионально бороться с шумами, не прилагая при этом значительных усилий.

Самый лучший «шумодав»

Из многочисленных программ для подавления шумов мы выбрали Neat Image (neatimage.com , от 2400 руб.). Она дает хорошие результаты, а кроме того пробная версия может использоваться в личных целях бесплатно. Ограничения минимальны: в частности, бесплатная Neat Image работает только с восьмибитными изображениями (16,8 млн цветов).

Данная программа может использоваться как в виде отдельного фильтра для Photoshop, так и в качестве настольной версии. Качество фильтрации у Neat Image довольно высокое, так как приложение учитывает особенности устройств, использованных для получения фотографии. Благодаря этому фильтрация становится более точной и мягкой. Утилита проста в использовании, но при этом позволяет пользователю настроить ее под свои параметры, а также непосредственно под свою фотокамеру.

Открыв свой снимок в программе, перейдите на вкладку Device Noise Profile и нажмите Auto Profiles. Затем переключитесь на Noise Filter Settings и выберите здесь предварительный просмотр. В меню настроек с правой стороны вы можете установить тип фильтра и назначить силу его применения. Если результат вас удовлетворяет, останется только сохранить его. В противном случае можно воспользоваться более тонкой настройкой параметров шумоподавляющего фильтра. К тому же на официальном сайте разработчика доступны профили шума для самых различных моделей камер от 20 производителей, которые можно использовать вместо автопрофилирования.

К сожалению, не все фотографии, которые мы снимаем, получаются идеального качества. Одним из самых распространенных явлений, с которым приходится сталкиваться, является цифровой шум. Вот пример:

Как правило, шум на фото возникает из-за особенностей сенсора (матрицы) аппарата либо потому что фото было сделано в условиях плохой освещенности.

Неопытные пользователи часто просто удаляют такие «дефектные» снимки, а напрасно… Их можно постараться исправить при помощи фоторедакторов, например, Photoshop или , а также можно воспользоваться специальными сервисами, которые не требуют никаких специальных навыков, а потому доступны каждому.

При помощи сайта Waifu2x Вы можете буквально в два клика убрать шум с фото онлайн, а также исправить . Он неплохо справляется со своей задачей, имеет очень простой интерфейс.

Вам необходимо всего лишь:

1. Загрузить фото с компьютера либо указать ссылку на него в интернет
2. Указать тип изображения (рисунок или фотография)
3. Задать параметры шумоподавления: низкий, средний, сильный и очень сильный.

Чем выше Вы зададите параметр, тем больше шума будет убрано с фото, но тем более мыльным (размытым) станет изображение. Поэтому рекомендуем начать со среднего, который задан по умолчанию.

Параметр Апскейл не трогайте – он нужен, если Вы хотите увеличить размер изображения в 1.6-2 раза.

После нажатия кнопки «Преобразовать» в новой закладке браузера откроется обработанное фото, почищенное от шумов, которое можно скачать на свой компьютер.

Вот пример изображения ДО и ПОСЛЕ обработки:

Конечно, при помощи специальных программ шумоподавления или редактора Фотошоп можно получить и более впечатляющий результат. Но и времени потребуется потратить гораздо больше. Сервис Waifu2x позволяет всего лишь про помощи браузера, без установки какого-либо софта, в онлайн режиме убрать шум с фотографии, что очень удобно и очень быстро!

AKVIS Noise Buster — программа для подавления цифрового шума на изображении.

Устранение шума — один из обязательных этапов предварительной обработки большинства фотографий. Лучше выполнить эту процедуру с самого начала, чем получить в процессе редактирования изображения внезапно проявившиеся цветовые пятна.

К сожалению, даже использование последних новинок цифровой фототехники не гарантирует избавление от этой проблемы. Шумы матрицы могут возникнуть по ряду причин, например, при использовании цифрового зума, из-за выставления высокой чувствительности (ISO), при недостаточной освещенности, при длительной съемке, когда происходит перегрев пикселей, из-за "битых" пикселей, при использовании формата JPEG при фотографировании.

Даже если на экране компьютера шумов не видно, они могут неожиданно проявиться при печати и испортить фотографию.

