Warum gibt es die Illusion von Details im fotografischen Rauschen?

Ich habe das folgende Bild, das laute Berge enthält.

Im unteren Teil des Bildes ist das Signal-Rausch-Verhältnis zu niedrig, um tatsächliche Details zu enthalten, aber wenn ich das gesamte Rauschen aus diesem Bereich entferne, sieht es (aus meiner Sicht) nicht natürlich aus. Warum macht das Rauschen in diesem Fall eine Detailillusion? Wann sollte ich mit der Geräuschreduzierung aufhören, um das natürliche Erscheinungsbild zu erhalten?

Final (leicht entferntes Rauschen und geschärft):

Original

Original geschärft

Original Denoised

Während das Prinzip, dass Rauschen die Illusion von Details hinzufügt, wahr sein mag, denke ich, dass Sie in diesem Beispiel falsch interpretieren, was Sie betrachten.

Wenn ich das gesamte Rauschen im unteren Bereich entferne, sieht es aus meiner Sicht nicht natürlich aus.

Dies liegt hauptsächlich daran, dass kein Algorithmus zur Rauschunterdrückung alle Rauschen perfekt entfernen und alle Details beibehalten kann. Die Version, die Sie erhalten, nachdem Sie die Rauschentfernung ausgeführt haben, ist keine genaue Darstellung der Szene ohne Rauschen, sondern ein Bild, das geändert wurde, das Rauschen entfernt, gleichzeitig aber auch Details entfernt oder verändert.

Unterschiedliche Algorithmen variieren im Endergebnis, aber nichts, das eine erhebliche Menge an Rauschen entfernt, gibt Ihnen etwas, das genauso "natürlich" aussieht wie das Original, wenn es kein Rauschen hatte. Die Varianz zwischen den Algorithmen ändert nur, wie unnatürlich und auf welche Weise es unnatürlich ist.

Ein geeigneteres Experiment könnte darin bestehen, mit einer genauen, rauscharmen Fotografie zu beginnen und diese zu verrauschen .

In Bezug auf die ursprüngliche Behauptung kann Rauschen zumindest einige auffällige Artefakte maskieren, und das Maskieren von auffälligen Artefakten kann den Eindruck erwecken, Sie hätten zunächst mit einem genaueren Bild begonnen. Rauschen kann Streifen maskieren, die bei manchen Farbverläufen bei 24-Bit-Farben auftreten würden, es kann das Blockieren maskieren, wenn für das Bild eine verlustbehaftete Komprimierung verwendet wird, und es kann unnatürliche Glättung / Rauschreduzierung maskieren (wie z. B., wenn ein Bild wegen zu unnatürlich aussieht) Eine starke Rauschunterdrückung und das Hinzufügen von etwas Rauschen können das verbergen und es "weniger unnatürlich" wirken lassen. Das heißt, in keinem dieser Fälle fügt es tatsächlich ein genaues Detail hinzu, es gibt nur die Illusion eines getreueren Bildes, weil es verräterische Anzeichen von Untreue maskiert.

Rauschen ist zufällig und bewirkt, dass die Grauwerte von einem Pixel zum nächsten schwanken. Dies sind dann zufällige Informationen, die im kleinsten Maßstab im Bild vorhanden sind. Wenn Sie es entfernen, entsteht die Illusion, dass das Bild weniger scharf geworden ist, da sich die Grauwerte auf der kleinsten Skala nicht mehr so ​​schnell ändern. Dies bedeutet nicht, dass das Entfernen des Rauschens per se schlecht ist. Durch die aggressive Rauschunterdrückung können echte Details entfernt werden. Selbst wenn Sie das Rauschen mithilfe von Bildstapeln entfernen, wodurch die echten Details beim Entfernen von Rauschen tatsächlich verbessert werden, erhalten Sie ein Bild, das oberflächlich weniger scharf aussieht. Da in diesem Fall die Unschärfe auch auf eine Fehlausrichtung zurückzuführen sein kann, untersuche ich das Bild in der Regel genau, um festzustellen, ob es Anzeichen für echte Probleme gibt (scharfe Kanten oder spitze Objekte werden dann stärker verwischt).

