相機(jī)學(xué)院

鐘平成

關(guān)于噪點(diǎn)，我們需要知道些什么？

你可以通過(guò)減少照片中的噪點(diǎn)來(lái)提升圖片質(zhì)量。但是噪點(diǎn)究竟緣何而起，我們又應(yīng)該如何在前期拍攝時(shí)盡量降低噪點(diǎn)的產(chǎn)生呢？

噪點(diǎn)/噪聲通常指電子信號(hào)輸出時(shí)產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，噪點(diǎn)在不同的行業(yè)和設(shè)備上都屬于不受歡迎的存在——比如音頻中出現(xiàn)的“呲呲”聲或是爆音聲。

因?yàn)樵朦c(diǎn)的成因較為復(fù)雜，我們不會(huì)做過(guò)于深入的討論，但可以確認(rèn)的一點(diǎn)就是，數(shù)碼攝影中出現(xiàn)的噪點(diǎn)會(huì)對(duì)畫(huà)質(zhì)產(chǎn)生非常大的影響。通常來(lái)說(shuō)，噪點(diǎn)和膠片上的顆粒相似，都會(huì)隨著ISO值的提升而變得更加嚴(yán)重，同時(shí)會(huì)讓圖像損失更多的細(xì)節(jié)。但不同的是，顆粒感能夠?yàn)檎掌鎏硪环N復(fù)古的氛圍感，噪點(diǎn)則有著非常強(qiáng)烈的人造效果。噪點(diǎn)會(huì)以以下幾種方式出現(xiàn)：大片的不規(guī)則點(diǎn)狀紋路，集中的彩色色點(diǎn)，或者畫(huà)面中橫向/縱向的色帶。對(duì)于噪點(diǎn)的接受程度在很大程度上取決于拍攝的題材：在夜間拍攝的運(yùn)動(dòng)題材照片中，噪點(diǎn)常常是不可避免的;但是對(duì)于精細(xì)的微距攝影來(lái)說(shuō)，輕微噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)質(zhì)的影響都是巨大的。

數(shù)碼攝影中關(guān)于噪點(diǎn)最關(guān)鍵的指標(biāo)之一就是信噪比（Signal-to-noise ratio）。當(dāng)“信號(hào)”——也就是相機(jī)傳感器所接收到的光線強(qiáng)度——高于電子線路產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度時(shí)，圖片中就不會(huì)出現(xiàn)很明顯的噪點(diǎn)。但是當(dāng)信噪比較低時(shí)，噪點(diǎn)強(qiáng)度就會(huì)不斷上升，圖片質(zhì)量會(huì)受到越來(lái)越嚴(yán)重的影響。

在拍攝時(shí)，以下幾個(gè)因素會(huì)極大影響噪點(diǎn)的數(shù)量和嚴(yán)重程度。

控制噪點(diǎn)

對(duì)抑制噪點(diǎn)有所幫助的相機(jī)功能和配置

數(shù)碼圖片中的噪點(diǎn)是不可避免的，但是你依舊可以在最大程度上減輕噪點(diǎn)的出現(xiàn)幾率，提高圖片質(zhì)量……

ISO

噪點(diǎn)會(huì)隨著ISO值的升高而增加，不過(guò)對(duì)于不同的相機(jī)來(lái)說(shuō)，對(duì)于相對(duì)可接受的最高ISO標(biāo)準(zhǔn)有所不同

圖像處理

機(jī)內(nèi)降噪功能主要針對(duì)兩種情況出現(xiàn)的噪點(diǎn)：高ISO拍攝以及長(zhǎng)曝光拍攝。相機(jī)可以針對(duì)這兩種情況作出機(jī)內(nèi)降噪處理，并將處理之后的圖片儲(chǔ)存到儲(chǔ)存卡上，但是長(zhǎng)曝光降噪相對(duì)會(huì)耗時(shí)更久。

長(zhǎng)曝光

在長(zhǎng)曝光時(shí)，隨著機(jī)身內(nèi)部熱量的積累，噪點(diǎn)水平也會(huì)隨之上升。在曝光超過(guò)30秒（或使用B門(mén)模式）時(shí)，噪點(diǎn)會(huì)變得尤其明顯;在拍攝照片之前使用相機(jī)長(zhǎng)時(shí)間拍攝視頻也會(huì)增加機(jī)身內(nèi)部的熱量。有一些相機(jī)會(huì)在機(jī)身過(guò)熱時(shí)采取自動(dòng)關(guān)機(jī)的保護(hù)措施。

