Potlačení šumu na fotografiích

Stejně tak, jako měl filmový materiál na snímcích charakteristické zrno, tak mají digitální fotoaparáty na snímcích šum. Někdy je vidět více, jindy méně a někdy není vidět takřka vůbec (to ani při velkém zvětšení fotografie). Na některých snímcích je určitá míra šumu šum dokonce vhodná a krásně dokresluje fotografii. Nicméně věřím, že se shodneme na tom, že čím méně šumu v obraze je, tím lépe (alespoň ve většině případů). Dnešní digitální fotoaparáty mají naštěstí hned několik mechanizmů, jak se šumu zbavit. V jednoduchých fotoaparátech je funkce potlačení šumu dokonce automatická. V pokročilejších fotoaparátech je možné funkci potlačení šumu různými způsoby nastavit a ovlivnit.

Pro otestování této funkce jsem využil letitý fotoaparát Canon EOS 7D Mark II. Ten funkci potlačení šumu obsahuje, navíc je dobře zdokumentovaná.

Funkce potlačení šumu

Jak píši výše, i jednoduché fotoaparáty zpravidla funkci potlačení šumu obsahují. Nicméně spouští se automaticky – bez možnosti nastavení ze strany fotografa. To bohužel znamená, že v některých případech vznikají snímky, které vypadají, jako by byly „přejeté žehličkou“. Po vyfocení snímku tato fotografie putuje přes čip fotoaparátu, který ji nějakým způsobem upraví. Tímto typem fotoaparátů se dnes ale zabývat nechci. To proto, že vše probíhá automaticky a nelze to nějak ovlivnit. V takovém případě totiž stejně nezbývá nic jiného, než se s výsledky focení vašeho fotoaparátu smířit. Případně můžete výsledky ovlivnit tím, že do scény dodáte více světla. Fotoaparát pak sníží citlivost ISO a to povede i ke snížení šumu.

Pozitivní je, že s novějšími fotoaparáty se zpravidla vyvíjí i jejich čipy. Změny jsou sice pozvolnější, ale alespoň nějaké jsou. Díky tomu je funkce potlačení šumu stále více a více citlivější k detailům fotografií.

Naštěstí existují fotoaparáty, jako výše uvedený Canon. Den dokáže s šumem bojovat dokonce dvěma způsoby. Obsahuje totiž funkce:

• potlačení šumu dlouhé expozice,
• potlačení šumu při vysokém ISO.

Obě tyto funkce nyní otestuji a s výsledky vás seznámím. Obě aktivujete přes menu fotoaparátu. Ve výše uvedeném fotoaparátu se jedná o červené (hlavní) menu ve 3. části. Fotografie níže jsem fotil do formátu JPEG se standardním nastavením Picture Style.

Potlačení šumu dlouhé expozice

Tato funkce potlačuje šum u snímků, které vznikly při nastavení expozičního času na 1 sekundu a déle. Má jen dvě funkční nastavení.

Při nastavení na Automaticky se snímek s expozičním časem 1 sekunda a více analyzuje. Když na něm čip fotoaparátu šum zjistí, provede potlačení šumu a snímek uloží. Při nastavení na Povolit dochází k redukci šumu vždy, když je expozice dlouhá 1 sekundu a více. Druhé nastavení (vždy povoleno) umí potlačit i takový šum, který není detekovaný při nastavení na Automaticky.

Pamatujte, že po zapnutí této funkce je proces potlačení šumu přibližně stejně tak dlouhý, jako samotná expozice. Pokud tedy expozice trvá 10 sekund, přibližně dalších 10 sekund probíhá redukce šumu.

Fotografování se zapnutou funkcí potlačení šumu dlouhé expozice spotřebovává značené množství elektrické energie. Čip fotoaparátu díky tomu zpracovává signály ze senzoru takřka 2× tak dlouho, než bez aktivace této funkce. Pamatujte na to a mějte v zásobě náhradní akumulátor.

Test potlačení šumu dlouhé expozice

Přiznávám se, že vytvoření tohoto testu v domácích podmínkách se ukázalo jako větší problém, než jsem si ze začátku myslel. V první řadě jsem počkal do večera. Nicméně se ukázalo, že světla pouličních lamp, které se odráží o strop pokoje, generují více světla, než bych chtěl. Zatažené závěsy zase vytvářely takřka totální tmu a pro vyfotografování scény nestačila ani 10minutová expozice. Díky tomuto zkoušení přišel akumulátor fotoaparátu o značnou část svojí energie. Musel jsem tedy vymyslet nějaké lepší řešení aktuální situace.

Nakonec mi pomohla lucerna od společnosti Ledlenser. Tu jsem nejprve umístil do blízkosti scény (na nejnižší výkon). Později do vedlejší místnosti (osvětlovala scénu odrazem světla od zdí – druhý test). První test proběhl s těmito parametry:

• expozice 3 minuty,
• clona f/11,
• citlivost ISO 100,
• vypnuté potlačení šumu pro dlouhé expozice,
• kvalita exportu nastavena na 85 % kvality JPEG kvůli velikosti souboru,
• export je výřez 1:1 v nejhorším místě na fotografii (s nejvyšším počtem artefaktů).

