Skąd się bierze szum?
Analogowy szum, zwany po prostu ziarnem, swoją przyczynę ma w samej strukturze materiałów światłoczułych. W odpowiednio dużym powiększeniu (i pewnym uproszczeniu) jest to bowiem dla wersji czarno-białej zawiesina drobnych kryształków halogenków srebra w żelatynie lub innej substancji stabilizującej. Dokładny skład emulsji zmieniał się z upływem lat, pojawiały się różne substancje dodatkowe, poprawiające czułość na różne części widma światła, a w wersjach kolorowych dochodzą do tego filtry barwne. Zasada pozostawała jednak ta sama – kryształki czerniały pod wpływem światła, tworząc obraz. Ominę tu część o wywoływaniu, utrwalaniu i tak dalej – dla tematu nie ma to większego znaczenia. Istotny jest natomiast jeden fakt: podatność na światło okazała się tym większa im większe były kryształki. W odpowiednio zaś dużym powiększeniu kryształy zaczynały być widoczne i tworzyły ziarno, czyli chaotyczną strukturę ciemnych punktów. Im czulszy był film, tym ziarno było lepiej widoczne.
Czytaj także: Historia fotografii – od camera obscura do smartfonu (focus.pl)
Walce z ziarnem poświęcono wiele uwagi, idąc dwutorowo: po pierwsze, modyfikowano receptury produkcji materiałów światłoczułych, próbując z jednej strony zmniejszyć drobinki światłoczułe, a z drugiej uczynić je podatniejszymi na światło. Po drugie, wymyślono nowe sposoby wywoływania, zmniejszające ziarnistość już naświetlonych negatywów. W efekcie u schyłku fotografii analogowej większość amatorów mogła sięgnąć po wysokoczułe materiały (przy czym znaczyło to wtedy ISO 400, a czasem aż ISO 800) nawet do fotografii kolorowej i nie przejmować się zbytnio ziarnem, dopóki powiększenia nie przekraczały powiedzmy formatu A4. Kto musiał mieć materiał najwyższej jakości sięgał jednak po film drobnoziarnisty, o niskiej czułości – popularny diapozytyw kolorowy do fotografii krajobrazu, Fujifilm Velvia, miał czułość zaledwie ISO 50.
Szum w erze cyfrowej
Wzrost popularności fotografii cyfrowej spowodował, że problem powrócił ze wzmożoną siłą. Oczywiście nie było tu kryształków srebra i emulsji, zamiast niej była matryca CCD, a później CMOS. A ponieważ żaden obwód elektroniczny nie pracuje idealnie, to (znów, w uproszczeniu) czułe na światło piksele nawet w zupełnej ciemności mogły zwracać wartości inne niż umowne „0”. Do tego, by uzyskać inne niż bazowa czułości ISO z użytego sensora, sygnał musiał być wzmacniany przed dalszą obróbką – niestety wraz z tym przypadkowym szumem. Z praktycznego punktu widzenia wpływ na wielkość szumu ma jeszcze jeden element poza wzmocnieniem: wielkość pojedynczej komórki światłoczułej. Większa sprzyjała stabilniejszej pracy, zmniejszając szansę na przypadkowe wartości.
Szum cyfrowy okazał się znacznie bardziej dokuczliwy niż analogowy. Jednym z powodów była marketingowa wojna megapikselowa – niewielkie sensory były coraz gęstsze, a za tym nie nadążała ich sprawność. Do tego matryca punktów światłoczułych miała regularny rozkład i cyfrowy szum dużo bardziej rzucał się w oczy niż chaotyczne ziarno analogowe. Konstruktorzy tanich aparatów sięgnęli więc po programowe odszumianie. Cyfrowa obróbka sygnału radziła sobie z kolorową mozaiką, lecz niestety także z drobnymi szczegółami – w szczycie licytacji na megapiksele to co wychodziło z aparatów z bliska wyglądało bardziej jak obraz Moneta niż prawdziwe zdjęcie.
W aparatach bardziej poważnych problem był mniejszy – duże sensory lustrzanek radziły sobie wyraźnie lepiej, a wyższa cena sprzętu nie wymuszała oszczędności na obwodach i poprawiała jakość sygnału. W takich aparatach odszumianie można było regulować albo zrezygnować z niego zupełnie i przeprowadzić później, korzystając z komputera.
Rozwój smartfonów i wzrost ich mocy obliczeniowej pozwolił na kolejne sztuczki, by radzić sobie z szumem – w gęstych matrycach uśredniano wartość kilku lub kilkunastu pikseli, tworząc z nich jeden efektywny, a do tego wykonuje się wiele ekspozycji i je także uśrednia. W bardziej konwencjonalnej fotografii dzięki wyspecjalizowanym programom korzystającym z AI można skutecznie „uzdatnić” nawet nocne zdjęcie wykonane z czułością ISO 51200.
