[05] Riduzione del rumore

Il rumore è l'inevitabile conseguenza degli alti ISO: tuttavia, mentre negli ultimi anni non ci sono stati miglioramenti nella sensibilità delle fotocamere (ormai la resa ISO è la stessa da 4-5 anni), dal punto di vista del software sono stati fatti enormi passi avanti. Vediamo come ridurre il rumore utilizzando i moderni software AI, oltre ai metodi tradizionali e tecniche con layer mask!

Ricordatevi che mentre è possibile ridurre il rumore, non è possibile correggere il mosso causato da un tempo di scatto eccessivamente lento: non esitate a utilizzare le alte sensibilità quando è necessario. Inoltre, il rumore può essere presente anche in foto a bassi ISO, ad esempio quando si fanno importanti correzioni all'esposizione, forte aumento di contrasto o dehaze oppure quando si schiariscono le ombre.



Riduzione rumore in Photoshop e Camera RAW (versione classica)

In Photoshop e Camera RAW abbiamo ben tre opzioni di riduzione rumore. Quella incorporata in PS, raggiungibile dal menu Filter > Noise > Reduce Noise, è quella più datata e vi sconsiglio di usarla: da diversi anni utilizzo esclusivamente gli strumenti di ACR, e non quelli di PS, per ridurre il rumore. Nella finestra "Detail" di Camera Raw, accessibile sia in fase di conversione che dal menu Filter > Camera Raw di Photoshop, abbiamo quattro strumenti: Denoise, Sharpening, Noise Reduction e Color Noise Reduction. Sharpening in questo momento non ci interessa, dato che è uno strumento per migliorare la nitidezza e lo abbiamo già utilizzato in precedenza, in fase di conversione raw.

Iniziamo ora dal vedere l'utilizzo della "classica" riduzione rumore in Camera RAW, cioè quella che non utilizza algoritmi AI. Anche se ormai superata, è utile per capire le caratteristiche del rumore, e in alcuni casi torneremo a utilizzarla, anche se nella maggior parte delle situazioni il Denoise AI è la scelta nettamente migliore.

Il rumore digitale ha due conseguenze: la grana e le macchie colorate. Il rumore cromatico è l'aspetto più fastidioso del rumore e solitamente è apparente alle sensibilità più elevate, da 1600 ISO in su. Il controllo "Color Noise Reduction" va ad agire esclusivamente su quest'ultimo ed è estremamente efficace: è possibile eliminare completamente il rumore cromatico, lasciando solo una grana monocromatica, meno fastidiosa e più simile a quella della pellicola. Tuttavia, bisogna usare questo strumento solo quanto necessario: lo svantaggio è che elimina le sfumature di colore più delicate e rende l'immagine più smorta, meno brillante.

Se volete utilizzare questo strumento, ingrandite l'immagine al 100% (o 200%, o 300% su schermi ad alta risoluzione) e se è presente rumore cromatico aumentate il valore di "Color Noise Reduction", finchè il rumore diventa una grana monocromatica; solitamente un valore tra 10 e 25 è sufficiente (o nel caso di un rumore cromatico molto lieve, può bastare anche 5 o 10).

Correzione del rumore cromatico, prima e dopo. In questo caso (foto scattata a 12800 ISO) ho utilizzato valore 15.

A questo punto, rimane da sistemare la seconda componente del rumore, cioè la grana. Anche questa può essere ridotta, ma a spese del dettaglio: è raro che si possa togliere del tutto (perchè si andrebbe a rovinare anche il dettaglio del soggetto), quindi bisogna trovare un buon compromesso tra la quantità di rumore che si può accettare e il dettaglio che si può sacrificare. A seconda della sensibilità, io mi spingo fino a valori attorno a 20 o 25 nei casi più estremi; non vado oltre perchè è comunque preferibile avere una foto un po' rumorosa piuttosto che una con dettaglio "piallato", che prende un aspetto molto artificiale, simile a plastica. Anche per questo intervento bisogna osservare l'immagine allo stesso ingrandimento che abbiamo usato per il rumore cromatico.

Correzione della grana, prima e dopo. In questo caso ho utilizzato valore 25.

Non vado ad agire sui sottomenu "Detail" e "Contrast" presenti sotto gli strumenti di noise reduction; lascio questi ultimi sui valori di default.



La rivoluzione: Camera RAW AI Denoise

La tecnica e i valori spiegati nel paragrafo precedente sono stati parte fondamentale del mio workflow fino all'inizio del 2023, e anche se ancora validi, attualmente li ho quasi completamente sostituiti con un nuovo strumento introdotto da Adobe: il Denoise AI, che utilizza algoritmi di "intelligenza artificiale" per ridurre il rumore.