Dies wird auch durch die Funktionsweise unserer Wahrnehmung beeinflusst. Wenn wir ein Bild betrachten, scannen wir nicht immer das gesamte Bild und rekonstruieren es in unserem Gehirn. Wenn wir ein ähnliches Bild gesehen haben, verwenden wir einfach die alte gespeicherte Version in unserem Gehirn und modifizieren es bei Bedarf. Das Gehirn versucht, das, was es sieht, in Bezug auf das zu interpretieren, was es zuvor gesehen hat. In diesem Fall erkennt es das neue Bild als unscharfe Version des vorherigen Bildes. Dies bedeutet, dass Personen, die das Bild nur mit unterdrücktem Rauschen sehen, die offensichtliche Unschärfe nicht bemerken.

Lärm ist nicht so zufällig. Die meisten Fotoseiten erhalten während der Belichtung Photonentreffer. Diese Treffer induzieren eine elektrische Ladung. Da das Belichtungslicht für kurze Zeit auf den Sensor fällt und das von der Linse projizierte Bild schwach ist, ist eine Verstärkung erforderlich, um die Ladung zu verstärken. Nach der Belichtung wird jede Fotostandortladung an einen Konverter und einen Verstärker gesendet. Das Ergebnis weist jedem Standort ein digitales Ventil zu. Die Stärke der Verstärkung basiert auf der ISO-Einstellung und der Logik der Verarbeitungssoftware.

Es wäre ideal, wenn alle Verstärker mit der gleichen Effizienz betrieben würden. Dies muss jedoch noch erreicht werden. Jeder Verstärker ist eine Einheit mit leicht unterschiedlichem Temperament. Das Ergebnis ist eine induzierte statische Aufladung, die wir Rauschen nennen. Dies ist ein festes Rauschmuster. Es wird als ein Muster von Pixeln angezeigt, die ohne Belichtung reproduziert werden sollen, dh schwarz, und als dunkelgrau angezeigt werden. Das ist der Lärm, den Sie machen.

Fügen Sie diesem Blühen hinzu. Dies ist der Fall, wenn eine Photosite durch zu viel Belichtung übersättigt ist. Ein Teil der Ladung läuft auf benachbarte Fotoseiten aus. Dieser Vorgang führt zu falschen Daten auf diesen benachbarten Fotoseiten.

Zusätzlich zu dem, was andere Teilnehmer gesagt haben: Der von Ihnen verwendete Algorithmus beeinflusst grobe Details, entfernt aber nicht nur das feine Rauschen.

Ich habe die 10px-Gauß-unscharfen Kopien von "original" und "denoised" hier hochgeladen:

http://filebin.net/97jdl8sd5t oder hier http://imgur.com/a/5eUW3

(Sie können es selbst tun). Wenn Sie schnell zwischen ihnen wechseln, werden Sie einen erheblichen Unterschied feststellen - der noch größer ist, wenn die Bilder nicht unscharf sind.

Die Antwort lautet: Es ist keine Illusion, die Schattierungen des "ursprünglichen" Bildes enthalten mit Sicherheit mehr Kontrast.

Anmerkung 1: In "denoised" werden die Glanzlichter im Vergleich zu "original" deutlicher schärfer. Ich weiß nicht, was es verursacht haben könnte. Hinweis 2: Einige Entrauschungswerkzeuge haben separate Einstellungen für grobes Rauschen (NoiseNinja als Beispiel). Hinweis 3: In einigen Denoise-Werkzeugen gibt es eine Einstellung namens "Gamma". Diese Einstellung kann die Aggressivität der Rauschunterdrückung in Schatten beeinträchtigen. "Gamma" ist normalerweise auf das Gamma des Farbraums des Bildes eingestellt.