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第2回　Lightroom CC AIノイズ除去　完全攻略への道| ノイズ除去力を知る時①

Hiro

記事のサマリ


・Lightroom CC AIノイズ除去について、強度を変えた際のノイズ除去量の振る舞いを測定しました。（グレーの適正露出部に限る）

・結果として、低感度で撮影された画像に対してはノイズ低減の強度は75程度で十分である可能性が示唆されました。

・高感度領域ではノイズ除去の強度を25上げると約１段分のノイズ低減になる傾向が見られました。

第2回　ノイズ除去力を知る時①

検証内容

定量測定の回。まずはシンプルな検証から参りましょう。

テーマ: 適正露出部位における輝度ノイズの除去力を測定する

滑らかな無彩色の平面をさまざまな感度で撮影し、AIノイズ除去を適用した結果の輝度ノイズ量を測定しました。

試験機材と試験手順

◾️試験機材
カメラ: SONY α7RIII
レンズ: SONY SEL50F25G
被写体: Xrite カラーチェッカー・パスポート フォト　グレーチャート

◾️試験手順
画角を固定してチャートを撮影。

撮影写真の例

ISO感度を100から102400まで1段ずつ振り、露出を合わせるようにシャッタースピードを調整した。

撮影したRAWデータをLightroom CC(ver 13.31)に読み込ませた。

各感度のデータに対し、AIノイズ除去を適用した。AIノイズ除去の強度は0*, 25, 50, 75, 100の5通りとした。その後、すべてLightroomCCよりjpeg形式で書き出しを行った。
*強度0はノイズ除去をかけずに現像

書き出した全てのjpegデータに対して、グレーチャート部分の以下の範囲を選択し、輝度値の標準偏差を算出した。なお、解析には画像解析ソフト ImageJを用いた。

分析

低感度の領域と高感度の領域とでやや振る舞いが違うことが分かったので、分けて考えます。

■低感度領域
Fig1-1に結果のグラフを示します。
横軸はAIノイズ除去の強度、縦軸は測定範囲における標準偏差を表します。
標準偏差は各ピクセルの輝度値のばらつきのことを示しますので、これを輝度ノイズの量と扱うことにします。

Fig1-1.　低感度領域におけるAIノイズ除去適用後の輝度ノイズ減少量を表します。すべて右肩下がりの曲線になっています。強度50-75のNRをかけることでおおよそその効果は飽和しています。

また、Fig. 1-2に撮影写真の切り抜きを羅列します。ノイズの変化を見えやすくするため、1000%表示しました。

Fig1-2. 感度ごとにノイズ除去（NR）の強さを変えた結果を並べました。わかりやすさのために1000%表示にしています。が、低感度領域ではほとんど違いが判りませんね

■高感度領域
Fig2-1に結果のグラフを示します。読み方は低感度領域と同じです。

Fig2-1.　高感度領域におけるAIノイズ除去適用後の輝度ノイズ減少量を表します。
各折れ線を25左にずらすとおおよそ重なるような結果であることが特徴的。すなわち、NR強度を25上げるとISO感度１段分に相当すると読めます。

また、Fig. 2-2に撮影写真の切り抜きを羅列します。低感度領域と同様に、1000%表示しました。

Fig2-2. 感度ごとにノイズ除去（NR）の強さを変えた結果を並べました。
斜め方向に隣接する画像を見比べると、ざらつき具合はなんとなく似ているように見受けられます。
NRの強さを25上げると、一段感度が低い状態に寄る、ということです。すなわち約１段分の効果があると読めるグラフの結果と一致します。

結果と考察

  • 低感度領域では、強度75まで適用するとノイズ低減効果はほぼ飽和します。それ強い強度を当ててもあまりうまみはなさそう。

  • 高感度領域では低感度領域と異なり、強度を上げれば上げるほどノイズは抑えられることが分かりました。また、強度25で約1段分のノイズ低減効果となる傾向がみられました。

  • 強度100は強すぎです。特に低感度領域では最低感度(ISO100)で撮った画像よりも滑らかになってしまい、違和感に繋がる可能性があると思われます。

今後の課題

  • 今回はすべて適正露出で実験を行ったため、シャドウ部やハイライト部における挙動を確認する余地があります。

  • 他のカメラでの挙動も見てみたいところ。

  • 無彩色部ではなく、色のついた部分ではどうなのか？も気になります。

  • ベイヤ配列のイメージャでの結果なので、X-Transのイメージャでも試したいです。しかし富士フィルムのカメラ持っていないんですよね。。どなたかRawDataご提供いただけないでしょうか！

おわりに

今回はAIノイズ除去の解析の一つとして、グレーチャート上の輝度値の標準偏差の変化を調べることでノイズの除去力を調査しました。

  • 低感度領域では強度75程度でで十分！

  • 高感度領域では強度を25上げると約１段分のノイズ低減になる！

  • 適正露出以外の明るさはどうなるか？色のついた部位では？他のイメージャではどうか？などなど、残課題多数あり。

まずは第一歩としてまとめました。課題と課題が見つかった印象です。
こちらの深堀も進めつつ、次は色再現あたりを評価してみようと思います。

ここまでお読みいただきありがとうございました。

機材のご紹介

◾️SONY α7RIII


◾️SONY SEL50F25G


◾️Xrite　カラーチェッカー・パスポート フォト


◾️ImageJ


■Lightroom CC

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