16 dalis - Kaip susidoroti su elektroninio vaizdo triukšmu

Skaitmeniniuose fotoaparatuose neišvengiama elektroninio vaizdo triukšmo. Astronominių objektų atveju jis gali kelti nerimą, jei yra aiškiai matomas dėl "griozdiškos" struktūros (apačioje kairėje). Nuotraukos be triukšmo atrodo "lygesnės" (viršuje dešinėje):

16 dalis: Kaip susidoroti su elektroniniu vaizdo triukšmu

Skaitmeninės fotografijos "šmėkla" yra "triukšmas". Ši tema užpildo daugybę interneto forumų, kuriuose vyksta nesibaigiančios diskusijos apie tai, kuris skaitmeninis fotoaparatas turi daugiau "triukšmo", o kuris - mažiau.

Viena vertus, diskusijos apie triukšmą yra "aukšto lygio verkšlenimas", kai pažvelgiame į rezultatus, kuriuos šiuolaikinis skaitmeninis fotoaparatas pasiekia net esant didelėms ir aukščiausioms ISO reikšmėms.

Tokio didelio jautrumo cheminėse juostose vaizduose matoma ryški grūdėtumo struktūra, kuri yra daug ryškesnė ir labiau trikdanti nei skaitmeninių fotoaparatų triukšmas.



ISO vertės įtaka triukšmui. Čia matote nedideles viso dydžio vaizdo, padaryto fotoaparatu "Canon EOS 5D Mark II", dalis. Jie įspūdingai parodo, ką gali pasiekti šiuolaikiniai fotoaparatai.



Šiame paveikslėlio pavyzdyje rodomos mažytės bandomųjų nuotraukų dalys su skirtingomis ISO vertėmis, rodomos "100 %" dydžiu, t. y. vienas fotoaparato pikselis rodomas viename jūsų monitoriaus taške. Toks mastelis aiškiausiai parodo vaizdo klaidas ir triukšmą. Tačiau ar prasminga "kruopščiai" nagrinėti tokio dydžio nuotraukas ir iš tikrųjų ieškoti triukšmo? Atsakymas yra "taip" tik tuo atveju, jei planuojama spausdinti plakato dydžio nuotraukas. "Įprastų" formatų iki maždaug 13x18 cm atspauduose triukšmo nebus arba jo bus mažai. Taigi neleiskite, kad "diskusijos apie triukšmą" išvestų jus iš proto, ir visada turėkite omenyje numatytą paskirtį, o ne suvokite monitoriuje matomą vaizdo triukšmą kaip rimtą problemą.

Kita vertus, triukšmas, kuris lengvai atpažįstamas galutiniame vaizde, t. y. atspausdintame arba projektuojamame vaizde, taip pat gali kelti nerimą. Ypač astrofotografijoje, kur silpno apšvietimo objektus dažnai tenka fotografuoti naudojant ilgą ekspozicijos laiką ir galbūt dideles ISO vertes, vaizdo triukšmas gali tapti problema. Tuomet pravartu žinoti, kokie veiksniai daro įtaką triukšmui ir kokių priemonių galima imtis, kad jis būtų kontroliuojamas.

Užuot vartojus terminą "triukšmas", iš tikrųjų geriau kalbėti apie "signalo ir triukšmo santykį" (dar vadinamą "SNR" arba S/N). Tai išreiškia santykį tarp užfiksuotos šviesos, sklindančios iš objekto ("signalo"), ir atsirandančio triukšmo signalo. Tai yra neišmatuojamas skaičius, kuris įgyja didesnes reikšmes, kai signalas tampa stipresnis ir (arba) triukšmo signalas tampa mažesnis. Jei signalas nėra stipresnis už triukšmo signalą, motyvo nebegalima atvaizduoti, jis, taip sakant, dingsta triukšme.

Pirmiausia norėčiau išvardyti veiksnius, darančius įtaką signalo ir triukšmo santykiui skaitmeninėje fotografijoje. Šis sąrašas turi būti suprantamas bendrai ir jame neatsižvelgiama į kartais specializuotus dangaus ir astrofotografijos klausimus.

1. Iš anksto nustatyti parametrai, kai naudojamas konkretus fotoaparatas (todėl fotografas negali daryti įtakos nekeisdamas fotoaparato):

- Jutiklio dydis

Yra ryšys tarp jutiklio dydžio ir triukšmo elgsenos. Tiksliau, tai priklauso nuo atskirų pikselių dydžio. Kuo mažesni pikseliai, tuo mažesnis signalo ir triukšmo santykis. Štai kodėl skaitmeninių kompaktinių fotoaparatų triukšmas yra palyginti didelis, nes juose yra labai maži įrašymo jutikliai. Skaitmeniniai veidrodiniai fotoaparatai veikia geriau, nes jų jutikliai (taigi ir pikseliai) yra gerokai didesni.

Ištraukos iš bandomųjų nuotraukų, padarytų trimis skirtingais fotoaparatais esant tam pačiam ISO nustatymui:

Kairėje: Leica D-LUX 3, jutiklio dydis 8,6 x 4,8 mm.

