99. רעש חזותי Visual Noise, חלק ב

בפוסט הקודם עסקתי בגורמי הרעש השונים. בפוסט זה אדון בדרכים העיקריות המשמשות לטיפול ברעשים על מנת להקטין את השפעתם השלילית על איכות הדימוי וכן אסקור את הכלים העיקריים העומדים לרשות הצלמים לצורך זה.

תזכורת מן הפוסט הקודם: רעש חזותי, ללא קשר למקורו בא לידי ביטוי כשינויים בלתי רצויים בצבע ובבהירות של פיקסלים בדימוי. אזורים שאמורים להיות חלקים ואחידים כוללים פיקסלים ברמות בהירות וצבעוניות שונות מן הצפוי. כמו כן, פרטים קטנים בדימוי אובדים עקב שונות גבוהה מדי של בהירות וצבעוניות.

מעבר לפעולות שביכולתנו לנקוט בהן כדי לצמצם את הרעש כפי שפירטתי בפוסט הקודם כל שנותר לעשות לאחר הצילום הוא להשתמש בכלים להסרת רעשים. כלים אלו מובנים לתוך כל המצלמות הדיגיטליות לצורך טיפול בקבצי JPEG  וכן לתוך תוכנות לעיבוד תמונה כגון Photoshop, Lightroom, CaptureOne וכו׳.  קיימים גם מספר ישומים יעודיים להסרת רעש כגון Topaz DeNoise, Neat Image
Nik (Google) Software DeFine ואחרים. ישומים אלו פועלים כישומים עצמאיים או כ-Plugin ל-Photoshop או Lightroom. כרגיל אצל צלמים, מתנהלים אין סוף ויכוחים באשר לכלי הטוב ביותר להסרת רעש. אין לי כוונה להיכנס כאן לשדה המוקשים של הויכוח חסר התוחלת הזה. באופן אישי, אני חי בשלום עם הכלי להסרת רעש המשולב ב-Lightroom אליו אתייחס בהרחבה בהמשך.

אולם עוד לפני כן, חשוב להבין מה בעצם עושה כלי להסרת רעשים וכיצד הוא פועל.
מאחר והרעש מהווה שינויים בלתי רצויים בבהירות ובצבעוניות של הפיקסלים בדימוי, למעשה ישום להסרת רעש צריך לדעת לזהות האם שינויים בדימוי הינם רעש או לא ומה מידת האגרסיביות הדרושה של הפעולה להסרת הרעשים. השאלה השניה חשובה מאד מאחר וכל הסרת רעשים גורמת לירידה בכמות הפרטים בדימוי וכתוצאה מכך לירידה נתפשת בחדות.

כמו כן, כפי שהוזכר בפוסט הקודם הרעש משפיע באופן שונה על ערוץ הבהירות ועל ערוצי הצבע אדום, כחול וירוק בדימוי. מאחר והעין רגישה יותר לשינויים בבהירות נעדיף בד״כ לטפל בהסרת הרעש בערוצי הצבע: פגיעה בפרטים המיוצגים ע״י הבהירות יפגעו מאד בחדות הנתפשת. ברוב המקרים הדימוי יכלול יותר פרטים המיוצגים ע״י ערוץ הבהירות מאשר ע״י ערוצי הצבע. רוב הצופים מוצאים שרעש בערוצי הצבע מפריע להם יותר מאשר רעש בערוץ הבהירות. ולכן, כל הכלים להסרת רעשים מאפשרים למשתמש לטפל בנפרד ברעש בערוץ הבהירות ובערוצי הצבע. רעש בערוץ הבהירות נראה כמו גרעיניות של סרט צילום. רעש בערוצי הצבעוניות נראים ככתמים צבעוניים.

קיימות מספר שיטות להסרת הרעשים:

א. מסנן מחליק ליניארי (Linear Smoothing Filter): באמצעות טכניקה הידועה כפיתול (Convolution) הדימוי המקורי מפותל לתוך מסיכה של Low Pass Filter, וע״י כך ערכו של כל  פיקסל נעשה דומה יותר לערכי הפיקסלים שמסביבו. שיטה זו גורמת לטשטוש מאחר וערכי פיקסלים ששונים מאד מאלו שמסביבם ״ימרחו״ באזור בו הם נמצאים. עקב הטשטוש שיטת ההחלקה הליניארית איננה פופולרית כשיטה עצמאית אלא כחלק מתהליך לא ליניארי.

ב. פעפוע אניסוטרופי (Anisotropic Diffusion): בשיטה זו האלגוריתם מזהה את קצוות הדימוי וקצוות של אזורים השונים מאד זה מזה וכתוצאה מכך ניתן להסיר רעש ללא טשטוש של קצוות הדימוי.

ג. ממוצעים לא מקומיים: בשיטה זו מחושב ממוצע הערכים של כל הפיקסלים בדימוי. האלגוריתם בודק את מידת הקרבה של הממוצע לערך המעשי של כל פיקסל ומחשב את משקלו של פיקסל זה ברעש.

ד. מסננים לא ליניאריים (Non linear filters), כדוגמת מסנן החציון (Median Filter) בודק כל פיקסל בדימוי, עורך את כל הפיקסלים בסביבתו של הפיקסל הנבדק בהתאם לערכי הבהירות שלהם ומחליף את ערך הבהירות המקורי של הפיקסל בערך החציוני של ערכי הפיקסלים שנבדקו. קיימות מספר גרסאות של מסננים אלו בהתאם למידת האגרסיביות של התיקון.

ה. התמרת אדווה (Wavelet Transform): שיטה המאפשרת, בשילוב עם  שיטות סטטיסטיות מתקדמות הסרת רעשים יחד עם שימור הפרטים בדימוי.

