Giảm nhiễu trong hình ảnh kỹ thuật số là gì?

Sau đó, Beauty Beautygate, iPhone là phiên bản iPhone mới nhất có thể khiến hình ảnh của mọi người dường như quá mịn màng, là kết quả của hai điều: tính năng Smart HDR mới và giảm nhiễu mạnh mẽ. Nhưng giảm nhiễu kỹ thuật số là gì và tại sao nó lại quan trọng như vậy? Hãy cùng tìm hiểu.

Cảm biến camera hoạt động như thế nào

Cảm biến kỹ thuật số trong điện thoại hoặc máy ảnh của bạn được tạo từ hàng triệu bức ảnh nhỏ. Mỗi photosite tương ứng với một pixel trong ảnh cuối cùng. Khi ánh sáng chiếu vào photosite, nó sẽ tạo ra một điện tích. Càng nhiều ánh sáng chiếu vào photosite, điện tích được tạo ra càng mạnh và pixel càng sáng trong ảnh cuối cùng.

Cũng như điện tích được tạo ra bởi ánh sáng chạm vào cảm biến, cũng có một lượng nhỏ dòng điện ngẫu nhiên tạo ra nhiễu kỹ thuật số. Đây là lúc vấn đề bắt đầu.

Vì điện tích được tạo ra ở mỗi photosite tỷ lệ tuyến tính với lượng ánh sáng chiếu vào nó, nên các toán học chỉ ra rằng các vùng sáng hơn của hình ảnh có nhiều dữ liệu hơn so với các vùng bóng tối. Điều này có nghĩa là tỷ lệ tín hiệu / nhiễu thấp hơn trong các vùng tối của hình ảnh, đó là lý do tại sao các vùng bóng tối của hình ảnh dễ bị nhiễu hơn.

Một yếu tố khác là kích thước cảm biến. Các cảm biến lớn hơn thu thập nhiều ánh sáng hơn đơn giản vì chúng lớn hơn. Do đó, chúng ít bị nhiễu kỹ thuật số hơn vì tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cao hơn. Máy ảnh điện thoại thông minh - vì chúng có cảm biến nhỏ như vậy - đặc biệt dễ bị nhiễu.

Chuyển đổi dữ liệu thành hình ảnh

Khi bạn chụp ảnh, trừ khi bạn chụp ở định dạng RAW, máy ảnh của bạn sẽ chuyển đổi dữ liệu hình ảnh thành tệp hình ảnh JPG. Nó thực hiện điều này với một số phép toán khá phức tạp mà cuối cùng lại vứt đi rất nhiều dữ liệu để có được một tệp có thể sử dụng được.

Hầu hết các máy ảnh cũng xử lý hình ảnh thu được một chút để làm cho nó trông đẹp hơn. Họ làm những việc như tăng độ tương phản và độ bão hòa, nhưng họ cũng chạy một số thuật toán giảm nhiễu. Trong hình ảnh bên dưới, bạn có thể thấy chế độ xem cạnh nhau của JPEG và tệp RAW chưa được xử lý được chụp cùng lúc với iPhone 7 Plus của tôi. Kiểm tra xem có bao nhiêu nhiễu hơn trong ảnh RAW.

Nói chung, đây là một điều tốt. Nhiễu kỹ thuật số là xấu, và các thuật toán giảm nhiễu được hiểu khá rõ; chúng hoạt động bằng cách lấy trung bình các biến thể nhỏ giữa các pixel. Bạn có thể thấy điều đó, đặc biệt là ở những điểm nổi bật, trong những bức ảnh cận cảnh từ những hình ảnh trên.

Đối với hầu hết các phần, hình ảnh của bạn sẽ trông đẹp hơn sau khi giảm nhiễu được áp dụng. Đây là một phần quan trọng của xử lý hậu kỳ bất kỳ hình ảnh kỹ thuật số nào. Không thể phủ nhận ảnh JPEG là một hình ảnh đẹp hơn so với RAW thô. Nó chỉ trở thành một vấn đề khi các thuật toán quá tích cực cho đối tượng, như trường hợp của beautygate. Khi điều này xảy ra, các biến thể tự nhiên như tông màu da sẽ được làm mịn cũng như bất kỳ nhiễu kỹ thuật số nào. Tôi đã đưa mọi thứ đi quá xa trong hình ảnh dưới đây.

Và vì dữ liệu gốc bị vứt đi, bạn không thể làm gì nhiều sau khi thực tế.

Ngăn chặn giảm tiếng ồn mạnh mẽ trên điện thoại của bạn

Cách đơn giản nhất để ngăn điện thoại hoặc máy ảnh của bạn áp dụng thuật toán giảm nhiễu quá mạnh là ngăn không cho chúng áp dụng bất kỳ giảm nhiễu tự động nào. Để làm điều này, bạn chỉ cần chụp ở định dạng RAW.

Với hình ảnh RAW, tất cả dữ liệu hình ảnh - nhiễu và mọi thứ - được lưu trữ trong tệp. Nó mang lại cho bạn nhiều thời gian hơn khi làm hậu kỳ và cho phép bạn kiểm soát mức độ giảm tiếng ồn được áp dụng.

Trên iPhone, bạn sẽ cần sử dụng ứng dụng camera của bên thứ ba. Tôi là một fan hâm mộ lớn của Halide. Trên Android, ứng dụng camera trên điện thoại của bạn có thể cho phép bạn chụp RAW; nếu không, VSCO là một lựa chọn miễn phí tuyệt vời. Theo mặc định, máy ảnh DSLR hoặc mirrorless của bạn sẽ chụp ảnh RAW. Nếu đó không phải là mặc định trên máy ảnh của bạn, sẽ có một cài đặt trong menu để thay đổi định dạng mà hình ảnh được lưu.

Giảm tiếng ồn không phải là một điều xấu, nhưng khi máy ảnh hoặc điện thoại thông minh của bạn tự động áp dụng quá nhiều, mọi thứ có thể trông kỳ lạ. Điều tốt nhất để làm là chụp RAW và kiểm soát.