Zobacz także: Spędziłem miesiąc z Sony A1. Aparat za 34 tys. zł nie zrobił ze mnie lepszego fotografa (chip.pl)
Walczyć z szumem, czy go wykorzystać?
Cyfrowy szum został – w ten czy inny sposób – opanowany. W zasadzie niemal niezależnie od warunków fotografowania można uzyskać zdjęcie gładkie jak pupa noworodka, jeśli tylko chcemy. Panuje opinia, że tak się powinno robić – obserwując przez ładnych parę lat galerie fotograficzne prowadzone przez miłośników kolei zauważyłem, że komentarz „warto by trochę odszumić” potrafi pojawić się przy nawet znakomitych kadrach. I to nie jest wyjątek, tak jest także na innych galeriach tematycznych dla hobbystów.
Tymczasem sprawa wcale nie jest tak oczywista, a ziarno czy szum nie zawsze są wrogiem. Owszem, można z nim walczyć. Tylko nie zawsze trzeba. Ziarno dodawało uroku analogowemu portretowi i nie ma żadnego powodu, by w czasach cyfrowych miało być inaczej. Odrobina szumu uwydatni mgłę w nocnym krajobrazie, zmniejszy kontrasty, doda miękkości. Można wykorzystać ziarno istniejące, będące efektem użycia wysokiej czułości ISO lub można dodać odpowiednio odważoną dawkę ziarna podczas obróbki.
Jak usunąć szum ze zdjęć?
Nad tym co zrobić warto się zastanowić szczególnie dziś, gdy narzędzia do skutecznej walki z szumem są dostępne na wyciągnięcie ręki. Jeśli wykorzystujemy do obróbki zdjęć popularny program Adobe Lightroom Classic, to wszystko, co niezbędne mamy pod ręką. Odszumić zdjęcie można na dwa sposoby – podstawowym narzędziem, znanym z poprzednich edycji programu, które nieźle radzi sobie ze zdjęciami wykonanymi przy niskich i średnich czułościach, oraz z użyciem AI – po kliknięciu przycisku „Denoise” wybieramy suwakiem siłę działania algorytmu w skali od 1 do 100, dobierając „na oko” odpowiednią wartość za pomocą podglądu i… to wszystko. Po potwierdzeniu program wygeneruje nowy plik DNG zawierający poprawione zdjęcie, które można poddać dalszej edycji jak zwykle. Zajmuje to oczywiście chwilę – w zależności od wydajności CPU/GPU i rozdzielczości zdjęcia od kilku do kilkudziesięciu sekund.
Trochę bardziej skomplikowane jest odszumianie w DxO PureRAW 3 – jest to osobny program, którego można użyć niezależnie lub wywołać jako wtyczkę do Lightrooma. Niezależnie od metody startu także i tu pracujemy z plikiem RAW, tyle że mamy aż cztery metody odszumiania do wyboru: HQ, PRIME, DeepPRIME i DeepPRIME XD – każda kolejna wolniejsza, ale i bardziej skuteczna. Odszumiony plik DNG ręcznie lub automatycznie eksportujemy do ulubionego programu do obróbki i dalej obrabiamy wg upodobania.
Podobnie działa także Topaz Denoise AI – jako program niezależny lub wtyczka do Lightrooma. Program oferuje pięć algorytmów (z tego jeden działający wyłącznie z plikami RAW), różniących się skutecznością i dostosowanych do różnych warunków, można też regulować ich siłę. W kwestii wyboru właściwego można się zdać na sugestię programu lub porównać na podglądzie efekt działania różnych wersji, warto też pobawić się chwilę suwakami.
Który program jest najlepszy? To zależy i warto sprawdzić wszystko na własne oczy jak poradzi sobie z naszym aparatem. Z DxO PureRAW 3 nie skorzystają użytkownicy aparatów FujiFilm z matrycami Trans-X, Lightroom nie zadziałał z Ricohem GR III. Topaz AI też miewa swoje humory.
A może jednak warto zrobić coś inaczej i nie odszumiać? Dodać ziarna? Zatrzymać się, zrobić eksperyment? Czym się różni zajadła walka z szumem od dążenia do tego, by każdy kadr był idealny techniczne, skóra na portrecie idealnie gładka, a dziecko wyłącznie szczęśliwe? Świat nie jest idealny, nie przypomina strumienia na Instagramie. Na szczęście.
