Vượt qua giới hạn thiết bị - Phần 2: Median stacking

Một vấn đề nhức nhối với nhiều người dùng máy ảnh là việc giảm chất lượng hình ảnh do nhiễu hạt hay noise. Đây là hiện tượng không tránh khỏi với máy ảnh kỹ thuật số và thường chỉ được khắc phục tốt hơn ở những máy ảnh đắt tiền. Noise phần lớn xuất hiện theo phân bố ngẫu nhiên trong hình, là kết quả của việc nhận và khuếch đại tín hiệu ánh sáng ở cảm biến để tạo ra hình ảnh. Điều kiện chụp thiếu sáng, sử dụng máy ảnh có pixel nhỏ hay kích thước cảm biến nhỏ, tăng độ nhạy sáng ISO cao, phơi sáng, khôi phục vùng tối trong ảnh... là những nguyên nhân chủ yếu dẫn tới xuất hiện noise trong hình.

Với phần lớn người dùng sử dụng máy ảnh có kích cỡ cảm biến nhỏ, mức "sạch" của hình (ít noise) thường thua các máy ảnh cảm biến lớn như máy full frame, medium format vài stop, nghĩa là cùng một mức độ noise thì máy ảnh cảm biến nhỏ xuất hiện sớm hơn ở mức ISO thấp hơn vài mức. Mặc dù chúng ta có thể dùng tripod, flash để hạn chế việc tăng ISO và tăng noise, không phải lúc nào chúng ta cũng có đầy đủ thiết bị hỗ trợ. Các phương pháp khử noise như dùng chức năng có sẵn trong máy (noise reduction hay NR), khử bằng phần mềm luôn kéo theo việc mất chi tiết. Chính vì thế, trong bài viết này Vsion muốn giới thiệu với các bạn phương pháp ghép chồng (stacking) Median, sử dụng Photoshop kết hợp với chụp nhiều ảnh để khử noise ở mức độ cao mà vẫn giữ được chi tiết. Ngoài ra phương pháp này còn có một số lợi ích khác mà chúng mình sẽ nhắc ở cuối bài.

Trước hết, nếu các bạn còn nhớ bài viết đầu tiên trong series này của Vsion về phương pháp ghép ảnh Brenizer , các bạn có thể nhận ra việc kết hợp nhiều tấm ảnh có thể cung cấp lượng thông tin đầu vào (input) lớn hơn 1 tấm ảnh thông thường, vì thế các bạn có thể dùng lượng dữ liệu thêm này để vượt qua một số giới hạn của thiết bị. Hãy coi mỗi tấm ảnh như một điểm trong không gian 4 chiều bao gồm chiều ngang, chiều dọc, chiều sâu và chiều thời gian thì việc kết hợp nhiều tấm ảnh với các tọa độ ngang, dọc, sâu, thời gian khác nhau sẽ giúp sản phẩm cuối cùng có thêm nhiều thông tin. Brenizer, panorama chính là hai phương pháp chồng ảnh 2D chiều ngang, dọc mà vẫn gọi là stitching (khâu), còn stacking là phương pháp chồng ảnh theo chiều sâu (chúng tôi sẽ giới thiệu trong bài viết khác) và các phương pháp như Average, Summation hay Median được giới thiệu trong bài hôm nay... là phương pháp chồng ảnh theo chiều thời gian : sử dụng những tấm ảnh chụp vào thời điểm và khoảng thời gian khác nhau để lấy thông tin cho tấm ảnh cuối cùng thay vì chỉ một lần phơi sáng duy nhất.

Một đặc điểm quan trọng của nhiễu hạt hay noise là chúng phân bổ ngẫu nhiên, tức là mỗi tấm hình bạn chụp dù ở điều kiện y hệt nhau vẫn xuất hiện noise ở vị trí không giống nhau. Chính nhờ đặc điểm này, chúng ta có thể loại bỏ phần lớn noise nếu chụp nhiều tấm ảnh y hệt nhau ở cùng một vị trí, sau đó dùng Photoshop loại bỏ đi những giá trị pixel không lặp lại giữa các tấm hình. Đây cũng chính là nguyên tắc hoạt động của Median stacking .

Với phương pháp Median stacking, bạn cần cung cấp cho Photoshop một số tấm hình nhất định dưới dạng các layer, sau đó Median stacking sẽ loại bỏ bất cứ chi tiết nào chỉ xuất hiện random ở một hoặc vài layer và giữa lại các giá trị lặp lại nhiều lần. Mình sẽ chứng minh ở dưới đây sức mạnh của Median stacking để khử noise cho ảnh chụp bằng Sony A7ii ở mức ISO cao nhất 25600.

Mình so sánh các ảnh trên với độ phóng đại cao để các bạn nhận ra mức độ khác biệt rõ hơn. Ở đây mình có thêm hình xuất ra từ Median stacking sử dụng 16 tấm với hiệu quả cao hơn chụp 10 tấm. Từ ISO 25600, độ sạch và chi tiết của hình đã gần ở mức ISO 6400, thậm chí màu sắc có phần còn tươi hơn do chương trình nhận được nhiều thông tin hơn từ nhiều ảnh thay vì chỉ một.

