วิธีแก้ไขภาพใต้น้ำด้วย AI: ปรับสี ความคมชัด และจุดขาวรบกวน

เหตุใดภาพใต้น้ำจึงสูญเสียสีและความคมชัด

น้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศประมาณ 800 เท่า และดูดซับแสงแบบเลือกความยาวคลื่น สีแดงหายไปก่อน จางลงอย่างเห็นได้ชัดที่ระยะ 3 เมตร และหายไปเกือบหมดที่ระยะ 10 เมตร สีส้มตามมาที่ระยะ 15 เมตร จากนั้นสีเหลืองที่ระยะ 25 เมตร สิ่งที่เหลืออยู่คือสีฟ้าและบางครั้งก็เป็นสีเขียว ขึ้นอยู่กับสภาพน้ำและอนุภาคที่ละลายอยู่ นี่คือเหตุผลที่ภาพใต้น้ำที่ถ่ายที่ความลึก 20 เมตรโดยไม่มีแสงประดิษฐ์จึงดูเหมือนถูกถ่ายผ่านฟิลเตอร์สีฟ้า — เพราะอันที่จริงแล้วมันเป็นเช่นนั้น มวลน้ำเองคือฟิลเตอร์นั้น

ความคมชัดได้รับผลกระทบด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน ทุกเมตรของน้ำระหว่างเลนส์ของคุณกับตัวแบบเต็มไปด้วยอนุภาคขนาดเล็ก แพลงก์ตอน ตะกอน สารอินทรีย์ที่ละลายน้ำ — ซึ่งกระจายแสงและลดคอนทราสต์ นี่คือฟิสิกส์เดียวกับที่ทำให้หมอกลดทัศนวิสัยบนบก ใต้น้ำเอฟเฟกต์นี้ถูกบีบอัดให้อยู่ในระยะที่สั้นกว่ามาก ตัวแบบที่อยู่ห่าง 3 เมตรอาจดูพร่ามัวในน้ำขุ่น โดยรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ อ่อนลงและขอบเบลอ กล้องของคุณบันทึกภาพที่คมชัดในทางเทคนิค แต่ตัวกลางระหว่างเลนส์กับตัวแบบขโมยคอนทราสต์ไป

Backscatter ทำให้ปัญหาทั้งสองแย่ลงไปอีก เมื่อคุณใช้ strobe หรือ video light ลำแสงจะส่องสว่างทุกอนุภาคลอยตัวในมวลน้ำระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับตัวแบบ แต่ละอนุภาคสะท้อนจุดสว่างเล็กๆ กลับเข้าสู่เลนส์ของคุณ สร้างลวดลายจุดสีขาวที่รบกวนการถ่ายภาพใต้น้ำด้วยแฟลช ในสภาพน้ำขุ่น backscatter อาจหนาแน่นจนบดบังตัวแบบทั้งหมด แม้ในน้ำเขตร้อนใส ยังแทบเลี่ยง backscatter บางระดับได้ยากเมื่อใช้แฟลชติดกล้อง

• แสงสีแดงหายไปที่ความลึก 10 เมตร ทำให้ภาพมีสีฟ้าหรือฟ้าครามเขียวที่หนัก
• อนุภาคแขวนลอยในมวลน้ำลดคอนทราสต์และทำให้รายละเอียดเล็กอ่อนลงทุกระดับความลึก
• Strobe และ dive light ส่องสว่างอนุภาค สร้างจุด backscatter สีขาวสว่างกระจายทั่วภาพ
• ปัญหาสามประการนี้ — การสูญเสียสี หมอก และ backscatter — ส่งผลต่อภาพถ่ายใต้น้ำแทบทุกภาพ

การฟื้นฟูสีธรรมชาติด้วย AI enhancement

การแก้ไขสีแบบดั้งเดิมสำหรับภาพใต้น้ำเกี่ยวข้องกับการเพิ่มช่องสีแดงด้วยตนเอง ลดสีฟ้า ปรับสีม่วงแดง และปรับสมดุลสีขาวอย่างละเอียด มักจะต้องใช้เลเยอร์การปรับและมาสก์หลายชั้นสำหรับส่วนต่างๆ ของภาพ ตัวแบบ foreground ที่ถูกส่องด้วย strobe ต้องการการแก้ไขที่แตกต่างจากพื้นหลังที่ส่องสว่างด้วยแสงธรรมชาติเท่านั้น กระบวนการด้วยตนเองนี้ใช้ได้ผล แต่ต้องใช้ทักษะและเวลาอย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อคุณมี 200 ภาพจากการดำน้ำครั้งเดียว

