Борьба с шумами, или обработка фотографий в Neat Image

Что такое шумы, знает, наверное, каждый владелец цифрового фотоаппарата. Этот вопрос не столь актуален для счастливых обладателей цифрозеркалок, хотя и они сталкиваются с данной проблемой. Зернистость неизбежно возникает при недостаточной освещенности, малом физическом размере матрицы и при использовании цифрового зума. Некоторые просто не замечают цветное "зерно" в тенях, другие, напротив, моментально определяют его присутствие. Кроме того, различные аппараты выдают и различные шумы (мелкие, не раздражающие зрителя или крупные и цветные, сильно бросающиеся в глаза). В большинстве фотокамер (может быть, даже во всех) имеется функция подавления шума (Noise Reduction). Тем не менее, все равно приятно иметь возможность самостоятельно исправить недостатки техники, контролируя процесс от начала до конца (кроме того, встроенный шумоподавитель не всегда полностью спасает положение). Эту возможность предоставила всем любителям цифрового фото компания ABSoft, разработав поистине уникальное программное обеспечение — Neat Image.

В настоящее время в цифровой фотоиндустрии наблюдается тенденция к увеличению числа чувствительных элементов матрицы (пикселей). Ничего плохого в этом нет, за исключением одного нюанса. Дело в том, что матрица фотоаппарата — одна из самых дорогих его частей, и с увеличением ее размеров соответственно поднимается и цена камеры, что является нежелательным следствием для производителей. Чтобы этого избежать, разработчики, увеличивая количество пикселей матрицы, оставляют неизменным ее геометрический размер. Большинство покупателей это не тревожит. Они обращают внимание лишь на мегапиксели, т.к. зависимость полученного снимка от этой характеристики более понятна обычному фотографу-любителю, чем от миллиметров или дюймов. А напрасно. Именно они, миллиметры, определяют площадь поглощения света, а следовательно, и шумность изображения. Т.е. чем больше по размеру матрица, тем меньше она "шумит" (при прочих равных, естественно). Существует мнение, что при одной и той же площади многомегапиксельные матрицы шумят больше (т.к. уменьшается размер каждого пикселя). Это абсолютно правомерно, если сравнивать изображения с одинаковым количеством точек. Однако логичнее изучать равные по размеру кадры. Тогда разница в зашумленности становится не столь очевидной. И последнее, что касается физики возникновения шумов на изображении. В цифровых фотокамерах чувствительность матрицы можно выставлять в меню, что, конечно, невозможно в пленочных аппаратах, где она полностью определяется пленкой. Чувствительность указывается в так называемых единицах ISO (ISO 50, 100, 200 и т.д.). Именно значение ISO и определяет в наибольшей степени зернистость картинки. Поэтому даже при небольшом увеличении этого параметра количество шумов увеличивается в разы. Так что тем, кто занимается выбором цифрового фотоаппарата, можно дать совет: не обращайте внимания на наибольшее значение ISO в паспортных данных — вы вряд ли будете часто снимать при значении чувствительности, отличном от минимального.

Итак, все это очень важно и интересно, но вернемся к главной теме, а именно как бороться с этой проблемой. Один из возможных вариантов (причем наиболее популярный) — использование Neat Image. Найти этот чрезвычайно полезный софт в Сети не составляет труда. Его можно скачать даже с сайта разработчиков ( сайт ). Демо-версия Neat Image 4.0 полностью функциональна за исключением единственно batch-процессинга (что это такое, см. ниже). Так что не рекомендую качать пиратку: просто нет смысла. В общем, программу нашли, установили, теперь приступим непосредственно к рассмотрению ее возможностей.

Принцип работы основан на анализе определенных областей изображения. Ключевая идея анализа состоит в том, что пользователь указывает программе часть изображения, которая не содержит никаких видимых или важных деталей (эта область также может быть выбрана и самой программой
автоматически). Программа обрабатывает сделанный пользователем выбор и приспосабливает себя к специфическому шумовому типу, а затем эффективно уменьшает шум в целом изображении.