Viduryje: "Canon EOS 40D", jutiklio dydis 22,2 x 14,8 mm.

Dešinėje: "Canon EOS 5D", jutiklio dydis 35,8 x 23,9 mm.

Aiškiai matyti, kad triukšmas mažėja didėjant jutiklio dydžiui.





- Naudojamo vaizdo jutiklio triukšmingumas

Specifinis parametras, kuris priklauso nuo šio elektroninio komponento savybių. Dabartinių fotoaparatų modelių jutikliai šioje disciplinoje dažnai pasižymi geresnėmis savybėmis nei senesnių modelių jutikliai dėl techninės pažangos jutiklių kūrimo srityje.

- Skaitymo triukšmas

Skaitymo elektronika, kuri jutiklio (beje, analoginius) signalus paverčia skaitmeniniais vaizdo duomenimis, taip pat yra atsakinga už tam tikrą papildomą vaizdo triukšmą.

- Triukšmo slopinimas, kurio negalima išjungti fotoaparato programine įranga

Kai kuriuose fotoaparatuose arba fotoaparatų gamintojai naudoja programinę įrangą, kuri skirta pagerinti triukšmo elgseną ir kurios negalima visiškai išjungti. Tai gana nepalanku astrofotografijai, nes mažos žvaigždutės neteisingai interpretuojamos kaip triukšmas ir tada "išskaičiuojamos".

2. kintamieji, darantys įtaką kintamiesiems (kuriems fotografas gali daryti įtaką)

- Ekspozicijos laikas

Didėjant ekspozicijos laikui, didėja ir skaitmeninės nuotraukos absoliutaus triukšmo komponentė. Pagrindinė to priežastis yra "tamsiosios srovės triukšmas" (taip pat žr. mokomosios serijos "Astro ir dangaus fotografija" 15 numerį).



Ištraukos iš bandomųjų nuotraukų, padarytų naudojant "Canon EOS 450D", esant ISO 1600. Kairėje: vienos sekundės ekspozicijos laikas. Centre: 30 sekundžių. Dešinėje: 300 sekundžių. Kuo ilgesnis ekspozicijos laikas, tuo didesnis triukšmas.

- ISO vertė

Didesnės ISO vertės lemia didesnį triukšmą vaizde nei mažesnės. Taip yra todėl, kad vaizdo jutiklyje iš tikrųjų neįmanoma nustatyti skirtingo "jautrumo"; vietoj to, esant didelėms ISO vertėms, gaunamas signalas tiesiog atitinkamai sustiprinamas. Dėl šio signalo sustiprinimo atsiranda pastebimas triukšmas.



Ištraukos iš bandomųjų nuotraukų, padarytų naudojant "Canon EOS 450D", esant skirtingoms ISO vertėms. Kairėje: ISO 100. Viduryje: ISO 400. Dešinėje: ISO 1600. Dėl didelių ISO verčių padidėja triukšmas.



- Temperatūra

Jutiklio tamsiosios srovės triukšmas priklauso nuo jo temperatūros. Aukšta temperatūra lemia didesnį vaizdo triukšmą. Šią priklausomybę galima aiškiai pastebėti palyginus ilgą ekspoziciją, padarytą esant labai žemai lauko temperatūrai (žiemą), su ekspozicija, padaryta esant aukštai lauko temperatūrai (vasarą). Nepaisant tų pačių nustatymų, "žiemos nuotraukoje" triukšmo lygis yra mažesnis.

Mažo triukšmo fotografija

Jei susikoncentruosime ties parametrais, kuriems galima daryti įtaką fotografuojant, liks ekspozicijos laikas, ISO vertė ir temperatūra.

Vaizdo jutiklio temperatūros iš tikrųjų negalima kontroliuoti, jei naudojamas fotoaparatas neleidžia aušinti jutiklio. Tik specialiuose astro CCD fotoaparatuose yra jutiklio aušinimas, skirtas triukšmui mažinti. Kiekvienas jutiklio temperatūros sumažinimas maždaug šešiais-septyniais laipsniais perpus sumažina triukšmo kiekį. Mėgėjams skirtose astro CCD kamerose naudojami termoelektriniai aušinimo elementai (Peltjė elementai, kartais palaikomi vandens aušinimo), kurie jutiklio temperatūrą sumažina iki 30 ar 40 laipsnių, palyginti su lauko temperatūra! Todėl atvėsinimas maždaug 40 laipsnių reiškia, kad pradinis triukšmo lygis sumažėja viena šešiasdešimt ketvirtąja (2 iš 6 galingumo).

Standartiniame skaitmeniniame fotoaparate jutiklio negalima aušinti, todėl anksčiau ar vėliau jis įgauna lauko temperatūros vertę. Nepaisant to, fotografas gali ką nors padaryti: Ilgos ekspozicijos metu jutiklis pastebimai įkaista (išmatuota iki maždaug dešimties laipsnių). Jei iškart po to seka kita ilga ekspozicija, žinoma, dešimčia laipsnių daugiau nepadidėja, tačiau temperatūra išlieka tokia pat aukšta. Jei norite sumažinti nuo temperatūros priklausantį triukšmą, bet neturite galimybės atvėsinti jutiklio, tarp atskirų ilgų ekspozicijų turėtumėte daryti trumpas pertraukas, per kurias jutiklis galėtų atvėsti iki lauko temperatūros. Tuomet kitą ekspoziciją bent jau pradėsite nuo santykinai "vėsaus" jutiklio, kuris ekspozicijos metu vėl natūraliai įšils.