AI Enhance วิเคราะห์ทั้งภาพและปรับใช้การฟื้นฟูสีอัจฉริยะที่คำนึงถึงการสูญเสียสีตามความลึก มันรู้จักฉากใต้น้ำและฟื้นฟูโทนสีอบอุ่นโดยไม่ทำให้สีฟ้าที่ควรคงความเป็นธรรมชาติอิ่มตัวเกินไป ปะการังที่ปรากฏเป็นสีเทาอมฟ้าในภาพ raw กลับมามีเฉดสีส้ม ชมพู และม่วง สีผิวของคู่หูดำน้ำเปลี่ยนจากสีเทาอมฟ้าซีดกลับมาเป็นสีสุขภาพดีและเป็นธรรมชาติ ปลาเขตร้อนที่ดูหมองและสีเดียวทันใดนั้นก็แสดงลวดลายสดใสที่ทำให้คุณหยิบกล้องขึ้นมาถ่ายตั้งแต่แรก

เครื่องมือจัดการกับแสงผสมได้อย่างชาญฉลาด เมื่อ strobe ของคุณส่องสว่าง foreground แต่พื้นหลังจางหายไปเป็นสีฟ้าของแสงธรรมชาติ AI จะใช้การฟื้นฟูสีที่เข้มข้นกว่ากับพื้นหลัง ในขณะที่รักษาโทนสีจาก strobe ที่ถูกต้องแล้วใน foreground สิ่งนี้ขจัดส่วนที่น่าเบื่อที่สุดของการแก้ไขภาพใต้น้ำด้วยตนเอง: การทำมาสก์โซนแสงต่างๆ และปรับใช้การแก้ไขแยกกันในแต่ละโซน

• AI color correction ฟื้นฟูสีแดง สีส้ม และโทนสีอบอุ่นที่น้ำดูดซับที่ระดับความลึก
• โซนแสงผสม — strobe foreground และแสงธรรมชาติ background — ถูกแก้ไขอย่างชาญฉลาด
• การประมวลผลแบบ batch จัดการภาพถ่ายดำน้ำหลายร้อยภาพโดยไม่ต้องปรับแต่งทีละภาพด้วยตนเอง

การกำจัด backscatter และอนุภาคลอยตัว

การกำจัด backscatter เป็นจุดที่ AI object removal มีประสิทธิภาพเหนือกว่าการแก้ไขด้วยตนเองอย่างมาก ในภาพถ่ายใต้น้ำด้วยแฟลชทั่วไป อาจมีอนุภาคสว่างแต่ละตัวหลายสิบถึงหลายร้อยตัวกระจายทั่วเฟรม การกำจัดด้วยตนเองด้วยคลอนสแตมป์หรือฮีลลิงบรัชหมายถึงการคลิกแต่ละอนุภาคทีละจุดและสุ่มตัวอย่างพื้นหลังที่สะอาดรอบๆ อนุภาคนั้น เป็นกระบวนการที่อาจใช้เวลา 15 ถึง 30 นาทีต่อภาพเดียวที่มีผลกระทบหนัก ช่างภาพใต้น้ำจำนวนมากยอมรับ backscatter ในภาพทั้งหมดยกเว้นภาพที่ดีที่สุดของพวกเขาเพราะความพยายามในการทำความสะอาดนั้นสูงเกินไป

