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刚从南美的巴塔哥尼亚回来没几天，其中有十几天没任何信号。现在我的脑海里依然满是地球尽头的世界最美秋色。 但回到人间后，发现这些天摄影圈里两个话题 - 人工智能（AI）图片生成和AI降噪 - 太火爆了，这两个概念都意义重大，我也把思绪从巴塔哥尼亚移开，参与一下讨论吧。 AI图片生成这一技术是革命性的，会对摄影的很多行业有颠覆性影响。这个话题太大太深，等有时间我再写点我的想法吧。 AI降噪则只是一个工具。但这个工具这几年，特别是这几个月突飞猛进发展的结果，意味着在特定场景它也能颠覆我们的一部分工作流程，还能拯救过去留下的“废片”，因此也值得认真讨论。 本文通过几个实验，对比了目前市场上三个主流AI降噪软件（Lightroom, DxO PureRAW 3, Topaz DeNoise AI)的结果，并把它们和其他有效降噪工具（堆栈平均降噪，以及前期充分曝光）做了比较。 这篇文章依然很长。我这个理工男的认真无聊劲一起来就很难收住，堆积了大量无趣的数据。如果你是文艺女青年或男青年，只想看结果，就直接跳到最后吧。 AI降噪 很多时候我们不得不在弱光下拍摄，而且因为种种原因，我们没法用很长的曝光时间，这导致画面曝光不充分，产生了大量的噪点，这种噪点的本质是散粒噪音，如果想进一步了解散粒噪音，可以看一下我的书上的讨论。 噪点会摧毁画面的细节。传统的单张降噪算法是不可能恢复这些细节的。但AI的出现改变了这一切。 从本质上说，AI降噪是“连蒙带猜”。在一个有大量噪点的图片里，AI虽然没办法肯定噪点背后是啥，但它会根据大数据训练来的知识，来猜测噪点后面可能是什么样的细节，然后去“脑补”这些细节。 如果你是一个技术控，那么可以看看Adobe的这篇Blog, 里面有稍微详细一点的解释。 https://blog.adobe.com/en/publish/2023/04/18/denoise-demystified 经过了足够的大数据训练，AI看的足够多了，因此多数场景，不管画面里被噪点掩盖的部分是鸟的羽毛、石头的纹理、还是树枝、人或动物的毛发等，AI都能脑补的很好。很多时候这个猜测的结果很符合真实场景，当然也有乱猜的时候，但对多数人来说，只要看起来合理就好，真实是什么样不那么重要。毕竟大多数观众也不知道原来环境是什么样。关于这点，我在这一篇关于计算摄影的文章里讲过。 参与测试的软件和算法 AI降噪不是一个崭新的事物，Topaz DeNoise AI这个软件已经推出不少时间了，有非常多的人在用。我也早就购买了这个软件。 但是我个人对Topaz DeNoise AI的结果是很不满意的，在我看来多数情况它不靠谱，因此我极少用它。但是我知道很多人非常喜欢和依赖它。如果你觉得它适合你，那么就继续用吧。 在摄影圈引起轩然大波的，是Adobe公司上周在最新版的Lightroom和Camera RAW里新增的AI降噪功能。可能是因为用Adobe的人最多，再加上这个AI降噪功能真的很逆天，因此它一下子就火出天际了。 但除了这两个软件外，市场上还有其他一些AI降噪软件，比如DxO的PureRAW, ON1 NoNoise AI, Luminar Neo等等。 本文比较了下面三种软件：
软件目前不一定支持所有相机和镜头组合。测试中我用了下面两种相机：
除此之外，我还对比了单张AI降噪和传统的堆栈平均降噪技术。堆栈平均用了两个软件：
除非另外说明，否则三个AI降噪软件的的输入都是RAW文件。 但我也测试了把堆栈降噪后的结果进一步用Topaz Denoise 降噪。因为堆栈后的结果是TIF，而只有Topaz 能对TIF降噪，其他两个软件都需要RAW文件输入。 记住，请点击文中每一张图来放大看。这样能看清楚细节，同时显示图片本来色彩和亮度。 不过，就算是放大了看，微信的图片压缩会太严重，损失过多细节，导致很难比较结果。在文末我提高了一个下载链接，大家可以下载原始尺寸的图片，可以自己在电脑上去放大和比较。 如何降噪？ Lightroom/ACR AI降噪很简单。在details（细节）部分，你会发现多了一个“Denoise (降噪）”按钮。  