www.digimanie.cz
>
>

Vše o formátu RAW – 8.díl

Vše o formátu RAW – 8.díl
, , článek
Nedílnou součástí většiny digitálně pořízených snímků je větší či menší hladina obrazového šumu. Na rozdíl od filmového zrna je digitální šum vysloveně nevzhledný a je nutné se mu zuby nehty bránit. RAW opět poskytuje použitelný nástroj.



reklama

10. Redukce šumu v RAW



Každý digitální fotograf se již pravděpodobně setkal s problémem zvaným šum. Šum v drtivé většině případů kazí snímek, proto je třeba se mu všemožně bránit. Samotné snímání do RAW sice šum nijak nesníží, ale při výpočtu snímku je možné ovlivnit způsob a míru redukce šumu. Tato funkce je obsažena v mnoha převodních programech. V zásadě ale není velký rozdíl mezi aplikací funkce redukce šumu přímo při vyvolání RAW a nebo až následně při běžných úpravách snímku.


I když je šum strašák, nebojte se vyššího ISO. Často je nerozhýbaná fotografie lepší, než málo zašuměná, ale rozmazaná fotografie. Zde bylo použito ISO 1600, bez blesku.


Co je to šum



Šum jsou pixely v obraze, které mají zcela náhodnou barvu a jas. Jejich barva a jas tedy nijak nesouvisí s obsahem scény a proto obsah snímku znehodnocují. Jsou tedy obvykle nežádoucí - zvyšují sice obsah obrazové informace, ale neužitečným a nežádoucím způsobem. Důkazem o tom nechť je fakt, že JPEG soubor obsahující šum je větší, než tentýž JPEG snímek bez šumu. Příčinou je právě fakt, že šum zvýší obsah obrazové informace ale o náhodné a tedy nechtěné, neužitečné veličiny.


Šum jsou barvou i jasem zcela náhodné pixely v obraze. Nesou tedy obrazovou informaci, ale neužitečnou, nechtěnou. Není bez zajímavosti, že černý čtverec vlevo zcela prostý šumu by měl JPEG velikost 890 bytů, kdežto černý čtverec vpravo plný šumu by měl velikost 18 KB.


Příčiny a druhy šumu



V praktické digitální fotografii jsou příčiny šumu dvě. Asi největším generátorem nechtěného šumu v obraze je vysoká ISO citlivost. Vyšší ISO citlivosti u filmové fotografie se dosahovalo vložením zcela jiného filmu, kdežto u digitální fotografie je senzor stále týž. Změny ISO citlivosti se tak dosahuje změnou elektronického zesílení analogového signálu ze senzoru. Situace je podobná slabě nahrané audio kazetě. U ní také když zvýšíte zesílení (tj. hlasitost - volume), abyste zrestaurovali slabý signál, objeví se šum. Zcela stejně vysoké ISO znamená vysoké zesílení slabého signálu a tím vyšší šum. Dnešní fotoaparáty dokáží nastavit běžně ISO v rozsahu 100 až 1 600, některé i v rozsahu 50 až 6 400 a např. Nikon D3 nabízí dokonce ISO 25 600!


Ukázka růstu šumu u Nikonu D3 pro různá ISO. Je jasně vidět, že čím vyšší je ISO, tím vyšší je i šum. ISO 25 600 je proto použitelné jen opravdu nouzově.

Druhým zdrojem je šum vznikající i při nízkém ISO (např. 100) ale při dlouhých expozicích. Expoziční časy delší než cca 2 vteřiny produkují tzv. dark current noise (v překladu něco jako černý šum). Příčinou tohoto šumu není zesílení, ale náhodné poruchy buněk senzoru, které se objevují i při zcela zakrytém senzoru. Čím delší je expoziční čas a čím vyšší je teplota senzoru, tím více těchto poruch náhodně nastane a tím vyšší je tedy i tento šum. Mnoho fotoaparátů tedy při expozicích časy delšími než cca 2 vteřiny automaticky provádí redukci tohoto šumu (Long exposure noise reduction).