O 3 minuty později se dostavily výsledky. Expozici jsem trefil správně, ale šum / rušivé artefakty se na testovací scéně jaksi nevyskytovaly. Což je skvělé! Nicméně takhle jsem si test úplně nepředstavoval.

Pro test jsem využil kus bílého papíru s drobným černým písmem. Ukázalo se, že jsem zvolil velmi nevhodný povrch pro testování této funkce. Naštěstí bylo ve scéně i dost jiného místa mimo hloubku ostrosti, kde se jisté artefakty ukázaly. To tmavě červené je chlupatá deka na posteli. Oranžová barva je kus krabice od počítačové myši.

Na výřezu papíru nejsou artefakty postřehnutelné. V pravé části se vyskytuje 6 bodů, které nemají na snímku co dělat. Vznikly díky dlouhé expozici. Nejedná se o „vypálené pixely“.

Pokračování prvního testu a výsledky

Následně jsem pořídil druhý snímek se stejnými parametry jako v předchozím případě. Jedinou výjimkou bylo zapnutí funkce potlačení šumu dlouhé expozice. Nemá moc cenu sem přidávat nějaký další výřez výsledného snímku. Věřte, že všechny ty drobné tečky v obraze zmizely. Ono jich ani předním moc nebylo… Běžný počet artefaktů výše se pohyboval kolem 2 až 4 artefaktů na výřez o velikosti 700 × 600 pixelů.

Každopádně se ukázalo, že artefakty v obraze, které vznikají díky dlouhé expozici, mají podobu různobarevných teček. Často i bílých. Jsou tedy více patrné na tmavých místech v obraze.

Druhý test

Po dlouhých 9 minutách čekání (3 + 3 × 2) jsem zkusil ještě jeden obdobný test. Stejná scéna, stejné nastavení. Tedy až na nastavení citlivosti ISO, kde jsem nastavil hodnotu 3200. Ještě jednu změnu jsem provedl – odnesl lucernu o značný kus dále. Konkrétně přibližně 4 metry od scény a ještě „za roh“. Kdybych tak neučinil, byl by na výsledném snímku vypálený bílý flek.

Po dalších 9 minutách jsem skončil s fotografováním. Snímky poté putovaly do počítače k analýze. Bylo to akorát včas, protože fotoaparát upozorňoval na nízkou hladinu akumulátoru. Ano, nebyl jsem připravený a před testem jsem již dříve použitý akumulátor nenabil.

Výsledkem testu je, že funkce potlačení šumu dokáže opravdu velmi výrazně šum a artefakty v obraze potlačit. Jedinou nevýhodou je zaměstnání fotoaparátu na dvakrát tak dlouho, než jak probíhá standardní expozice. V mém případě šlo „jen“ 3 + 3 minuty. Znám ale krajináře, kteří takto fotografují večerní krajiny třeba i 20 minut. Když fotografují v létě, kdy jsou noci krátké, stačí vyfotit jen několik snímků a přijde svítání. Navíc potřebují zásobu akumulátorů, protože čip fotoaparátu pracuje na plné obrátky. Fotoaparát se také vcelku hřeje, což se opět nepěkně projevuje na množství šumu a artefaktů v obraze.

Potlačení šumu při vysokém ISO

Při zapnutí této funkce dochází k potlačení šumu na fotografii při jakékoliv citlivosti ISO. Je však účinnější zejména pro vyšší citlivosti. Při nižších citlivostech je šum potlačený především v tmavých částech snímku.

Funkce má 3 úrovně + jedno speciální nastavení.

Poslední položkou (která na snímku není vidět) se jmenuje Potlačení šumu u více snímků. Ta dosahuje ještě lepší kvality snímků, než když je použitá možnost Vysoké. Snímek ale vzniká tak, že se pořídí 4 fotografie, které se ve fotoaparátu automaticky vyrovnají a sloučí do jednoho výsledného souboru.

Potlačení šumu u více snímků má oproti jiným položkám několik omezení. Je třeba, aby se fotoaparát při pořizování snímků pokud možno co nejméně pohyboval. V opačném případě může být účinek potlačení šumu nulový. Je tedy více než vhodné použít stativ. Též je třeba, aby se fotografovaný objekt nehýbal. V obraze může zůstat zbytkový obraz po pohybujících se objektech. Problém nastává, když jsou ve scéně pruhy, mříže, příp. ploché jednotónové plochy. V takovém případě ono srovnání snímku nemusí fungovat příliš dobře.

Test potlačení šumu při vysokém ISO

Pro test potlačení šumu při vysokém ISO jsem pořídil vcelku solidní řadu fotografií. Fotografování probíhalo tak, že na fotoaparátu byla napevno nastavená clona f/9. Expoziční režim jsem přepnul na prioritu clony. Následně se fotilo od citlivosti ISO 100 až po vysokých 51200. Konkrétně tak, že první snímek byl vždy bez zapnuté funkce potlačení šumu při vysokém ISO. Další snímky byly poté fotografované se zapnutou funkcí potlačení šumu s nastavením: nízké, standardní, vysoké a více snímků.