ו. חיבור מספר קבצים של אותו הצילום יחד: זוהי למעשה שיטה ידנית, המצריכה ביצוע מספר חשיפות של  נושא נייח (רצוי כאשר המצלמה על חצובה): וחיבור הדימויים ב- Photoshop. ע״י כך למעשה משתמשים בעיקרון הידוע שככל שיש לנו יותר דגימות של הנושא כך איכותו עולה ויחס האות לרעש עולה (כלומר משתפר). השיטה מבוססת על חישוב ערך החציון של כל פיקסל בדימוי, התהליך כולל 4 שלבים:
1. פתח את כל הדימויים כשכבות ב- Stack ב-PS.
2. ישר אות השכבות ע״י: Edit—Auto align Layers
3. בחר את כל השכבות והפוך אותן ל-Smart Object
4. הפעל את חישוב החציון: Layer—Smart Objects—Stack Mode—Median

בשיטה זו, אם יש בנושא אלמנט שנע בין החשיפות, הוא למעשה יועלם ולא יופיע בדימוי הסופי (דרך טובה לסלק נושאים בתנועה לא רצויים, גם בלי קשר להסרת הרעש)
מאמר בנושא זה ניתן למצוא כאן.

כמו כן, ישומים להסרת רעש עושים שימוש בפרופילי רעש המאפיינים מצלמות שונות. באמצעות זיהוי המצלמה בה צולם הדימוי והפעלת הפרופיל המתאים שחושב מתוך כמות גדולה של צילומים באותה המצלמה ניתן לבדל את הרעש מן המידע ולהסירו באופן מיטבי בלי לפגוע באופן משמעותי בדימוי כולו.

את המשתמש הממוצע כמובן לא מענין מה קורה מאחורי הקלעים של הכלי להסרת רעשים בו הוא משתמש ומה בעצם קורה שם. הוא פשוט רוצה כלי שיסיר את הרעש מבלי לפגוע יתר על המידה בחדות ובפרטים העדינים שבדימוי. הבעיה היא שאין נוסחה כללית בה אפשר להשתמש מאחר וכל דימוי הוא שונה. ובכל זאת אנסה להביא כאן דרך עבודה שעשויה להתאים לרוב המקרים ולפחות לשמש כנקודת מוצא סבירה.

ב-Lightroom, תפריט Detail במודול Develop כולל את כלי החידוד ואת הכלי להסרת רעשים. הסיבה להימצאותם באותו התפריט היא העובדה שקיים שיווי משקל בין חדות הדימוי לבין רמת הרעש שבו. לא קל להגיע לאיזון זה אולם הימצאות שני הכלים זה מתחת לזה מקלה על כך.

לוח הכלים לחידוד כולל את הסקלות הבאות: Amount, Radius, Detail, Masking
לוח הכלים להסרת רעש כולל את הסקלות הבאות:
Luminance ,Detail, Contrast, Color, Detail, Smoothness

יש לזכור שמצב ברירת המחדל לגבי הסרת רעש הצבעוניות איננו 0 אלא
Color 25, Detail 50 Smoothness 50. מצב זה מסלק את רוב רעש הצבעוניות בדימוי ומספק פתרון טוב לרוב הדימויים. אם יש צורך ניתן כמובן להשתמש בערכים גבוהים יותר ולבדוק את השפעתם על הדימוי.
מומלץ להתחיל בהזזת סקלת ה-Luminance ל-25-30: יש לחכות מספר שניות כדי לצפות בשינוי. בשלב הבא מומלץ להזיז את סקלת Detail ימינה ושמאלה ממצב ברירת המחדל 50 ולצפות בשינויים כדי להחליט מהו המצב האופטימלי: הזזה שמאלה תגרום לריכוך הדימוי ואילו הזזה ימינה להבלטה של פרטים. את סקלת ה-Contrast אני משאיר בד״כ ללא שינוי ממצב ברירת המחדל 0.

לאחר סיום תהליך הסרת הרעש יש לבדוק את השפעת הסרת הרעש על החדות הכוללת של הדימוי. במידה ויש תחושה של ריכוך ניתן לנסות להעלות את ערך ה-Amount בתפריט ה-Sharpening. יש להמנע מהעלאה מופרזת מאחר והיא תביא שוב לידי ביטוי את הרעש. ניתן להשתמש בסקלת ה-Masking המיועדת להגן על אזורים כהים מפני החידוד: מאחר ובאזורים כהים יחס האות לרעש נמוך חידוד יגרום ל״הקפצת״ הרעש באזורים אלו. סקלת ה-Masking מיועדת למסך אזורים כהים שאיננו מעונינים לחדד.

דוגמאות משכנעות להסרת רעש בישומים שונים ניתן לראות כאן. שימו לב שההתייחסות במאמר זה    ל-Photoshop ול-Lightroom היא לגרסאות לא עדכניות.

בעודני עמל על עריכתו הסופית של פוסט זה התפרסמה באתר amateurphotographer.co.uk השוואה מענינת בין כלים שונים להסרת רעשים. לדעת כותבי המאמר הכלי הטוב ביותר הוא זה המשולב ב-
DxO OpticsPro 11 Elite, שקיבלה ציון של 5 מתוך 5. הכלי להסרת רעשים ב-Lightroom/Photoshop  קיבל ציון של 4.5 מתוך 5, כאשר לצרכי רוב הצלמים המצלמים קבצי RAW זהו הכלי האידיאלי. כפי שציינתי בתחילת הפוסט זאת היא גם דעתי. הכלים האחרים הנזכרים במאמר זכו לציונים נמוכים יותר.

תמונה ראשית: מתוך אתר Topaz labs.com