什么是数字图像的降噪?

“Beautygate”是最新的iPhone屏幕,它可以让人们的图像看起来过于平滑,这是两件事的结果: 新的智能HDR功能和积极的降噪功能 但什么是数字降噪?为什么它如此重要? 让我们来看看。

相机传感器的工作原理

手机或相机中的数字传感器由数百万个小型照片组成。 每个photosite对应于最终图像中的一个像素。 当光线照射到光点时,它会产生电荷。 击中光点的光线越多,产生的电荷越强,最终图像中的像素越亮。

除了光线照射到传感器产生的电荷外,还有少量的随机背景电流会产生数字噪声。 这就是问题的起点。

由于在每个光点处产生的电荷与击中它的光量成线性比例 ,因此数学计算出图像的较亮区域具有比阴影区域明显更多的数据。 这意味着图像的暗区域中的信噪比较低,这就是图像的阴影区域更容易产生可见噪声的原因。

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另一个因素是传感器尺寸 较大的传感器只是因为它们更大而收集更多的光。 因此,它们不太容易受到数字噪声的影响,因为信噪比更高。 智能手机相机 - 因为它们具有如此小的传感器 - 特别容易产生噪音。

将数据转换为图像

拍摄照片时, 除非您使用RAW拍摄否则相机会将图像数据转换为JPG图像文件。 它通过一些相当复杂的数学运算来实现这一点,最终会丢弃大量数据以获得可用的文件。

大多数相机也会对生成的图像进行一点处理,以使其看起来更好。 他们做了诸如增加对比度和饱和度之类的事情,但他们也运行了一些降噪算法。 在下图中,您可以看到使用我的iPhone 7 Plus同时捕获的JPEG和未处理的RAW文件的并排视图。 查看RAW图像中的噪点多少。

一般来说,这是一件好事。 数字噪声很难看,降噪算法也很清楚; 它们通过平均像素之间的微小变化来工作。 您可以在上面的图像特写中看到,特别是在高光中。

在大多数情况下,应用降噪后,您的图像看起来会更好。 它是后处理任何数字图像的重要部分。 无可否认,JPEG镜头比粗糙的RAW更好。 当算法对于主题过于激进时,它只会成为问题,就像美容门一样。 当发生这种情况时,皮肤色调等自然变化以及任何数字噪音都会变得平滑。 我在下面的图片中走得太远了。

由于原始数据被丢弃,事后并没有太多可以做的事情。

防止在手机上大幅降低噪音

防止手机或相机应用过于激进的降噪算法的最简单方法是防止它们完全应用任何自动降噪。 要做到这一点,你只需要用RAW拍摄。

对于RAW图像,所有图像数据 - 噪声和所有内容 - 都存储在文件中。 它为后期制作提供了更多的余地,让您可以控制应用的降噪量。

在iPhone上,您需要使用第三方相机应用程序 我是Halide的忠实粉丝 在Android上,手机上的相机应用程序可能允许您拍摄RAW; 如果没有, VSCO是一个很好的自由选择 默认情况下,您的数码单反相机或无反光镜相机应拍摄RAW图像。 如果它不是相机的默认设置,则菜单中会有一个设置来更改保存图像的格式。

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降噪并不是一件坏事,但是当你的相机或智能手机自动应用太多时,事情看起来很奇怪。 最好的办法是拍摄RAW并控制。

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