AKVIS Noise Buster подавляет шумы матрицы цифровой камеры и шумы, появляющиеся при сканировании фотоснимка, уменьшает зернистость и устраняет неоднородные цветовые пятна на изображении, сохраняя детали и резкость границ.

Программа убирает как яркостной шум, так и цветовой (хроматический). Первый проявляется в виде искажающих элементов, отличающихся по яркости (например, неровности на коже), второй — в виде маленьких пятен, имеющих различие в цвете (пятна красного или синего цвета). Noise Buster справляется со своей задачей и в том, и в другом случае.

Ваши фотографии выглядят намного лучше после обработки в программе AKVIS Noise Buster !

Программа поддерживает пакетную обработку изображений , которая используется для коррекции серий фотографий, снятых в одинаковых условиях с одними и теми же настройками фотоаппарата. В пакетном режиме алгоритм подавления шума применяется сразу ко всем изображениям в папке.

Подавляющее большинство обладателей недорогих цифровых «мыльниц» привыкли фотографировать в автоматическом режиме. При этом качество получаемого снимка полностью зависит от того, насколько корректно датчики камеры определят подходящие параметры. Неудачный результат приведет к появлению различных дефектов изображения, включая неприятную зернистость.

Условно говоря, весь «мусор», встречаемый на изображениях, можно разделить на несколько видов. Первая группа нежелательных артефактов — цифровой шум. Он появляется в виде зернистых вкраплений и выглядит как случайные цветные точки, хаотично расположенные по всей площади снимка. Причина возникновения цифрового шума обычно связана с конструктивными особенностями камеры, а именно — с недостаточной светочувствительностью матрицы. Цифровой шум отлично заметен при съемке с высокими значениями параметра ISO.

Другая группа шумов — это дефекты сканирования изображений. Царапины, трещины, помятости, случайный мусор, попавший на стекло сканера, и так далее. Эти артефакты не имеют однородной структуры, определение их формы и расположения в основном не поддается математическому анализу, поэтому борьба с дефектами такого рода возможна только с помощью ручной обработки изображения.

Устранение яркостного и цветового шума означает «угадывание» правильных значений в конкретных точках изображения.

⇡ Избавление от шума при помощи стандартных инструментов Adobe Photoshop

Главный инструмент для любителя цифровой фотографии — Adobe Photoshop. Он универсален и самодостаточен. Его исчерпывающий набор средств для редактирования фотографий позволяет бороться с шумами любых типов.

Сенсор цифровой камеры фиксирует две составляющие света — цвет и интенсивность свечения. Эти показатели имеют свой предел погрешности, определяемый главным образом аналоговой частью устройства. Каждый раз, при съемке одной и той же фотографии, фотосенсор будет выдавать разные значения этих параметров, образуя два типа шумов — яркостный и цветовой. На восприятие изображения человеческим глазом большее влияние оказывает интенсивность свечения. Когда человек смотрит на фотографию, первым делом он обращает внимание на контуры объектов и лишь затем — на цвет. Благодаря этой особенности зрения, родился очень популярный способ борьбы с цветовыми артефактами. Если размыть картинку, шумы пропадут, однако вместе с зернистостью пропадет и четкость изображения. Чтобы этого не происходило, необходимо работать с цветовой моделью Lab Color. Эта система позволяет разложить изображение на составляющие — яркостную и цветовую,представленную двумя каналами: зелено-красным и сине-желтым. Если выполнить размытие только в цветовых каналах, четкость изображения от этого не пострадает, а случайные колебания цвета будут устранены.

Фотография, получаемая цифровой мыльницей, чаще всего записывается в формат JPG с цветовым пространством RGB. Для конвертирования в другую цветовую модель в Photoshop используется команда Image → Mode → Lab Color. При конвертировании в цветовую модель Lab Color также присутствуют некоторые потери в цвете, однако они настолько ничтожны, что ими можно пренебречь.

Данный метод позволит избавиться только от цветового шума, однако он не решит проблему яркостного зернистого зашумления. Существует множество альтернативных решений, использующих более совершенный алгоритм обработки фотографий. С помощью таких инструментов можно быстро и корректно устранить многие дефекты.