Ukázka „černého šumu“ pro dva různé digitální fotoaparáty při expozici se zakrytým objektivem po dobu 5 minut. Je vidět, že vzhled tohoto šumu se liší výrobce od výrobce. Tento druh šumu také výrazně roste s teplotou.


Šum versus kontrast a ostrost snímku



Šum má na obraz negativní vliv. Jednak sníží jeho kontrast, protože šum zesvětlí tmavé plochy a naopak, i když méně výrazně, ztmaví světlé plochy. Tím kontrast snímku klesne. Šum má nepříjemný vliv i na ostrost snímku, protože náhodné pixely přítomné kolem hran ve snímku tyto hrany „rozežerou“ a „roztřepou“. Celkový dojem kvality a brilance snímku tím logicky utrpí.


Možná to vypadá, že šum je strašák fotografů. Praxe je ale taková, že rozumné ISO je velmi praktický nástroj, přičemž konkrétní limitní „rozumná“ hodnota záleží na typu fotoaparátu. Vysoké ISO totiž umožní fotografovat tam, kde by to bez vyššího ISO nešlo. Na snímku je spoře osvětlená jeskyně, použito ISO 640.


Metody redukce šumu



Přirozeně jsou k dispozici sofistikované metody, jak šum v obraze eliminovat. Šum je jeden pixel, který má poruchu a tak nejlepší by bylo jej nalézt a jeho hodnotu nahradit hodnotou okolních „dobrých“ pixelů. Problém je ale v tom, že program neví, který pixel je právě ten, který má poruchu. Nedokáže tedy poznat dobré pixely od těch špatných. V praxi se tedy používají metody připomínající rozostření snímku, kdy se vyčnívající pixely (je velká šance, že jsou to právě šumové pixely) zprůměrují. To účinně redukuje šum v plochách, poškodí to ale hrany - což jsou také vyčnívající pixely, ale tentokrát chtěné.


Oba čtverce obsahují stejné množství šumu, ten pravý byl ale Gaussovsky rozostřen s poloměrem 2 body. Tím se šum téměř zlikviduje (vyčnívající pixely se zprůměrují), ale utrpí hrany v obraze.

Chytřejší filtry se tedy snaží v obraze najít hrany, ty ponechat a rozostřovat jen plochy. Příkladem může být filtr typu Median, který pro každý pixel obrazu pracuje následovně:
  • Seřadí všechny jeho okolní pixely podle intenzity.
  • Nahradí původní pixel hodnotou získanou jako medián okolních pixelů (medián je jednoduše řečeno nejlogičtější hodnota získaná z okolních pixelů).

Ještě sofistikovanější filtry potom pracují na principu detekce hran podle obsahu snímku a redukce šumu podle znalosti šumového profilu pro konkrétní fotoaparát.


Ukázka, jak stejnou úlohu zvládl filtr typu Median se stejným poloměrem 2 pixely. Je vidět, že zachoval hrany v obraze mnohem lépe, obraz je ale trochu jakoby „malovaný“.


Šum a doostření



Doostření zašuměného obrazu není dobrý nápad, protože šum v obraze vždy zvýší. Pamatujte (viz minulý díl), že doostření nejprve najde hrany a potom na hranách zvýší kontrast. Poruchový šumový pixel je ale pro doostřovací algoritmus „hrana“ a tak tento šumový pixel také zdůrazní. Doostření je tedy subjektivně positivní operace u málo zašuměných snímků, u hodně zašuměných ale vysloveně negativní.

Nabízí se ale možnost nejprve snímek odšumět a teprve potom doostřit a tím se pokusit obnovit odšumovacím procesem poškozené hrany. To je strategie rozumná a v praxi používaná. Vzájemné vyvážení obou nástrojů je potom klíčem k optimálnímu výsledku.


Nejprve odšumět a potom doostřit a současně vybalancovat oba nástroje. To je klíč k úspěchu optimálního odšumění snímku.


