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相机学院

2020-05-09钟平成

影像视觉 2020年4期
关键词:噪点明度信噪比

钟平成

关于噪点,我们需要知道些什么?

你可以通过减少照片中的噪点来提升图片质量。但是噪点究竟缘何而起,我们又应该如何在前期拍摄时尽量降低噪点的产生呢?

噪点/噪声通常指电子信号输出时产生的干扰现象。一般来说,噪点在不同的行业和设备上都属于不受欢迎的存在——比如音频中出现的“呲呲”声或是爆音声。

因为噪点的成因较为复杂,我们不会做过于深入的讨论,但可以确认的一点就是,数码摄影中出现的噪点会对画质产生非常大的影响。通常来说,噪点和胶片上的颗粒相似,都会随着ISO值的提升而变得更加严重,同时会让图像损失更多的细节。但不同的是,颗粒感能够为照片增添一种复古的氛围感,噪点则有着非常强烈的人造效果。噪点会以以下几种方式出现:大片的不规则点状纹路,集中的彩色色点,或者画面中横向/纵向的色带。对于噪点的接受程度在很大程度上取决于拍摄的题材:在夜间拍摄的运动题材照片中,噪点常常是不可避免的;但是对于精细的微距摄影来说,轻微噪点对画质的影响都是巨大的。

数码摄影中关于噪点最关键的指标之一就是信噪比(Signal-to-noise ratio)。当“信号”——也就是相机传感器所接收到的光线强度——高于电子线路产生的噪声强度时,图片中就不会出现很明显的噪点。但是当信噪比较低时,噪点强度就会不断上升,图片质量会受到越来越严重的影响。

在拍摄时,以下几个因素会极大影响噪点的数量和严重程度。

控制噪点

对抑制噪点有所帮助的相机功能和配置

数码图片中的噪点是不可避免的,但是你依旧可以在最大程度上减轻噪点的出现几率,提高图片质量……

ISO

噪点会随着ISO值的升高而增加,不过对于不同的相机来说,对于相对可接受的最高ISO标准有所不同

图像处理

机内降噪功能主要针对两种情况出现的噪点:高ISO拍摄以及长曝光拍摄。相机可以针对这两种情况作出机内降噪处理,并将处理之后的图片储存到储存卡上,但是长曝光降噪相对会耗时更久。

长曝光

在长曝光时,随着机身内部热量的积累,噪点水平也会随之上升。在曝光超过30秒(或使用B门模式)时,噪点会变得尤其明显;在拍摄照片之前使用相机长时间拍摄视频也会增加机身内部的热量。有一些相机会在机身过热时采取自动关机的保护措施。

阴影

图片中的阴影部分因为光线/ 信息量过少,通常都是照片中信噪比最低的部分。在后期软件中提亮阴影部分的细节时,这当中的噪点也会被相应地加强提亮。如果想要避免这种情况,你可以在同一场景下拍摄几张曝光值不同的照片,并在后期进行合成。

传感器尺寸和像素密度

在保持其他变量不变的情况下,尺寸更大的传感器产生的噪点更少:因为单个像素的尺寸更大,在相同光线条件下接受的单位光线量更多,能够得到更高的信噪比,同时也有助于更好的散热。

不同类型的噪点

不同的噪点有着非常明显的区别

数码摄影中的噪点通常可以分为两类:明度噪点以及彩色噪点。后者在图片中通常会以大片的彩色色点/ 斑点以及色带显现,所以也更加明显。明度噪点相对较好处理,用户可以在不牺牲过多图片细节的前提下很好地消除明度噪点。

高ISO噪点

随着ISO值的提升,黑白分明的明度噪点和彩色噪点都会成比例地增多,所以使用高ISO时应格外注意。

长曝光噪点

这种由于传感器热量上升出现的噪点会以“热点”或是一直保持在画面固定位置的几个噪点的形式出现。

色带

这是最糟糕的噪点形式之一!它会以整条的纵向/ 横向色带出现,看起来像是照片上的压痕或是抓痕。

拍摄长曝光

减少由于机身发热而产生的噪点

机内降噪会在图片处理的过程中对噪点进行处理,通常只能存储为JPEG格式的文件。不过长曝光降噪则不同,它可以同时作用于JPEG以及RAW格式文件。这其中的原理是因为在进行机内降噪时,相机会再拍摄一张图片来进行信息比对,并进行降噪。在用户拍摄完毕之后,快门帘会闭合,此时相机会拍摄一张曝光时间相同的“暗场”图片,然后使用这张图片来确认因相机发热产生的噪点的位置,并相应地在用户拍摄的照片中将噪点抹去。

机内长曝光降噪的缺点之一就在于——相机需要使用与拍摄时间相同的时长来进行降噪——极端情况下这一过程可能长达几分钟——在这期间你无法使用相机拍摄任何素材。第二个缺點在于机内降噪对于电量的消耗也是非常巨大的……

胶片颗粒能够为照片增添一种复古的氛围感,但数字噪点则有着非常强烈的人造效果。

首先,提升ISO值进行拍摄不仅放大了输入信号(场景光线),同时噪点水平也会被以相同水平提高。有一些相机拥有比同级别相机更好的信噪比水平,这在很大程度上是由传感器尺寸以及像素密度决定的。通常来说,相机的传感器越小,像素数越高(像素密度越高),那么在高ISO值时它的噪点水平也就越高。相反,大幅面的低分辨传感器则会在所有ISO值都拥有更好的信噪比表现。