Possiamo trovare questa funzione in Camera RAW, nella finestra Detail, ma soltanto in fase di conversione RAW: il Denoise AI va applicato come prima cosa, e non è possibile utilizzarlo in un secondo tempo accedendo a Camera RAW dal menu Filter. Cliccando sul pulsante "Denoise" si aprirà la nuova finestra del Denoise AI, il cui funzionamento è semplicissimo. E' presente un solo cursore (e "RAW Detail" è sempre selezionato, mentre non è possibile utilizzare in contemporanea "Super Resolution"), in cui regolare l'intensità con un valore tra 0 e 100: tutto il resto è automatizzato. Il valore da utilizzare varia in base all'intensità del rumore; io solitamente uso un valore attorno a 30 per foto con rumore moderato, 40 o 50 per rumore medio o medio-alto e 60 in caso di rumore estremamente visibile.

Una volta regolato questo valore, cliccate su "Enhance" e attendete che il software faccia il suo lavoro, che verrà poi salvato in un nuovo file RAW (.dng). Il risultato è straordinario: oltre a ridurre il rumore in modo eccezionalmente efficace, il dettaglio viene migliorato! E' l'opposto di quanto accadeva con i precedenti software di riduzione rumore, che togliendo il rumore toglievano anche un po' di dettaglio: in questo caso invece il dettaglio diventa più nitido e leggibile.

In questo ritaglio possiamo vedere il risultato della riduzione rumore classica (a sinistra) confrontato con quello del Denoise AI (a destra). La differenza è incredibile!

Una capacità del genere è veramente rivoluzionaria in ambito fotografico, e apre nuovi orizzonti nella fotografia ad alte sensibilità: ora è possibile utilizzare fotocamere APS-C fino a 6400 o 12800 ISO senza troppi problemi, e spingersi addirittura a 12800 o 25600 ISO con le fullframe. Rispetto alla riduzione rumore classica, è come guadagnare "magicamente" dai 2 ai 4 stop: in altre parole, una foto scattata a 12800 ISO e lavorata con Denoise AI assomiglierà a una foto scattata a 800 ISO. Se pensiamo che negli ultimi anni la resa alle alte sensibilità dei sensori non è mai migliorata, salvo forse in qualche caso un passo avanti di 0.5 stop rispetto a modelli precedenti di 4-5 anni fa, avere (grazie ai nuovi software) un guadagno istantaneo di 2, 3 o 4 stop sembra quasi miracoloso, ma per una volta è realtà e non solo marketing.

Oltre a permettere di scattare più liberamente alle alte sensibilità con le fotocamere attuali, questo software può essere utilizzato anche su vecchie foto, andando a recuperare immagini datate che avevamo scartato perchè troppo rumorose.

In questo ritaglio possiamo vedere il confronto tra il risultato della post produzione che avevo fatto nel 2009, con software di riduzione rumore "tradizionale", e la post produzione rifatta nel 2023 col nuovo Denoise AI.

Infine, grazie al Denoise AI ora è possibile scattare foto di paesaggi in notturna (stellate, aurora boreale, via lattea) anche con ottiche poco luminose come gli zoom f/4 o f/3.5-5.6, compensando alla scarsa luminosità con ISO elevati: un f/1.4 o f/2 non è più una condizione essenziale per dedicarsi a questi generi fotografici.



I requisiti di sistema: Scheda Video

Fino ad oggi non ho mai dato importanza alla scheda video nell'ambito della post produzione fotografica, dato che anche una scheda "base" era più che sufficiente per i classici algoritmi di Photoshop, che lavoravano sfruttando principalmente processore e RAM. Il Denoise AI cambia radicalmente i requisiti di sistema del computer: questo software utilizza principalmente la scheda video, e il tempo che impiega varia radicalmente in base a quest'ultima.

Il mio computer, un moderno Dell XPS 13 9310 (modello top di gamma della serie 13", uscito a gennaio 2021), pur essendo configurato col miglior processore disponibile in questa gamma, con memoria SSD e abbondante RAM, non ha una scheda video dedicata: utilizza quella del processore Intel i7-1185G7, del tutto insufficiente per i software AI. I risultati sono tragici, in termini di tempi di attesa: si va dai 7 ai 15 minuti per foto attorno ai 20-24 megapixel, fino ad arrivare a 45-50 minuti per i RAW da 45 megapixel della Nikon Z8 che ho utilizzato nel mio ultimo viaggio. Non oso immaginare con RAW da 60 o 100 megapixel - probabilmente il tempo si misurerebbe in ore.