Noiseware Professional 4.2

• Разработчик: Imagenomic
• Распространение: shareware
• Русский интерфейс: нет
• Совместимость: Photoshop, Photoshop Elements

Noiseware Professional — это дополнительный модуль для Photoshop. Он содержит гораздо больше параметров по сравнению со стандартным инструментом для борьбы с шумами.

При первом знакомстве с Noiseware Professional может показаться, что в настройках плагина легко запутаться. Однако при их детальном изучении, становится понятно, что все элементы управления вполне логично отсортированы по группам. Каждая из этих групп управляет процессом удаления шума на том или ином этапе обработки изображения. Например, настройки детализации (вкладка Detail) дают возможность найти баланс между агрессивной обработкой изображения и сохранением детализации снимка. Упорядоченность параметров этого модуля упрощает поиск нужных настроек.

Noiseware Professional обрабатывает большие изображения намного быстрее, чем это делает Adobe Photoshop с помощью инструмента Reduce Noise. Данный модуль поддерживает многопроцессорную обработку и позволяет использовать ручной режим тонкой настройки — в этом случае пользователь может сам «подсказывать» программе расположение шума для более точной очистки изображения.

Модуль содержит большую библиотеку предустановок, с помощью которой можно легко подобрать параметры для обработки «жанровой фотографии». Если необходимо удалить шум, скажем, с ночного снимка, достаточно выбрать в списке вариант Night Scene, и программа уделит повышенное внимание цветовому шуму, поскольку именно такая разновидность артефактов характерна для снимков, сделанных при недостаточной освещенности.

Noiseware Professional предлагает два варианта предварительного просмотра — быстрый и точный. Честно говоря, мы не увидели разницы при переключении между этими режимами. Вероятно, быстрый метод просмотра эффективен при обработке очень больших изображений либо при использовании слабенького компьютера. Также модуль позволяет удобно располагать исходную и финальную картинку рядом, что делает процесс обработки изображения очень наглядным.

Подбор нужных настроек модуля может занимать довольно много времени, и не всегда фотографу по силам запомнить оптимальный набор параметров. Поэтому в Noiseware Professional используется интересная возможность создания большого количества «замороженных» изображений. Как только вы, экспериментируя с параметрами движка, добились приемлемого результата, вы можете создать новую вкладку предпросмотра и продолжить изыскания и дальше, не волнуясь, что найденная подборка настроек пропадет. Вернувшись на исходную вкладку, вы также сможете быстро оценить новый результат, сравнив его с предыдущим вариантом.

AKVIS Noise Buster 7.5

• Разработчик: «АКВИС»
• Распространение: shareware
• Русский интерфейс: есть
• Совместимость: Photoshop, Photoshop Elements, самостоятельное приложение

Одно из достоинств данного движка для устранения шумов с фотографии состоит в том, что AKVIS Noise Buster доступен не только как дополнение к основному инструментарию Adobe Photoshop, но и как самостоятельное приложение.

Для ускорения предварительного просмотра программа показывает результат устранения шумов лишь по отношению к выделенной области. Размером площади предпросмотра можно управлять в настройках AKVIS Noise Buster. Алгоритм обработки изображений довольно медлителен, однако по сравнению со стандартным инструментом Photoshop результат выглядит немного оптимистичнее. Данный модуль имеет более гибкие настройки, которые дают возможность разделить процесс обработки изображения на компенсацию яркостных и цветовых артефактов. Библиотеки предварительных настроек в программе нет, однако пользователь может самостоятельно создавать наборы удачных комбинаций параметров движка. Кроме этого, AKVIS Noise Buster показывает гистограмму шумов, которая дает представление о необходимости использования тех или иных параметров.

Noise Buster поддерживает пакетную обработку изображений. Самостоятельная версия AKVIS Noise Buster поддерживает обработку графических файлов в форматах JPEG, TIFF, BMP, PNG.

Noise Ninja 2.3.6

• Разработчик: PictureCode
• Распространение: shareware
• Русский интерфейс: нет
• Совместимость: Photoshop, Photoshop Elements, Apple Aperture, самостоятельное приложение

Отличительной особенностью этого модуля является то, что с его помощью можно создавать политики параметров, которые будут автоматически использовать профили настроек, согласно составленным ранее пользовательским правилам.