Đầu tiên bạn cần chụp một loạt ảnh từ cùng một vị trí và giữ nguyên tất cả các yếu tố: điểm nét, cân bằng trắng, ISO (riêng cân bằng trắng nếu không chỉnh bằng độ màu xác định thì các bạn có thể chụp RAW và cân bằng lại ở khâu hậu kỳ). Điều kiện tốt nhất là các bạn có tripod để chụp, tuy nhiên chụp tay vẫn có thể được nếu độ rung và lệch giữa các khung hình không cao (chương trình sẽ tự động khớp các khung hình với nhau).

Sau khi chụp các ảnh thành phần để ghép, tốt nhất là các bạn copy ảnh cần chồng vào cùng một thư mục và mở Photoshop (trong hướng dẫn này là Photoshop CC 2015) để thực hiện chồng ảnh. Trong Photoshop, các bạn vào File --> Scripts --> Load files into Stack... , sau đó chọn file ở trong box như hình dưới. Nếu các bạn đang mở các file trong Photoshop thì dùng chức năng Add Open Files (Photoshop sẽ chọn tất cả file đang mở), sau đó chọn bỏ những ảnh không dùng tới bằng chức năng Remove.

Sau thao tác nhập file thành layer như trên, các bạn sẽ có một Smart object. Việc tiếp theo là chọn Smart layer này và vào phần Layer --> Smart Objects --> Stack Mode --> Median . Tùy thuộc vào số lượng hình bạn chụp và khả năng xử lý của máy mà quá trình thực hiện Median stack có thể mất vài giây đến vài phút. Nhưng hãy kiên trì vì kết quả nhận được rất xứng đáng thời gian chờ đợi.

Median stacking là một phương pháp chồng ảnh 2D theo phương thời gian, nghĩa là ảnh thành phần có cùng mặt phẳng lấy nét nhưng chỉ khác nhau về thời gian chụp. Thực hiện chụp ảnh để làm Median stacking không khó, tuy nhiên các bạn cần lưu ý một số điểm sau đây:

1. Khi chụp cần để máy ở chế độ M với khẩu độ, tiêu cự (nếu dùng ống zoom), ISO, cân bằng trắng cố định và tốt nhất là dùng tripod. Tuy nhiên bạn không phải lo lắng lắm nếu phải chụp bằng tay và giữa các tấm hình có chút sai khác về độ sáng hay cân bằng trắng, vì chương trình sẽ lấy giá trị trung bình giữa các tấm ảnh và loại bỏ các giá trị ngẫu nhiên. Vì thế, nếu thấy mức ISO phải dùng sẽ ra noise xấu thì các bạn có thể tranh thủ chụp luôn một loạt ảnh để "cứu" khi xử lý hậu kỳ.

2. Phương pháp này phù hợp nhất với chụp ảnh tĩnh, còn nếu muốn dùng để chụp chân dung thì tốt nhất là các bạn dùng chế độ chụp liên tục và yêu cầu mẫu đứng yên. Vì ảnh sẽ sạch hơn nên các bạn hoàn toàn có thể đẩy độ sáng lên cao hơn nên khi chụp có thể chọn tốc độ cao một chút để giảm thiểu khả năng mẫu dịch chuyển khi chụp.

3. Khi dùng phương pháp này, các bạn nên chụp RAW để kết hợp khử noise nhẹ trong CameraRaw và cân chỉnh ảnh cho tốt trước khi khử noise, việc kết hợp nhiều thao tác nhỏ có thể đem lại hiệu quả cao nhất. Nếu chụp jpeg, tốt nhất bạn nên tắt chức năng noise reduction trong máy để giữ được nhiều chi tiết nhất có thể.

Median stacking không phải là một phương pháp mới mà vẫn được những nhiếp ảnh gia thiên văn sử dụng từ lâu để tăng tỷ lệ tín hiệu và khử noise khi chụp sao ban đêm. Với phương pháp này, trong một số trường hợp bạn không cần phải có những máy ảnh khử noise tốt như A7S để đạt được độ sạch hình cao nhất mà ngay cả với những máy ảnh cổ như Canon 30D bạn cũng có thể đạt được độ sạch hình tương tự (đây là mình chỉ nói đến độ sạch chứ không nói tới dynamic range, độ nét...). Nếu bạn đang dùng máy không gương lật của Sony thì có thể bạn biết công ty đã ứng dụng phương pháp này trực tiếp vào máy NEX, A3000, A6xxx, A7 dưới tên gọi chế độ chụp " Hand-held Twilight " (trong các chế độ chụp SCN các bạn có thể tìm thấy mục này). Mặc dù ảnh chụp bằng Hand-held Twilight cũng khử noise rất tốt bằng cách chụp nhiều ảnh liên tục, bạn sẽ không chụp được RAW và không tùy chỉnh các yếu tố tốc độ, khẩu độ, ISO được.