Magic Eraser เปลี่ยนสมการนี้ ปัดพู่กันอย่างกว้างๆ บนพื้นที่ที่มี backscatter ปรากฏชัด AI จะกำจัดทุกอนุภาคสว่างในขณะที่สร้างน้ำ แนวปะการัง หรือพื้นหลังสีฟ้าขึ้นใหม่เบื้องหลังแต่ละอนุภาค เนื่องจากเครื่องมือเข้าใจความแตกต่างระหว่างอนุภาคสว่างกับไฮไลท์ที่ถูกต้องบนเกล็ดปลาหรือปลายปะการัง มันจึงกำจัด backscatter โดยไม่ทำลายตัวแบบ สำหรับภาพที่มี backscatter หนาแน่นทั่วทั้งเฟรม คุณสามารถทำสองหรือสามรอบ รอบหนึ่งสำหรับบริเวณรอบตัวแบบ รอบหนึ่งสำหรับระยะกลาง และอีกรอบสำหรับพื้นหลัง — และได้ผลลัพธ์ที่ต้องใช้เวลากำจัดจุดด้วยตนเองครึ่งชั่วโมง

เทคนิคเดียวกันนี้ใช้ได้กับเศษซากลอยขนาดใหญ่กว่า ชิ้นส่วนหนวดแมงกะพรุน สาหร่ายทะเลลอยมา รอยฟองอากาศจากนักดำน้ำใกล้เคียง หรือครีบปลาที่ล่วงล้ำเข้ามาในเฟรม องค์ประกอบที่ไม่พึงประสงค์ใดๆ ในมวลน้ำสามารถกำจัดออกได้อย่างสะอาด เหลือไว้เพียงเฟรมที่แสดงเฉพาะตัวแบบและสภาพแวดล้อมใต้น้ำที่คุณตั้งใจจะถ่าย

• Magic Eraser กำจัด backscatter หลายสิบหรือหลายร้อยอนุภาคด้วยการปัดพู่กันเพียงครั้งเดียว
• AI แยกแยะระหว่างอนุภาคที่ไม่พึงประสงค์กับไฮไลท์ที่ถูกต้องบนตัวแบบ
• เศษซากลอยขนาดใหญ่ รอยฟองอากาศ และครีบที่หลุดเข้าไปก็ถูกกำจัดได้อย่างสะอาดเท่ากับอนุภาคเล็ก

การเพิ่มความคมชัดและตัดผ่านหมอก

แม้หลังจากแก้ไขสีและกำจัด backscatter แล้ว ภาพใต้น้ำมักจะขาดความคมชัดของภาพถ่ายบนบก มวลน้ำทำหน้าที่เป็นฟิลเตอร์กระจายแสงอ่อนๆ ทำให้ขอบนุ่มลงและลด micro-contrast ทั่วทั้งภาพ ซึ่งสังเกตได้ชัดเจนโดยเฉพาะในฉากแนวปะการังมุมกว้างที่ตัวแบบอาจอยู่ห่าง 2 ถึง 3 เมตร หรือในภาพมาโครที่แม้การกระจายแสงจากอนุภาคเพียงเล็กน้อยก็ทำให้รายละเอียดเล็กๆ ที่คุณพยายามถ่ายทอดอ่อนลง

ฟิลเตอร์ AI clarity และ sharpening จัดการกับปัญหานี้โดยเพิ่ม local contrast ตามขอบและรายละเอียดเล็กๆ โดยไม่ขยายสัญญาณรบกวนหรือสร้างรัศมีรอบวัตถุ พื้นผิวของปะการังสมองกลายเป็นคมชัด โพลิปแต่ละดอกบนกิ่งปะการังอ่อนมองเห็นได้ ลวดลายซับซ้อนบนแมนเทิลของ nudibranch โฟกัสชัดเจน เอฟเฟกต์นี้เลียนแบบสิ่งที่คุณจะได้จากการถ่ายภาพในน้ำใสบริสุทธิ์จากระยะใกล้กว่า ซึ่งมักเป็นสภาพที่คุณหวังว่าจะมีแต่ไม่ค่อยได้

• ฟิลเตอร์ AI clarity เพิ่ม local contrast เพื่อต่อต้านเอฟเฟกต์การกระจายแสงตามธรรมชาติของน้ำ
• รายละเอียดเล็กๆ เช่น พื้นผิวปะการัง เกล็ดปลา และลวดลาย nudibranch กลายเป็นคมชัด
• การเพิ่มประสิทธิภาพทำงานได้ทั้งฉากแนวปะการังมุมกว้างและตัวแบบมาโครระยะใกล้