Условия, которым должны удовлетворять входные изображения

Шум должен быть ОДНОРОДНО РАСПРЕДЕЛЕН по всей картинке, т.е. не должно быть существенных изменений уровня шума в зависимости от выбора частей изображения (поэтому Neat Image не сможет удалить "горячие" и "мертвые" пиксели, т.к. они не удовлетворяют условию однородности).
JPEG-сжатие только ВЫСОКОГО качества. JPEG-шум достаточно однороден, если используется высококачественное сжатие. При низком шумовое распределение перестает быть однородным, и Neat Image не может эффективно решать поставленные задачи.
Шум должен быть сконцентрирован в высоких и средних частотах. Думаю, не стоит пояснять смысл этого предложения. Просто запомните: это условие не выполняется только при использовании цифрового зума (еще одна причина, по которой рекомендуется отключать цифровой зум сразу же после покупки фотоаппарата).

Входные изображения должны быть в одном из следующих форматов:
TIFF (несжатое одиночное без слоев и альфа-канала)
24 бита RGB;
48 бит RGB;
8 бит grayscale;
16 бит grayscale.
JPEG
24 бита RGB;
8 бит grayscale.
BMP (несжатый, Win3x)
24 бита RGB;
2 бита RGB.

Минимальный размер входных изображений — 20x20 пикселей; максимальный размер обычно определяется количеством доступной RAM системы. Итак, после запуска программы мы находимся на первом (из четырех) этапе обработки фотографий. Фактически никаких настроек здесь нет. Мы можем лишь загрузить изображение (кнопка Open Input Image) и просмотреть некоторую информацию о нем (тип, размер, Exif). После загрузки картинки становится доступной следующая вкладка — Device Noise Profile. Как уже говорилось выше, разные аппараты создают шум разного типа. На этом этапе и происходит адаптация программы к конкретной фотокамере. Справа имеется выпадающий список Working color space (Рабочее цветовое пространство), в котором находятся три пункта. Здесь вы выбираете внутренний параметр алгоритма фильтрации. Нет необходимости разбираться в тонкостях работы программы. Просто запомните, что для цветных фотографий разработчики рекомендуют использовать YCrCb JPEG (значение по умолчанию), а для grayscale (полутоновых) изображений — YСrCb Symm. RGB-пространство не даст лучших результатов, чем два предыдущих. Использовать его необходимо, если вы хотите фильтровать только один определенный канал (R, G или B). Теперь необходимо настроить шумовой профиль. Здесь можно пойти двумя путями: либо довериться автоматике (кнопка Auto Profile), что смело можно делать (автоматика в программе на высоте), либо вручную выбрать однородную область и нажать кнопку Rough Noise Analyzer. Однородной областью является пасмурное небо, ясное небо без облаков и птиц или любая другая часть изображения, не содержащая заметных деталей. Для облегчения определения однородной области существует кнопка Show negative of test image. Если же найти однородную область нужного размера не удается, выйти из положения поможет функция замены одной фотографии альтернативной (полученной в ТАКИХ ЖЕ условиях), для чего и предназначена кнопка Open test image… При выделении область необходимо увеличивать до тех пор, пока красная надпись selection is too small не заменится надписью синего цвета selection can be analyzed. Рамка должна ограничивать часть изображения не менее 60х60 пикселей. Это минимальный размер, рекомендованный — 100х100 пикселей и больше. После нажатия кнопки Rough Noise Analyzer будет создан грубый шумовой профиль. Справа в нижней части программы появится эквалайзер, содержащий 9 ползунков для каждого канала (R, G, B). Передвигая их, вы указываете программе, в каком цветовом диапазоне находится больше шумов (обратите внимание на цветную полосу под эквалайзером; ползунки, находящиеся слева, отвечают за наиболее темные цвета, соответственно, справа — за светлые). В общем, работа с эквалайзером интуитивно понятна. Вообще необязательно создавать шумовой профиль для каждого изображения в отдельности. Если ряд фотографий был получен при одинаковых условиях и с одного аппарата, то смело сохраняйте профиль и используйте при обработке последующих изображений. Однако так можно поступать, только если вы абсолютно уверены в идентичности настроек камеры. В противном случае рекомендуется повторить действия, описанные выше. Для сохранения профиля нажмите Save the device noise profile as… (кнопка с синей дискеткой). Уже сохраненный открывается по нажатию кнопки, расположенной слева от предыдущей.