Ekspozicijos laiko ir ISO vertės įtaka praktikoje yra gerokai svarbesnė. Nustatant ISO vertę galioja paprasta taisyklė:

ISO vertė turi būti kuo didesnė ir kuo mažesnė.

Tai reiškia, kad reikia teikti pirmenybę mažoms ISO vertėms, kol tai įmanoma. Kai kuriais atvejais mažos ISO vertės tiesiog neįmanoma nustatyti, pavyzdžiui, jei kraštovaizdį, kuriame yra žvaigždėtas dangus, reikia fotografuoti stacionariu fotoaparatu (žr. pamokų serijos "Astro ir dangaus fotografija" 1 numerį). Jei ISO vertė būtų per maža, ekspozicija turėtų būti ilgesnė, kad tai kompensuotų, o žvaigždės būtų vaizduojamos ne kaip taškai, o kaip linijos. Tuomet didesnės ISO vertės naudojimas yra, taip sakant, priverstinė būtinybė. Net ir fotografuojant vaizdus sekimo fotoaparatu (žr. mokomosios serijos "Astro ir dangaus fotografija" 10 numerį), ekspozicijos laiką ne visada galima pailginti savo nuožiūra dėl mažos ISO vertės.

Viena vertus, ne visada yra pakankamai objekto stebėjimo laiko; kita vertus, ilgiausią galimą ekspozicijos laiką dažnai riboja naudojama sekimo technologija. Jei, pavyzdžiui, montuotės išlyginimas (žr. mokomosios serijos "Astrofotografija ir dangaus fotografija" 9 numerį) nėra optimalus, montuotės sekimo tikslumas kelia problemų arba sekimo valdymas (žr. mokomosios serijos "Astrofotografija ir dangaus fotografija" 12 numerį) kelia problemų, geriau rinktis didelę ISO vertę. Tuomet atsirandantis vaizdo triukšmas yra mažesnė blogybė, palyginti su žvaigždėmis, pavaizduotomis linijomis.

Taip pat yra aiški rekomendacija, kaip pasirinkti "optimalų" ekspozicijos laiką:

Kuo ilgesnis, kad šviesios objekto sritys nepasiektų visiško sodrumo.

Visiškai prisotinti pikseliai įgauna "baltos spalvos" reikšmę ir nebeturi jokios informacijos, t. y. net vėlesnis vaizdo apdorojimas nebegali atkurti jokių objekto struktūrų tokiose srityse. Jei paveikiami tik ryškių žvaigždžių centrai, tai dar gali būti priimtina. Tačiau jei tokiu būdu "suardomos" šviesesnės centrinės dujinių miglų ar galaktikų sritys, rezultatai yra nepatrauklūs.

Geriausias būdas nustatyti didžiausią galimą ekspozicijos laiką - įvertinti nuotraukos histogramą. Nors histogramos "duomenų kalno" forma priklauso nuo fotografuojamo objekto pobūdžio, jos horizontalią padėtį galima pakeisti keičiant ekspozicijos laiką. Ilgesnis ekspozicijos laikas duomenų kalną perkelia į dešinę, trumpesnis - į kairę.

Todėl maksimalus protingas ekspozicijos laikas pasiekiamas tada, kai histogramos duomenų kalnas yra toli į dešinę, bet "nesitrenkia" į dešinįjį šoną. Daugiau informacijos apie histogramą ir jos valdymą fotoaparate rasite penktoje mokomosios serijos "Astrofotografija ir dangaus fotografija" dalyje.

Teisingai eksponuota Šiaurės Amerikos miglaitės astrofotografija. Iš uždėtos histogramos matyti, kad "duomenų kalnas" pasislinkęs į dešinę ir toli nuo kairiosios histogramos stotelės. Tuo pat metu tik keli kai kurių ryškių žvaigždžių pikseliai pasiekė visišką sodrumą - tai atpažįstama iš mažos viršūnės ties dešiniąja stotele:

Išpjaunant histogramą ir pakoregavus gradacijos kreives, iš pirmiau pateiktos nuotraukos galima gauti neblogą, labai mažo triukšmo rezultatą.

Pereksponuotas Andromedos galaktikos vaizdas. Histograma yra dešinėje (raudona rodyklė), o tai rodo, kad didelės vaizdo dalys yra visiškai prisotintos ir įgavo "baltos" spalvos reikšmę.

Nors geresnį rezultatą vis dar galima pasiekti apkarpius histogramą iš toliau pateikto vaizdo, dėl per didelės ekspozicijos prarastos galaktikos centre esančios struktūros ir jų atkurti nebeįmanoma.

