قد سمعت حتماً في الأيام السابقة عن مصطلح Beautygate في الإصدارات الحديثة لهواتف آيفون XS & XS MAX iPhone , هذه الخاصيّة التي تجعل صور الأشخاص تبدو أقلّ حدة ( مصقولة Smoothed ) و أفضل تبايناً ,
و تعود بشكل أساسي لسببين : ميزة Smart HDR الجديدة ( تقنية المدى الديناميكي العالي الذكية ) التي صممت لزيادة المدى الديناميكي في الصور الملتقطة , و ميزة الحدّ من إشارة الضجيج Noise Reduction , اليوم سنتعرّف إلى مفهوم الضجيج الرقمي و ما هي عملية الحدّ منه :
كيف يعمل المستشعر الرقمي ؟
يتكوّن المستشعر الرقمي سواءً في الهاتف الذكيّ أو الكاميرا الرقمية من ملايين من المستشعرات الصغيرة Photosites و التي يقابل كلّ منها بكسلاً واحداً في الصورة النهائيّة ,
عندما يسقط الضوء على المستشعر و تضرب الأشعة الضوئية المستشعرات الصغيرة , تقوم هذه المستشعرات بتوليد شحنة كهربائيّة , و كلّما كانت كمية الضوء التي تسقط إلى المستشعر أكبر تتولّد شحنة أكبر , و يزداد سطوع البكسل في الصورة النهائيّة ..
في أثناء توليد الشحنة الناتجة عن سقوط أشعة الضوء على المستشعر , تمرّ أيضاً كمية صغيرة من تيار الخلفية العشوائي تؤدي إلى توليد الضجيج الرقمي , و من هنا تبدأ المشكلة ..
بما أن الشحنة التي تم إنشاؤها في كل Photosite تتناسب خطياً مع مقدار الضوء الذي يضربها ، فإن خوارزميّة العمل تفترض أن المناطق الأكثر سطوعاً للصورة لها بيانات أكثر بكثير من مناطق الظل .
ممّا يعني أن نسبة الإشارة إلى الضجيج ( S/N مؤشر يقارن قيمة إشارة كهربائية مرغوبة بمستوى ضجيج الخلفية ) أقل في المناطق المظلمة من الصورة ، و هذا هو السبب في أن مناطق الظل في الصورة أكثر عرضة للضجيج المرئي ..
هناك عامل آخر مؤثّر و هو حجم المستشعر Sensor Size , إذ تقوم المستشعرات الأكبر حجماً بجمع المزيد من الضوء , ببساطة لأنها أكبر. .
و نتيجة لذلك ، فهي أقل عرضة للضجيج الرقمي لأن نسبة الإشارة إلى الضجيج تكون أعلى.. بالمقابل كاميرات الهواتف الذكية – بما أنها تحتوي على أجهزة استشعار صغيرة – تكون معرضة بشكل خاص للضجيج.
تحويل البيانات إلى صورة :
عندما تقوم بالتقاط صورة ( ما لم تقم بالتصوير بصيغة RAW –الصيغة الخام للصورة التي تحافظ على جميع المعلومات الأصلية كما التقطها حساس الكاميرا تماماً ) , تقوم الكاميرا بتحويل بيانات الصورة إلى ملف بصيغة JPEG ,
و تعتمد بذلك على مجموعة من العمليات الحسابية المعقدة التي تقوم بحذف الكثير من البيانات غير المهمّة للحصول على ملفّ صورة قابل للاستخدام ,
معظم الكاميرات كذلك تقوم بمعالجة الصورة الناتجة بإضافة بعض التعديلات عليها مثل زيادة التباين Contrast و التشبّع Saturation , كذلك تقوم بتطبيق بعض خوارزميات الحدّ من الضجيج Noise Reduction Algorithms ,
في الصورة أدناه يمكنك أن تلاحظ الفرق بين الصورة الملتقطة بصيغة JPG و الصورة غير المعالَجة التي التقطت بصيغة RAW ,
الصورتان التقطتا بنفس الوقت بكاميرا هاتف iPhone 7 Plus , يمكنك هنا ملاحظة كمية الضجيج الأكبر في صورة RAW ..
تعمل خوارزميات الحدّ من الضجيج بطريقة واضحة , فهي تقوم بموازنة التغيّرات الطفيفة في قيم البكسلات المتجاورة , و يمكنك رؤية هذا خاصّةً في المناطق الأكثر سطوعاً من الصورة ,
بالطبع ستبدو الصورة أفضل بكثير بعد عملية تخفيض الضجيج التي طُبِّقت عليها , حيث تعدّ هذه العملية الجزء الأهم من مراحل معالجة الصورة الرقمية , و لذلك تجد أنّ صور JPEG أجمل من صور RAW ..
تبدأ المشكلة فقط حين تصبح هذه الخوارزميات شديدة التأثير على الصور كما في حالة BeautyGate , حيث تصبح عندها بعض تفاصيل الصورة -كألوان البشرة عند تصوير الأشخاص- ضبابية أكثر و مصقولة Smoothed أثناء معالجة إشارة الضجيج الرقمية كما في المثال أدناه :
و بما أنّ الكثير من بيانات الصورة الأصلية تحذَف بصيغة JPEG , فليس هناك ما تفعله لزيادة حدة الصورة أو تقليل الضبابية حقيقةً ..
كيف يمكن أن تقلّل من تأثير عملية تخفيض الضجيج في هاتفك :
أبسط طريقة للحدّ من تأثير خوارزميات تخفيض الضجيج Noise Reduction Algorithms على الهاتف الذكيّ أو الكاميرا هي إيقاف تطبيق أي عمليّة تخفيض ضجيج تلقائي على الصور الملتقطة , و لأجل ذلك يجب أن يتمّ التقاط الصور بصيغة RAW ..
ففي صور RAW , كلّ البيانات – بيانات الصورة و كذلك البيانات العشوائية لإشارة الضجيج – تحفظ ضمن الملفّ , و هذا يتيح لك خياراً أكبر للتحكّم بعملية تخفيض الضجيج Noise Reduction و كيفية تطبيقها على الصور الملتقطة ..
على هاتف آيفون , أنت بحاجة لأحد تطبيقات الطرف الثالث للتصوير Third-Party Camera App , مثل تطبيق هاليد Halide ,
أما من أجل هواتف أندرويد Android , فقد يسمح لك تطبيق الكاميرا على هاتفك بالتقاط صور RAW , و إن لم يكن خيار الالتقاط بصيغة RAW متاحاً , فتطبيق VSCO المجاني هو أحد الخيارات الأفضل ,
بشكل افتراضي , كاميرا DSLR أو الكاميرا نوع Mirrorless Camera , يجب أن تسمح لك بالتقاط صور RAW ..
عموماً, عمليّة الحدّ من الضجيج لن تؤدي إلى نتائج سيّئة للغاية عند تطبيقها على الصور الملتقطة , و لكنه من الأفضل لك التقاط الصور بصيغة RAW إذا أردت أن تتمكن من التحكم بمظهر صورك بشكل أفضل ..