点击一下，就会出来下面对话框：  缺省降噪参数是50，本文测试用的就是50，虽然我也试过其他参数。你可以试试不同参数，然后看喜欢哪个结果。 这里的Super Resolution选项是超分辨率功能。这是以前就有的，不是最新版引进的。目前版本里，超分辨率不能和AI降噪同时使用，所以你没法选它。 点击Enhance （增强）按钮后，Lightroom就会慢慢计算，然后生成一个DNG文件。注意这个文件可能比原始文件大很多。 这个DNG文件就是降噪后的结果。 你可以同时增强很多张照片，只要同时选它们就可以了。当心，运算时间可能很长，可能需要出去喝个小酒再回来看看。 DxO PureRAW 3用起来就更简单了。没任何参数可以选。 如果你平时总用Lightroom修片，那么安装PureRAW的时候，我建议你也安装Lightroom插件，这样就可以直接在Lightroom里调用PureRAW了，不会改变你习惯的工作流程。 在Lightroom里选择你想降噪的片子，然后选File->Plugin Extras -> Process with DxO PureRAW 3。 软件会出现下面对话框：  PureRAW 3包含了几种算法，这个对话框里提供了'DeepPRIME'和“DeepPRIME XD”两种算法。这两种基本都是正对弱光或星空的降噪算法。还有其他一些算法更适合白天场景。 DeepPRIME XD降噪幅度更大，大多数情况运算时间也长很多 ，有时候竟然高达10-20分钟(但也有例外）。不过在我有限的几个测试里，我个人更喜欢Deep PRIME的结果。 此外，PureRAW 还可以矫正镜头暗角、色散、镜头变形，还可以锐化。不过在本文的实验里，我关闭了镜头暗角校正和镜头变形矫正，这样才方便和原片比较。 降噪结果也是一个DNG文件，你可以对这个文件进行各种处理。 测试场景１： 佳能EOS R５拍摄星野 （地面人工补光） 下面的例子是我在去年带一个星空摄影团的时候给大家拍的样片。星空团我们会讲多种拍摄方式，虽然重点是用赤道仪来获取最好画质，但我们也讲了很多其他拍摄技巧，比如如何用堆栈降噪。这一组就是用来讲解如如何不用赤道仪，而是通过高ISO和短曝光，然后加堆栈降噪，来获得高质量图片的。 这张地面用了人工补光。如何补光也是我们重要的教学内容。 没想到当时拍摄的文件竟然可以用来测试最新AI软件的降噪结果了。  这组照片的每一张拍摄参数是ISO 6400, f/4 （已经开到最大），14mm (佳能RF 14-35mm f/4镜头），曝光时间10秒。如果曝光时间更长，画面中的很多星星就会开始拖尾。 但这样的曝光参数，意味着画面严重欠曝曝光。你看我在Lightroom里增加了１.5档曝光后，画面才可以看。 有人说把ISO再提高会如何？当代相机基本都是双增益传感器，当ISO超过第二档 （对R5来说是ISO 400）后就显示出ISO不变性。换一句话说，ISO 400， ISO 6400， ISO12800的噪点表现不会有什么区别，高ISO反而会降低动态范围。那么为啥不用 ISO 400？理论上那时候动态范围最大，能保留一部分星星的色彩。但那样也意味着拍到的图片非常暗，现场看起来内心很不爽。再说我对星星的色彩不在意，如果你在意，那么就用ISO 400然后后期提亮吧。 这样的图片，看小图很漂亮，几乎可以单张直接出片了，虽然后期一下会更好看。但放大后，可以看到噪点惨不忍睹。  ISO 6400, 10秒，f/4, 14mm，后期曝光＋1.5，没有矫正镜头暗角和畸变 下面是画面红框里100%放大，对比了原始图片和各种降噪后的结果。 1） 原片：   原片，噪点非常严重 2） Lightroom AI降噪结果:   Lightroom AI降噪。 这个结果可以说太颠覆三观了。如果要求不高的话（比如网上发图，或者印杂志大小的图），f/4,单张高ISO都可以直接出片了。以前你硬盘上假如还有一些噪点太高的废片，也可以救回来不少。 不过仔细看的话，有的地方有点用力过猛，星空中出现了很多细线（假信息）。不过，微信里可能看不清楚，去看看我提供的原尺寸大图就很明显了。 3） DxO PureRAW DeepPRIME 降噪结果:   PureRAW DeepPRIME降噪 结果类似Lightroom AI降噪，效果很惊人，但降噪和锐化幅度更大。Pure RAW 3是真正一键降噪，没有任何参数可以选的。天空中也出现了一些细丝（假信息）。 4） DxO PureRAW DeepPRIME XD 降噪结果: DxO PureRAW DeepPRIME XD 降噪 至少对这张图片来说，我觉得有点过了。假信息太多。 5） Topaz DeNoise AI （弱光/Low Light模式)降噪结果: Topaz Denoise AI （弱光/Low Light模式)降噪 这是完全不可以接受的结果。三大罪状是：