Todėl lieka klausimas, koks trumpiausias ekspozicijos laikas yra prasmingas. Į šį klausimą nėra lengva atsakyti. Viena vertus, jis turi būti pakankamai ilgas, kad objektas jutiklyje paliktų atpažįstamą signalą. Iš esmės to pakanka, kad jis būtų aptiktas. Tačiau jei norime padaryti gerai atrodančią nuotrauką, reikalavimai yra aukštesni. Tuomet reikia gero signalo ir triukšmo santykio, nes dangaus objekto signalas turi kuo labiau skirtis nuo triukšmo signalo, kad būtų galima sukurti "gražų", mažai triukšmo turintį vaizdą. Signalo ir triukšmo santykis savo ruožtu pagerėja, kai pailginamas ekspozicijos laikas. Dėl to duomenų kalnas histogramoje pasislenka į dešinę ir taip atskiriamas nuo triukšmo, kuris atsiranda tamsių tonų verčių diapazonuose, t. y. kairiojoje histogramos dalyje.

Praktiškai tai reiškia, kad histogramos dalis, vaizduojanti užfiksuotą dangaus objektą, neturėtų "prilipti" prie kairiojo histogramos galo, bet turėtų bent jau judėti į dešinę, kol už savęs paliks maždaug trečdalį viso histogramos pločio. Tada signalo "atstumas" iki triukšmo jau būna toks aiškus, kad galima tikėtis palyginti mažo triukšmo vaizdo.



Nepakankamai išryškinta Šiaurės Amerikos miglavietės nuotrauka. Histogramos "duomenų kalnas" yra labai toli į kairę, tačiau būtent čia atsiranda vaizdo triukšmas!

Pirmiau pateikto vaizdo rezultatas po intensyvaus histogramos ir gradacijos kreivės apdorojimo. Nors vaizde yra miglaitės signalas, triukšmas yra pastebimai stipresnis, palyginti su teisinga ekspozicija (žr. pirmiau).

Jei fotografuojamas objektas yra silpno apšvietimo objektas, šio tikslo gali nepavykti pasiekti, nes ekspozicijos laiką tektų tiek pailginti, kad rezultatą sugadintų sekimo problemos. Vėlgi tokiu atveju geriau gauti triukšmingesnį, bet ryškų vaizdą, o ne ilgesnę ekspoziciją su šiek tiek dryžuotomis žvaigždėmis.

Kaip matote iš šių pavyzdžių, ne visada lengva rasti optimalų ekspozicijos laiką, taigi ir gerą kompromisą tarp kartais vienas kitam prieštaraujančių įtaką darančių veiksnių.

Vidiniai fotoaparato triukšmo mažinimo metodai

Beveik visi skaitmeniniai fotoaparatai meniu siūlo vieną, o kartais net kelis nustatymus vaizdo triukšmui slopinti. Ne visada patartina naudotis šiomis funkcijomis, kaip rodo toliau pateikti du pavyzdžiai. Kadangi tokių nustatymų sėkmė skirtinguose fotoaparatų modeliuose gali skirtis, turėtumėte padaryti bandomųjų nuotraukų, kad išsiaiškintumėte, ar nustatymas naudingas, ar ne.

Pavyzdžiui, aš neturėjau geros patirties su High ISO triukšmo mažinimo nustatymu (naujesniuose "Canon EOS" modeliuose), todėl visada palieku jį išjungtą. Kai jis įjungtas, fotoaparato programinė įranga (firmware) sumažina vaizdo triukšmą nufotografavus nuotrauką. Laikausi nuomonės, kad vėlesnis "denozavimas" naudojant programinę įrangą neturi būti atliekamas fotoaparate, o turėtų būti atliekamas vėliau kompiuteryje naudojant vaizdų apdorojimo programas, jei apskritai to reikia. Tokiu būdu taip pat yra daugiau galimybių kontroliuoti šį procesą.

Nesinaudoju "Canon EOS 40D" fotoaparato "High ISO noise reduction" (didelio ISO triukšmo mažinimas).

Ilgos ekspozicijos triukšmo mažinimo nustatymas lemia, kad po kiekvieno ilgesnio (nuo vienos sekundės) fotografavimo fotoaparatas padaro tamsią nuotrauką su tuo pačiu "ekspozicijos laiku". Tai reiškia, kad po 20 sekundžių trukmės ekspozicijos fotoaparatas blokuojamas dar 20 sekundžių, kol daro tamsią nuotrauką.



Triukšmo mažinimo įjungimas ilgai ekspozicijai, čia naudojamas "Canon EOS 40D" pavyzdys.

Be jokios abejonės, dėl šios funkcijos pagerėja signalo ir triukšmo santykis, nes tamsiame kadre užfiksuojamas visas "tamsiosios srovės triukšmas" ir atimamas iš tikrojo kadro. Tačiau ne visada turite laiko ar kantrybės tam sugaišti pusę stebėjimo laiko. Jei norite padaryti kelias nuotraukas, kurių ekspozicijos laikas ne ilgesnis nei maždaug viena minutė, tikrai rekomenduojama naudoti funkciją "Triukšmo mažinimas ilgoms ekspozicijoms". Tačiau čia taip pat turėtumėte išbandyti savo fotoaparatą darydami lyginamąsias nuotraukas ir išsiaiškinti, kokį poveikį ši funkcija daro vaizdui.

