Shop.popart.hk
影像訊噪研究
Posted : 2012-12-07 | 影像分析 編輯文章
分享
訊噪(Noise)每個數碼攝影人必須面對的「問題」,但這「問題」其實沒甚大不了,因為早於菲林攝影年代,底片顆粒向來都與影像效果共存。及至數碼攝影世代,攝影人亦有多種方法處理影像訊噪,令影像訊噪「可加可減」,就跟大家介紹多種處理影像訊噪的方法!
 
 
甚麼是訊噪?
數碼相機的訊噪抑制能力向來是評定相機優劣的元素之一,訊噪較多的影像會被評為質素較差;較「乾淨」的影像則被認為質素較好。事實上,數碼影像的訊噪(Noise)看上來跟菲林上的顆粒(Grain)十分相近,但骨子裡頭卻是兩碼子的事。數碼影像的訊噪是無可避免的,就算攝影人蓋上鏡頭蓋拍攝,影像仍會出現若干訊噪;當攝影人使用高感光度拍攝影像時,訊噪就更明顯。相機進行長時間曝光,影像會出現另一種訊噪──熱噪點(Hot Pixels)。大部份數碼相機都提供兩種減噪功能──高感光度減噪功能(High ISO Noise Reduction)及長時間曝光減噪功能(Long Exposure Noise Reduction),以減低訊噪對影像的影響。
高感光度訊噪
高感光度訊噪是攝影人最常遇到的訊噪,使用高感光度拍攝影像時,影像暗位部份會出現一些色斑及顆粒,而且銳利度會下降。高感光度訊噪可分為明度訊噪(Luminance Noise)及色彩訊噪(Chroma Noise),明度訊噪通常是影像中的灰階雜質,令影像看上來不夠幼滑;而色彩訊噪則是影像中純色部份出現雜色的情況,通常是洋紅色或綠色。
 
 
為何會有高感光度訊噪?
每部數碼相機的感光元件其實只有單一感光能力,亦多是相機的最低感光度,而所有較高的感光值,其實是將原定的電子訊號放大,以「提高」相機的感光度,同時訊噪亦會被放大。
長時間曝光訊噪
長時間曝光訊噪其實就是熱噪點,當感光元件長時間運作(例如長時間曝光),感光元件的溫度會提升,影像或會於固定位置出現光點(熱噪點)。基本上,當曝光時間超過數秒時,熱噪點才會出現;要是曝光時間愈長,熱噪點就愈明顯。由於在相近的拍攝環境下,熱噪點的出現位置是相同的,因此這種訊噪較容易處理。
 
感光元件影響訊噪
影響相機訊噪表現的重要因素之一,就是相機片幅(感光元件)的尺寸。為減少高感光度所產生的影像訊噪,感光元件所接收的訊號必須盡量「純淨」,而提升感光點(Photosite)的訊噪比(Signal-to-noise ratio, SNR)的方法,就是使用較大面積的感光點。愈大的感光點,能夠接收愈多的光子(Photon),當進行訊號放大(Amplification)時,感光點仍能保持較高的訊噪比。於低光環境下,感光點只能接收有限的光量,面積較細小的感光點的訊噪比會較低,影像的訊噪亦較明顯。
除感光點大小影響影像訊噪外,感光點的排列密度亦會影響影像的訊噪多寡。當感光點吸收光線時、感光元件通過電流後會產生熱力,這些熱力會增加訊噪的產生,要是感光元件上的感光點排列密集的話,散熱能力相對地會較低,影像便有較大機會產生訊噪。
換句話說,同是1,200萬像素的感光元件,135全片幅的感光元件的感光點由於較APS-C格式相機的大,相機的影像訊噪表現理應較好。另外,同是APS-C格式的感光元件,相比起1,600萬像素的相機,1,200萬像素的相機感光元件的感光點排列密度由於較低,其影像訊噪理應較少。當然,新型號相機的感光元件技術及影像處理運算,在處理影像訊噪上亦多有較佳表現。
 
 
 
同是APS-C感光元件,但16MP影像的訊噪較12MP的輕微,原因可能在於感光元件技術及影像處理運算。
隨機訊噪(Random Noise)
隨機訊噪是訊號背景所產生的訊噪,其位置及分布皆是隨機,即使一個全黑影像也會出現。利用數碼相機內建或數碼影像軟件的除訊噪功能,可改善這種影像訊噪的情況。
長時間曝光除訊噪功能
長時間曝光所產生的熱噪點會影響影像質素,但由於熱噪點的出現位置是固定的,因此相對地會較易處理。大部份可作長時間曝光的相機,都設有長時間曝光除訊噪功能,開啟後相機會於曝光後,以相若時間進行除訊噪。事實上,相機是在製作相同曝光時間的全黑影像(Dark Frame),透過這影像,相機能找出熱噪點出現的位置,藉此去除原影像的熱噪點。
長時間曝光除訊噪功能的缺點,是攝影人於每次曝光後,必須等待多一倍時間,或會阻礙攝影人連續拍攝。由於在相近的拍攝環境及曝光時間下,熱噪點出現的位置是相同的,攝影人可待整個拍攝流程完成後才拍攝全黑影像,並在後期使用軟件,將全黑影像跟原影像整合,去除熱噪點。
高感光度除訊噪功能
數碼相機內置的高感光度除訊噪功能,能夠有效地去除影像的訊噪。這次我們找來一部APS-C格式、1,200萬像素的中階數碼單反,並以ISO 6400感光度拍攝影像,從中比較於不同程度的高感光度除訊噪功能下,影像訊噪表現如何。
 