После того, как шумовой профиль будет создан, появится возможность перейти к следующему этапу обработки изображения (вкладка Noise Filter Settings). Производимые здесь настройки больше всего влияют на конечный результат. В правой части окна имеется два поля: Noise Filter Settings (в котором также выделяются поля Noise Levels и Noise Reduction Amounts) и Sharpening Settings. В принципе, здесь можно ничего и не менять, даже, лучше сказать, и не надо, пока вы не увидите конечный результат. Т.е. сразу переходим к вкладке Output Image, жмем кнопку Apply и спустя некоторое время рассматриваем уже готовое изображение (если нажать левой кнопкой мыши, то появится исходная картинка, не подвергавшаяся какой- либо обработке). И только если результат вас не удовлетворяет, есть смысл вернуться к третьей вкладке и изменить настройки. Все эти манипуляции можно заменить просто выделением интересующей вас области и нажатием на кнопку Preview. В результате вы увидите выделенную часть изображения такой, какой она будет после применения фильтра. Однако этот подход, конечно, дает меньшее представление о результате, чем описанный выше. Теперь непосредственно о самих установках. Первая группа ползунков (Noise Levels — шумовой уровень) определяет, КАКИЕ элементы изображения считаются шумом; вторая (Noise Reduction Amounts — шумовое количество подавления) — СКОЛЬКО подавления будет применено к элементам изображения, идентифицированным как шум. Другими словами, это значит, что, если передвигать ползунки в первом поле, увеличивая значения, то как шум будет восприниматься больше элементов; корректируя значения во втором поле, вы изменяете силу, с которой будет применен фильтр к шуму. Надеюсь, понятно. По умолчанию шумовой фильтр удаляет 100% обнаруженной зернистости. Если оригинал имеет немного естественного шума (асфальт, песок и т.д.), то может оказаться полезным установление ползунков в диапазоне 40-70%. Разработчики считают, что эти значения вообще обеспечивают наилучший баланс между сохранением деталей изображения и шумовым удалением. Если входное изображение содержит сильный ЦВЕТНОЙ шум, то необходимо увеличить Cr и Cb noise levels до +30%. Как написано в инструкции к Neat Image, человеческое зрение не очень чувствительно к изменениям цветов, поэтому сильная фильтрация в Cr- и Cb-каналах заметно не искажает изображение, но эффективно удаляет цветной шум. Если ваши изменения только усугубили положение, вы всегда можете вернуться к первоначальным настройкам, нажав кнопку с изображением корзины (Reset noise filter settings). Пожалуй, с настройками фильтра разобрались. Теперь рассмотрим поле Sharpening Settings. Здесь, предварительно выбрав канал, в котором будут происходить изменения, можно увеличить резкость изображения. Очень часто после применения фильтра изображение становится слегка размытым, поэтому такая возможность очень даже радует. Причем еще приятнее то, что увеличение резкости не сопровождается ни малейшим ухудшением качества. Это уже выдвигает Neat Image на первые строки рейтинга среди подобных программ. Чаще всего резкость необходимо увеличивать только в Y-канале, оставляя неизмененными два других. Для обострения точных, средних или больших деталей изображения передвигайте соответствующие ползунки (High, Mid, Low). В общем, слегка поэкспериментировав и пронаблюдав изменения в области предварительного просмотра, вы сами легко разберетесь во всех настройках данного поля. Как и шумовой профиль, установки фильтра можно сохранить для дальнейшего использования, нажав кнопку с дискеткой (розового цвета). И, наконец, заключительный этап обработки фото — вкладка Output Image. Здесь все просто: жмем Apply и сохраняем (Save Output Image) в одном из трех форматов: JPEG, TIFF или BMP. Вот и все!

