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AI 降噪工具:NXT、DeepSNR 与它们的朋友们

线性阶段2022.06

近几年,天文图像的去星与降噪工作,几乎全面被 AI 工具接手。这篇整理几款主流的 AI 降噪工具,以及我在实测中观察到的优缺点与版本演进。

为什么 AI 降噪这么强?

先看一组数字,感受一下这些工具背后的模型规模(以参数量计):

  • StarXTerminator:2100 万
  • StarNet++:5400 万
  • StarNet V2:3000 万
  • NoiseXTerminator:2400 万
  • Topaz Denoise AI:1400 万

这些模型都以卷积(convolution)、多尺度(multiscale)与阈值(threshold)为核心概念。目前在深空图像上的主要用途就是两件事:去星与降噪。

关键在于——如果不借助机器学习、针对各类型天体图像的训练数据去优化参数,光靠传统方式,其实非常难以对各种天体都取得最佳结果。这正是 AI 工具的价值所在。

反卷积也能靠 AI:BlurXTerminator

2022 年,连反卷积(Deconvolution)都能交给 AI 了。Russell Croman(RC)发现了 AI 在图像处理上的又一个应用,实现 BlurXTerminator。

我当时选择下载试用 30 天,拿一张十年前拍摄的 M1 蟹状星云来实际操作:左图是仅做过 DBE 的原始文件,中间是我先前用 PixInsight 原生反卷积做的成果,最右边是 BXT 一键完成的结果。效果好到相比之下,我自己手动做的反卷积看起来像没成功的那种——而且我还花了至少 20 分钟测参数,BXT 则在不到一分钟就完成。结论很简单:该课金的就课,省时间、效果又好。

M1 蟹状星云三种处理对照:仅 DBE、PI 原生反卷积、BXT 一键完成

(关于 BXT 的完整入门与注意事项,另有专文,这里就不展开。)

降噪工具巡礼

NoiseXTerminator(NXT)

NXT 是目前主流的付费 AI 降噪工具,也是本篇多次拿来当比较基准的对象。它一路的版本演进,正好说明了 AI 工具“持续迭代”的特性。

星点问题(AI1 时期):早期使用 NXT 时,若不加蒙版,会让 RGB 星点核心受损,明度星点中心也会出现轻微的 Star Fade。这个问题当时无解,Russell 提到 Mac 平台也有类似状况,Windows 显然也逃不掉。所以那个阶段用 NXT,就乖乖地配合星点蒙版。

NXT 造成星点问题的示范

更新到 AI2(程序 1.1.4):在把问题反馈给 Russell 之后,这一版更新后的新模型,RGB 星点核心只剩轻微变色,而明度星点核心的 Star Fade 已经消失。有在用 NXT 的朋友,我当时就建议尽快更新。

NXT 1.1.4 AI2 更新前后星点状况对照

再进化到 AI3:新版 AI3 在高频的降噪上确实有改善,不过中频与彩噪看来就普通;线性状态下对亮星的影响仍在,但已大幅减轻。小结是——有买 NXT 的朋友记得升级,AI3 整体表现确实优于 AI2。

NXT AI3 与 AI2 的降噪效果比较

DeepSNR

由 StarNet 作者 Nikita Misiura 开发的新一代天文图像 AI 降噪工具。它目前仅支持彩色图像,且必须在 PixInsight 中运行,市面上的直接竞争对手就是 NXT。

我做了一个小比较:以线性状态下的结果来看,由左至右依序是原始图像、NXT 结果、DeepSNR 结果。看起来 DeepSNR 的表现相当优秀。另外一个很大的优势是——DeepSNR 目前免费。

NXT 与 DeepSNR 在线性状态下的降噪结果比较

到了后来的实测,NXT 与 DeepSNR 其实都做得很好,两张成果 Blink 比对已经看不太出具体差别。这也带出一个实务判断:明度通道还需要开更高的强度吗?我认为不必——在这样的 SNR 下,线性阶段差不多就是个甜蜜点。RGB 可以再多一点,但我倾向留点空间给非线性阶段。

NXT 与 DeepSNR 成果 Blink 比对已难分轩轾

Adobe CRF Denoise 的一个特殊优势

最后补充一个一般摄影的情境。我从硬盘挖出一张 DSLR 的星空原始文件(30 秒曝光),原图有很多 hot pixel(那些红红绿绿的点)。通常我们靠扣除暗场与 Cosmetic Correction 来消除它们,但套用 Adobe 的 CRF Denoise 后,hot pixel 直接被消掉了;反观 NXT,只消除了噪点,却留下 hot pixel。

因此,对于一般摄影、不会拍暗场的朋友来说,CRF Denoise 的这个优点就展现出来了。

DSLR 星空原始文件套用 CRF Denoise 与 NXT 在 hot pixel 处理上的差异

小结

AI 降噪这几年进步飞快,工具也不只一款:NXT 成熟且持续迭代、DeepSNR 免费又好用、CRF 在无暗场情境下另有巧用。与其执著于哪一款“最强”,不如记住两个原则——善用蒙版,以及在线性阶段留点空间给后面。降噪不是愈重愈好,找到那个甜蜜点才是功夫。