 
此影像以30秒曝光拍攝,並沒有啟用相機的長時間曝光除訊噪功能。我們另行拍攝了一個全黑影像,並使用軟件去除原影像的熱噪點。
NR功能影響連拍能力
數碼相機在執行除訊噪功能時,或會影響相機的連拍能力,因此如果攝影人要於低光環境下高速連拍影像的話,建議關閉相機的除訊噪功能。
 
 
 
(左)現時的數碼單反及數碼輕便相機都設有減噪功能,以提升影像的質素。
(中)沒有開啟除訊噪功能,影像較RAW轉JPEG柔和。
(右)開啟除訊噪功能後,訊噪會較輕微,同時影像顯得較幼滑。
 
 
(左)採用「標準」除訊噪功能後,影像更見「滑淨」。
(右)影像雖然沒有訊噪,但畫面不少細節已經失去。
後期處理影像訊噪
有時攝影人受環境限制,不得不使用高感光度拍攝影像。由於相機內置的除訊噪功能會為整個影像進行處理,這或會令攝影人希望保持細緻的地方失去層次。事實上,不少軟件都提供好用的除訊噪功能,攝影人若希望去除訊噪外,同時保留影像細節,大可於拍攝時先關閉相機的除訊噪功能,然後在後期為影像進行訊噪處理,以下編輯部就為大家介紹多個處理影像訊噪的方法。提提大家,除訊噪是進行影像銳化之前的重要步驟,否則銳化後的訊噪會更明顯!
TIPS: 放大影像至100%或以上
不論使用Photoshop預設的減噪功能,或是以下介紹的方法,攝影人緊記要先將影像放大至100%作察看,這樣才不會錯誤估計訊噪的情況。
去除色彩訊噪
Photoshop設有「去除斑點」(Despeckle)功能,攝影人可直接使用,這可助攝影人往後處理影像的色彩訊噪。以下則是另一種方法,大家也可參考一下。
 
 
1於Photoshop開啟影像,並選擇「圖層→複製圖層」(Layer→Duplicate Layer)以複製圖層。
 
 
2選擇被複製的圖層,然後選擇「濾鏡→模糊→高斯模糊」(Filter→Blur→ Gaussian Blur),將雜色模糊掉。
 
 
3接著,將圖層的「混合模式」(Blending Mode)改為「顏色」(Color),這時可看到部份雜色被除去。
 
 
去除明度訊噪
除去色彩訊噪後,攝影人可使用Photoshop的「減少雜訊」功能(Reduce Noise),或以下方法除去明度訊噪。
 
 
1於Photoshop開啟影像,並複製多一個圖層。
 
 
2選取被複製的圖層,選擇「濾鏡→模糊→表面模糊」(Filter→Blur→Surface Blur),進入介面後,調校當中推桿的數值,直至獲得理想的柔化效果,但留意別太過份。
 
 
3接著,調校圖層的半透明度(Opacity),要留意影像仍然擁有相當細節。
 
4選擇「圖層→ 影像平面化」(Layer →Flatten Image),接著我們使用「遮色片銳利化」(Unsharp Mask),隨著調校當中的數據,以取得銳利的影像。
 
 
疊相除訊噪
天文攝影常會使用疊相(Stacking Photo)技術作除噪用途,由於高感光度訊噪的出現位置是隨機的,因此軟件需要透過分析及處理多個影像,再以疊合的方法減少影像的訊噪,這個方法十分管用,但要留意主體必須是靜態物件。
 
 
1先拍攝需要疊合的影像(3至5個),留意拍攝前先關閉相機的高感光度除訊噪功能,以獲得最多影像細節。此外,亦要確保每個影像的曝光、白色平衡一致。
 
2除了市面上疊相專用軟件外,Photoshop也能做到相近效果。將影像置入Photoshop內,選擇所有圖層,再選擇「圖層→自動對齊圖層」(Layer→Auto Align Layers),將所有圖層對齊。
 
3為了將多個影像疊起來,我們需要調校各圖層的「不透明度」(Opacity)。為令每個圖層有等份的疊合,將圖層1的不透明度設為50%;圖層2則為33%;圖層3為25%;圖層4為20%。
 
 
營造菲林粗糙感
有人為求影像「乾乾淨淨」而費盡心機,卻有人認為影像「粗粗地」才有質感、菲林味。Photoshop除可為影像除訊噪外,亦能為影像增添顆粒,配合增加對比度等後期處理技巧,就可為影像增添多少特色!
 
 
1於影像中開啟影像,接著選擇「影像→調整→黑白」(ImageAdjustmentsBlack & White)將影像轉換為黑白,調校推桿改變各種顏色的調子。
 
2為提升影像的對比度,可選擇「影像→調整→曲線」(Image→Adjustments
Curves),進入介面後拉出S型曲線。
 
3接著為影像增添訊噪,選擇「濾鏡→雜訊→增加訊噪」(Filter→ Noise→Add Noise),於介面內點選「單色」(Monochrome),再調校推桿的數值。
 
4最後,將整個影像作輕微的模糊化,以營造菲林影像的顆粒效果,方法是選擇「濾鏡→模糊→高斯模糊」(Filter→ Blur→Gaussian Blur),稍微模糊影像。
 

原影像

完成!

©除轉載或連結來自網絡的圖片或影片外,本文保留其餘的版權,包括文字及版式設計,請勿轉載。

要第一時間收到最新攝影資訊,馬上成為我們的Fans Facebook
   

      請立即 click 
攝影雜誌 DCPhoto YouTube Channel 攝影雜誌 DCPhoto Facebook 
2012
2012

FACEBOOK好友動向