Cum sa reduci noise-ul (zgomotul digital) in imagini cu ISO mare [update: 2021]

Update 2021 : Datorita faptului ca in 2020 s-au facut salturi majore in tehnologia software de prelucrare a imaginilor, am decis sa incerc si eu noile softuri bazate pe inteligenta artificiala (retele neuronale). Am testat Dxo Photolab versiunea 4 cu algoritmul DeepPrime pentru eliminare zgomot, respectiv Topaz Sharpen AI versiunea 2 pentru aplicare de claritate si le-am comparat cu imaginile din testele mele mai vechi. Rezultatele au fost atat de spectaculoase, incat mi-am zis ca merita sa updatez acest articol (scris originar in 2015) cu imaginile obtinute de noile softuri.

——————————————-

Zilele trecute am fost cu doi prieteni Mircea si Vlad la foto de wildlife timp de 3 zile, dupa o lunga perioada de cateva luni in care n-am mai iesit la fotografiat.

Seara pe intuneric la ora 21 la mai bine de jumatate de ora dupa apusul soarelui in timp ce mergeam prin padure, observ un pin (conifer) la 50 metri de mine, la care mi se parea ca are o creanga mai ciudata. Fotografiam cu Canon 1D mark 3 (fabricatie anul 2007) si dupa ce am vazut “creanga suspecta” am montat obiectivul Canon EF 300mm F/4 cu stabilizare, pentru ca era cel mai luminos tele pe care il aveam la mine.

Ma uit prin obiectiv si imi zic ca mai degraba pare a fi o silueta de pasare mare. Era atat de intuneric ca nici nu vedeam bine pe unde calcam, dar pentru ca eram singur prin padure am hotarat sa incerc sa ma apropii si sa trag cateva cadre ca sa le arat si celorlalti prieteni ca am vazut un Huhurez mare (Strix uralensis). N-am sperat sa obtin niste cadre folosibile pe bezna aceea. Am fotografiat cu ISO 3200, diafragma F4, timp expunere 1/250s si 300mm focala, din mana. Dupa histograma imaginea parea subexpusa cu 2 stopuri.

Pentru ca iesirea se va lasa in mod teoretic cu un album foto realizat de Fotogeografica, cand am ajuns acasa am zis hai sa incerc sa o editez sa vad daca iasa ceva publicabil, avand in vedere ca eram singurul care am fotografiat specia.

Cu expunerea ridicata cu +2 stopuri in convertorul RAW, zgomotul de imagine se amplifica si devine ca si cum fotografia ar fi fost facuta la ISO 12800. Imaginea arata jalnic, n-am mai incercat niciodata sa editez o imagine cu atat de mult zgomot digital.

Si atunci imi vine idea sa testez engine-ul PRIME pentru reducerea zgomotului creat de DXO, ca l-am vazut laudat pe forumurile de foto straine si romanesti. Chiar in urma cu o luna intrasem la DXO pe site si citisem cateva chestii despre el. Engineul este de cativa ani dar cum eu sunt un tip conservator, nu prea ma intereseaza “gargara” obisnuita a producatorilor din domeniu foto si ma las destul de greu impresionat de orice chestie ridicata in slavi la lansare.

Am scris articolul acesta pentru ca dupa ce am pus osul la treaba si am facut niste comparatii cum arata imaginea in convertorul DPP si cea cu DXO cu noise reduction Prime apoi editata in Photoshop pe zone, am ramas destul de IMPRESIONAT ca totusi am reusit sa scot ceva decent din imagine.

Asa arata o comparatie 100% crop, inainte si dupa editare:

Nu exista algoritm perfect pentru eliminarea zgomotului digital. Orice algoritm de eliminare va lua cu el si o parte din detaliile fine ale subiectului. Ca sa vezi care este mai bun nu exista alta metoda decat sa le incerci pe toate cu diverse setari si sa compari apoi imaginile rezultate ca sa vezi cu proprii ochi raportul dintre zgomotul digital redus si detaliile fine pierdute.
——————————————-

COMPARATII INTRE DIFERITE TIPURI DE NOISE REDUCTION:

(1) DPP no NR | (2) DPP with NR | (3) DxO with Hi-Q NR | (7) LR with NR | (4) DxO with Prime NR | (8) DxO with DP NR

(9) DxO with DP NR + Topaz | (5) DxO Prime + PS | (6) DxO Prime + PS final | [Click pe linkuri pt. comparatie]

(1) DPP no NR | (2) DPP with NR | (3) DxO with Hi-Q NR | (7) LR with NR | (4) DxO with Prime NR | (8) DxO with DP NR

(9) DxO with DP NR + Topaz | (5) DxO Prime + PS | (6) DxO Prime + PS final | [Click pe linkuri pt. comparatie]

——————————————-

EXPLICATII PENTRU IMAGINILE DIN SLIDE:

(1) DPP no NR
S-a folosit pentru conversie raw softul Digital Photo Professional (DPP) 3.13 proprietar de la Canon. Cu setarile de reducere zgomot pe 0 (zero), atat pe luminanta (luminozitate) cat si pe crominanta (culoare). Ca sharpen s-a folosit metoda Unsharp Mask. La ISO 12800 imaginea are o multime de pixeli fierbinti (pixelii albi sau negri).

(2) DPP with NR
Am incercat mai multe setari de reducerea zgomotului din softul DPP. Pana la urma am ramas cu setarea +5 luminanta si +10 pe crominanta. Setarile mari pe luminanta sterg detaliile fotografiei, pentru ca incearca sa detecteze doar luminozitatea diferita a pixelilor alaturati fara sa caute deviatii de culoare.