Jei nuotraukų serijoje yra palyginti daug nuotraukų su gerokai ilgesne ekspozicija, patarčiau funkcijos neįjungti ir vietoj jos daryti atskiras tamsias nuotraukas. Tamsių nuotraukų atėmimas gali gerokai sumažinti vaizdo triukšmą! Daugiau apie tai galite sužinoti "Astrofotografijos ir dangaus fotografijos" mokomosios serijos 15 dalyje "Kalibravimas: šviesaus lauko ir tamsių vaizdų darymas".

Vėlesnis triukšmo mažinimas

Daugelis vaizdų apdorojimo programų gali kovoti su vaizdo triukšmu naudodamos atitinkamus filtrus. Kai kurios programos naudojamos daugiau ar mažiau tik šiam tikslui, pavyzdžiui, "Neat Image"(http://www.neatimage.com) arba "Noise Ninja"(http://www.picturecode.com). Tačiau plačiai naudojama "Adobe Photoshop" programa taip pat siūlo filtrą, kurį galima naudoti triukšmui mažinti. Juo taip pat galima pasiekti gerų rezultatų, nors minėtos specialios programos paprastai veikia šiek tiek sėkmingiau.

Jei skaitmeninio veidrodinio fotoaparato neapdorotas failas atidaromas programa "Photoshop", pirmiausia pasirodo modulis " Adobe Camera RAW". Jame jau galima imtis priemonių ryškumo (šviesumo) ir spalvų triukšmui (raudonos rodyklės) slopinti.

Photoshop dialogo langas iškvietus komandą Filter>Noise Filter>Reduce Noise... Priklausomai nuo vaizdo pobūdžio, parametrai turi būti nustatomi atidžiai, kad būtų pasiektas optimalus rezultatas.

Svarbu atsargiai elgtis su šiais parametrais, nes dėl pernelyg didelio stenografavimo gali būti gauti negražūs, "išlyginti" rezultatai. Tam tikras matomas triukšmas yra geresnis pasirinkimas nei "minkštai išlygintas" vaizdas.



Neapdoroto neapdoroto vaizdo (kairėje) palyginimas su vaizdu, kuris buvo vidutiniškai pažemintas naudojant "Photoshop" komandą Filter>Noise Filter>Reduce Noise... (centre). Dešinėje esančiame pjūvyje parodyta, kas atsitinka, jei viršijama žyma: Tada vaizdas atrodo "išlygintas" ir "suminkštintas", išnyksta dar mažesnės objekto struktūros.

Dažnai šiuos filtrus tikslinga taikyti tik pasirinktoms vaizdo sritims, kuriose triukšmas ypač trukdo.

Triukšmo mažinimas vidurkinant kelis vaizdus

Statiškiems motyvams, kuriems priklauso didžioji dauguma astronominių nuotraukų motyvų, yra ypač veiksmingas signalo ir triukšmo santykio gerinimo, t. y. triukšmo mažinimo, metodas. Kalbame apie kelių atskirų vaizdų sugretinimą. Triukšmo komponentė iš tikrųjų sumažėja, kai keli vaizdai tiksliai sulygiuojami ir tada "išvedamas vidurkis". Tai reiškia, kad kiekvienam atskiram vaizdo pikseliui nustatomas ryškumo verčių aritmetinis vidurkis. Savaime suprantama, kad vidurkinami vaizdai turi būti skirtingos to paties objekto nuotraukos.

Perdengimas ir vidurkinimas yra įprasta skaitmeninės astrofotografijos procedūra, dar vadinama krovimu. "Stack" yra angliškas žodis, reiškiantis "krūva". Be triukšmo mažinimo, šis metodas turi ir kitų privalumų:

• Daug atskirų trumpesnės ekspozicijos nuotraukų sumažina riziką, kad nuotrauką sugadins klaida ar trukdžiai, palyginti su viena labai ilga ekspozicija. Pavyzdžiui, jei pro vaizdo lauką praskris lėktuvas ir paliks šviesos pėdsaką arba jei netyčia atsitrenksite į trikojo koją ir stipriai sudrebinsite fotoaparatą, bus paveiktas tik vienas serijos kadras. Priešingu atveju būtų paveikta ar net sugadinta visa ilga ekspozicija.
  
  
• Naudojant skaitmeninius fotoaparatus, itin ilgas ekspozicijos laikas kelia pavojų, kad triukšmo lygis gali tapti nevaldomas ir vis didesnės vaizdo dalys gali būti visiškai prisotintos, t. y. pereksponuotos.
  
  
• Atskirus tamsius vaizdus (žr. mokomosios serijos "Astro ir dangaus fotografija" 15 numerį) galima sukurti greičiau, jei naudojamas trumpesnis ekspozicijos laikas.
  