Per dare l'idea di quanta differenza faccia la scheda video, ho provato ad applicare il Denoise AI a un RAW della Z8 col mio Dell XPS 13 9310 (top di gamma del 2021, configurazione da 2300 euro) e, fianco a fianco, ho fatto la stessa operazione su un MacBook Air M2 (modello entry level del 2023, configurazione da 1400 euro). Ebbene: 48 minuti sul mio Dell, 8 secondi (secondi, non minuti!!!) sul MacBook Air M2. Devo dire che i nuovi Apple M2 hanno veramente stracciato i processori Intel (perlomeno quelli di un paio d'anni fa), pur avendo anche loro scheda grafica integrata: ma parliamo di una scheda avanti anni luce rispetto a quella del mio Intel i7-1185G7 e XPS 13, nonostante quest'ultimo fosse in una fascia ben più alta rispetto al Mac con cui l'ho confrontato.

Ritaglio di un'altra vecchia foto di cui ho rifatto la post produzione con Denoise AI; anche in questo caso la differenza in termini di dettagli e pulizia del file è enorme.

In conclusione, se utilizzate Apple con i nuovi processori M2 potrete avere prestazioni incredibili in grado di lavorare agevolmente i RAW con Adobe Denoise AI, senza necessità di scheda grafica dedicata; se utilizzate sistemi Windows al momento la scelta migliore è un computer con scheda grafica dedicata. Mi auguro che la nuova generazione di ultrabook che arriverà a inizio 2024 (con processori Intel "Meteor Lake", che dovrebbero essere ottimizzati per l'AI) si rimetta in pari da questo punto di vista.

E se vi trovate nella mia situazione, con una scheda inadeguata al Denoise AI, che fare? L'unica è far lavorare il software in background: è possibile utilizzare il computer mentre il Denoise fa il suo lavoro; continuate a lavorare normalmente e quando, dopo decine di minuti o in alcuni casi ore, il Denoise avrà finito il lavoro, potrete passare alla post produzione. In alternativa, in certi casi ho avviato il Denoise la sera per poi trovare le foto pronte la mattina successiva: chiaramente sono soluzioni un po' "arrangiate" che richiedono una certa pazienza e spirito di adattamento, ma se non volete cambiare computer è l'unica soluzione possibile... e vedendo l'incredibile qualità dei risultati, direi che ne vale assolutamente la pena.

Ovviamente, questo è possibile se dovete lavorare solo un numero limitato di foto; se vi trovate a lavorare centinaia o migliaia di foto in breve tempo, una scheda video potente è indispensabile per lavorare con l'AI.



Limiti e varianti della riduzione rumore tramite AI

A differenza dei software tradizionali, che danno risultati abbastanza costanti e prevedibili, la resa del Denoise AI può variare più ampiamente da foto a foto, a seconda di come il software è in grado di "comprendere" qual è il soggetto della foto.

Quasi sempre il risultato è nettamente superiore rispetto ai software tradizionale, ma in alcuni casi può dare risultati imprevisti: mi è capitato che in alcune foto di cieli stellati l'AI identificasse erroneamente leggere striature o difetti dell'obiettivo (es. il coma, che distorce le stelle) come dettaglio reale, e andasse ad aumentarle creando irrealistiche linee bianche tra le stelle, come possiamo vedere nei ritagli qui sotto.

In altri casi, se si esagera con l'intensità della riduzione rumore (ma capita principalmente con valori davvero troppo alti, tra 70 e 100), l'effetto di miglioramento del dettaglio viene sostituito da una resa troppo "finta", con un aspetto simile a plastica, un po' come accade anche con gli algoritmi tradizionali di riduzione rumore.

Anche se i risultati del Denoise AI sono davvero eccezionali, vi consiglio di non eccedere con la riduzione rumore, e nel dubbio meglio lasciare un poco di grana piuttosto che avere una resa eccessivamente artificiale.

Infine, oltre al Denoise AI di Adobe esistono anche soluzioni di altri marchi; le più le più famose sono Topaz Denoise AI e DxO DeepPRIME XD. Entrambe sono ottime e danno risultati simili dal Denoise di Adobe; quest'ultimo mi sembra leggermente migliore di Topaz, mentre non ho fatto confronto diretti con DxO, ma dai test che ho visto DxO sembra avere un po' di vantaggio su Adobe. Personalmente preferisco comunque utilizzare il Denoise Adobe perchè è già eccellente ed è integrato in Camera RAW.



