相機(jī)學(xué)院

鐘平成

關(guān)于噪點(diǎn)，我們需要知道些什么？

你可以通過減少照片中的噪點(diǎn)來提升圖片質(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盡量降低噪點(diǎn)的產(chǎn)生呢？

噪點(diǎn)/噪聲通常指電子信號輸出時產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。一般來說，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，我們不會做過于深入的討論，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)會對畫質(zhì)產(chǎn)生非常大的影響。通常來說，噪點(diǎn)和膠片上的顆粒相似，都會隨著ISO值的提升而變得更加嚴(yán)重，同時會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)，或者畫面中橫向/縱向的色帶。對于噪點(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)動題材照片中，噪點(diǎn)常常是不可避免的;但是對于精細(xì)的微距攝影來說，輕微噪點(diǎn)對畫質(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”——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，圖片中就不會出現(xiàn)很明顯的噪點(diǎn)。但是當(dāng)信噪比較低時，噪點(diǎn)強(qiáng)度就會不斷上升，圖片質(zhì)量會受到越來越嚴(yán)重的影響。

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

控制噪點(diǎn)

對抑制噪點(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)會隨著ISO值的升高而增加，不過對于不同的相機(jī)來說，對于相對可接受的最高ISO標(biāo)準(zhǔn)有所不同

圖像處理

機(jī)內(nèi)降噪功能主要針對兩種情況出現(xiàn)的噪點(diǎn)：高ISO拍攝以及長曝光拍攝。相機(jī)可以針對這兩種情況作出機(jī)內(nèi)降噪處理，并將處理之后的圖片儲存到儲存卡上，但是長曝光降噪相對會耗時更久。

長曝光

在長曝光時，隨著機(jī)身內(nèi)部熱量的積累，噪點(diǎn)水平也會隨之上升。在曝光超過30秒（或使用B門模式）時，噪點(diǎn)會變得尤其明顯;在拍攝照片之前使用相機(jī)長時間拍攝視頻也會增加機(jī)身內(nèi)部的熱量。有一些相機(jī)會在機(jī)身過熱時采取自動關(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，這當(dāng)中的噪點(diǎn)也會被相應(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€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)通常可以分為兩類：明度噪點(diǎn)以及彩色噪點(diǎn)。后者在圖片中通常會以大片的彩色色點(diǎn)/ 斑點(diǎn)以及色帶顯現(xiàn)，所以也更加明顯。明度噪點(diǎn)相對較好處理，用戶可以在不犧牲過多圖片細(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)都會成比例地增多，所以使用高ISO時應(yīng)格外注意。

長曝光噪點(diǎn)

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

色帶

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

拍攝長曝光

減少由于機(jī)身發(fā)熱而產(chǎn)生的噪點(diǎn)

機(jī)內(nèi)降噪會在圖片處理的過程中對噪點(diǎn)進(jìn)行處理，通常只能存儲為JPEG格式的文件。不過長曝光降噪則不同，它可以同時作用于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，相機(jī)會再拍攝一張圖片來進(jìn)行信息比對，并進(jìn)行降噪。在用戶拍攝完畢之后，快門簾會閉合，此時相機(jī)會拍攝一張曝光時間相同的“暗場”圖片，然后使用這張圖片來確認(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)長曝光降噪的缺點(diǎn)之一就在于——相機(jī)需要使用與拍攝時間相同的時長來進(jìn)行降噪——極端情況下這一過程可能長達(dá)幾分鐘——在這期間你無法使用相機(jī)拍攝任何素材。第二個缺點(diǎn)在于機(jī)內(nèi)降噪對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（場景光線），同時噪點(diǎn)水平也會被以相同水平提高。有一些相機(jī)擁有比同級別相機(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。通常來說，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1220萬像素的全畫幅傳感器，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以前可以拍出畫質(zhì)較為優(yōu)秀的照片，在ISO800到3200能保證相對可接受的信噪比水平。再提升ISO的話，大多數(shù)相機(jī)的畫質(zhì)都會受到較大影響，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，它會抹去照片中的噪點(diǎn)的同時也抹掉一部分畫面細(xì)節(jié)。在使用后期軟件時，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時產(chǎn)生的熱量，長曝光拍攝也會產(chǎn)生不少的噪點(diǎn)。這使得在溫暖環(huán)境中拍攝，或是在長時間拍攝視頻之后進(jìn)行長曝光拍攝產(chǎn)生的噪點(diǎn)水平都會遠(yuǎn)高于日常拍攝。機(jī)內(nèi)的長曝光降噪功能對此會有所幫助，但是處理時間會變長，還會導(dǎo)致傳感器更熱。

高ISO值降噪

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

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

和長曝光降噪功能不同，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)只有簡單的開/ 關(guān)選項(xiàng)，而大多數(shù)相機(jī)會允許用戶設(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)，讓照片看起來更加“干凈”，但是同時照片中的細(xì)節(jié)也會受到比較嚴(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)會自動拍攝一系列圖片，然后合成這些圖片來進(jìn)行降噪。相比對單次拍攝的圖片進(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，但它也不是沒有缺點(diǎn)的。相機(jī)和被攝對象在拍攝視頻時需要保持靜止不動，同時圖片也只能以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

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

明度噪點(diǎn)

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

明度細(xì)節(jié)

為了“對抗”消除明度噪點(diǎn)時造成的影響，軟件中設(shè)立了這個選項(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，但是此時會出現(xiàn)噪點(diǎn)殘留的情況。

明度對比度

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

彩色噪點(diǎn)

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

彩色細(xì)節(jié)

和明度細(xì)節(jié)類似，這個選項(xiàng)是一把雙刃劍。在提升彩色細(xì)節(jié)的同時，過高的設(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

這個選項(xiàng)能夠在保證降噪的前提下提升色彩之間的過渡順滑度，但是過高的強(qiáng)度會影響某些顏色的還原，同時不同色彩的邊界也會受到影響。（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

在前期拍攝時選用正確的曝光組合

在后期處理圖片時，提亮過暗的圖片和恢復(fù)過曝部分的細(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)。不過這樣的操作也會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就選擇合適的曝光參數(shù)。此時可以使用之前介紹的向右曝光技巧。當(dāng)然，你也可以使用自動包圍曝光或者開啟HDR功能來進(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粒……

聽起來似乎很無厘頭，但是有時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，同時與噪點(diǎn)不同，黑白顆粒會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，而后期軟件中的顆粒可以根據(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)也會被刪去。如果你擁有一臺分辨率較高的相機(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。