  Naudojant kvadratinės šaknies funkciją pagerėja sudėliotų nuotraukų signalo ir triukšmo santykis. Vidutiniškai sudėjus keturias atskiras nuotraukas triukšmas sumažėja perpus, sudėjus devynias nuotraukas lieka tik trečdalis triukšmo, sudėjus 16 nuotraukų - ketvirtadalis ir t. t.
  
  Jei toliau tęsime kelių atskirų nuotraukų vidurkinimo idėją, kyla klausimas, kaip tai galima pasiekti. Norėčiau pateikti du skirtingus metodus. Pirmasis atliekamas naudojant "Adobe Photoshop" programinę įrangą ir ypač tinka vidutiniam santykinai nedidelio skaičiaus atskirų nuotraukų, kurios gali būti šiek tiek pasislinkusios viena nuo kitos, bet neturėtų būti pasuktos viena kitos atžvilgiu, skaičiui nustatyti. Vaizdų lauko pasukimas gali įvykti, jei laikiklis nėra optimaliai išlygintas. Alternatyva yra "DeepSkyStacker" programinė įranga, kurią kaip nemokamą programinę įrangą galima rasti internete ir kuri taip pat gali susidoroti su atskirais vaizdais, kuriuose matomas vaizdo lauko pasukimas.
  
  

Adobe Photoshop

Norėdami atkartoti pirmiau aprašytą procedūrą savo kompiuteryje, atsisiųskite darbinį failą "NGC1977.zip", išpakuokite šiame archyvo faile esančias keturias nuotraukas nuo "NGC1977_1.jpg" iki "NGC1977_4.jpg" ir išsaugokite jas savo standžiajame diske esančiame aplanke. Dabar "Photoshop" programoje pasirinkite komandą File>Scripts>Load files in batch... ir dialogo lange, atsiradusiame spustelėjus mygtuką Browse... (Naršyti...), pasirinkite šiuos keturis failus:



"Photoshop" programinė įranga: dialogo langas po "File>Scripts>Load files into batch...". Taip visus keturis vaizdus galima atidaryti kaip sluoksnius viename faile.

Patvirtinus OK, "Photoshop" sukuria naują failą, kuriame keturi vaizdai yra sluoksniuose vienas ant kito. Norėdami dirbti su sluoksniais, jei reikia, sluoksnių paletę parodykite klavišu "F7".



Photoshop programinė įranga: sluoksnių paletėje rodomi keturi skirtingi sluoksniai (raudonos rodyklės).

Prieš sluoksnius "užstumiant" vienas prieš kitą ir gaunant galutinį rezultatą, reikia įsitikinti, kad objektas visuose keturiuose sluoksniuose sutampa. Pirmuoju žingsniu pradedame nuo to, kad antrąjį sluoksnį nuo apačios ("NGC1977_3.jpg") sulyginsime su apatiniu sluoksniu ("NGC1977_4.jpg"). Norėdami tai padaryti, spustelėkite šalia dviejų viršutinių sluoksnių esančius akių simbolius, kad juos paslėptumėte, o tada spustelėkite sluoksnio pavadinimą "NGC1977_3.jpg", kad jį suaktyvintumėte:



"Photoshop" programinė įranga: du viršutiniai sluoksniai buvo paslėpti, tai rodo akių simbolių nebuvimas sluoksnių kairėje pusėje (pasvirusios rodyklės). Antrasis sluoksnis iš apačios yra aktyvuotas redagavimui, tai rodo tamsesnis pilkas fonas (horizontali rodyklė).

Šio sluoksnio maišymo režimas dabar pakeistas iš Normalus ir pasirinktas Difference (skirtumas).



Photoshop programinė įranga: antrojo sluoksnio maišymo režimas perjungiamas į "Difference", kad būtų galima atpažinti, ar jis sutampa su pirmuoju sluoksniu. Jei jis visiškai sutampa, vaizdo langas būtų juodas. Tačiau paveikslėlyje esančios žvaigždutės rodo, kad ši būsena dar nepasiekta.

Idealiu atveju, jei abi nuotraukos būtų visiškai identiškos ir sutampančios, vaizdas dabar būtų juodas. Tačiau daugeliu atvejų žvaigždutės yra šiek tiek pasislinkusios viena prieš kitą, o tai rodo, kad abu sluoksniai nesutampa. Kitame žingsnyje sukursime kongruenciją. Pirmiausia įsitikinkite, kad vaizdas rodomas visu dydžiu, t. y. priartinimo lygis nustatytas "100 %". Šią būseną sukuria komanda View>Actual pixels (vaizdas>Tikrieji pikseliai). Dabar vieną kartą paspauskite klavišą Esc, kad atšauktumėte suliejimo būdo pasirinkimą , ir pasirinkite įrankį Move (V klavišas).

Dabar naudodami keturis klaviatūros rodyklių klavišus ("žymeklio klavišus") perkelkite sluoksnį, kol skirtumo vaizdas atrodys kuo tamsesnis.



Photoshop programinė įranga: Pikselis po pikselio perkėlus antrąjį sluoksnį, beveik juodas vaizdo langas rodo, kad "skirtumas" tarp dviejų sluoksnių yra beveik lygus nuliui. Tai reiškia, kad dabar pasiekta sutapimo būsena.