陰影

圖片中的陰影部分因?yàn)楣饩€/ 信息量過(guò)少，通常都是照片中信噪比最低的部分。在后期軟件中提亮陰影部分的細(xì)節(jié)時(shí)，這當(dāng)中的噪點(diǎn)也會(huì)被相應(yīng)地加強(qiáng)提亮。如果想要避免這種情況，你可以在同一場(chǎng)景下拍攝幾張曝光值不同的照片，并在后期進(jìn)行合成。

傳感器尺寸和像素密度

在保持其他變量不變的情況下，尺寸更大的傳感器產(chǎn)生的噪點(diǎn)更少：因?yàn)閱蝹€(gè)像素的尺寸更大，在相同光線條件下接受的單位光線量更多，能夠得到更高的信噪比，同時(shí)也有助于更好的散熱。

不同類型的噪點(diǎn)

不同的噪點(diǎn)有著非常明顯的區(qū)別

數(shù)碼攝影中的噪點(diǎn)通?？梢苑譃閮深悾好鞫仍朦c(diǎn)以及彩色噪點(diǎn)。后者在圖片中通常會(huì)以大片的彩色色點(diǎn)/ 斑點(diǎn)以及色帶顯現(xiàn)，所以也更加明顯。明度噪點(diǎn)相對(duì)較好處理，用戶可以在不犧牲過(guò)多圖片細(xì)節(jié)的前提下很好地消除明度噪點(diǎn)。

高ISO噪點(diǎn)

隨著ISO值的提升，黑白分明的明度噪點(diǎn)和彩色噪點(diǎn)都會(huì)成比例地增多，所以使用高ISO時(shí)應(yīng)格外注意。

長(zhǎng)曝光噪點(diǎn)

這種由于傳感器熱量上升出現(xiàn)的噪點(diǎn)會(huì)以“熱點(diǎn)”或是一直保持在畫(huà)面固定位置的幾個(gè)噪點(diǎn)的形式出現(xiàn)。

色帶

這是最糟糕的噪點(diǎn)形式之一！它會(huì)以整條的縱向/ 橫向色帶出現(xiàn)，看起來(lái)像是照片上的壓痕或是抓痕。

拍攝長(zhǎng)曝光

減少由于機(jī)身發(fā)熱而產(chǎn)生的噪點(diǎn)

機(jī)內(nèi)降噪會(huì)在圖片處理的過(guò)程中對(duì)噪點(diǎn)進(jìn)行處理，通常只能存儲(chǔ)為JPEG格式的文件。不過(guò)長(zhǎng)曝光降噪則不同，它可以同時(shí)作用于JPEG以及RAW格式文件。這其中的原理是因?yàn)樵谶M(jìn)行機(jī)內(nèi)降噪時(shí)，相機(jī)會(huì)再拍攝一張圖片來(lái)進(jìn)行信息比對(duì)，并進(jìn)行降噪。在用戶拍攝完畢之后，快門(mén)簾會(huì)閉合，此時(shí)相機(jī)會(huì)拍攝一張曝光時(shí)間相同的“暗場(chǎng)”圖片，然后使用這張圖片來(lái)確認(rèn)因相機(jī)發(fā)熱產(chǎn)生的噪點(diǎn)的位置，并相應(yīng)地在用戶拍攝的照片中將噪點(diǎn)抹去。

機(jī)內(nèi)長(zhǎng)曝光降噪的缺點(diǎn)之一就在于——相機(jī)需要使用與拍攝時(shí)間相同的時(shí)長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行降噪——極端情況下這一過(guò)程可能長(zhǎng)達(dá)幾分鐘——在這期間你無(wú)法使用相機(jī)拍攝任何素材。第二個(gè)缺點(diǎn)在于機(jī)內(nèi)降噪對(duì)于電量的消耗也是非常巨大的……

膠片顆粒能夠?yàn)檎掌鎏硪环N復(fù)古的氛圍感，但數(shù)字噪點(diǎn)則有著非常強(qiáng)烈的人造效果。

首先，提升ISO值進(jìn)行拍攝不僅放大了輸入信號(hào)（場(chǎng)景光線），同時(shí)噪點(diǎn)水平也會(huì)被以相同水平提高。有一些相機(jī)擁有比同級(jí)別相機(jī)更好的信噪比水平，這在很大程度上是由傳感器尺寸以及像素密度決定的。通常來(lái)說(shuō)，相機(jī)的傳感器越小，像素?cái)?shù)越高（像素密度越高），那么在高ISO值時(shí)它的噪點(diǎn)水平也就越高。相反，大幅面的低分辨?zhèn)鞲衅鲃t會(huì)在所有ISO值都擁有更好的信噪比表現(xiàn)。

