Шум, глубина цвета и переходы тонов

Во времена черно-белой пленочной фотографии на зернистую структуру изображения обращали большое внимание, и теперь, вероятно, настало время изучить разницу в восприятии зернистости пленки и цифрового шума.

На первый взгляд, шум и зернистость имеют много общего. И то, и другое - артефакты, искажающие изображение. Но фотографы, работавшие с пленкой, относились к зернистости иначе, нежели пользователи цифровой фототехники воспринимают шум. Шум представляет собой ошибку дискретизации, при которой из темных участков пространства фотографируемого сюжета на некоторые участки матрицы поступает недостаточно света. Есть и другие причины его возникновения, но в целом он появляется в связи с тем, что при высоких настройках светочувствительности значения пикселей варьируются, и в результате получается некрасивая крапчатость.

С другой стороны, зерно на пленке считается более приемлемым свойством изображения. Во-первых, оно является неотъемлемой частью процесса формирования изображения. Во-вторых, оно имеет четкую структуру и иногда может придавать изображению интересный вид. Цифровой шум подобного колорита не привносит - он подобен шипению и треску на некачественной аудиотрансляции и просто свидетельствует о слабом сигнале.

О вкусах не спорят, однако трудно представить себе, что кто-то будет восхищаться визуальной привлекательностью шума. Одно из преимуществ черно-белых фотографий состоит в том, что приходится иметь дело только с яркостным шумом, но не хроматическим, и в связи с отсутствием цвета шум в меньшей степени портит снимок.

Но в отличие от зернистости шум можно подавлять. Существует несколько причин возникновения и типов шума, но самая распространенная его разновидность связана с высокой настройкой чувствительности ISO. Количество шума при разных настройках ISO варьируется от камеры к камере и зависит от конструкции матрицы. Фотоэлементы большего размера воспринимают больше фотонов, поэтому шум менее заметен. Шум можно уменьшать и даже полностью удалять с изображения в процессе обработки снимка в формате Raw на компьютере. Впрочем, цифровая обработка не является идеальным методом борьбы с шумом, поскольку воздействует на результат, а не на причину, и приходится выбирать между уменьшением шума и слишком гладким, словно пластиковым изображением.

С проблемой шума тесно связана проблема передачи плавных тональных переходов и коррекции для их сглаживания. Приоритет канала синего при преобразовании изображения в черно-белое усиливает шум, а коррекция кривой контрастности может создавать артефакты. В частности, может возникать полосчатость, при которой наблюдаются резкие переходы тонов в местах, где они должны быть плавными. Если тональный переход охватывает обширную область, то даже небольшую полосчатость устранить почти невозможно. При использовании камеры с хорошей матрицей и при умеренных изменениях во время обработки она возникает редко, однако матрицы с низкой глубиной цвета, встречающиеся в дешевых камерах, могут вызывать этот эффект. Радикальные изменения в ходе обработки также могут привести к полосчатости.

Эти явления тесно связаны с глубиной цвета. Большая глубина цвета (например, 18 бит) обладает более высоким потенциалом передачи диапазона тонов. Хотя 8-битная глубина вполне подходит для готового изображения, она означает, что для воспроизведения тонов есть лишь 256 уровней. Качественные камеры фиксируют изображения с глубиной в 12 или 14 бит на канал. 12 бит означает, что тона пикселей передаются 4096 градациями, что гораздо лучше. Глубина в 14 бит на канал означает, что пиксель может иметь один из 16 384 различных оттенков, что еще лучше. Тем не менее, к тому времени, как изображение попадет на карту памяти, пройдя через обработку процессором камеры, оно станет 8-битным, если вы снимаете в формате JPEG. Но если вы благоразумно снимаете в Raw, то изначальные 12 или 14 бит будут преобразованы в 16-битное изображение, при обработке которого на компьютере риск возникновения полосчатости снижается.

А в результате коррекции 8-битного изображения гистограмма может приобрести вид гребня. Подобный ущерб для изображения может проявляться только при сильном увеличении, но для высококачественных черно-белых отпечатков он неприемлем. Поскольку отвлекающий внимание цвет отсутствует, возрастает вероятность того, что артефакты будут замечены зрителем.