Radę optimalų tašką, vėl pakeiskite maišymo režimą iš Difference (skirtumo) į Normal (įprastą), o tada pakeiskite neskaidrumo režimą į 50 proc:



"Photoshop" programinė įranga: nustatykite antrojo sluoksnio maišymo režimą atgal į "Normal" ir sumažinkite neskaidrumą iki "50 %" (raudonos rodyklės). Dėl to apatinis sluoksnis šviečia, taip sakant, "pusiau" per antrąjį sluoksnį, o tai reiškia vidurkinimą.

Dabar taip pat elkitės su kitu sluoksniu ("NGC1977_2.jpg"), tik perkėlę nustatykite nepermatomumą ne 50, o 33 proc.



Photoshop programinė įranga: trečiojo sluoksnio neskaidrumas po sulygiavimo nustatomas 33 proc.

Viršutinis sluoksnis taip pat pirmiausia sulygiuojamas vienodai, po to nustatomas 25 proc. neskaidrumas.



Photoshop programinė įranga: ketvirtajam sluoksniui suteikiamas tik 25 proc. neskaidrumas.

Rezultatas - gerokai mažesnis vaizdo triukšmas, palyginti su vienu vaizdu.



Kairėje - vienas vaizdas, dešinėje - keturių atskirų vaizdų vidurkis. Aiškiai matyti, kad sudėjus vaizdus į krūvą triukšmas sumažėjo. Beje, nuotraukoje matoma Oriono žvaigždyne esanti "Bėgančio žmogaus migla", kurios kataloginis žymuo yra "NGC 1977".



Norėdami sujungti sluoksnius, galite naudoti komandą Layer>Reduce to background layer (sluoksnis>Sumažinti iki foninio sluoksnio) ir tada išsaugoti vaizdą.

Naudojant kelis sluoksnius, nustatomas toks neskaidrumas:

Jei turima daugiau nei šeši atskiri vaizdai, pirmiausia patartina juos padalyti į kelias dalis ir apdoroti taip, kaip aprašyta. Kiekvienoje dalyje turėtų būti toks pat atskirų vaizdų skaičius. Tada gauti rezultatai tokiu pat būdu išvedamas vidurkis.

DeepSkyStacker

"DeepSkyStacker" yra programinė įranga, kuria labai lengva tiksliai sulyginti ir išvesti vidurkį iš kelių atskirų to paties objekto vaizdų. Ją galima nemokamai atsisiųsti (nemokama programinė įranga) iš svetainės http://deepskystacker.free.fr/german/index.html. Ji taip pat lengvai apdoroja vaizdus, kurie yra šiek tiek nesuderinti dėl neoptimaliai suderinto montažo.

Paleidus programą, rodomas šis ekranas:



DeepSkyStacker programinė įranga: Ekranas paleidus programą.

Pirmiausia spustelėkite viršutinę kairės meniu juostos komandą Open Lightframes..., kad pasirinktumėte keturis pratybų failus. Norėdami tai padaryti, lauke File type (failo tipas) turite pasirinkti JPEG arba DNG failus.



Programa "DeepSkyStacker": keturių pratybų failų pasirinkimas pasirinkus komandą "Open Lightframes...".

Paspaudus " Open" (atidaryti), programa "DeepSkyStacker" parodo atskirus failus sąraše.



DeepSkyStacker programinė įranga: apačioje dešinėje rodomas apdorojamų failų sąrašas.

Dabar spustelėkite kairiajame meniu stulpelyje esančią komandą Select all (pasirinkti visus), kad atrinktumėte visus failus tolesniam apdorojimui.



DeepSkyStacker programinė įranga: failus dar reikia "atrinkti". Meniu galima pasirinkti komandą Select All (pasirinkti visus) (raudona rodyklė viršuje). Sėkmę rodo tai, kad dabar langeliai, esantys failų kairėje pusėje, yra pažymėti (raudona rodyklė apačioje).

Dabar apdorojimo procesas pradedamas komanda Stack selected images... (sudėti pasirinktus vaizdus...).



Programinė įranga "DeepSkyStacker": Dialogo langas, kuriame pradedama krovimo procedūra iškvietus komandą "Stack selected images..." (Sukrauti pasirinktus vaizdus...) (rodyklė); rodoma planuojamų veiksmų santrauka.

Prieš pradėdami peržiūrėkite nustatymus, kuriuos galite iškviesti naudodami mygtuką Stacking parameters... (krovimo parametrai...). Pasirodo dialogo langas su šešiais skirtukais, kuriuos norėčiau iliustruoti toliau, kiekvienu atveju paaiškinant tik svarbiausius nustatymus:



"DeepSkyStacker" programinės įrangos krovimo parametrai, skirtukas Rezultatas. Čia pasirinkite "Standard mode" (standartinis režimas).

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" krovimo parametrai, skirtukas " Light" (Šviesa). Čia pasirenkame paprastą vidurkio skaičiavimą.

