Redukce digitálního šumu v Adobe Photoshopu CS2 - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Photoshop CS

Photoshop CS

13. června 2005, 00.00 | Přinášíme vám první praktické zkušenosti s filtrem redukce šumu v nové verzi Adobe Photoshop CS2 a několik praktických ukázek ;na snímcích z různých kategorií digitálních fotoaparátů.

Společnost Adobe přichází na trh s inovovanou sadou publikačních aplikací, které jsou sdruženy pod souhrnným označením Creative Suite 2. Kromě jiných zajímavých programů je součástí této sady i grafický program Adobe Photoshop. Tento grafický program přináší mnohá vylepšení stávajících nástrojů, ale i nástroje nové. Mezi ně patří i implementace filtru pro redukci digitálního šumu.
Jedná se o velmi příjemný a efektivní nástroj, který umožňuje snížit výskyt digitálního šumu v obraze. Tento nástroj přivítají zejména uživatelé digitálních fotoaparátů a to nejen profesionálů. V nové verzi Adobe Photoshopu CS2 si nebudete muset dokupovat zásuvný program pro Adobe Photoshop, který umožňoval tento neblahý efekt v obraze eliminovat, ale je již implementován do kategorie filtrů.

Co je a proč vzniká digitální šum?
Většina uživatelů digitálních fotoaparátů tento nepříjemný efekt zná. Jedná se většinou o barevné skvrny (body či plochy) na snímku, které působí nepříjemným dojmem a snižují ostrost a detaily v obraze. Tento nepříjemný efekt je tím výraznější, čím je zvýšena citlivost snímacího prvku. Snímač digitálního fotoaparátu je součástka vyrobená z polovodiče, sloučeniny křemíku a jiných chemických sloučenin. Obecnou vlastností těchto součástek je menší či větší nestálost elektrických parametrů, která se v praxi projevuje odchýlením výsledných hodnot získaných ze snímače oproti hodnotám odpovídajícímu skutečnému množství dopadajícího světla. Velikost těchto rozdílů je šum. Ten se pohybuje řádově v procentech výsledné hodnoty při základní citlivost světlocitlivého prvku, a proto je zanedbatelná.
Zvýšením citlivosti světlocitlivého prvku se neděje jinak než vynásobením získaných světelných hodnot a pokud takto zašuměnou informaci vynásobíme, znásobíme pochopitelně i nežádoucí šumovou informaci, která se nám v obraze projeví nepříjemným šumem v podobě barevných bodů či skvrn. Čím více zvýšíme citlivost světlocitlivého prvku, tím se objeví v obraze i úroveň šumu. Výsledný snímek začne být znatelně přítomností digitálního šumu narušován a obraz začne ztrácet svojí přirozenou ostrost a rozlišení detailů.
Existuje několik důvodů proč dochází k digitálnímu šumu. Prvním je náhodné uvolňování či přeskakování elektronů přímo na snímači fotoaparátu, jehož důvodem je vnější elektronické rušení, teplotní nestálost křemíku a případně nekvalitní snímač jako takový. Čím delší použijeme expoziční čas, tím je snímač déle napájen elektronickou energií z akumulátorů a více se ohřívá, takže v jeho okolí vzniká větší elektromagnetické rušení, a tím více elektronů může přeskočit z jedné světlocitlivé buňky do druhé a vygenerovat tak náhodný šum. U kvalitnějších, novějších a dražších snímačů je jev méně výrazný díky kvalitnější technologii a ochranným opatřením. Druhým výrazným činitelem je kvalita a přenos analog-digitálního převodníku zpracovávající výstup ze samotného snímače. Právě zde dochází k zesilování signálu ze snímače a jeho zpracování. V AD převodníku dochází i k tzv. zvýšení citlivosti snímače. Proto i kvalita AD převodníku závisí na kvalitě výsledné obrazové informace, která je po zpracování obrazovým procesorem uložena na paměťovou kartu.
Posledním zdrojem digitálního šumu je zpracování digitální fotografie obrazovým procesorem, kde je obrazová informace zpracovávána a kde dochází k různému zesílení tohoto šumu díky např. doostření apod. Svůj díl pak má i velikost komprimační metody obrazového formátu JPEG při ukládání snímku na paměťovou kartu.

Ukázka základních nastavení u Filteru Redukce šumu

Typy odstranění digitálního šumu z obrazu
Existuje několik technik, jak lze potlačit úroveň digitálního šumu z obrazu, a to buď přímo ve fotoaparátu nebo při následném zpracování fotografií v grafických editorech. Přímo ve fotoaparátu je několik způsobů, jak tento jev potlačit, a to buď hardwarově a nebo softwarově. Hardwarová redukce šumu se týká přímo snímače a nazývá se pixel mapping. Jejím úkolem je eliminovat náhodný šum vznikající přeskakováním elektronů a nepřesností snímacího prvku způsobenou jeho chybovostí či tzv. slepnutím. Neodstraňuje tedy již vzniklý digitální šum, ale naopak se snaží tomuto jevu předejít, a plní tak funkci jakéhosi policajta vznikajících chyb snímače.Tento systém je velice efektivní, protože omezuje vzniku digitálního šumu již před jeho vznikem a nezasahuje do obrazové informace tak, jako jiné softwarové řešení.
Ve fotoaparátu se můžeme setkat i se softwarovou redukcí digitálního šumu, která pracuje buď s výslednou obrazovou informací v procesoru, nebo dochází k několikanásobné expozici a k porovnávání těchto snímků. Druhý způsob je velice efektivní, protože při stejném expozičním čase dojde k několikanásobné expozici, k detekci rozdílů mezi těmito snímky a "odečtení" rozdílných informací, které se procesoru jeví jako šum. První způsob čistě softwarový pracuje podobně jako jiné softwary redukující digitální šum v obraze, tj. na systému hledání barevných náhodných bodů či ploch dle vnitřního algoritmu.
Mimo fotoaparát je možné redukovat výskyt digitálního šumu v různých grafických editorech, které mají tuto funkci zabudovanou. Funkci redukci šumu nabízí opět celá řada programů a nástrojů a většinou je založena na lokálním rozostření fotografie či na snižování kontrastu osamělých bodů. O některých jsme vám přinesli podrobnější informace jako např. na NoiseWare Pro 3.0 (https://www.grafika.cz/art/photoshop/noiseware-pro-3.html) a Neat Image 3.0 (https://www.grafika.cz/art/sw/neat-image-3.html). Redukci šumu přináší i nová verze Adobe Photoshop CS2, ze které vám přinášíme první praktické ukázky.