Riduzione del rumore con Layer Mask

Anche se nella maggior parte dei casi un singolo passaggio di Denoise AI è sufficiente per ripulire l'immagine, può capitare che - soprattutto nelle zone sfocate, come lo sfondo - rimanga ancora un po' troppo rumore (come si può vedere nel ritaglio n.2); o magari pur avendo già raggiunto un buon risultato si vuole arrivare a una pulizia pressoché perfetta. In questi casi, si può abbinare il Denoise AI a un secondo passaggio di riduzione rumore "classica", applicata selettivamente solo in alcune zone dell'immagine tramite Layer Mask.

Per cominciare, una volta aperta in Photoshop la foto dove abbiamo già applicato il Denoise AI, facciamo un duplicato del livello (Layer>Duplicate Layer). Applichiamo quindi una forte riduzione rumore sul duplicato, tramite Camera RAW: clicchiamo su Filter > Camera RAW Filter, quindi nella finestra Detail portiamo il controllo "Noise Reduction" su un valore molto elevato (anche 30, 40, 50 o più) fino ad ottenere la pulizia desiderata e senza preoccuparci se il dettaglio del soggetto viene compromesso.

A questo punto, applicate la Layer Mask (Layer>Layer Mask>Hide All) sul duplicato del livello e cliccate sullo strumento pennello. La Layer Mask è uno degli strumenti più potenti e versatili di Photoshop - se non ne conoscete bene il funzionamento, vi consiglio di leggere l'articolo "Layer e layer mask".

Ora, dovete "pennellare" sulle aree dove volete applicare una forte riduzione del rumore. In genere, seleziono un pennello relativamente piccolo (diametro 50-100px, hardness 80-90%) e ingrandisco la foto al 100% per seguire con precisione i bordi del soggetto. Ricordatevi che non dovete toccare i bordi del soggetto con il pennello, altrimenti diventano poco nitidi; è sempre meglio lasciare qualche pixel tra i bordi del soggetto e il pennello. Fanno eccezione i casi (come nell'esempio qui sopra) in cui i bordi del soggetto sono già zone fuori fuoco; in questo caso si può usare un pennello con hardness bassa, o anche 0%, per sfumare gradualmente la zona con riduzione rumore nei bordi del soggetto.

In alcuni casi, potete velocizzare le operazioni facendo una selezione con lo strumento Magic Wand, o utilizzando la funzione "seleziona soggetto". Nell'immagine n.3 potete vedere la zona dove, in questo caso, ho applicato la maggiore riduzione rumore; si tratta di un'area sfocata già di per sé priva di dettaglio, mentre le parti nitide del soggetto non sono state toccate.

Quando ho finito i ritocchi fini, seleziono un pennello più ampio e applico la riduzione del rumore sul resto dello sfondo, e infine unisco i layer col comando Layer>Flatten image. I ritagli n.4 sono presi dall'immagine finale: il soggetto è nitido e ricco di dettaglio, mentre lo sfondo è piacevolmente pulito e privo di rumore.

Risposte e commenti




Nicolò Cavallaro

inviato il 12 Agosto 2023 ore 11:01 Bell'articolo Emanuele, molto interessante. Confermo che ci vigliono schede video dedicate (uso PC) per ottenere tempi di elaborazione umani, quelle per gaming vanno alla grande. Mesi fa ho acquistato un PC assemblato con una scheda video dedicata al gaming: ASUS ROG STRIX GeForce GTX 1080 Ti OC. Adesso è un po' datata, ma viaggia come un missile perché comunque è pur sempre di fascia alta. Pur avendo un processore i3 il PC non ha tentennamenti, dimostrazione del fatto che un PC assemblato con criterio e in modo bilanciato può fornire ottime prestazioni. Spesso ci si concentra troppo sul processore della scheda madre, quando tipologia (e quantità) di RAM e scheda video sono forse più importanti. Nello specifico l'AI Denoise di un RAW della Panasonic G9 riesco ad effettuarlo in circa 25/30 secondi.



Living_in_24x36_mm

inviato il 12 Agosto 2023 ore 11:31 @Nicolò, il tempo di elaborazione dipende anche dai parametri impostati nella scheda "prestazioni" all'interno delle impostazioni in photoshop. Di default photoshop imposta una quantità di ram eccessiva e lascia invece bassa quella della vga. Io uso principalmente un notebook (in realtà è una workstation di fascia alta di 5/6 anni fa, i7 , 32gb ram, stessa tua scheda video primaria e in più una scheda esterna quadro) ed i tempi di riduzione rumore prima di modificare le impostazioni erano nell'ordine di 11/15 minuti per un raw non compresso della Z7II / Z8 di paesaggio dettagliato (riduzione rumore impostata a 55%, file di prova proprio per vedere come si comportava); incrementando la ram scheda video dedicata a photoshop e bilanciando con la ram del sistema si riduce di 4/5 minuti con pari file.