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" krovimo parametrai, skirtukas " Išlyginimas". Automatinis metodas užtikrina tikslų atskirų vaizdų uždengimą, kai žvaigždės pasirenkamos kaip atskaitos taškai.

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" krovimo parametrai, skirtukas Tarpiniai vaizdai. Viršutinius du langelius galima nepažymėti, kad būtų sutaupyta vietos kietajame diske.

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" krovimo parametrai, skirtukas Kosmetika. Atlikdamas šio vadovėlio pratimą, išjungiau klaidingų pikselių aptikimą ir pašalinimą. Tačiau ši funkcija yra labai naudinga, todėl ja naudojuosi daugeliu atvejų.

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" krovimo parametrai, skirtukas Išvestis. Čia galite nurodyti, kas turėtų atsitikti su skaičiavimų rezultatais. Pasirinkau sukurti rezultatų failą pavadinimu "Autosave.tif" (rodyklė).

Patvirtinę OK grįšite į suvestinę.



DeepSkyStacker programinė įranga: Dialogo langas, skirtas krovimo procedūrai pradėti, vėl tampa matomas ir dabar jame pateikiami visi suvestinėje atlikti nustatymai. Spustelėkite "OK" (rodyklė), kad duotumėte pradžios signalą.

Dabar spustelėkite " OK", kad pradėtumėte derinimo ir krovimo procesą. Po to seka skaičiavimams imlus etapas, kurio metu dialogo lange rodomas progresas.



DeepSkyStacker programinė įranga: krovimas į krūvą gali užtrukti. Per šį laiką rodomi būsenos pranešimai.

Vėliau "DeepSkyStacker" rodo skaičiavimų rezultatus ir kartu sukuria failą "Autosave.tif" aplanke, į kurį įrašomi išvesties failai. Tai TIFF formato 32 bitų spalvų gylio failas.



Programinė įranga "DeepSkyStacker": po sudėjimo į krūvą rodomas gautas vaizdas.

Norėdami supaprastinti tolesnį apdorojimą, galite dar kartą sukurti 16 bitų TIFF formato failą spustelėję "DeepSkyStacker" komandą Save image as... (Išsaugoti vaizdą kaip...).



DeepSkyStacker programinė įranga: dialogo lange "Save as..." (Išsaugoti kaip...) galima pasirinkti failo formatą, šiuo atveju TIF formatą su 16 bitų vienam pikseliui ir spalvų kanalu (rodyklė).

Programinės įrangos "DeepSkyStacker" rezultatas (kairėje) praktiškai nesiskiria nuo pirmiau aprašyto "Photoshop" metodo (dešinėje). Tačiau dirbti su "DeepSkyStacker" daug patogiau, kai yra daug atskirų vaizdų ir yra vaizdo lauko pasukimo rizika.

Išvada

Skirtingų to paties objekto vaizdų sugretinimas yra labai veiksmingas būdas sumažinti triukšmo kiekį skaitmeninėse nuotraukose. Tai, kas čia buvo pademonstruota kaip pavyzdys, naudojant tik keturis atskirus vaizdus, ir dėl to jau gerokai pagerėjo signalo ir triukšmo santykis, galima dar labiau padidinti naudojant didesnį atskirų vaizdų skaičių. Kuo daugiau vaizdų bus įtraukta į vidutinės vertės skaičiavimą, tuo didesnis bus pageidaujamas poveikis, o kuo didesnis vaizdų skaičius, tuo mažesnį prieaugį reikia pasiekti vienam atskiram vaizdui.

Pavyzdys: Palyginti su vienu vaizdu, triukšmo komponentą galima perpus sumažinti naudojant tris papildomas nuotraukas. Jei padarėte 16 atskirų nuotraukų, triukšmo komponentą vėl galima sumažinti perpus, t. y. iki ketvirtadalio. Norint triukšmą vėl sumažinti perpus, t. y. nuo šio lygio iki aštuntosios dalies, be 16 atskirų nuotraukų, reikėtų dar 48 nuotraukų, taigi iš viso 64 (kvadratinė šaknis iš 64 = 8)!

Čia pateiktame užduoties pavyzdyje buvo naudojamos JPG formato nuotraukos. To priežastis - paprasčiausiai mažas pratimo failų atsisiuntimo dydis! Praktikoje, žinoma, geriau naudoti formatus be duomenų suspaudimo, t. y. skaitmeninių veidrodinių fotoaparatų "raw" formatą.

Pastaba: Aprašytų atskirų nuotraukų suplakimo metodų negalima naudoti nuotraukoms, kuriose matomas ir kraštovaizdis, ir žvaigždėtas dangus, nes žvaigždės toliau juda kraštovaizdžio atžvilgiu. Todėl tokių vaizdų negalima tiksliai sulyginti. Tačiau metodus galite naudoti nuotraukoms, kurios neturi nieko bendra su astrofotografija. Tik reikia įsitikinti, kad atskiruose vaizduose nėra judančių objektų, dėl kurių būtų sunku arba neįmanoma juos sugretinti. Net vėjo blaškomi medžio lapai gali trukdyti atlikti darbą.