Odšumovací programy



Všechny výše uvedené poznatky a i mnoho dalších integrují speciální odšumovací programy nebo plug-iny pro Photoshop - například vynikající NeatImage nebo Noiseware. Řadu filtrů obsahuje přímo i Adobe Photoshop.


Redukce šumu v RAW



Nástroje pro redukci šumu přímo v RAW nejsou nijak třeskutě obsáhlé. Jsou obvykle soustředěny na liště s doostřením, což díky časté potřebě vybalancovat oba nástroje dává logiku. Konkrétně Adobe Photoshop obsahuje dva nástroje, první redukuje šum v jasové oblasti (Luminance) a tedy redukuje všechny pixely, které jsou výjimečné svým jasem. Druhý nástroj (Color) redukuje šum způsobený zejména barevně odlišnými pixely. Přitom platí, že na redukci barevného šumu je oko mnohem méně citlivé a tato redukce proto mnohem méně poškozuje subjektivní dojem ostrosti.


Nástroj pro redukci šumu v Adobe Camera RAW umožňuje nastavit stupeň redukce šumu v jasové (Luminance) a barevné (Color) oblasti. Nastavením obou nástrojů na 0 se vypne redukce šumu zcela. Výše uvedené hodnoty jsou standardní.

Příště uzavřeme seriál o RAW opravami chyb objektivů a poznatky shrneme.
Autor: Roman Pihan

Vystudoval ČVUT Fakultu elektrotechnickou. Po nástupu digitální fotografie se stal jedním z propagátorů jejího využití v komerční i amatérské praxi. Pravidelně přispívá fotografickými články do řady odborných časopisů, lektoruje a přednáší fotografii na konferencích. Vydal úspěšné knihy „Mistrovství práce s DSLR“ a „Mistrovství práce se světlem“.

Nejnovější články
Panasonic uvedl firmware pro Lumix GH5 i GX800 Panasonic uvedl firmware pro Lumix GH5 i GX800
Společnost Panasonic uvolnil nový firmware pro CSC fotoaparát Lumix GH5, který přináší podporu 4:2:2 10bitového záznamu včetně anamorfického módu. Updatu se dočkala i fotoaparát Lumix GX800 a 45-175mm objektiv.
Dnes,  aktualita, Milan Šurkala
Full frame telezoom Sony FE 100-400mm F4.5-5.6 GM OSS Full frame telezoom Sony FE 100-400mm F4.5-5.6 GM OSS
Spolu s novým full frame fotoaparátem Sony A9 byl představen i nový objektiv typu telezoom FE 100-400mm F4.5-5.6 GM OSS (SEL100400GM). Chlubit se má rychlým autofokusem i excelentní ostrostí.
Včera,  aktualita, Milan Šurkala,  1 komentář
Canon EOS 80D: příjemná inovace Canon EOS 80D: příjemná inovace
Zamíříme do třídy vyššího mainstreamu APS-C zrcadlovek a otestujeme Canon EOS 80D s novým 18-135mm IS USM objektivem. Fotoaparát má úplně nový 24MPx senzor, vylepšený ostřící modul a rozhodně se nechce nechat zahanbit.
Včera,  recenze, Milan Šurkala,  2 komentáře
Canon EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS Nano USM Canon EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS Nano USM
Není to dávno, co Canon inovoval svůj 18-135mm objektiv a přinesl STM verzi s krokovým motorkem. Dnes se podíváme na nástupce, který přináší USM motorek, kombinovaný s technologiemi z předchozího modelu pro lepší natáčení videa i fázové ostření.
Včera,  recenze, Milan Šurkala
Světelný širokoúhlý zoom Panasonic Leica 8-18mm F2.8-4.0 Světelný širokoúhlý zoom Panasonic Leica 8-18mm F2.8-4.0
Druhým z připravovaných F2,8-4,0 objektivů značky Leica pro Micro 4/3 je velmi širokoúhlý zoomovací objektiv Leica DG Vario-Elmarit 8-18mm / F2.8-4.0 ASPH. Má být velmi dobře optimalizovaný i pro natáčení videa.
23.4.2017,  aktualita, Milan Šurkala,  5 komentářů