Na snímku níže vidíte fotografovanou testovací scénu. Jedná se o kompas od Turistické známky. Což mi připomíná – kdybyste se chtěli zbavit nějakých takových dřevěných turistických známek, napište mi. Již nějakou dobu je sbírám…

Výsledky prvotního fotografování

Po analýze vyfotografovaných snímků jsem provedl menší redukci celkového počtu snímků. Konkrétně pro nastavení citlivosti ISO 100, 200, 400, 800 a 1600. To z toho důvodu, že vzhledem k množství šumu v obraze se jednalo o dost nudné snímky. Od citlivosti ISO 3200 již začínají být výsledky funkce potlačení šumu zajímavější. Navíc chci šetřit místem na webhostingu, který jaksi není nekonečný a zdarma.

Na složených snímcích níže jsou k dispozici výřezy 1:1 – stejné, jako na obrázku výše. V levé části (první snímek) je funkce potlačení šumu vypnutá. Na dalších snímcích je funkce potlačení šumu při vysokém ISO zapnutá. Konkrétně na hodnoty: nízké, standardní, vysoké a pro více snímků. Součástí výřezu jsou i malé ikonky, které jsou převzaty z nastavení fotoaparátu.

Výsledky testu

Výsledky testu byly vcelku dosti překvapující. To z toho důvodu, jak moc je funkce schopna potlačit šum na fotografii. Když se například podívám na výřezy pro citlivost ISO 12800. Na prvním snímku bez aktivované funkce potlačení šumu je onoho šumu opravdu nadbytek. Nejedná se jen o takové to „černobílé zrnění“, ale také o barevný šum.

Při nastavení funkce na „nízké“ velmi ubylo nepříjemného barevného šumu a snímek je o něco koukatelnější. Při nastavení na „standardní“ ubylo ještě více šumu. Na druhou stranu, snímek začíná vypadat, jako by byl lehce přejetý žehličkou. Nicméně onen efekt není tak markantní, jako u některých jiných fotoaparátů. Po nastavení funkce na „vysoké“ je šum ještě více potlačený a obraz takříkajíc vyžehlený. Některé části obrazu jsou obtížně čitelné (například číslice 340 a 20). Po aktivaci funkce „více snímků“ ještě více ubude šumu v obraze, a i když obraz stále trpí efektem žehličky, je na tom o dost lépe, než při předchozích nastavení funkce. Dokonce i zmiňovaná čísla 340 a 20 jsou nyní o dost čitelnější.

Při ještě vyšších citlivostech ISO je v obraze šumu vážně hodně. Závěr fungování funkce potlačení šumu si tedy udělejte sami z přiložených snímků. Nutno ještě dodat, že díky této funkci můžete směle pořizovat snímky i při vyšších citlivostech ISO. Ne, že by šum na snímcích nějak zázračně zmizel, ale je solidním způsobem potlačený při zachování detailů na často přijatelné úrovni.

Osobní zkušenost

Přes mnohé přednosti funkce potlačení šumu přiznávám, že tuto funkci spíše nepoužívám. Ne, že by snad nedokázala pomoci. Pravdou je, že jsem klidnější, když mám nad výsledným obrazem kontrolu. Proto spoléhám na různé „odšumovací algoritmy“ v programech na úpravu fotografií. V nich si zvolím, co se má se šumem dít. Jak moc bude potlačený, o jaké části scény mi jde, jestli potřebuji zredukovat barevný šum, nebo jen neurčité „zrnění“… Mám rád nad výsledkem kontrolu. Obzvlášť, pokud toužím fotografii poté vytisknout ve větší velikosti.

Nicméně neříkám, že je funkce potlačení šumu nějak špatná. Naopak jsem byl překvapený, kolik toho dokáže zachránit. Často není ani potřeba, aby fungovala na nejvyšší výkon. Samozřejmě vždy záleží na tom, s čím fotíte, co fotíte, v jakém prostředí a jak je vše nastavené. Koneckonců nic vám nebrání si funkci vyzkoušet (umožňuje-li to váš fotoaparát).

Neodpustím si ještě jednu poznámku. Bohužel stále existují fotoaparáty, které při potlačení šumu napáchají více škody než užitku. Přebytečný šum odstraňují tím, že celou scénu doslova rozmažou. Proto si tuto funkci opravdu u svého fotoaparátu nejprve řádně otestujte.

Závěrem

Je-li váš fotoaparát vybavený funkcí potlačení šumu, určitě zvolte její následné používání. Tedy minimálně pokud fotíte v situacích, kde je následně šumu v obraze nadbytek. Vřele doporučuji si před „velkým focením“ tuto funkci nejprve otestovat. To proto, abyste pak nebyli nemile překvapeni, co funkce při určitém nastavení dokáže.