Ruisonderdrukking? Fijne sjoemel software!

Hoe weinig licht er ook is, van een goede camera verwacht je dat die weergeeft wat je met je ogen ziet. Dezelfde kleuren, geen onnatuurlijke onscherpte, geen digitale artefacten of zichtbare ruis. De praktijk is anders. Zeker als je vergrotingen kritisch bekijkt.
Ogen verschillen van een camera sensor. En beeldbewerking in de camera of met een fotobewerkingsprogramma heeft grote invloed op signaal/ruisverhouding en scherpte-indruk. De hoge beeldkwaliteit van moderne camera’s is mede te danken aan verscherping en ruisonderdrukking, die al op pixelniveau op de sensor begint. Dankzij deze geavanceerde “sjoemelsoftware” wordt in iedere camera ruis verwijderd en wat scherpte toegevoegd. Zonder softwarematige trucs is al bij lage ISO waardes (onder de 1600 ISO) ruis zichtbaar in digitale opnames, als je de opname op 100% beoordeelt op je beeldscherm. Als fotograaf heb je niet de volledige controle over verscherping en ruisonderdrukking. Dat geldt niet alleen voor jpg bestanden, maar ook voor RAW bestanden. Bij camera’s met een anti-aliasing filter bijvoorbeeld, wordt de onscherpte die door het laagdoorlaatfilter bewust door de cameraproducent wordt veroorzaakt (om zo moiré te elimineren) weer hersteld voor het openen van een RAW bestand, zonder dat je daar als fotograaf invloed op uit kan oefenen.

Is deze deelvergroting van een opname gemaakt bij 100 ISO zonder ruisonderdrukking ? Of bij 6400 ISO met ruisonderdrukking?

De hoeveelheid ruis in een opname hangt niet alleen af van de camera (merk en type, de gekozen camera-instellingen voor ISO, contrast, ruisonderdrukking, verscherping en kleurweergave) en de achteraf toegepaste beeldbewerking (Photoshop / Lightroom). Ook de lichtomstandigheden waarbij de foto is gemaakt, zijn van invloed. In opnames gemaakt bij weinig licht of op een mistige dag, zie je veel sneller ruis dan bij testopnames gemaakt in de studio van een goed verlichte testopstelling.

De logische lezersvraag “Tot hoe veel ISO kan ik deze camera nog gebruiken, zonder dat ik last heb van ruis” heeft helaas meerdere goede antwoorden. 

Op het eerste gezicht zal je bij het bekijken van je foto’s niet snel struikelen over ruis.De meeste fotografen beoordelen een kleine versie van hun opname ende vergroting waarop je de opname bekijkt bepaalt mede hoe veel ruis je te zien krijgt. Hoe groter de foto die je bekijkt, des te groter de kans dat je ruis terugziet.Het maakt ook uit of je een foto afdrukt, of op een scherm bekijkt. Op een beeldscherm valt ruis eerder op dan in een print.

De mate waarin contrast, kleurweergave, verscherping en ruisonderdrukking worden toegepast in de camera, bepalen de beeldkwaliteit van de jpg opname die in de camera wordt opgeslagen. Bij sommige cameramerken worden kleurweergave, contrast en verscherping zo neutraal mogelijk gehouden, terwijl andere merken bij de standaard beeldstijl voor jpg opnames kiezen voor instellingen die minder natuurgetrouw zijn, maar veel consumenten aanspreken. Die verschillen zien wij terug bij het testen van camera’s: het komt voor dat twee camera’s van verschillende merken min of meer gelijkwaardige scores hebben als je naar onbewerkte RAW bestanden kijkt, maar waarbij de testresultaten voor jpg bestanden duidelijk verschillend zijn. Dat wordt veroorzaakt door verschillende in-camera beeldbewerking van beide cameramerken. Staar je niet blind op de verschillen in jpg beeldkwaliteit, want die instellingen kan je eenvoudig aanpassen aan je eigen smaak. Tegenwoordig kan je op iedere camera zelf een beeldstijl (met namen als: natuurlijk, standaard, portret, kleurrijk, etc.) selecteren die bij jouw smaak past. Bijna altijd is het mogelijk om deze beeldstijlen van je camera nog verder aan te passen, door bijvoorbeeld extra verscherping, verzadiging of contrast toe te voegen. Bij het meten van de nauwkeurigheid van de kleurweergave blijken de verschillen tussen beeldstijlen op 1 camera vaak groter dan de verschillen tussen cameramerken.

Wat is scherper: RAW of jpg?