以目前市面上的暗光拍攝佼佼者為例：索尼Alpha 7S II使用了一塊分辨率為1220萬(wàn)像素的全畫(huà)幅傳感器，相比一般相機(jī)最高為102400的ISO值，A7S II可以達(dá)到驚人的ISO 409600。

大多數(shù)相機(jī)在ISO 800以前可以拍出畫(huà)質(zhì)較為優(yōu)秀的照片，在ISO800到3200能保證相對(duì)可接受的信噪比水平。再提升ISO的話，大多數(shù)相機(jī)的畫(huà)質(zhì)都會(huì)受到較大影響，至少在JPEG格式文件上是這樣的。

機(jī)內(nèi)的降噪處理并不算很精細(xì)，在大多數(shù)情況下，它會(huì)抹去照片中的噪點(diǎn)的同時(shí)也抹掉一部分畫(huà)面細(xì)節(jié)。在使用后期軟件時(shí)，用戶能夠獲得更大的調(diào)整空間，也能夠?qū)φ掌牟煌糠诌M(jìn)行獨(dú)立調(diào)整。

因?yàn)榕臄z時(shí)產(chǎn)生的熱量，長(zhǎng)曝光拍攝也會(huì)產(chǎn)生不少的噪點(diǎn)。這使得在溫暖環(huán)境中拍攝，或是在長(zhǎng)時(shí)間拍攝視頻之后進(jìn)行長(zhǎng)曝光拍攝產(chǎn)生的噪點(diǎn)水平都會(huì)遠(yuǎn)高于日常拍攝。機(jī)內(nèi)的長(zhǎng)曝光降噪功能對(duì)此會(huì)有所幫助，但是處理時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，還會(huì)導(dǎo)致傳感器更熱。

高ISO值降噪

使用機(jī)內(nèi)高ISO值降噪時(shí)，用戶需要犧牲一定的銳度來(lái)降低噪點(diǎn)水平。

使用低ISO值進(jìn)行拍攝能夠保證圖片的畫(huà)質(zhì)，但是在有些場(chǎng)景下你不得不提高ISO值來(lái)保證拍攝成功率——同時(shí)這樣會(huì)增加圖片中的噪點(diǎn)水平。根據(jù)拍攝模式的不同，高ISO值降噪功能會(huì)以自動(dòng)/ 手動(dòng)的形式對(duì)圖片進(jìn)行處理。

和長(zhǎng)曝光降噪功能不同，相機(jī)機(jī)內(nèi)的高ISO值降噪的效果非常明顯。有一些相機(jī)只有簡(jiǎn)單的開(kāi)/ 關(guān)選項(xiàng)，而大多數(shù)相機(jī)會(huì)允許用戶設(shè)定不同的降噪效果。在最高設(shè)定下相機(jī)的確能夠消除大多數(shù)噪點(diǎn)，讓照片看起來(lái)更加“干凈”，但是同時(shí)照片中的細(xì)節(jié)也會(huì)受到比較嚴(yán)重的影響。

多張疊加降噪

在保證細(xì)節(jié)的前提下進(jìn)行降噪

在一些相對(duì)較新的相機(jī)里，你能夠發(fā)現(xiàn)“多張拍攝”的降噪功能。相機(jī)會(huì)自動(dòng)拍攝一系列圖片，然后合成這些圖片來(lái)進(jìn)行降噪。相比對(duì)單次拍攝的圖片進(jìn)行高強(qiáng)度降噪，多張拍攝實(shí)際上收集了更多的光線，因此理論上能夠保留更多的細(xì)節(jié)。從右圖中不難看出，多張拍攝在細(xì)節(jié)保留方面強(qiáng)得多，但它也不是沒(méi)有缺點(diǎn)的。相機(jī)和被攝對(duì)象在拍攝視頻時(shí)需要保持靜止不動(dòng)，同時(shí)圖片也只能以JPEG格式進(jìn)行保存。

使用軟件進(jìn)行降噪

你能夠?qū)D片進(jìn)行更細(xì)致的降噪處理

軟件廠商所開(kāi)發(fā)出來(lái)的后期軟件擁有強(qiáng)大的降噪功能。不過(guò)你需要將圖片放大到100%比例（或者更大）來(lái)查看實(shí)際的降噪效果。

明度噪點(diǎn)