以目前市面上的暗光拍摄佼佼者为例:索尼Alpha 7S II使用了一块分辨率为1220万像素的全画幅传感器,相比一般相机最高为102400的ISO值,A7S II可以达到惊人的ISO 409600。

大多数相机在ISO 800以前可以拍出画质较为优秀的照片,在ISO800到3200能保证相对可接受的信噪比水平。再提升ISO的话,大多数相机的画质都会受到较大影响,至少在JPEG格式文件上是这样的。

机内的降噪处理并不算很精细,在大多数情况下,它会抹去照片中的噪点的同时也抹掉一部分画面细节。在使用后期软件时,用户能够获得更大的调整空间,也能够对照片的不同部分进行独立调整。

因为拍摄时产生的热量,长曝光拍摄也会产生不少的噪点。这使得在温暖环境中拍摄,或是在长时间拍摄视频之后进行长曝光拍摄产生的噪点水平都会远高于日常拍摄。机内的长曝光降噪功能对此会有所帮助,但是处理时间会变长,还会导致传感器更热。

高ISO值降噪

使用机内高ISO值降噪时,用户需要牺牲一定的锐度来降低噪点水平。

使用低ISO值进行拍摄能够保证图片的画质,但是在有些场景下你不得不提高ISO值来保证拍摄成功率——同时这样会增加图片中的噪点水平。根据拍摄模式的不同,高ISO值降噪功能会以自动/ 手动的形式对图片进行处理。

和长曝光降噪功能不同,相机机内的高ISO值降噪的效果非常明显。有一些相机只有简单的开/ 关选项,而大多数相机会允许用户设定不同的降噪效果。在最高设定下相机的确能够消除大多数噪点,让照片看起来更加“干净”,但是同时照片中的细节也会受到比较严重的影响。

多张叠加降噪

在保证细节的前提下进行降噪

在一些相对较新的相机里,你能够发现“多张拍摄”的降噪功能。相机会自动拍摄一系列图片,然后合成这些图片来进行降噪。相比对单次拍摄的图片进行高强度降噪,多张拍摄实际上收集了更多的光线,因此理论上能够保留更多的细节。从右图中不难看出,多张拍摄在细节保留方面强得多,但它也不是没有缺点的。相机和被摄对象在拍摄视频时需要保持静止不动,同时图片也只能以JPEG格式进行保存。

使用软件进行降噪

你能够对图片进行更细致的降噪处理

软件厂商所开发出来的后期软件拥有强大的降噪功能。不过你需要将图片放大到100%比例(或者更大)来查看实际的降噪效果。

明度噪点

在对明度/ 黑白噪点进行降噪时,如果选用过高的降噪强度,图片细节会和噪点一同被抹去,此时图片中的细节会变得含混不清,让整张照片看起来就像失焦了一样有些模糊。

明度细节

为了“对抗”消除明度噪点时造成的影响,软件中设立了这个选项,它能够让软件保留更多的图像细节。细节选项强度越高,相应还原的细节也就越多,但是此时会出现噪点残留的情况。

明度对比度

和细节选项类似,对比度选项能够在明度噪点的降噪过程中提高图片的对比度。该选项强度越高,图片细节处的对比度也就越高,但是过高的强度可能会导致不自然的细节过渡。

彩色噪点

相比颗粒感十足的明度噪点,人眼对于彩色噪点更加敏感,因此这类噪点对于图片质量的影响更加明显,不过过高的降噪强度同样也会影响图片细节表现。

彩色细节

和明度细节类似,这个选项是一把双刃剑。在提升彩色细节的同时,过高的设定很容易导致伪色现象的出现,上面例图中小鸟眼中的反光就出现了很明显的伪色现象。

彩色顺滑度

这个选项能够在保证降噪的前提下提升色彩之间的过渡顺滑度,但是过高的强度会影响某些颜色的还原,同时不同色彩的边界也会受到影响。(例图中,部分棕色的羽毛融入了背景的天空里)

相机技巧曝光

在前期拍摄时选用正确的曝光组合

在后期处理图片时,提亮过暗的图片和恢复过曝部分的细节并不是什么难事——你甚至能从漆黑一片的照片中还原出大量的细节。不过这样的操作也会给图片增加大量的噪点。即便是拍摄RAW格式文件也很难降低这样操作的影响,所以我们建议在前期拍摄时就选择合适的曝光参数。此时可以使用之前介绍的向右曝光技巧。当然,你也可以使用自动包围曝光或者开启HDR功能来进行拍摄,利用机身或者在后期中合成这些图片。

软件技巧增加颗粒感

降噪之后给图片增加更多的颗粒……

听起来似乎很无厘头,但是有时增加图片中的颗粒也能够起到降噪的效果。颗粒能够加强图片的质感,同时与噪点不同,黑白颗粒会覆盖整张图片的阴影和高光部分,相应的效果也可以进行精细的调整。

颗粒粗细 噪点的尺寸通常与像素点相同,而后期软件中的颗粒可以根据用户的需求改变尺寸从而实现更多创意效果。

縮图降噪

降低图片的分辨率同样可以起到降噪的效果

在后期降低图片的分辨率同样可以起到降噪的效果。因为缩图的本质就是删去图片中的一部分像素,相应地,噪点也会被删去。如果你拥有一台分辨率较高的相机,不妨可以试试这种降噪方法,当然,最终的决定还是取决于你的需求:大幅面打印,还是网络上的分享?

缩水程度 这张图片的边长降低了50%——从5493x3663像素降低到了2746x1830像素。整体的分辨率降低了,图片的噪点水平也有所降低。

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