Ukázka rozšířeného nastavení u Filteru Redukce šumu

Praktická ukázka odstranění šumu v Adobe Photoshopu CS2
Majitelé nového Adobe Photoshopu verze CS2 mohou pro odstranění digitálního šumu z obrazu využít i volbu redukce šumu, která je skryta pod předvolbou Filter - Noise - Reduce Noise. Tato funkce funguje ve Photoshopu s barevnými prostory RGB, CMYK, LAB (vše 8 nebo 16 bitů na kanál) a s vícekanálovými grafickými předlohami. Nabídka pro odstranění digitálního šumu z obrazu je rozdělena na dvě základní retušovací části, a to pro základní nastavení (Basic) a rozšířené nastavení (Advanced). V základním nastavení je možné ovlivnit Sílu redukce šumu (Strenght) v rozsahu 0-1, procento zachování detailů (Preserve Details - 0-100%), redukce barevného šumu (0-100%) a následné doostření obrazu (Sharpen Details) po aplikování redukce šumu (0-100%). Doostření snímku umožňuje jemně doladit kontury objektů, postav apod. Kombinace všech uvedených nastavení se může zdát složitá, ale opak je pravdou. S určitou ztrátou úrovní detailů na fotografii či ploše s aplikovanými algoritmy pro odstranění šumu se samozřejmě budete muset smířit. Díky následnému použití doostřopvacího filtru to ale není zase tak zlé. Zázraky sice nelze očekávat, celkově však podává nový filtr Adobe Photoshopu CS2 velmi dobré výsledky.
Základní nastavení tedy umožňuje při nastavení několika hodnot efektivně odstranit šum z obrazu. Jelikož digitální šum je specifický pro daný typ fotoaparátu, a má fotoaparát od fotoaparátu jinou barevnou charakteristiku a jemnost, je možné díky rozšířené volbě zasáhnout do redukce šumu v jednotlivých barevných kanálech. Rozšířené nastavení umožňuje redukovat šum na všechny barevné kanály, ale i díky předvolbě "Per Channel" je možné ovlivnit velikost redukci šumu pro každý barevný kanál. Pro každý jednotlivý kanál je možné nastavit velikost redukce pomocí předvolby "Strenght" a zachování detailů (Preserve Details) od 0-100%. Pomocí zapnutí předvolby "Preview" je možné kontrolovat ovlivnění nastavení jednotlivých funkcí ve snímku.
Jelikož digitální šum je specifický pro každý model digitálního fotoaparátu, nabízí Redukce šumu v Adobe Photoshop CS2 i možnost uložení daného profilu redukce šumu a následné pozdější použití. Což v praxi velmi usnadňuje další použití tohoto nástroje na další snímky pro daný model fotoaparátu a nastavení citlivosti. Můžeme si tak uložit nejvhodnější nastavení redukce šumu pro každou citlivost našeho fotoaparátu a později pouze spustit daný profil redukce na námi zvolený snímek. Filtr pro odstranění šumu v novém Adobe Photoshopu CS2 je velmi kvalitní nástroj, který umí zredukovat digitální šum na minimum nebo jej v některých případech odstranit. Úplněnezanedbatelnou výhodou nového filtru je relativně malá ztráta detailů upravované fotografie umožněná vhodným nastavením daných vlastností filtru, které je možné uložit jako profil a později použít i na jiné fotografie.
Charakter digitálního šumu, ať již svojí strukturou, barevností či jemností, se liší u každého digitálního fotoaparátu, proto vám nabízíme několik ukázek aplikování redukce šumu na snímcích z různých typů a kategorií digitálních fotoaparátů.

 
Ukázka aplikování filtru Redukce šumu u snímku z digitálního kompaktu s citlivostí 400ISO

 
Ukázka aplikování filtru Redukce šumu u snímku z ultrazoomu s citlivostí 320ISO

 
Ukázka aplikování filtru Redukce šumu u snímku z digitálního poloprofesionální zrcadlovky s citlivostí 3200ISO

Závěr
Nová verze Adobe Photoshopu CS2 přináší kromě jiných vylepšení i implementovaný filtr redukce šumu ve snímcích, který zvláště ocení milovníci digitální fotografie. Tento filtr je velmi kvalitní nástroj, který umožňuje velmi efektivně redukovat digitální šum v obraze, a to díky několika nastavením hodnot. Tyto hodnoty je možné aplikovat v rozšířeném nastavení i pouze na jednotlivé barevné kanály, protože digitální šum u každého modelu kompaktního fotoaparátu má své specifické vlastnosti od barevnosti a struktury až po velikost ztráty detailů v obraze. Tomuto filtru by se dalo namítnout pouze jediné, a to rychlost prováděných úprav jak při náhledu, tak při konečné aplikaci filtru na snímek.