具体是什么原因我懒得去追究了，反正这软件一直和我八字不合，从来没顺过。除非有更新版，我暂时不会再用它。不过，我看到有老外说和其他几种软件比，他更喜欢Topaz, 所以你的情况可能也不一样。自己测试再决定吧。 6） Topaz DeNoise AI （标准/Standard模式)降噪结果: Topaz Denoise AI （标准/Standard模式)降噪 依旧是完全不可以接受的结果。三大罪状是：
7）Sequator 7张堆栈结果: Sequator 7张堆栈降噪 显而易见，不管是天空还是地面，哪怕只用7张图片进行堆栈，不管是天空和地面，画面的细节都远远比AI降噪得来的更加自然、真实、和丰富。 一般我建议至少16-32张堆栈，那样效果会更好。 8） Sequator 7张堆栈加Topaz DeNoise AI: Sequator 7张堆栈加Topaz Denoise AI降噪 7张堆栈的数量有点少，虽然细节恢复了很多，但依然有不少噪点。我把堆栈的结果（TIF文件）又用Topaz DeNoise AI降噪了一次。用的是弱光/Low Light模式，因为我觉得标准模式涂抹有点太严重。 这次Topaz DeNoise AI的表现还过得去。 测试场景１： 富士GFX 100拍摄星野 （地面有月光照亮） 另外一个例子来自前两周，是我在阿根廷的巴塔哥尼亚山上拍摄的。 其实这个季节不是南半球拍摄银河的好季节，因为它位置太高。单从摄影角度来说我不会去安排拍摄。而且今天虽然非常累了，徒步了至少16公里。 但掐指一算时间，我觉得今晚是一个非常好的教学时刻。就加了一个班，鼓动了几个不怕苦不怕累的团员去半夜上课去了。 查了一下巧摄，我知道今天晚上11点多的时候，当银河在山顶的时候，恰好也是月升时候。到明天晚上时间就不那么巧了，因为月亮会晚50分钟升起。 当月亮从我身后升起的时候，初升的月亮的光会照亮山头。而初升的月光的色彩非常像初升的阳光，色彩是红色的（只是比阳光暗很多，但通过相机长曝光后色彩会非常鲜艳），因为它同样会在经过漫长的大气层，被过滤掉了短波长光线，只留下长波的红黄色彩。 很多外行看到银河和鲜艳的红山头在同一张照片出现的时候，本能的反应就是“这一定是P出来的'。却不知这是大自然经常出现的真实的奇迹，可以单张一次拍下。 这样的场景需要在月亮刚升起的时候拍摄。动作要快！这时候月光只照亮的山头，画面的其他部分很暗，气氛非常神秘。再过一会儿，月光照亮了更多的山体的时候，我感觉味道就差了很多。 等到明月高悬的时候，就是月明星稀，银河就已经看不清了。 这张照片拍摄参数是ISO 6400, f/4 （已经开到最大），20mm (135相机等效焦距16mm，富士GFX 20-35mm f/4镜头），曝光时间15秒。 未降噪的原图 下面的100%截图，展示了原图和降噪以后的两个红色方框里的细节。 原图：惨不忍睹 Lightroom AI降噪（降噪数量：50）：结果依然颠覆我的想象。太强大了。 PureRAW DeepPRIME降噪：结果和Lightroom不分伯仲，具体喜欢哪一个要看个人口味。 PureRAW DeepPRIME XD降噪：天空部分我个人觉得过了，假细节太多。 长曝光效果 拍星野作品的时候，虽然通过单张降噪或堆栈，也能获得不错的地面细节，但最好的画质一定是通过夜里长曝光或在蓝调时候单独拍摄得到的。我们可以把这样长曝光得到的地面，和星空合成到一起。这样其实并没有改变画面的内容（星空和地面我们都已经拍到了，这样纯粹只是让地面细节更加干净而已）。当然，如果你因为种种原因，比如要参赛，不想做这样的不同时刻的合成，那么还是拍单张或堆栈吧。 