在對(duì)明度/ 黑白噪點(diǎn)進(jìn)行降噪時(shí)，如果選用過(guò)高的降噪強(qiáng)度，圖片細(xì)節(jié)會(huì)和噪點(diǎn)一同被抹去，此時(shí)圖片中的細(xì)節(jié)會(huì)變得含混不清，讓整張照片看起來(lái)就像失焦了一樣有些模糊。

明度細(xì)節(jié)

為了“對(duì)抗”消除明度噪點(diǎn)時(shí)造成的影響，軟件中設(shè)立了這個(gè)選項(xiàng)，它能夠讓軟件保留更多的圖像細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)選項(xiàng)強(qiáng)度越高，相應(yīng)還原的細(xì)節(jié)也就越多，但是此時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪點(diǎn)殘留的情況。

明度對(duì)比度

和細(xì)節(jié)選項(xiàng)類似，對(duì)比度選項(xiàng)能夠在明度噪點(diǎn)的降噪過(guò)程中提高圖片的對(duì)比度。該選項(xiàng)強(qiáng)度越高，圖片細(xì)節(jié)處的對(duì)比度也就越高，但是過(guò)高的強(qiáng)度可能會(huì)導(dǎo)致不自然的細(xì)節(jié)過(guò)渡。

彩色噪點(diǎn)

相比顆粒感十足的明度噪點(diǎn)，人眼對(duì)于彩色噪點(diǎn)更加敏感，因此這類噪點(diǎn)對(duì)于圖片質(zhì)量的影響更加明顯，不過(guò)過(guò)高的降噪強(qiáng)度同樣也會(huì)影響圖片細(xì)節(jié)表現(xiàn)。

彩色細(xì)節(jié)

和明度細(xì)節(jié)類似，這個(gè)選項(xiàng)是一把雙刃劍。在提升彩色細(xì)節(jié)的同時(shí)，過(guò)高的設(shè)定很容易導(dǎo)致偽色現(xiàn)象的出現(xiàn)，上面例圖中小鳥(niǎo)眼中的反光就出現(xiàn)了很明顯的偽色現(xiàn)象。

彩色順滑度

這個(gè)選項(xiàng)能夠在保證降噪的前提下提升色彩之間的過(guò)渡順滑度，但是過(guò)高的強(qiáng)度會(huì)影響某些顏色的還原，同時(shí)不同色彩的邊界也會(huì)受到影響。（例圖中，部分棕色的羽毛融入了背景的天空里）

相機(jī)技巧曝光

在前期拍攝時(shí)選用正確的曝光組合

在后期處理圖片時(shí)，提亮過(guò)暗的圖片和恢復(fù)過(guò)曝部分的細(xì)節(jié)并不是什么難事——你甚至能從漆黑一片的照片中還原出大量的細(xì)節(jié)。不過(guò)這樣的操作也會(huì)給圖片增加大量的噪點(diǎn)。即便是拍攝RAW格式文件也很難降低這樣操作的影響，所以我們建議在前期拍攝時(shí)就選擇合適的曝光參數(shù)。此時(shí)可以使用之前介紹的向右曝光技巧。當(dāng)然，你也可以使用自動(dòng)包圍曝光或者開(kāi)啟HDR功能來(lái)進(jìn)行拍攝，利用機(jī)身或者在后期中合成這些圖片。

軟件技巧增加顆粒感

降噪之后給圖片增加更多的顆?！?/p>

聽(tīng)起來(lái)似乎很無(wú)厘頭，但是有時(shí)增加圖片中的顆粒也能夠起到降噪的效果。顆粒能夠加強(qiáng)圖片的質(zhì)感，同時(shí)與噪點(diǎn)不同，黑白顆粒會(huì)覆蓋整張圖片的陰影和高光部分，相應(yīng)的效果也可以進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整。

顆粒粗細(xì) 噪點(diǎn)的尺寸通常與像素點(diǎn)相同，而后期軟件中的顆?？梢愿鶕?jù)用戶的需求改變尺寸從而實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)意效果。

縮圖降噪

降低圖片的分辨率同樣可以起到降噪的效果

在后期降低圖片的分辨率同樣可以起到降噪的效果。因?yàn)榭s圖的本質(zhì)就是刪去圖片中的一部分像素，相應(yīng)地，噪點(diǎn)也會(huì)被刪去。如果你擁有一臺(tái)分辨率較高的相機(jī)，不妨可以試試這種降噪方法，當(dāng)然，最終的決定還是取決于你的需求：大幅面打印，還是網(wǎng)絡(luò)上的分享？

縮水程度 這張圖片的邊長(zhǎng)降低了50%——從5493x3663像素降低到了2746x1830像素。整體的分辨率降低了，圖片的噪點(diǎn)水平也有所降低。