В большинстве фотографий, сделанных цифровыми камерами, содержится техническая информация EXIF, которая хранит данные об используемой камере, выдержке, значениях ISO и прочих настройках съемки. Noise Ninja может ориентироваться на эти данные. Так, например, профиль позволяет Noise Ninja «запомнить», что при использовании параметра ISO, равного 1600, шум сосредотачивается главным образом в затененных участках изображения, в то время как на хорошо осветленных областях его значительно меньше. Создаваемые профили шумов можно сохранять в виде файлов NZP. С сайта приложения можно загрузить профили, учитывающие особенности разных камер и сканеров.

Другая «изюминка» Noise Ninja — возможность использования масок. С помощью настраиваемого профиля кисти можно определить области изображения, которые необходимо обработать. Таким образом, фильтр будет применен не ко всей фотографии, а избирательно, что, возможно, позволит сохранить детализацию снимка. Noise Ninja может обрабатывать изображение в отдельных каналах разных цветовых схем.

⇡ Заключение

Несмотря на то, что рассмотренные в обзоре средства в большинстве случаев позволяют улучшить зашумленные изображения, все же лучше стараться, чтобы шума не возникало. Получить фотографию с минимальным количеством подобных артефактов не так и сложно, достаточно переключиться в режим ручной съемки и выбрать правильные настройки камеры. Обычно зернистость возникает, если значение параметра ISO выбрано слишком большое. Если вы видите, что фотография испорчена цифровым шумом, поставьте меньшее значение ISO, кроме этого, увеличьте выдержку. Недостатком такой «борьбы» является то, что подобный метод срабатывает лишь для съемки неподвижных объектов. Выбор больших значений выдержки увеличивает вероятность получения нечетких и размытых снимков.

Шум — неизбежность преследующая все цифровые фотокамеры. Если ошибки в установке экспозиции и баланса белого можно заметить сразу после съемки на ЖК-дисплее камеры и при необходимости переснять кадр, то шумы выявляются только в домашних условиях — на экране монитора. Можно ли уменьшить шум? Конечно да!

Если ошибки в установке экспозиции и баланса белого можно заметить сразу после съемки на ЖК-дисплее камеры и при необходимости переснять кадр, то шумы выявляются только в домашних условиях — на экране монитора

Откуда берется шум

Одна из основных неприятностей, подстерегающих фотографа, снимающего на «цифру», безусловно, шумы. В некоторой степени шум в цифровой фотографии можно считать аналогом зернистости в пленочной технологии, и большинство программ для подавления шумов, в принципе, пригодно для борьбы с зерном на пленочных сканах.

К повышению шумности (как ПЗС-, так и КМОП-матрицы) приводит уменьшение размера приемной ячейки и повышение чувствительности. Любительские камеры с матрицей 1/1,8″ по диагонали хорошо ведут себя только при значениях ISO 50-64.

При недостаточной освещенности, естественно, потребуется слишком большая выдержка, а это приведет к смазам. Подняв чувствительность до 400, 800 или даже до 1600 ISO (некоторые камеры предусматривают возможность ручной установки чувствительности), мы получим сильные шумы.

На длинных выдержках становятся заметны так называемые горячие пиксели (Hot Pixels). Они светятся на снимке, как неяркие звезды на ночном небе. Таких пикселей тем больше, чем длиннее выдержка и выше температура приемной матрицы. Шумы на цифровых фотографиях практически исчезают при температуре ПЗС-матрицы около -25°C.

К сожалению, большинство камер не рассчитано на эксплуатацию при таких температурах. Можно только посоветовать не держать камеру постоянно включенной (особенно при ночной съемке), так как аккумуляторы сильно греются.

Помимо «горячих» пикселей существуют «выбитые». Они появляются в результате физического износа (или брака) матрицы. Т.н. битые пиксели можно увидеть на любых снимках. У каждого производителя существуют свои нормы на количество подобных «бракованных» элементов изображения.

Еще один источник характерных артефактов — поднятие резкости на нечетких снимках. Если файл был сохранен в формате JPEG с высокой степенью сжатия, то придется бороться и с другим видом искажений.

При печати на струйном принтере шум в некоторой степени сглаживается: капли наносятся с достаточным перекрытием. Однако этот же шум хорошо виден при печати больших форматов и на экране монитора при просмотре с большим разрешением.

