ZAJCSÖKKENTÉS KÉP ÁTLAGOZÁSSAL

A képzaj csökkentheti a digitális vagy filmes fényképek részletgazdagságát, így ennek a zajnak a csökkentése nagymértékben javíthatja a végső képet vagy nyomatot. A probléma az, hogy a legtöbb zajcsökkentési vagy -eltávolítási technika végül mindig lágyítja a képet. Némi lágyítás elfogadható lehet az elsősorban sima vízből vagy égboltból álló képeknél, de a tájképek lombja még a zajcsökkentésre irányuló konzervatív próbálkozások esetén is káros lehet.

Ez a rész a zajcsökkentés néhány általános módszerét hasonlítja össze, és egy alternatív technikát is bemutat:a többszörös expozíció átlagolását a zaj csökkentése érdekében. A képátlagolás elterjedt a csúcskategóriás asztrofotózásban, de vitathatatlanul kevéssé használják fel más típusú gyenge fényviszonyok melletti és éjszakai fotózáshoz. Az átlagolás képes csökkenteni a zajt anélkül, hogy a részleteket veszélyeztetné, mivel valójában növeli a kép jel-zaj arányát (SNR). További bónusz, hogy az átlagolás növelheti a kép bitmélységét is – túllépve azt, amit egyetlen képpel meg lehetne tenni. Az átlagolás különösen hasznos lehet azok számára, akik az ISO 100 simaságát szeretnék utánozni, de fényképezőgépük csak ISO 200-ig megy le (például a legtöbb Nikon digitális tükörreflexes fényképezőgépén).

FOGALOM

A képátlagolás abból a feltételezésből indul ki, hogy a kép zaja valóban véletlenszerű. Így a tényleges képadatok feletti és alatti véletlenszerű ingadozások fokozatosan kiegyenlítődnek, ahogy egyre több képet átlagolunk. Ha két felvételt készítene egy sima szürke foltról, ugyanazokkal a fényképezőgép-beállításokkal és azonos feltételek mellett (hőmérséklet, világítás stb.), akkor a bal oldalon láthatókhoz hasonló képeket kapna.

A fenti diagram a fényerő ingadozásait mutatja vékony kék és piros pixelcsíkok mentén a felső és az alsó képeken. A szaggatott vízszintes vonal az átlagot jelöli, vagy azt, hogy hogyan nézne ki ez a diagram, ha nulla zaj lenne. Figyelje meg, hogy a piros és kék vonalak mindegyike egyedileg ingadozik a szaggatott vonal felett és alatt. Ha ezen a vonalon minden helyen felvennénk a pixelértéket, és átlagolnánk a másik kép ugyanazon a helyén lévő pixel értékével, akkor a fényerő változása a következőképpen csökkenne:

Annak ellenére, hogy a kettő átlaga még mindig az átlag felett és alatt ingadozik, a maximális eltérés jelentősen csökken. Vizuálisan ennek az a hatása, hogy a bal oldali folt simábbnak tűnik. Két átlagolt kép általában egy ISO-beállításhoz hasonló zajt produkál, amely feleannyira érzékeny, így két ISO 400-as átlagolt kép egy ISO 200-as képhez hasonlítható, és így tovább. Általánosságban elmondható, hogy a zajingadozás mértéke az átlagolt képek számának négyzetgyökével csökken, ezért 4 kép átlagolására van szükség a nagyság felére csökkentéséhez.

ZAJ ÉS RÉSZLETEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

A következő példa a képátlagolás hatékonyságát szemlélteti valós példában. A következő kép ISO 1600-as érzékenységgel készült Canon EOS 300D Digital Rebel fényképezőgéppel, és túlzott zajtól szenved.

100%-os régiók termése a baloldalt
Eredeti	2 kép	4 kép

Figyelje meg, hogy az átlagolás csökkenti a zajt és kiemeli az egyes régiók részleteit. A zajcsökkentő programok, mint például a Neat Image a legjobb elérhető arzenál a zaj ellen, ezért ezt használjuk viszonyítási alapként a következő összehasonlításban:

Eredeti	2 kép	4 kép	Tiszta kép	Medián szűrő

A Neat Image Pro Plus 4.5 zajcsökkentés az alapértelmezett beállításokat és az „automatikus finomhangolást” használja

A Neat Image a legjobb a zaj csökkentésére a sima égbolton, de feláldoz néhány finom részletet a faágaknál és a függőleges habarcs/fugázó vonalakat a téglafalban. Az élesítéssel javítható a fennmaradó részlet, és nagymértékben javítható az élesség általános megjelenése, de az élesítés nem tudja helyreállítani az elveszett információkat. A medián szűrő egy primitív technika, és a Photoshop legtöbb verziójában megtalálható. Az egyes pixelértékeket az összes szomszédos képpont mediánértékének figyelembevételével számítja ki. Ez hatékonyan távolítja el a nagyon finom zajokat, de nagyobb ingadozásokat hagy maga után, és kiküszöböli a pixelszintű részleteket. Összességében a Neat Image a legjobb választás olyan helyzetekben, amikor nem használható képátlagolás (kézi felvételek). Ideális esetben a kettő kombinációját használhatjuk:a képátlagolást az SNR lehetőség szerinti növelésére, majd a tiszta képet a maradék zaj csökkentésére:

Eredeti	Átlagolás: 4 kép	Tiszta kép	Tiszta kép + Átlagolás

A Neat Image Pro Plus 4.5 zajcsökkentés az alapértelmezett beállításokat és az „automatikus finomhangolást” használja

Figyelje meg, hogy a szép kép és az átlagolás most már képes megtartani a függőleges részleteket a téglákban, és megőrizni a sima, alacsony zajszintet. Az átlagolási technika hátrányai közé tartozik a megnövekedett tárolási igény (egy fotóhoz több képfájl) és az esetleg hosszabb expozíciós idő. A képátlagolás nem működik olyan képeken, amelyek sávos zajtól vagy rögzített mintázat zajtól szenvednek. Vegye figyelembe, hogy a felső és az alsó képek bal alsó sarkában lévő élénk fehér "forró pixel" nem csökken az átlagolással. Más felvételekkel ellentétben az átlagoláshoz nulla kameramozgás szükséges az expozíciók között, az expozíció alatt. Különös figyelmet kell fordítani a technikára, és az átlagolás csak nagyon masszív fényképezőgép-állványon készült fényképek esetén használható.

KÉPEK ÁTLAGOSÍTÁSA A PHOTOSHOPBAN RÉTEGEK HASZNÁLATÁVAL

A képátlagolás Adobe Photoshopban viszonylag gyors rétegek használatával. Az ötlet az, hogy minden egyes képet külön rétegben helyezzen el, és úgy keverje össze őket, hogy mindegyik réteg egyenlő mértékben járuljon hozzá. Ha valamilyen oknál fogva az egyik réteg nagyobb súlyt kap, mint a másik, a képek keverése nem lesz olyan hatékony.

Először be kell tölteni az összes képet a Photoshopba, amelyeket átlagolni kell, majd az egyes képeket egymásra kell másolni és beilleszteni, hogy mindegyik ugyanabban a projektablakban legyen. Ha ez megtörtént, kezdődhet az átlagolás. A Photoshopban való átlagolás kulcsa, hogy ne feledje, hogy az egyes rétegek átlátszatlansága határozza meg, hogy a mögötte lévő réteg mennyire „engedhető át”, és ugyanez vonatkozik minden alatta lévő képre. Ez azt jelenti, hogy például négy kép megfelelő átlagolásához nem szabad az egyes rétegek átlátszatlanságát 25%-ra állítani. Ehelyett az alsó (vagy háttér) réteg átlátszatlanságát 100%-ra kell beállítani, a felső réteget 50%-ra, majd a következő réteget 33%-ra, végül a felső réteget 25%-ra. Ezt az alábbiakban szemléltetjük:

Tetszőleges számú kép átlagolásához
az egyes rétegek százalékos átlátszatlanságát a következőképpen számítjuk ki:

Megjegyzés:Az egyértelműség kedvéért minden piros jelölést hozzáadtunk;
ezek valójában nem lesznek láthatók a Photoshopban.

AJÁNLÁSOK

Mikor kell elvégezni a képátlagolást, nem csak hosszabb expozíciót készíteni alacsonyabb ISO-érzékenységgel? A helyzetek alábbi listája mind hasznosnak bizonyulhat:

• Hosszú expozícióból származó túlzott fix mintázatú zaj elkerülése érdekében
• Azoknál a fényképezőgépeknél, amelyek nem rendelkeznek "bulb móddal", 15-30 másodperces expozícióra korlátozódhat. Ilyen esetekben vegye fontolóra a következőket:két felvétel készítése ISO 800 mellett 30 másodperc, hogy elérje a durva egyenértéket (mind fényerőben, mind zajszintben) egyetlen 60 másodperces ISO 400-as expozíciónak. Sok más kombináció is lehetséges...
• Olyan helyzetekben, amikor nem tudja garantálni a megszakításmentes expozíciót egy adott időn túl. Például lehet, hogy valaki nyilvános helyen fényképez, és alacsony zajt szeretne, de nem tud elég hosszú expozíciót készíteni, mert a gyalogosok gyakran áthaladnak a felvételen. Ezután több rövid felvételt is készíthet a járókelők között.
• A mozgás szelektív kimerevítéséhez alacsony részletgazdagságú, gyorsabban mozgó területeken, miközben továbbra is megtartja az alacsony zajszintet a nagy részletességgel, lassabban mozgó területeken. Példa erre egy csillagos éjszaka lombokkal az előtérben.
• Az árnyékzaj csökkentése érdekében (még alacsony ISO-érzékenységű felvételeknél is), ahol később az utófeldolgozással szeretné kiemelni az árnyék részleteit.