Это рекомендуемый план обработки шумных фотографий, дающий наилучшие результаты. Однако возможности программы еще далеко не исчерпаны. Очищение изображений от "зерна" может производиться и "в массовом порядке" (если качество особенно не интересует, например, фото в стиле "я и пальма"). Для этого после загрузки программы выбираем в меню File пункт Put Job to Queue (или просто Esc). Далее, нажимая кнопку New, загружаем изображения (в демо-версии существуют ограничения: в поток нельзя поместить более двух файлов). А теперь можно либо работать со всеми изображениями одновременно, выделив их и открывая общие шумовой профиль и установки фильтра, либо делать то же самое для каждого в отдельности. Профиль шума выбирается из списка, появляющегося при нажатии на синюю стрелку, настройки фильтра — при нажатии на розовую. Кроме того, всегда имеется возможность прервать процесс обработки и индивидуально изменить настройки (кнопка Edit). Все остальное интуитивно понятно и не должно вызвать каких-либо затруднений. Чтобы окно очереди появлялось при запуске вместо редактора работы фильтрации, снимите галочку Auto create new job at sturtup, выбрав Tools -> Options… (вкладка General). Здесь вы можете произвести и некоторые другие настройки, касающиеся самой программы. Например, установить автоматическое сохранение изображений и их удаление из очереди (вкладка Job Defaults: Auto save output image и Auto delete completed job). Хотя еще раз позволю себе повториться: для получения наилучшего качества необходимо осуществлять настройки каждой фотографии отдельно в редакторе работы фильтрации, т.е., как было описано вначале.

Напоследок хотелось бы дать несколько советов по поводу использования этой дельной программы. Дельная она только в умелых руках. Как вы сами сможете убедиться, шумы эта софтина удаляет замечательно, но вместе с шумами теряются и другие детали. В результате фотография становится "замыленной" — особенно хорошо это заметно на коже, которая в первую очередь теряет фактуру и приобретает пластмассовый вид. Поэтому хочется сказать, что главное при работе с Neat Image — это чувство меры. Рекомендую пользоваться принципом: лучше оставить немного шума, чем все замылить. Поверьте, мыльные фото раздражают намного больше, чем шумные.

Что касается момента фильтрации (вначале обработки фото или в конце), то однозначно ответить трудно. По этому поводу постоянно ведутся споры на форумах. Однако чаще всего можно встретить мнение, что делать это необходимо до какой-либо другой обработки, но после корректировки баланса белого.
Очень часто у новичков после просмотра результатов обработки возникает желание улучшить все имеющиеся фото, поскольку шумы в большей или меньшей степени присутствуют почти на каждой фотографии, снятой в помещении (особенно мыльницами). Не стоит делать этого. Шумодав не придает фотографиям привлекательности — пользоваться им можно только в крайних, особо тяжелых случаях. Так что запомните: если можно не давить, лучше не давить. Если вы еще до съемки знаете, что на фотографии будет присутствовать шум, то можете пойти двумя путями: либо включить Noise Reduction в фотоаппарате, либо действовать по схеме RAW -> Neat Image -> JPEG. Что лучше — решать вам. Все фотоаппараты различны, поэтому ТОЛЬКО метод проб и ошибок.

И последнее. На форуме встретил интересное мнение, что о шумах надо думать в момент съемки, и необходимо стремиться к тому, чтобы получать материал, требующий минимального редактирования. Возможно, это и правильно, но не всегда осуществимо: опять-таки фотоаппараты очень отличаются по своим возможностям, да и не всегда есть время все обдумать и настроить. Так что я считаю, что небольшое редактирование допустимо. Главное — не перестараться!

Геннадий Войцехович, napster@tut.by


Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 21 за 2005 год в рубрике soft :: графика

©1997-2024 Компьютерная газета