Особенно заметен шум на больших однотонных поверхностях. Например, если это пейзаж, где большую часть кадра занимает небо, или портрет крупным планом.

Теперь перейдем к рассмотрению существующих способов борьбы с шумами, более или менее эффективных.

Средства борьбы с шумами

Основным инструментом для профессиональной обработки фотографий де-факто является графический редактор Adobe Photoshop. К сожалению, для борьбы с шумами он располагает ограниченным набором средств, к тому же с нехитрыми настройками. Фильтр Despeckle вообще лишен регулировок и вместе с шумами сильно размывает мелкие детали, а Smart Blur позволяет изменять только радиус и пороговый уровень (Threshold).

Такие фильтры лучше применять на выделенной области или предварительно маскировать мелкие детали. В общем, с программой Adobe Photoshop вам предстоит долгая и кропотливая работа. А с 48-битными изображением работают только Median и Gaussian Blur. Поскольку эти средства могут устроить не всех, попробуем поискать продвинутые и автоматизированные приложения.

ASF Digital GEM

Начнем с простого — ASF Digital GEM. Борьба с шумами — единственная задача этого фильтра, разработанного компанией Applied Science Fiction и реализованного как модуль plug-in для программы Photoshop.

GEM удобен в пользовании. Неплохо сохраняет детали. Регулировки шумности в светах и тенях, а также поднятие резкости — все это задается в процентах. Простота, качество и скорость обработки позволяют считать программный пакет GEM одним из лучших средств борьбы с шумами. Кстати, алгоритмы, разработанные компанией ASF, используют в своих сканерах такие известные компании, как Agfa, BenQ, Epson, Kodak, Konica, Minolta, Nikon, Noritsu, Microtek.

Quantum Mechanic Pro

Отлично справляется с цветовым шумом программа Quantum Mechanic Pro 2.1 от компании CameraBits. Возможно, вам захочется отказаться от внутреннего алгоритма обработки, предлагаемого профессиональной камерой, и получать сырые 48-битные снимки в формате RAW. Что ж, программному пакету Quantum Mechanic Pro это вполне по силам.

DCE AutoEnhancer

Программа DCE AutoEnhancer, выпущенная компанией Mediachance, представляет собой самостоятельное приложение для пакетной обработки изображений. Работает в двух режимах. В простом (Basic) все процедуры выполняются методом последовательных приближений с минимумом ручных настроек. В продвинутом (Advanced) используются данные из EXIF-заголовков и множество плавных регулировок фильтров. Цветовой баланс и резкость программа DCE правит точно и деликатно. Для удаления «горячих» пикселей имеется целых две функции: Hot Pixels Removal (программный поиск) и Hot Pixels Substraction («вычитание черного экрана»).

Чтобы реализовать второй метод, после первого (основного) снимка необходимо сделать второй (дополнительный) с такой же выдержкой, но с закрытым объективом. Применять этот фильтр следует с большой осторожностью. В некоторых камерах (Canon G1, Canon G2 или Sony F707) используются собственные алгоритмы шумоподавления, и в этом случае есть определенный риск испортить снимок.

В программе DCE за подавление шумов отвечает закладка Denoiser с возможностью выбора одного из двух фильтров: Noise Removal (удаление шумов) и Portrait De-Focus. Для настройки Noise Removal используются данные EXIF о значении ISO, мощности импульса вспышки и расстоянии до объекта. Portrait De-Focus устраняет мелкие дефекты кожи на портрете и «улучшает» телесные цвета. Последний фильтр можно использовать в виде отдельной программы CleanSkinFX, распространяемой бесплатно. DCE обработал файлы почти во всех форматах, в том числе TIFF CMYK 64. Но вот 32-битный файл, сохраненный в Photoshop, по цвету резко отличался от оригинала.

Neat Image

Заслуживает внимания программа Neat Image, разработанная компанией ABSoft. Для каждой камеры используются индивидуальные профили, которые можно бесплатно загрузить с сайта разработчика или… изготовить самостоятельно. Для этого понадобится калибровочная таблица (скачивается с сайта) с серыми полями разной яркости. Ее следует сфотографировать — либо с экрана монитора, либо с распечатки. По полученному снимку программа NeatImage строит профиль, причем для каждого значения задается своя чувствительность (ISO).

