О шумах в цифровых фото.
Фото © Aaron-Karnovski
Есть целая категория фотолюбителей, которые посвящают свою жизнь борьбе с шумами. Они годами сидят на форумах, и спорят, спорят, спорят... О различных видах шумов и их математических моделях, о разных типах матриц, различных шумодавах и т.п... Одно время я тоже этим увлекался. Теперь зову их технодрочеры.
То, что обычно именуют одним словом - "шум", на самом деле состоит из различных по природе шумов, по-разному зависящих от различных факторов, но ... СТОП! СТОП! СТОП Я снова впадаю в грех технодрочерства!
Давно взял себе за правило: уровень подачи материала должен быть максимально простым, но позволяющим извлечь из него понятный и практически полезный вывод. Поэтому берём лезвие Оккама и быстренько "сбриваем" все лишние сущности. Оставим лишь некий обобщённый шум, о котором и поговорим.
Цифровой шум в фотоизображениях присутствует всегда, и он, в целом, слабо зависит от экспозиции (это упрощение, но вполне допустимое). На это утверждение часто возражают: - Почему всегда? Вот мои вчерашние снимки (снятые при хорошем свете), в них шумов нет! На самом деле есть, просто их видимость зависит от соотношения сигнал/шум. И, если кадры правильно проэкспонированы, это соотношение столь велико, что шумы не видны на фоне намного их превышающего сигнала.
Давайте рассмотрим, что будет с шумами, если мы при съёмке допустим недодержку (рис. 02).
В рамках нашей упрощённой модели будем оперировать понятиями усреднённой амплитуды полезного сигнала (U сиг) и шума (Uш). Горизонтальным пунктирами на графике обозначены уровень белого, номинальный уровень полезного сигнала (его величина, дающая желаемую яркость сюжетно важной части изображения), и номинальный уровень шумов данной матрицы. Амплитуды сигнала и шума показаны произвольно, лишь для иллюстрации рассуждений.
Вертикальные красные пунктиры делят рисунок на три зоны. Левая соответствует правильно экспонированному кадру. Средняя - недодержанному при съёмке. Правая - недодержанному при съёмке кадру, к которому при конвертации применили положительную экспокоррекцию, которая подняла уровень полезного сигнала для сюжетно важного фрагмента (например, лица модели), до номинального (желаемого) значения.
Важно: Соотношение сигнал/шум, которое определяет, насколько заметны шумы в вашем кадре, раз и навсегда задаётся в момент, когда вы нажимаете на спуск камеры. Когда вы затем применяете к недодержанному кадру положительную экспокоррекцию, то, вместе с полезным сигналом, вы усиливаете и шум. Это видно при сравнении отношения сигнал/шум для левой и правой частей графика:
Рис. 02
Вывод 1: шумы недодержанного при съёмке кадра, после применения к нему положительной экспокоррекции, нормализующей яркость, будут выше, чем в случае правильной экспозиции при съёмке.
Пытливые читатели наверняка мысленно уже прикидывают, что будет с шумами, если положительную экспокоррекцию применить ещё в момент съёмки? Такой приём есть. Обычно его именуют аббревиатурой ETTR ("Expose to the Right" - экспонируй правее). Смысл ETTR таков: если есть возможность, следует применить положительную экспокоррекцию уже при съёмке, максимально прижав гистограмму кадра вправо (но не допуская усечения светов!).
Кадр при этом будет ярче, чем нужно, и при конвертации к нему будет применена отрицательныя экспокоррекция, нормализующая яркость сюжетно важного фрагмента. При этом амплитуда шумов уменьшится (см. рис. 03):
Рис. 03
Вывод 2: Если снимать в соответствии с принципом ETTR (Expose to the Right), амплитуда шумов в итоговом кадре, получившем отрицательную экспокоррекцию при конвертации, будет ниже, чем в случае правильной экспозиции при съёмке.
Резюме: Единственное, что может сделать фотограф в момент съёмки для снижения шумов - не допускать недодержки. Чем недодержка больше - тем шумнее будет кадр.
Принципу ETTR около 10 лет. Для тогдашних камер он был весьма полезен. Современые камеры справляются с шумами ощутимо лучше, поэтому сейчас его актуальность сомнительна. Как шутит Майк Рейфман, сегодня принцип ETTR выродился до ER: "Expose Right" (экспонируй правильно).
О борьбе с шумами при конвертации я подробно рассказываю в своём онлайн-курс "Эффективная работа в Adobe Lightroom с нуля."
Запись на него через кнопку "Сообщения" на моей FB-странице.
Приходите, буду рад каждому!
Отзывы моих студентов и не только
P.S. Если данная публикация показалась вам интересной и полезной, и у вас есть такая возможность, вы можете поблагодарить автора. Карта "Монобанка" (грн): 5375 4141 2153 6741