下面是一张拍完前面的星空后，单独对地面长曝光的结果。就这个场景而言，长曝光其实并不合适，因为月光已经升起了很高，不只是照亮了山头 - 我并不喜欢山体全部被照亮的感觉。我只是用它来说明一个问题。但多数时候，拍星空前或后，单独对地面进行几分钟甚至几十分钟的长曝，光线不会有如此大的区别。 ISO 400, f/4, 20mm，900秒曝光 红框里100%放大细节，未降噪 红框里100%放大细节，Lightroom AI降噪 显然，只要给照片充分的曝光，画面细节和噪点会远远好于任何后期降噪措施。 这里我们虽然没有拿赤道仪的样片来讨论，但赤道仪本质就是在保持星星点状的同时进行长曝光，因此赤道仪拍摄星空的效果，会好于任何任何后期降噪措施。 测试场景3： 佳能EOS R５拍摄星野 （地面无人工或自然补光） 前面两个例子里，地景是有光线照亮的。一个地景是有人工补光，另外一个有月光照亮。如果是在伸手不见五指的全黑的夜里，没人工补光、没月光、没光污染照亮地面，那么我们能否通过AI降噪来单张出片呢？ 下面是一个例子。 全图（这是一个极其黑暗的环境）： ISO 2000, f/4, 20秒，14mm, EOS R5 原图100%细节 （后期提亮） 原图的画质显然是惨不忍睹的。 Lightroom AI 降噪后100%细节（后期提亮） Lightroom AI 降噪后画质好了太多，但涂抹感觉依然太强。我知道这也实在太难为AI了，结果已经远超想象了。 但也许有人可以忍受这样的画质，但我没法忍受，除非实在没有别的选择。 测试场景4： 如果图片有更多细节呢？ 一开始我们就提到，从本质上说，AI降噪是“连蒙带猜”。在一个有大量噪点的图片里，AI会根据大数据训练来的知识，来猜测噪点后面可能是什么样的细节，然后去“脑补”这些细节。至于补出来的细节是否真实就不好说了，虽然大多数时候看起来像模像样的。 在前面的例子里，绝大多数观众不会知道地面的岩石纹理原来到底是什么样的。AI给我们画出一些看起来像那么回事的就很好了。同理，有几个人真的会知道天上的成千上万颗星星（除了一些主要亮星之外）到底在什么位置？亮度如何？ 对付这些场景，AI降噪还是很有效的。使劲编细节呗，蒙呗，观众很好骗的，看起来不穿帮就可以。 但是，如果画面里有很多没法蒙过去的细节，那么AI降噪是无能为力的。我们看看下面这个例子。这是我在地下室里找到一堆旧文物品。我的很多测试图都是拍这类旧物。 下面是上图的左边的红框里面的100%放大细节。 请点击图片放大看。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5 显然噪点非常严重，比较小的文字，还有衣服上的细节完全看不清。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, Light room AI降噪。 这个还是很让人震惊的。 手臂和肩膀上织物的花纹，红色的绢花、和黄色、蓝绿色穗穗的细节竟然恢复的非常好，而且非常接近真实情况。比较大的文字也清晰了很多。但细小文字完全不可辨识，因为AI猜不出来了。糊弄不过去了。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, PureRAW DeepPRIME 降噪。 至少对这张图而言，PureRAW 的DeepPRIME算法的降噪强度和效果看起来看比Lightroom的更强一点。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, PureRAW DeepPRIME XD降噪。 DeepPRIME XD降噪强度和效果比DeepPRIME又进了一步，多数地方好像更好。不过就我个人胃口而言，在有的地方比如文字那里似乎锐化的过了那么一点点。此外处理时间也长了不少。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, 4 张平均降噪。 我其实用完全同样参数连续拍摄了很多张。我又试验了一下多张平均降噪（在Photoshop里用统计平均功能）。可见，哪怕只用4张进行平均降噪，画面真正的细节也会大幅度增加，文字现在可以辨认出来了。虽然噪点比AI降噪过的图片还是高很多。 