Действительно, каждая камера создает свой характерный рисунок шумов, а в некоторых моделях применяются собственные внутренние алгоритмы обработки изображения. Построить профиль можно и по выделенной области прямо на редактируемом снимке с предварительным просмотром результата. Более того, после этого можно в ручном режиме настроить шумоподавление в различных диапазонах яркости.

Оценивая результаты, полученные при обработке разными фильтрами, можно сказать, что программа NeatImage лучше остальных уменьшает шум и сохраняет детали. Единственный недостаток — обработка файла длится очень долго. Но здесь опять помогут профили: можно запустить обработку сразу нескольких снимков (Batch Processing).

SilverFast

Программа SilverFast первоначально была разработана компанией LaserSoft Imaging в качестве альтернативы стандартным TWAIN-драйверам, поставляемым в комплекте со сканерами. Поэтому программному пакету SilverFast DC, предназначенному для работы с цифровыми снимками, достался тот же интерфейс, а в графический редактор Photoshop он встраивается как TWAIN-драйвер (в закладке file>import).

Надстройка VLT (Virtual Light Table) позволяет достаточно удобно разбивать фотоархив на альбомы и просматривать снимки. Поставляется она и с 48-битной профессиональной версией SilverFast HDR.

А фильтров и настроек очень много. Для подавления шума используется технология с патентованным названием GANE (Grain and Noise Reduction). Однако в «выпадающем» списке можно найти всего три градации: Low, Medium и High GANE. Применение максимальной High GANE привело к размытию изображения вместе с деталями. А вот Low отработала вполне прилично.

Фильтр Descreen предназначен для удаления растра на изображениях, отсканированных с типографских отпечатков (еще одно свидетельство, указывающее на специализацию компании-разработчика).

Dfine

В 2003 году компания Nik Multimedia разработала первую версию программы Dfine. Новинка оформлена как модуль plug-in и снабжена красивым и удобным интерфейсом с множеством настроек. Если сложно сразу хорошо представить, как они отразятся на снимке, следует выбирать Quick Fix — все останется на усмотрение программы. Здесь же реализованы и профили для камер. Похоже, как в Neat Image. Одно но… За каждый скачанный профиль с вас попросят около $40. Вы решились на такую дополнительную трату? Тогда все настроится автоматически. Если вы готовите изображение к печати, то при выборе уровня подавления шумов разработчики настоятельно рекомендуют не прибегать к радикальному удалению, а ограничиться некоторым снижением шумов. Небольшой шум будет малозаметен, зато сохранится больше деталей.

В окне программы умещаются: исходное, конечное изображения, три небольших фрагмента подсказки. Кроме того, есть возможность просмотреть гистограммы и сравнить их, подсветить цветом пере- и недоэкспонированные области. Отдельно настраиваются четыре фильтра: яркостной шум, цветной шум и артефакты, яркость-контраст и баланс цветов.

Примеры работы программ.

В приведенной ниже таблице — примеры работы описанных программ. Для сравнения рекомендуется смотреть увеличенные версии.

Необработанный снимок, 100%; камера Olympus E-1, 1/160 с, ISO 3200. Даже профессиональная камера дает при таких значениях чувствительности неудовлетворительный результат	Лучшим оказался результат обработки программы Neat Image. Шумы значительно уменьшены, детали не размыты
DCE AutoEnhancer
Quantum Mechanic Pro 2.1
Оригинал ночного снимка
Портрет. Оригинал.	Neat Image. Детали на портрете практически не затронуты. В синем цветовом канале — самом проблемном — после обработки программой Neat Image шумов не заметно
Blue / оригинал	Blue / Neat Image

Итоги

Можно признать, что с большим или меньшим успехом все программы, принявшие участие в обзоре, справились с поставленной задачей — подавлением шумов. Все они доступны в интернете для бесплатного скачивания в виде демо- или пробных версий.

В будущем, вполне возможно, появятся цифровые фотокамеры с матрицами б1льших размеров, математические алгоритмы обработки в этих аппаратах усовершенствуются, и необходимость в подобных программах отпадет. Однако сейчас, сравнивая исходную фотографию с результатом обработки программы Neat Image или Quantum Mechanic, понимаешь, что время потрачено не зря.