Почему в фотографическом шуме присутствует иллюзия деталей?

Question

У меня есть следующее изображение с шумными горами.

В нижней части изображения отношение сигнал / шум слишком низкое, чтобы содержать реальные детали, но когда я удаляю весь шум из этой области, он не выглядит естественным (с моей точки зрения). Почему шум создает иллюзию деталей в этом случае? Когда мне следует прекратить шумоподавление, чтобы сохранить естественный внешний вид?

Финал (слегка убран шум и обострен):

Оригинал

Оригинальная заточка

Оригинал деноизирован

Answer 1

Хотя может быть правдой, что шум добавляет иллюзию деталей, в этом примере я думаю, что вы неправильно истолковываете то, на что смотрите.

Если я уберу весь шум в его нижней части, он не будет выглядеть естественно (с моей точки зрения)

Это в основном потому, что никакой алгоритм шумоподавления не может идеально удалить весь шум и сохранить все детали. Версия, которую вы получаете после запуска удаления шума, - , а не - точное представление сцены без каких-либо шумов, но вместо этого это изображение, которое было изменено, удаляя некоторый шум, но вместе с ним удаляя или изменяя детали а также.

Разные алгоритмы различаются в конечном результате, но ничто из того, что устраняет значительное количество шума, не даст вам нечто такое же «естественное», как оригинал, если бы в нем не было шума. Разница между алгоритмами только изменяет как неестественно и каким образом неестественно.

Более подходящим экспериментом может быть начало с точной фотографии с низким уровнем шума и добавление к ней шума.

Что касается первоначального утверждения, шум может по меньшей мере маскировать некоторые заметные артефакты, а маскировка заметных артефактов может создать иллюзию того, что вы начали с более точного изображения. Шум может маскировать полосы, которые вы могли бы получить из 24-битного цвета при некоторых градиентах, он может маскировать блокировку, если изображение использовало сжатие с потерями, и он может маскировать неестественное сглаживание / уменьшение шума (например, если изображение выглядит неестественно из-за слишком значительное снижение шума, добавление немного шума может замаскировать это и сделать его «менее неестественным»). Тем не менее, ни в одном из этих случаев он фактически не добавляет каких-либо точных деталей, он просто создает иллюзию более точного изображения, поскольку он маскирует контрольные признаки неверности.

Answer 2

Шум является случайным, он вызывает колебания значений серого от одного пикселя к другому. Это случайная информация, представленная в наименьшем масштабе на изображении. Если вы удалите его, то это создаст иллюзию того, что изображение стало менее резким, так как значения серого больше не меняются так быстро в наименьшем масштабе. Это не означает, что удаление шума само по себе плохо. Применение агрессивного шумоподавления может привести к удалению реальных деталей, но даже если вы удалите шум с помощью укладки изображений, который фактически усиливает реальные детали при удалении шума, вы получите изображение, которое выглядит поверхностно менее резким. Но поскольку в этом случае нерезкость также может быть вызвана смещением, я обычно внимательно изучаю изображение, чтобы увидеть, есть ли признаки реальных проблем (острые края или точечные объекты будут более размытыми, или вы увидите там побочные эффекты) .

Это также зависит от того, как работает наше восприятие. Когда мы смотрим на изображение, мы не всегда сканируем все изображение и восстанавливаем его в нашем мозге, если мы видели подобное изображение, прежде чем просто использовать старую сохраненную версию в нашем мозгу и просто изменим ее при необходимости. Мозг пытается интерпретировать то, что он видит, в терминах того, что он видел раньше, в этом случае он распознает новое изображение как нечеткую версию предыдущего изображения. Это означает, что люди, которые видят только изображение с подавленным шумом, не заметят явной нерезкости.

Answer 3

В дополнение к тому, что сказали другие участники: алгоритм, который вы использовали, влияет на грубые детали, он не просто удаляет мелкий шум.

Я загрузил 10-пиксельные размытые копии "оригинала" и "с шумом" здесь:

http://filebin.net/97jdl8sd5t или здесь http://imgur.com/a/5eUW3

(вы можете сделать это самостоятельно). Если вы быстро переключитесь между ними, вы увидите существенную разницу - которая еще сильнее, если изображения не размыты.

Ответ: это не иллюзия, оттенки «оригинального» изображения, безусловно, содержат больше контраста.

Примечание 1: в «обесцвеченном» виде по сравнению с «оригиналом» заметно увеличение резкости. Я не знаю, что могло быть причиной этого. Примечание 2: некоторые шумоподавляющие инструменты имеют отдельные настройки для грубого шума (например, NoiseNinja). Примечание 3: в некоторых инструментах шумоподавления есть настройка, называемая «гамма». Этот параметр может повлиять на агрессию шумоподавления в тени. «Гамма» обычно устанавливается на гамму цветового пространства изображения.

Answer 4

Шум не такой уж случайный. Большая часть фотосайта получает фотонные удары во время экспозиции. Эти попадания вызывают электрический заряд. Поскольку экспонирующий свет играет на датчике в течение короткого времени, а проецируемое изображение с объектива слабое, для усиления заряда необходимо усиление. После экспонирования каждый заряд фотосайта отправляется на преобразователь и усилитель. В результате будет назначен цифровой клапан для каждого сайта. Степень усиления определяется настройкой ISO и логикой программного обеспечения для обработки.

Было бы идеально, если бы все усилители работали с одинаковой эффективностью. Однако это еще не достигнуто. Каждый усилитель - это сущность с немного другим темпераментом. Результатом является индуцированная статика, которую мы называем шумом. Это фиксированный шаблон шума. Он отображается в виде набора пикселей, которые должны воспроизводиться без выдержки, то есть черного цвета, а темно-серый. Это шум, который вы принимаете.

Добавьте к этому цвету. Это то, что происходит, когда фотосайт перенасыщен слишком большой выдержкой. Часть заряда просачивается на соседние фотосайты. Этот акт вызывает ложные данные на этих смежных фотосайтах.