Уменьшение цифрового шума

Иногда возникает потребность во что бы то ни стало снять какую-либо сцену при недостаточном освещении, и при этом нельзя воспользоваться вспышкой и по каким-то причинам нельзя увеличить выдержку (например, съёмка ведётся с рук). В этом случае не остаётся иного выбора, как увеличить светочувствительность (ISO). А все мы знаем, что увеличение ISO ведёт к увеличению шумов и, как следствие, ухудшению детализации снимка. При таких условиях нам может помочь серийная съёмка, причём, чем больше кадров будет сделано - тем лучше.

Иногда возникает потребность во что бы то ни стало снять какую-либо сцену при недостаточном освещении, и при этом нельзя воспользоваться вспышкой и по каким-то причинам нельзя увеличить выдержку (например, съёмка ведётся с рук). В этом случае не остаётся иного выбора, как увеличить светочувствительность (ISO). А все мы знаем, что увеличение ISO ведёт к увеличению шумов и, как следствие, ухудшению детализации снимка. При таких условиях нам может помочь серийная съёмка, причём, чем больше кадров будет сделано - тем лучше. Желательно также, чтобы их количество было кратным степеням двойки, то есть 2-4-8-16-32-64 и т. д. Обработку полученной серии кадров будем проводить в графическом редакторе, позволяющем работать со слоями. Это может быть как платный Photosop, так и свободно распространяемый GIMP. Все представленные в статье снимки следует смотреть в полном размере, они загружаются, если кликнуть на изображении.

Итак, предположим, что мы имеем 8 кадров какого-то объекта, сфотографированного при ISO 1600. Каждый отдельный снимок выглядит, мягко говоря, не очень (фрагменты по краям кадра имеют попиксельный кроп, то есть вырезаны без изменения размера):

1. Запускаем GIMP и открываем как слои нашу серию кадров:

2. Скрываем 6 верхних слоёв, оставляя видимыми два нижних.

3. Если съёмка велась с рук, то нужно добиться максимального совпадения этих слоёв, для чего их нужно перемещать и, при необходимости, вращать друг относительно друга. Контролировать точность совпадения лучше всего в режиме наложения верхнего слоя "Разность", "Вычитание" или "Исключение":

4. Устанавливаем режим смешения слоёв в "Нормальный" и прозрачность верхнего слоя 50%. В этом режиме происходит арифметическое сложение значений каждого пикселя и деление полученной суммы на два, иными словами, происходит усреднение точки. Обратите внимание, что шумность картинки ощутимо снижается. Выделяем верхний слой и производим операцию "Объединить с предыдущим".

5. Делаем видимыми следующие два слоя. В нашем случае - второй и третий. Повторяем для них операции пуктов 3 и 4.

6. Делаем видимыми следующие два слоя. В нашем случае - третий и четвёртый. Повторяем для них операции пуктов 3 и 4.

7. Делаем видимыми следующие два слоя. В нашем случае - четвёртый и пятый. Повторяем для них операции пуктов 3 и 4.

8. После этих манипуляций должно остаться четыре слоя.

9. Скрываем два верхних слоя. С двумя нижними слоями проводим операции пунктов 3 и 4.

10. Делаем видимыми два верхних слоя. Производим с ними операции пунктов 3 и 4.

11. С оставшимися после этих маницуляций двумя слоями производим операции пунктов 3 и 4. Всё, итоговое изображение готово:

Обратите внимание, что проявился даже герб Красноярска на чёрном кружке. До этого он выглядел просто размытым пятном.

Для сравнения, к оригинальному снимку был применёна очень эффективная программа для подавления шумов и проявки деталей NeatImage версии 5.0, но результат, полученный при этом, ощутимо уступает тому, который был сделан в результате усреднения восьми снимков.

Для автоматизации рутинного процесса попарного сложения слоёв можно написать экшн (для Photoshop-а) или скрипт (для GIMP-а).

Стоит отметить, что существует ряд специализированных программ, позволяющих автоматически выравнивать и усреднять заданное количество снимков, при этом конечный результат получается не в пример быстрее и качественнее. Так что эта статья предназначена, прежде всего, для того, чтобы объяснить принцип шумоподавления и проявки деталей на серии зашумлённых снимков. Кроме того, она также может быть полезна тем людям, которые всё любят делать своими руками и при этом тщательно контролировать процесс.

0
Ваша оценка: Нет