Als je een RAW bestand opent in Photoshop of Lightroom (bij de standaardinstellingen) en je vergelijkt de RAW opname met een jpg bestand die in de camera was opgeslagen, dan zal je kleine verschillen zien. De prestaties van fotobewerkingsprogramma’s zoals Photoshop en Lightroom verschillen per cameramerk. Ik heb wel eens gehoord dat als je op twee opnames gemaakt met camera’s van verschillende merken dezelfde mate van verscherping en ruisonderdrukking toepast, dat beide foto’s door de software niet in eenzelfde mate verscherpt en ontdaan worden van ruis. Om de invloed van fotobewerkingssoftware zoals Lightroom of Photoshop uit te sluiten, analyseren we bij het testen van camera’s en lenzen onverscherpte RAW bestanden, waarop geen ruisonderdrukking is toegepast. Zoals je in bovenstaand plaatje kan zien, oogt een dergelijk RAW bestand minder scherp dan de jpg opname die gelijktijdig in de camera was opgeslagen. Dat zien we ook terug in onze Imatest meetresultaten: De MTF50 metingen van onverscherpte RAW bestanden zijn altijd lager dan de MTF50 metingen van jpg bestanden. De MTF50 van in Lightroom of Photoshop verscherpte bestanden zijn afhankelijk van het cameramerk gelijk of hoger dan die van jpg bestanden. Hetzelfde geldt voor signaal/ruis verhouding. Omdat er veel fotografen zijn die de jpg bestanden rechtstreeks uit de camera gebruiken, testen we jpg bestanden. We gebruiken daarvoor de standaard instellingen van de fabrikant (alleen voor het testen van de kleurweergave nauwkeurigheid kiezen we soms andere instellingen).
In bovenstaand plaatje (Beelduitsnedes van een RAW en een jpg opname die gelijktijdig in de camera zijn opgeslagen) zie je dat het contrast van een jpg bestand zichtbaar groter is dan van een onverscherpt RAW bestand. Bij 100 ISO zie je nog weinig verschil in signaal / ruisverhouding. Niet alleen het contrast, maar ook de resolutie (“micro contrast”) van het 100 ISO jpg bestand is duidelijk groter dan van het onverscherpte RAW bestand, zoals je in onderstaand voorbeeld kan zien:

Toch kan je niet stellen dat RAW bestanden altijd minder scherp of altijd scherper zijn dan jpg bestanden. Het hangt af van de camera-instellingen en de gebruikte RAW software voor het bewerken van de RAW opname. Omdat een camera veel minder rekenkracht heeft dan een computer en fotobewerkingsprogramma’s daardoor veel geavanceerdere (tijdrovende) algoritmes gebruiken dan camera’s, kan je met zorgvuldige RAW bewerking altijd betere resultaten bereiken dan de jpg bestanden die in de camera worden opgeslagen. Toch zijn moderne camera’s zo geavanceerd, dat je behoorlijk wat ervaring met beeldbewerking moet opdoen, voordat je de camera verslaat. En zelfs dan zijn de verschillen soms nog zo klein, dat veel fotografen het niet de moeite waard vinden en met veel plezier de jpg bestanden gebruiken.

Hoe hoger de ISO, des te meer ruis?

Hoe minder licht er is, des te hoger je de ISO waarde van de camera moet zetten om onderbelichting of bewogen opnames te voorkomen. Maar hoe hoger je de ISO waarde maakt, des te meer ruis er zichtbaar wordt. Als je tenminste geen – of precies evenveel – ruisonderdrukking toepast. Bij 6400 ISO is in bovenstaand plaatje in de deelvergroting van het onbewerkte RAW bestand duidelijk te zien, dat de signaal/ruis verhouding bij 6400 ISO al veel is afgenomen ten opzichte van 100 ISO. Bij de laagste ISO instellingen zijn de verschillen nog klein, maar bij de hoogste ISO waarden is ruis steeds dominanter aanwezig. Boven de 6400 ISO gaat het snel. Bij 25.600 ISO is het onbewerkte RAW bestand niet meer om aan te zien. Hoog tijd om de hulp van onze favoriete sjoemelsoftware in te roepen: verscherpen en ruis onderdrukken.

In-camera ruisonderdrukking (jpg) of Lightroom / Photoshop ruisonderdrukking (RAW)

Hierboven zie je twee 100% deelvergrotingen van testopnames. In de jpg opname zie je geen kleurruis meer, maar nog wel een korrelachtig patroon (“ruis”). Dankzij ruisonderdrukking en verscherping lijkt het alsof zelfs de 25.600 ISO nog een bruikbare opname oplevert, als je alleen naar het globale contrast kijkt. Maar als je naar fijne details gaat kijken, is het beeld minder rooskleurig:

Detaillering van een opname heeft te lijden onder ruisonderdrukking en verscherping. Aan artefacten in haren van een model, of zelfs haren waarin ieder detail verloren is gegaan, kan je goed het effect van te ingrijpende ruisonderdrukking of verscherping herkennen. Het onderwerp van een opname heeft grote invloed op de beeldkwaliteit. Op een egaal vlak valt ruis eerder op, maar als het echt egaal is, dan weet ruisonderdrukkingssoftware dat heel lang te maskeren. Bij hoge ISO waarden slaagt de ruisonderdrukkingssoftware er beter in om de kleur te behouden van grote vlakken (zoals de vogel hierboven, dan bij details zoals in de opname hieronder). Als een opname vloeiende lijnen of geometrische patronen bevat, dan weten ruisonderdrukking en verscherping die patronen goed te behouden bij hoge ISO waarden. Hierboven zie je twee deelvergrotingen, weergegeven op 100%. De vogel in de bewerkte 25.600 ISO RAW opname(standaard instellingen van Lightroom: 25 verscherping en 25 Chroma Noise)oogt natuurlijker, maar je ziet er wel een storende digitale ruiswaas overheen. Bijna iedereen vind digitale, puntachtige ruis minder mooi dan organische, korrel achtige ruis. De standaard instellingen in Lightroom onderdrukken alleen kleur ruis. Met een klein beetje ruisonderdrukking is deze RAW opname nog aanzienlijk te verbeteren. De jpg opname (rechtstreeks uit de camera) is door de camera zodanig bewerkt, dat er veel minder vogel over is  
Bij onregelmatige patronen met fijne details, zoals een gekleurde, gemarmerde vloer, is het voor ruisonderdrukking niet meer mogelijk om te sjoemelen. Om dat inzichtelijk te maken, schieten we een opname van een testkaart met een onregelmatig patroon:

Wanneer wordt de grens bereikt?

Bovenstaande 25.600 ISO RAW deelvergroting (links) laat zien waar de grenzen voor de sjoemelsoftware worden bereikt. Als je de 25.600 opname vergelijkt met de 100 ISO opnames boven aan deze pagina, dan is duidelijk dat er een hoop details in het origineel verdwenen zijn in de ruis. Die kan je door middel van ruisonderdrukking of verscherping er niet meer bij toveren.
Maar dat is niet alles. Ruisonderdrukkingssoftware wil de kleur van fijne details in een opname nog wel eens aanzien voor kleur ruis (Chroma noise). De rechter opname laat zien dat de kleur in de details in de jpg (hier niet getoond, maar ook in het RAW bestand dat mett standaardinstellingen in Photoshop of Lightroom is ontwikkeld) volledig is verdwenen.

Sjoemelen wordt toveren met PRIME van DxO Optics

Bovenstaande vergelijking van een onbewerkte 100 ISO opname met een bewerkte 25.600 ISO opname laat zien waar de beste ruisonderdrukkingssoftware van dit moment toe in staat is. Dit zijn deelvergrotingen die op 100% worden weergegeven en meestal zal je een kleinere afbeelding bekijken en dan valt de resterende ruis die je nog in de rechter opname ziet, niet meer op. Maar als het globale contrast van een opname goed is, wil dat nog niet zeggen dat de 25.600 ISO opname net zo mooi is als de 100 ISO opname. Bij de 25.600 ISO opname kon ruisonderdrukkingssoftware de groene kleur van de vogel nog wel behouden, maar als de patronen minder voorspelbaar zijn, dan is DxO Optics Prime ruis onderdrukking (alleen toepasbaar op RAW bestanden) van wat ik tot nu toe getest heb, het pakket dat de beste resultaten biedt.

De beste methode om perfecte opnames te maken, is om zo goed mogelijke apparatuur te kiezen en zo laag mogelijke ISO waarden en een statief te gebruiken. De praktijk is voor veel fotografen anders. We fotograferen meestal uit de hand en hebben dan een hogere ISO waarde nodig om bewogen opnames te voorkomen als het geen stralend zonnig weer is. Gelukkig zijn er steeds meer betaalbare lichtsterke objectieven, worden camera’s nog altijd steeds beter en zorgt ook beeldstabilisatie voor scherpe opnames als je een langere sluitertijd kiest. Al die ontwikkelingen maken het mogelijk om ook zonder statief een lage ISO waarde te kiezen, zonder dat je bang hoeft te zijn voor bewogen opnames.
Heb je een opname gemaakt waar je heel trots op bent, maar waar bij uitvergroten blijkt dat er teveel ruis in zit, dan kan je in Lightroom / Photoshop of met geavanceerde ruis-onderdrukkingssoftware zoals van DxO Optics, Noise Ninja, Neat Image nog 1 a 2 stops aan winst boeken zonder dat je te veel details verliest of dat er storende artefacten zichtbaar worden. Dat geldt eigenlijk alleen als je het RAW bestand nog hebt. Een jpg bestand is al zodanig bewerkt, dat het eigenlijk niet de moeite waard is om die nog verder te bewerken.

Is deze deelvergroting van een opname gemaakt bij 100 ISO zonder ruisonderdrukking ? Of bij 6400 ISO met ruisonderdrukking?