Ngoài ra, Median stacking không chỉ dùng để khử noise mà nó còn có khá nhiều cách dùng khác như mình liệt kê dưới đây:

1. Tạo ảnh có độ sạch còn cao hơn mức căn bản ISO 100 hay 50 của máy

Chỉ cần chụp 5-10 tấm ảnh, các bạn đã có thể dùng Median stacking để làm ảnh sạch hơn cả mức thấp nhất, thậm chí là với cả máy A7Sii. Có thể ở vùng chi tiết sáng rõ các bạn sẽ không thấy nó tốt hơn được nhưng phương pháp này rất hiệu quả với khu vực tối, bóng râm, vốn là những vị trí có thể xuất hiện noise cả ngay trong điều kiện đủ ánh sáng. Ở ảnh dưới, mình dùng 10 tấm ảnh chụp tại ISO 100 để cải thiện chất lượng ảnh chụp với A7ii và ở ảnh thứ hai mình dùng 10 tấm chụp ngoài trời ở ISO 100 với A7Sii để làm sạch các vùng tối trong ảnh. Nếu nhìn kỹ các bạn có thể thấy ở hình thứ hai, ảnh chụp đơn chiếc lá bị out nét nhưng ở ảnh ghép thì không. Đây là điểm mạnh của Median stacking như mình nói ở trên: các giá trị ngẫu nhiên (vô tình trong 1 tấm hình chiếc lá bị gió thổi rung nên out) sẽ bị loại bỏ để giữ lại các giá trị gần nhau.

2. Loại bỏ người, vật di chuyển trong hình

Đây là một ứng dụng rất thú vị nếu bạn cần loại bỏ người hoặc vật di chuyển làm gián đoạn khi bạn đang chụp, ví dụ như bạn đến một khu du lịch cảnh rất đẹp nhưng có nhiều người đi lại làm hỏng khung hình, các bạn có thể dùng tripod, chỉnh cố định các thông số máy và kiên nhẫn đứng chụp nhiều tấm hình khác nhau và trở về nhà có thể tẩy người đi rất đơn giản. Ở minh họa phía dưới, mình chụp 6 tấm hình liên tiếp khi Supergirl di chuyển ngang trước mẫu của mình. Sau khi dùng Median stacking thì voila! Không những cô nàng khó chịu bị loại bỏ mà ảnh còn có độ sạch tốt hơn cả ban đầu!

3. Mô phỏng hiệu ứng phơi sáng mà không cần kính lọc ND

Bạn cần đi phơi sáng mà không mang kính ND, bạn hoàn toàn có thể an tâm là bạn có thể chụp ra hình phơi sáng vẫn ảo như ai với Median stacking. Thậm chí bạn còn không phải dùng tripod, chỉ cần chia thời gian mà bạn định phơi ra nhiều lần và chụp nhiều tấm với tốc độ chia nhỏ. Ví dụ bạn cần phơi sáng 5 giây, bạn có thể chia thành 30 tấm, mỗi tấm 1/6 giây (hoàn toàn có thể với các máy hoặc ống kính có chống rung) hoặc thậm chí nhiều hơn nếu bạn có đủ kiên trì và có điểm tựa để chụp. Ở hình minh họa mình chụp 16 tấm liên tiếp một vòi nước đang phun để có hiệu ứng như hình dưới. Tuy nhiên có một điểm mới ở đây là ngoài Median stacking, các bạn có thể dùng Mean stacking (là lựa chọn ở ngay trên Median trong bảng chọn) để tạo hiệu ứng giống hơn. Điểm khác căn bản của Mean stacking là bộ xử lý ảnh sẽ dùng tất cả các chi tiết xuất hiện trên hình, kể cả các điểm không lặp lại, sau đó chia đều giá trị để lấy giá trị trung bình.

Một điểm quan trọng nữa làm phương pháp này thậm chí có thể hiệu quả hơn phơi sáng dài 1 tấm là khả năng khử noise thông thường và thermal noise sinh ra do máy bị nóng khi phơi sáng lâu, ngoài ra khi chụp sao, bạn có thể tránh xuất hiện star trail (thay vì một điểm sáng, ngôi sao bị kéo dài đi theo hướng chuyển động). Tuy nhiên một thứ bạn không thể bắt chước được so với phương pháp phơi sáng thông thường, đó là hiệu ứng sao nhiều cánh tạo ra từ ánh đèn: việc chồng nhiều ảnh ở khẩu độ lớn hơn và thời gian phơi sáng ngắn hơn sẽ ra hiệu ứng sao không rõ ràng bằng, dù bạn ghép rất nhiều ảnh.

4. Loại bỏ các lỗi như vết bẩn, hot pixel, dead pixel

Đọc thêm:

Phần 1: Phương pháp Brenizer
Phần 3: Kỹ thuật freelensing (lens whacking)

Phần 4: tạo ảnh độ phân giải cao với bất kỳ máy ảnh nào