平均降噪得到的是TIFF文件（输入也是4张TIFF）。在这个基础上我又调用Topaz Denoise AI，噪点的确进一步降低了，但远远不如Lightroom 或 PureRAW的效果那么惊艳，整个画面降噪也不均匀（为节省篇幅就不显示了）。我相信将来这些公司对TIFF文件也能推出更好的降噪软件。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5, 8 张平均降噪。 8 张平均后，细节进一步增加。 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5,30张平均降噪。 30张平均后的细节进一步增加。现在画面里的噪点已近大幅度降低了。文字也比较清晰了。 显然，平均降噪在恢复真正细节方面的效果，是AI降噪完全没法比的。 ISO 3200, 15秒，f/16, 后期曝光＋0。 前面的几个例子里，快门时间短，这是模仿拍摄星空时候的需求。但曝光严重不足，导致画面中散粒噪点非常高。 如果加长曝光时间，让画面曝光充分，结果会如何？这里是一个曝光15秒的例子。 显然，这张清晰度已经很高了，噪点也不多。再用Lightroom 或 PureRAW的AI降噪一下就非常好了。可见，如果曝光充分，高ISO图片的噪点并不会太严重。 这一张的曝光时间是15秒，前一个例子的30张平均（每张0.5秒曝光时间）总曝光时间也是15秒。显然，这一张的噪点要小很多。因此，只要有可能，你应该做单张长曝光以保证曝光充分，而不是多张欠曝的短曝光然后平均。当然，很多时候你没法做单张长曝光，比如拍星空的时候星星在移动。再比如你在颠簸的船上手持长焦拍风光。这时对多张欠曝光的图片进行平均降噪就有用了。 此外，几十秒的单张长曝光效果很好，但如果曝光时间长达几分钟或几十分钟，那就是另外一回事了，这时候会有一些别的热噪点出现，拍几张做平均，可能比单张几十分钟长曝光的效果会好很多。具体情况要看相机型号了。 最后，如果每一张都能充分曝光，然后拍多张这样的进行堆栈平均会如何？大多数时候这时没必要的。但这样能大大提高暗部的信噪比，在环境光比非常大的时候有用。我们在这篇文章里讲过这个技巧。 画面里另外一部分细节 我们再看看原图右边红框里的100%放大细节。结论和上面讨论的类似，但注意一下画面里左上角绢花的细节和右上角袖口织物的纹理，显然AI降噪虽然非常强，还是完全没法和充分曝光或堆栈平均降噪相比。 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， ８张平均降噪 ISO 3200, 0.5秒，f/16, 后期曝光＋5， 30张平均降噪 ISO 3200, 15秒，f/16, 后期曝光＋0 高ISO不一定意味着噪点高 如同我们反复说的，高ISO本身并不是噪点的主要来源，曝光不足才是。 如果曝光充分，高ISO图片的噪点并不会太严重。 为了说明这一点，我把地下室所有灯光关掉。这时环境已经非常暗了。我把ISO提高到12800，然后拍了下面这张。 ISO 12800, 15秒，f/16。 ISO 12800, 15秒，f/16。Lightroom AI降噪。 这张拍摄环境远比前面的暗，ISO也高了很多。但和前面的ISO 3200， 0.5秒曝光相比，细节多出了太多。这个例子再次说明，高ISO不是导致噪点增加的主要原因。欠曝才是。如果这张我向右曝光然后后期压暗，画质会进一步增加。 那么为什么很多人觉得高ISO＝高噪点？ 为了保持画面亮度一致，如果提高ISO，我们一定会降低进光量（提高快门速度或缩小光圈）。这才是导致噪点增加的主要原因。 结论 本文讨论了几种主流AI降噪软件和算法对星野摄影作品的降噪效果。对非星野作品，比如野生动物摄影、其他时刻的风光摄影，本文并没有涉足，但我相信，AI降噪对这些题材也有重大影响。
测试图片下载 因为微信对图片压缩的太厉害，导致读者很难看清细节。我提供了部分原尺寸图片或100%截图，供大家下载。 下载链接： https://pan.baidu.com/s/1qpIn0rTFnsXjyf0L1rgN7A END |
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