(3) DxO with Hi-Q NR
S-a folosit pentru conversia raw softul DXO versiunea 10. Am incercat prima data algoritmul standard pentru reducerea zgomotului numit “High Quality“, cu setarea de +20 pentru luminanta. Principalul beneficiu la DxO fata de reducerea zgomotului din DPP, a fost ca reduce mult mai bine pixelii fierbinti (pixeli albi in general pentru ca ies mai puternic in evidenta).

(7) LR with NR
Are cifra 7 deoarece l-am adaugat ulterior. Am utilizat softul Adobe Lightroom versiunea 5.6 pentru ca este folosit de multi fotografi si simteam ca testul este incomplet fara acest convertor. Am incercat diverse setari la noise reduction si sharpen. Dar la un noise reduction mai bun pe fundal observam ca se reduc detaliile de penaj ale pasarii. Am incercat sa fac setarile incat sa pastrez aproximativ aceleasi detalii cu DxO Hi-Q, pentru ca mi se pare ca are performante similare cu acesta, poate putin mai bun.

(4) DxO with Prime NR
DxO Optics Pro versiunea 10 cu laudatul algoritm Prime pentru reducere zgomot digital. Intradevar se pare ca detecteaza mai bine zonele out of focus (backgroundul). Zgomotul pe background pare mai putin si mai fin decat pe algoritmul High Quality. Mi se pare ca depaseste clar si pe Lightroom, reusind sa pastreze mai multe detalii pe subiect si sa aiba un zgomot mai putin si mai fin pe fundal. Desi la autodetectie reducerea zgomotului pe luminanta a fost setat automat pe +40, l-am redus la +20 si m-am gandit ca o sa mai reduc in Photoshop lucrand pe zone (folosind layere si maskuri). Pentru ca nici un soft cat de destept ar fi nu are cum sa stie care anume este subiectul si unde se vrea mai mult zgomot in beneficiul pastrarii detaliilor.

(8) DxO with PD NR [Update 2021]
Imagine raw a fost introdusa in DxO Photolab 4 iar pentru reducere zgomot s-a folosit DeepPrime. Rezultatul este vizibil superior vechiului algoritm Prime. Zgomotul pe background este mai fin (si cu mai putine punte fierbinti intunecate), mai putin zgomot pe luminanta, iar detaliile pe subiect sunt mai bune. Am activat si noile module care fac corectii specializate pe camera si obiectiv de aberatii cromatice si compensare lens sharpness. Toate setarile au fost lasate pe automat.

(9) DxO with DP NR + Topaz [Update 2021]
Imaginea rezultata din DxO Photolab versiunea 4 a fost exportata ca fisier TIF si introdusa in Topaz Sharpen AI versiunea 2 pentru a incerca sa amplific si mai tare detaliile pe zonele in focus. Deoarece algoritmul “Stabilize” care scotea cele mai bune detalii mai crea si culori false (ca un fel de moire) si chiar zone oversharpen, am scos din Topaz si o varianta cu algoritmul simplu “Sharpen” care arata mai normal. Setarile au fost lasate pe “automat”. Topaz nu doar ca amplifica detaliile dar si reduce zgomotul pe background. Am imbinat cele doua imagini rezultate din Topaz in Photoshop folosind layere si maskuri, cu un mask facut rapid in 2 minute.

Concluzie: Cand am comparat imaginea (9) cu imaginea (5), supriza a fost de proportii. In imaginea (9) apar detalii fine care nu sunt de gasit oricat le-ai cauta cu in imaginea RAW originala. Programele DXO impreuna cu Topaz au reusit sa scoata detalii mai bune pe subiect si mai putin zgomot pe background decat ce am realizat eu cu vechiul DxO Prime urmat de noise reduction (in Neat Image) si sharpness (in Nik Sharpener), aplicat manual cu layere si maskuri in Photoshop. Masinaria a batut omul la editare!

(5) DxO Prime + PS
Am introdus in Photoshop TIF-ul rezultat din DxO cu engineul Prime. Urmatorul pas este sa reducem zgomotul pe background iar pe subiect amplificam sharpnessul.

Pentru reducerea zgomotului am folosit pluginul Neat Image pe Advanced Mode pentru a reduce in continuare zgomotul in special pe background (fundalul verde din spatele pasari), deoarece zgomotul iese mai mult in evidenta pe zonele defocusate. Deoarece granulatia rezultata din DxO prime este foarte fina (high frequency), am lasat la Neat Image setarea de “high frequency” la 0% , in timp ce low frequency l-am pus pe -50%, deoarece pe 0% actiona mai degraba asupra detaliilor din imagine. Am debifat si “Very low freqvency” deoarece actioneaza asupra zonelor largi afectand modul cum este randat backgroundul aglomerat.

Pe layerul cu subiectul am dat un sharpness folosind pluginul Nik Sharpener. Am folosit functia “Focus” pentru ca imbunatateste sharpnessul zonelor mai largi fara a afecta atat de tare zonele cu granulatie fina. Acest tip de sharpness se aplica doar daca se lucreaza pe zone cu mask, in caz contrar afecteza fundalul intr-un mod neplacut.

In ultimul pas am facut maskul, adica zona de transparenta intre cele doua layere. Aceasta este balanta intre noise reduction si sharpness. Cu un air brush de 100-200 pixeli, in 2 minute fara mari pretentii de exactitate a contururilor.

(6) DxO Prime + PS final
Am continuat cu editarea, facand imaginea mai calda pe umbre (color balance), ridicand luminozitatea imaginii cu levels, plus inca o imbunatatire usoara a detaliilor (mai degraba a maririi microcontrastului pe subiect) folosind tehnica “High Pass sharpening” (folosind un action). Plus saturatie (vibrance) si fixarea nuantei verde deschis.

——————————————-
Dupa un crop pentru a descentra subiectul si un resize, rezulta imaginea finala publicabila pentru galeria web: