|
剛從南美的巴塔哥尼亞回來沒幾天，其中有十幾天沒任何信號?，F在我的腦海里依然滿是地球盡頭的世界最美秋色。 但回到人間后，發(fā)現這些天攝影圈里兩個話題 - 人工智能（AI）圖片生成和AI降噪 - 太火爆了，這兩個概念都意義重大，我也把思緒從巴塔哥尼亞移開，參與一下討論吧。 AI圖片生成這一技術是革命性的，會對攝影的很多行業(yè)有顛覆性影響。這個話題太大太深，等有時間我再寫點我的想法吧。 AI降噪則只是一個工具。但這個工具這幾年，特別是這幾個月突飛猛進發(fā)展的結果，意味著在特定場景它也能顛覆我們的一部分工作流程，還能拯救過去留下的“廢片”，因此也值得認真討論。 本文通過幾個實驗，對比了目前市場上三個主流AI降噪軟件（Lightroom, DxO PureRAW 3, Topaz DeNoise AI)的結果，并把它們和其他有效降噪工具（堆棧平均降噪，以及前期充分曝光）做了比較。 這篇文章依然很長。我這個理工男的認真無聊勁一起來就很難收住，堆積了大量無趣的數據。如果你是文藝女青年或男青年，只想看結果，就直接跳到最后吧。 AI降噪 很多時候我們不得不在弱光下拍攝，而且因為種種原因，我們沒法用很長的曝光時間，這導致畫面曝光不充分，產生了大量的噪點，這種噪點的本質是散粒噪音，如果想進一步了解散粒噪音，可以看一下我的書上的討論。 噪點會摧毀畫面的細節(jié)。傳統(tǒng)的單張降噪算法是不可能恢復這些細節(jié)的。但AI的出現改變了這一切。 從本質上說，AI降噪是“連蒙帶猜”。在一個有大量噪點的圖片里，AI雖然沒辦法肯定噪點背后是啥，但它會根據大數據訓練來的知識，來猜測噪點后面可能是什么樣的細節(jié)，然后去“腦補”這些細節(jié)。 如果你是一個技術控，那么可以看看Adobe的這篇Blog, 里面有稍微詳細一點的解釋。 https://blog.adobe.com/en/publish/2023/04/18/denoise-demystified 經過了足夠的大數據訓練，AI看的足夠多了，因此多數場景，不管畫面里被噪點掩蓋的部分是鳥的羽毛、石頭的紋理、還是樹枝、人或動物的毛發(fā)等，AI都能腦補的很好。很多時候這個猜測的結果很符合真實場景，當然也有亂猜的時候，但對多數人來說，只要看起來合理就好，真實是什么樣不那么重要。畢竟大多數觀眾也不知道原來環(huán)境是什么樣。關于這點，我在這一篇關于計算攝影的文章里講過。 參與測試的軟件和算法 AI降噪不是一個嶄新的事物，Topaz DeNoise AI這個軟件已經推出不少時間了，有非常多的人在用。我也早就購買了這個軟件。 但是我個人對Topaz DeNoise AI的結果是很不滿意的，在我看來多數情況它不靠譜，因此我極少用它。但是我知道很多人非常喜歡和依賴它。如果你覺得它適合你，那么就繼續(xù)用吧。 在攝影圈引起軒然大波的，是Adobe公司上周在最新版的Lightroom和Camera RAW里新增的AI降噪功能?？赡苁且驗橛肁dobe的人最多，再加上這個AI降噪功能真的很逆天，因此它一下子就火出天際了。 但除了這兩個軟件外，市場上還有其他一些AI降噪軟件，比如DxO的PureRAW, ON1 NoNoise AI, Luminar Neo等等。 本文比較了下面三種軟件：
軟件目前不一定支持所有相機和鏡頭組合。測試中我用了下面兩種相機：
除此之外，我還對比了單張AI降噪和傳統(tǒng)的堆棧平均降噪技術。堆棧平均用了兩個軟件：
除非另外說明，否則三個AI降噪軟件的的輸入都是RAW文件。 但我也測試了把堆棧降噪后的結果進一步用Topaz Denoise 降噪。因為堆棧后的結果是TIF，而只有Topaz 能對TIF降噪，其他兩個軟件都需要RAW文件輸入。 記住，請點擊文中每一張圖來放大看。這樣能看清楚細節(jié)，同時顯示圖片本來色彩和亮度。 不過，就算是放大了看，微信的圖片壓縮會太嚴重，損失過多細節(jié)，導致很難比較結果。在文末我提高了一個下載鏈接，大家可以下載原始尺寸的圖片，可以自己在電腦上去放大和比較。 如何降噪？ Lightroom/ACR AI降噪很簡單。在details（細節(jié)）部分，你會發(fā)現多了一個“Denoise (降噪）”按鈕。  點擊一下，就會出來下面對話框：  缺省降噪參數是50，本文測試用的就是50，雖然我也試過其他參數。你可以試試不同參數，然后看喜歡哪個結果。 這里的Super Resolution選項是超分辨率功能。這是以前就有的，不是最新版引進的。目前版本里，超分辨率不能和AI降噪同時使用，所以你沒法選它。 點擊Enhance （增強）按鈕后，Lightroom就會慢慢計算，然后生成一個DNG文件。注意這個文件可能比原始文件大很多。 這個DNG文件就是降噪后的結果。 你可以同時增強很多張照片，只要同時選它們就可以了。當心，運算時間可能很長，可能需要出去喝個小酒再回來看看。 DxO PureRAW 3用起來就更簡單了。沒任何參數可以選。 如果你平時總用Lightroom修片，那么安裝PureRAW的時候，我建議你也安裝Lightroom插件，這樣就可以直接在Lightroom里調用PureRAW了，不會改變你習慣的工作流程。 在Lightroom里選擇你想降噪的片子，然后選File->Plugin Extras -> Process with DxO PureRAW 3。 軟件會出現下面對話框：  PureRAW 3包含了幾種算法，這個對話框里提供了'DeepPRIME'和“DeepPRIME XD”兩種算法。這兩種基本都是正對弱光或星空的降噪算法。還有其他一些算法更適合白天場景。 DeepPRIME XD降噪幅度更大，大多數情況運算時間也長很多 ，有時候竟然高達10-20分鐘(但也有例外）。不過在我有限的幾個測試里，我個人更喜歡Deep PRIME的結果。 此外，PureRAW 還可以矯正鏡頭暗角、色散、鏡頭變形，還可以銳化。不過在本文的實驗里，我關閉了鏡頭暗角校正和鏡頭變形矯正，這樣才方便和原片比較。 降噪結果也是一個DNG文件，你可以對這個文件進行各種處理。 測試場景１： 佳能EOS R５拍攝星野 （地面人工補光） 下面的例子是我在去年帶一個星空攝影團的時候給大家拍的樣片。星空團我們會講多種拍攝方式，雖然重點是用赤道儀來獲取最好畫質，但我們也講了很多其他拍攝技巧，比如如何用堆棧降噪。這一組就是用來講解如如何不用赤道儀，而是通過高ISO和短曝光，然后加堆棧降噪，來獲得高質量圖片的。 這張地面用了人工補光。如何補光也是我們重要的教學內容。 沒想到當時拍攝的文件竟然可以用來測試最新AI軟件的降噪結果了。  這組照片的每一張拍攝參數是ISO 6400, f/4 （已經開到最大），14mm (佳能RF 14-35mm f/4鏡頭），曝光時間10秒。如果曝光時間更長，畫面中的很多星星就會開始拖尾。 但這樣的曝光參數，意味著畫面嚴重欠曝曝光。你看我在Lightroom里增加了１.5檔曝光后，畫面才可以看。 有人說把ISO再提高會如何？當代相機基本都是雙增益?zhèn)鞲衅?，當ISO超過第二檔 （對R5來說是ISO 400）后就顯示出ISO不變性。換一句話說，ISO 400， ISO 6400， ISO12800的噪點表現不會有什么區(qū)別，高ISO反而會降低動態(tài)范圍。那么為啥不用 ISO 400？理論上那時候動態(tài)范圍最大，能保留一部分星星的色彩。但那樣也意味著拍到的圖片非常暗，現場看起來內心很不爽。再說我對星星的色彩不在意，如果你在意，那么就用ISO 400然后后期提亮吧。 這樣的圖片，看小圖很漂亮，幾乎可以單張直接出片了，雖然后期一下會更好看。但放大后，可以看到噪點慘不忍睹。  ISO 6400, 10秒，f/4, 14mm，后期曝光＋1.5，沒有矯正鏡頭暗角和畸變 下面是畫面紅框里100%放大，對比了原始圖片和各種降噪后的結果。 1） 原片：   原片，噪點非常嚴重 2） Lightroom AI降噪結果:   Lightroom AI降噪。 這個結果可以說太顛覆三觀了。如果要求不高的話（比如網上發(fā)圖，或者印雜志大小的圖），f/4,單張高ISO都可以直接出片了。以前你硬盤上假如還有一些噪點太高的廢片，也可以救回來不少。 不過仔細看的話，有的地方有點用力過猛，星空中出現了很多細線（假信息）。不過，微信里可能看不清楚，去看看我提供的原尺寸大圖就很明顯了。 3） DxO PureRAW DeepPRIME 降噪結果:   PureRAW DeepPRIME降噪 結果類似Lightroom AI降噪，效果很驚人，但降噪和銳化幅度更大。Pure RAW 3是真正一鍵降噪，沒有任何參數可以選的。天空中也出現了一些細絲（假信息）。 4） DxO PureRAW DeepPRIME XD 降噪結果: DxO PureRAW DeepPRIME XD 降噪 至少對這張圖片來說，我覺得有點過了。假信息太多。 5） Topaz DeNoise AI （弱光/Low Light模式)降噪結果: Topaz Denoise AI （弱光/Low Light模式)降噪 這是完全不可以接受的結果。三大罪狀是：
具體是什么原因我懶得去追究了，反正這軟件一直和我八字不合，從來沒順過。除非有更新版，我暫時不會再用它。不過，我看到有老外說和其他幾種軟件比，他更喜歡Topaz, 所以你的情況可能也不一樣。自己測試再決定吧。 6） Topaz DeNoise AI （標準/Standard模式)降噪結果: Topaz Denoise AI （標準/Standard模式)降噪 依舊是完全不可以接受的結果。三大罪狀是：
7）Sequator 7張堆棧結果: Sequator 7張堆棧降噪 顯而易見，不管是天空還是地面，哪怕只用7張圖片進行堆棧，不管是天空和地面，畫面的細節(jié)都遠遠比AI降噪得來的更加自然、真實、和豐富。 一般我建議至少16-32張堆棧，那樣效果會更好。 8） Sequator 7張堆棧加Topaz DeNoise AI: Sequator 7張堆棧加Topaz Denoise AI降噪 7張堆棧的數量有點少，雖然細節(jié)恢復了很多，但依然有不少噪點。我把堆棧的結果（TIF文件）又用Topaz DeNoise AI降噪了一次。用的是弱光/Low Light模式，因為我覺得標準模式涂抹有點太嚴重。 這次Topaz DeNoise AI的表現還過得去。 測試場景１： 富士GFX 100拍攝星野 （地面有月光照亮） 另外一個例子來自前兩周，是我在阿根廷的巴塔哥尼亞山上拍攝的。 其實這個季節(jié)不是南半球拍攝銀河的好季節(jié)，因為它位置太高。單從攝影角度來說我不會去安排拍攝。而且今天雖然非常累了，徒步了至少16公里。 但掐指一算時間，我覺得今晚是一個非常好的教學時刻。就加了一個班，鼓動了幾個不怕苦不怕累的團員去半夜上課去了。 查了一下巧攝，我知道今天晚上11點多的時候，當銀河在山頂的時候，恰好也是月升時候。到明天晚上時間就不那么巧了，因為月亮會晚50分鐘升起。 當月亮從我身后升起的時候，初升的月亮的光會照亮山頭。而初升的月光的色彩非常像初升的陽光，色彩是紅色的（只是比陽光暗很多，但通過相機長曝光后色彩會非常鮮艷），因為它同樣會在經過漫長的大氣層，被過濾掉了短波長光線，只留下長波的紅黃色彩。 很多外行看到銀河和鮮艷的紅山頭在同一張照片出現的時候，本能的反應就是“這一定是P出來的'。卻不知這是大自然經常出現的真實的奇跡，可以單張一次拍下。 這樣的場景需要在月亮剛升起的時候拍攝。動作要快！這時候月光只照亮的山頭，畫面的其他部分很暗，氣氛非常神秘。再過一會兒，月光照亮了更多的山體的時候，我感覺味道就差了很多。 等到明月高懸的時候，就是月明星稀，銀河就已經看不清了。 這張照片拍攝參數是ISO 6400, f/4 （已經開到最大），20mm (135相機等效焦距16mm，富士GFX 20-35mm f/4鏡頭），曝光時間15秒。 未降噪的原圖 下面的100%截圖，展示了原圖和降噪以后的兩個紅色方框里的細節(jié)。 原圖：慘不忍睹 Lightroom AI降噪（降噪數量：50）：結果依然顛覆我的想象。太強大了。 PureRAW DeepPRIME降噪：結果和Lightroom不分伯仲，具體喜歡哪一個要看個人口味。 PureRAW DeepPRIME XD降噪：天空部分我個人覺得過了，假細節(jié)太多。 長曝光效果 拍星野作品的時候，雖然通過單張降噪或堆棧，也能獲得不錯的地面細節(jié)，但最好的畫質一定是通過夜里長曝光或在藍調時候單獨拍攝得到的。我們可以把這樣長曝光得到的地面，和星空合成到一起。這樣其實并沒有改變畫面的內容（星空和地面我們都已經拍到了，這樣純粹只是讓地面細節(jié)更加干凈而已）。當然，如果你因為種種原因，比如要參賽，不想做這樣的不同時刻的合成，那么還是拍單張或堆棧吧。 下面是一張拍完前面的星空后，單獨對地面長曝光的結果。就這個場景而言，長曝光其實并不合適，因為月光已經升起了很高，不只是照亮了山頭 - 我并不喜歡山體全部被照亮的感覺。我只是用它來說明一個問題。但多數時候，拍星空前或后，單獨對地面進行幾分鐘甚至幾十分鐘的長曝，光線不會有如此大的區(qū)別。 ISO 400, f/4, 20mm，900秒曝光 紅框里100%放大細節(jié)，未降噪 紅框里100%放大細節(jié)，Lightroom AI降噪 顯然，只要給照片充分的曝光，畫面細節(jié)和噪點會遠遠好于任何后期降噪措施。 這里我們雖然沒有拿赤道儀的樣片來討論，但赤道儀本質就是在保持星星點狀的同時進行長曝光，因此赤道儀拍攝星空的效果，會好于任何任何后期降噪措施。 測試場景3： 佳能EOS R５拍攝星野 （地面無人工或自然補光） 前面兩個例子里，地景是有光線照亮的。一個地景是有人工補光，另外一個有月光照亮。如果是在伸手不見五指的全黑的夜里，沒人工補光、沒月光、沒光污染照亮地面，那么我們能否通過AI降噪來單張出片呢？ 下面是一個例子。 全圖（這是一個極其黑暗的環(huán)境）： ISO 2000, f/4, 20秒，14mm, EOS R5 原圖100%細節(jié) （后期提亮） 原圖的畫質顯然是慘不忍睹的。 Lightroom AI 降噪后100%細節(jié)（后期提亮） Lightroom AI 降噪后畫質好了太多，但涂抹感覺依然太強。我知道這也實在太難為AI了，結果已經遠超想象了。 但也許有人可以忍受這樣的畫質，但我沒法忍受，除非實在沒有別的選擇。 測試場景4： 如果圖片有更多細節(jié)呢？ 一開始我們就提到，從本質上說，AI降噪是“連蒙帶猜”。在一個有大量噪點的圖片里，AI會根據大數據訓練來的知識，來猜測噪點后面可能是什么樣的細節(jié)，然后去“腦補”這些細節(jié)。至于補出來的細節(jié)是否真實就不好說了，雖然大多數時候看起來像模像樣的。 在前面的例子里，絕大多數觀眾不會知道地面的巖石紋理原來到底是什么樣的。AI給我們畫出一些看起來像那么回事的就很好了。同理，有幾個人真的會知道天上的成千上萬顆星星（除了一些主要亮星之外）到底在什么位置？亮度如何？ 對付這些場景，AI降噪還是很有效的。使勁編細節(jié)唄，蒙唄，觀眾很好騙的，看起來不穿幫就可以。 但是，如果畫面里有很多沒法蒙過去的細節(jié)，那么AI降噪是無能為力的。我們看看下面這個例子。這是我在地下室里找到一堆舊文物品。我的很多測試圖都是拍這類舊物。 下面是上圖的左邊的紅框里面的100%放大細節(jié)。 請點擊圖片放大看。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5 顯然噪點非常嚴重，比較小的文字，還有衣服上的細節(jié)完全看不清。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, Light room AI降噪。 這個還是很讓人震驚的?！∈直酆图绨蛏峡椢锏幕y，紅色的絹花、和黃色、藍綠色穗穗的細節(jié)竟然恢復的非常好，而且非常接近真實情況。比較大的文字也清晰了很多。但細小文字完全不可辨識，因為AI猜不出來了。糊弄不過去了。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, PureRAW DeepPRIME 降噪。 至少對這張圖而言，PureRAW 的DeepPRIME算法的降噪強度和效果看起來看比Lightroom的更強一點。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, PureRAW DeepPRIME XD降噪。 DeepPRIME XD降噪強度和效果比DeepPRIME又進了一步，多數地方好像更好。不過就我個人胃口而言，在有的地方比如文字那里似乎銳化的過了那么一點點。此外處理時間也長了不少。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, 4 張平均降噪。 我其實用完全同樣參數連續(xù)拍攝了很多張。我又試驗了一下多張平均降噪（在Photoshop里用統(tǒng)計平均功能）?？梢?，哪怕只用4張進行平均降噪，畫面真正的細節(jié)也會大幅度增加，文字現在可以辨認出來了。雖然噪點比AI降噪過的圖片還是高很多。 平均降噪得到的是TIFF文件（輸入也是4張TIFF）。在這個基礎上我又調用Topaz Denoise AI，噪點的確進一步降低了，但遠遠不如Lightroom 或 PureRAW的效果那么驚艷，整個畫面降噪也不均勻（為節(jié)省篇幅就不顯示了）。我相信將來這些公司對TIFF文件也能推出更好的降噪軟件。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, 8 張平均降噪。 8 張平均后，細節(jié)進一步增加。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5,30張平均降噪。 30張平均后的細節(jié)進一步增加。現在畫面里的噪點已近大幅度降低了。文字也比較清晰了。 顯然，平均降噪在恢復真正細節(jié)方面的效果，是AI降噪完全沒法比的。 ISO 3200, 15秒，f/16, 后期曝光＋0。 前面的幾個例子里，快門時間短，這是模仿拍攝星空時候的需求。但曝光嚴重不足，導致畫面中散粒噪點非常高。 如果加長曝光時間，讓畫面曝光充分，結果會如何？這里是一個曝光15秒的例子。 顯然，這張清晰度已經很高了，噪點也不多。再用Lightroom 或 PureRAW的AI降噪一下就非常好了?？梢?，如果曝光充分，高ISO圖片的噪點并不會太嚴重。 這一張的曝光時間是15秒，前一個例子的30張平均（每張0.5秒曝光時間）總曝光時間也是15秒。顯然，這一張的噪點要小很多。因此，只要有可能，你應該做單張長曝光以保證曝光充分，而不是多張欠曝的短曝光然后平均。當然，很多時候你沒法做單張長曝光，比如拍星空的時候星星在移動。再比如你在顛簸的船上手持長焦拍風光。這時對多張欠曝光的圖片進行平均降噪就有用了。 此外，幾十秒的單張長曝光效果很好，但如果曝光時間長達幾分鐘或幾十分鐘，那就是另外一回事了，這時候會有一些別的熱噪點出現，拍幾張做平均，可能比單張幾十分鐘長曝光的效果會好很多。具體情況要看相機型號了。 最后，如果每一張都能充分曝光，然后拍多張這樣的進行堆棧平均會如何？大多數時候這時沒必要的。但這樣能大大提高暗部的信噪比，在環(huán)境光比非常大的時候有用。我們在這篇文章里講過這個技巧。 畫面里另外一部分細節(jié) 我們再看看原圖右邊紅框里的100%放大細節(jié)。結論和上面討論的類似，但注意一下畫面里左上角絹花的細節(jié)和右上角袖口織物的紋理，顯然AI降噪雖然非常強，還是完全沒法和充分曝光或堆棧平均降噪相比。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5， Lightroom AI降噪 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5，PureRAW DeepPPRIME降噪 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5，?。笍埰骄翟?/p> ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5， 30張平均降噪 ISO 3200, 15秒，f/16, 后期曝光＋0 高ISO不一定意味著噪點高 如同我們反復說的，高ISO本身并不是噪點的主要來源，曝光不足才是?！∪绻毓獬浞?，高ISO圖片的噪點并不會太嚴重。 為了說明這一點，我把地下室所有燈光關掉。這時環(huán)境已經非常暗了。我把ISO提高到12800，然后拍了下面這張。 ISO 12800, 15秒，f/16。 ISO 12800, 15秒，f/16。Lightroom AI降噪。 這張拍攝環(huán)境遠比前面的暗，ISO也高了很多。但和前面的ISO 3200， 0.5秒曝光相比，細節(jié)多出了太多。這個例子再次說明，高ISO不是導致噪點增加的主要原因。欠曝才是。如果這張我向右曝光然后后期壓暗，畫質會進一步增加。 那么為什么很多人覺得高ISO＝高噪點？ 為了保持畫面亮度一致，如果提高ISO，我們一定會降低進光量（提高快門速度或縮小光圈）。這才是導致噪點增加的主要原因。 結論 本文討論了幾種主流AI降噪軟件和算法對星野攝影作品的降噪效果。對非星野作品，比如野生動物攝影、其他時刻的風光攝影，本文并沒有涉足，但我相信，AI降噪對這些題材也有重大影響。
測試圖片下載 因為微信對圖片壓縮的太厲害，導致讀者很難看清細節(jié)。我提供了部分原尺寸圖片或100%截圖，供大家下載。 下載鏈接： https://pan.baidu.com/s/1qpIn0rTFnsXjyf0L1rgN7A END |
|
|