JakSpoon

inviato il 12 Agosto 2023 ore 11:38 Grazie dell'articolo aggiornato! Anche se deve ancora migliorare (ma è già stato dichiarato dagli sviluppatori che è in arrivo un netto miglioramento), io consiglio vivamente TOPAZ PHOTO AI, che permette di "migliorare" a tutto tondo un immagine venuta "male" (infatti non permette solo di togliere il rumore in maniera efficace sia dai RAW che JPEG, ma permette di dare Nitidezza a soggetti o parti della foto andando a "ricostruire" dettagli perduti, dovuti da sfuocato dell'obbiettivo o da tempi troppo bassi, permette di ricostruire quasi completamente i volti per le foto di gruppo di anni fa e permette anche di ingrandire di molto le foto ricostruendo fedelmente dettagli e mantenendo la fedeltà della foto originale. Per ora comunque, da quello che ho avuto modo di vedere, per la sola gestione "BASE" dei RAW e l'eliminazione del puro rumore digitale dei nostri file non compressi, il MIGLIORE in assoluto resta DxO Pure RAW 3, che costa relativamente poco! (ma anche Photo AI, considerando quello che fà, costa poco rispetto al puro abbonamento continuo a Photoshop)



Nicolò Cavallaro

inviato il 12 Agosto 2023 ore 11:38 @Living_in_24x36_mm Sì, è vero. Anche agendo su quel parametro si possono incrementare le prestazioni complessive in fase di editing. PS: certo, 11/15 minuti a foto (benché si parli di 'mattoni' provenienti da sensori di 45 MP) sono da neurodeliri



MassimoViacava

inviato il 12 Agosto 2023 ore 11:58 Grazie Juza, vorrei sapere se hai provato DXO per la riduzione del rumore e se lo ritieni valido.



Claudio_Giuffrida

inviato il 12 Agosto 2023 ore 12:08 Bene! a questo punto si possono tranquillamente riesumare le reflex di 20 e più anni fa, (cosa che comunque io facevo anche prima ) a patto di avere un computer all'altezza quasi quasi mi compro una d200 per provarle l'ebrezza del ccd a 3200 iso



Miki959

inviato il 12 Agosto 2023 ore 12:09 seguo.. così quando avrò il tempo di studiare lo farò. ottimo articolo.. grande Emanuele.



Rui10

inviato il 12 Agosto 2023 ore 14:10 “ Grazie Juza, vorrei sapere se hai provato DXO per la riduzione del rumore e se lo ritieni valido. ;-) „ mi unisco alla domanda, sarebbe molto interessante un confronto!



Claudio Cortesi

inviato il 12 Agosto 2023 ore 14:18 “ ...non è possibile correggere il mosso causato da un tempo di scatto eccessivamente lento... „ In realtà nel menù nitidezza è possibile correggere il micromosso con il comando apposito. Certamente una foto mossa non è recuperabile.



Salvatore Fontana

inviato il 12 Agosto 2023 ore 14:25 Ottimo articolo! La gestione di questa AI è un grande alleato soprattutto in ambiti quali astrofotografia e caccia fotografica, dove i bassi ISO praticamente sono leggende ormai perdute... Confermo anche che un Mac mini M1 lavora nel range dei 10/20 secondi per RAW dai 20 ai 24 megapixel.



Juza

inviato il 12 Agosto 2023 ore 14:30 “ Grazie Juza, vorrei sapere se hai provato DXO per la riduzione del rumore e se lo ritieni valido. „ Come ho scritto anche nell'articolo non l'ho provato di persona ma dai test che ho visto mi sembra ottimo, addirittura leggermente superiore dal Denoise di Adobe. “ In realtà nel menù nitidezza è possibile correggere il micromosso con il comando apposito. „ Sì, ma funziona malissimo, la correzione è davvero minima e comunque il risultato è appena accettabile... decisamente meglio avere il rumore piuttosto che rischiare il mosso :-)



Mauro Mendula

inviato il 12 Agosto 2023 ore 14:42 Il mio Lenovo Legion con RTX 3060 ci mette in media 13 sec. Tanto di cappello al MacBook M2



_Axl_

inviato il 12 Agosto 2023 ore 15:00 Eccellente Juza, valore aggiunto notevolissimo



Zanzibar79

inviato il 12 Agosto 2023 ore 15:14 Ottimo



Giobanni

inviato il 12 Agosto 2023 ore 16:05 ma non si può avere in italiano?