Шумы в фотографии: Почему он появляется и как снимать без него

Почему он появляется и как снимать без него

Вы знаете, что быстрым и популярным способом оценки технического качества фотографии, которым пользуются инспекторы фотостоков, выступает оценка зашумленности снимка?

Что такое цифровой шум?

Цифровой шум это хаотичные цветные или однотонные пиксели, разбросанные по фотографии. Чем больше шума, тем хуже выглядит снимок.

Увеличенный пример шумной фотографии вы видите ниже.

Знакомо такое?

Новички идут по ложному пути, изучая способы борьбы с цифровым шумом и методы его подавления.

Это ненужная потеря времени.

Изучите и поймите причины появления цифрового шума, и исчезнет необходимость борьбы с ним.

Почему на фотографии появляется шум

Причин появления шума немного, и на часть из них вы можете повлиять.

• Некачественная матрица фотоаппарата
• Высокое значение ISO при съемке
• Неправильная обработка фотографии

Если вас интересует физика процесса проявления шума и не пугает слово «флюктуация», то рекомендую статью: Визуальный шум цифровых камер на CambridgeColor.

Шумы матрицы фотоаппарата

Это источник постоянного цифрового шума, повлиять на который невозможно.

Шумность матрицы определяется качеством изготовления и взаимосвязь проста.

Чем дешевле фотоаппарат, тем более дешевая матрица в нем установлена, и тем большее количество шума вы получите на фотоснимках.

Отмечу, что при длительной работе матрица фотоаппарата перегревается, что приводит к появлению или увеличению количества шума. Длительной работой матрицы фотоаппарата можно считать съемку на выдержках в несколько часов или съемку большого количества кадров без остановки.

Разумеется, матрицы дешевых фотоаппаратов более подвержены нагреву.

Высокое значение ISO при съемке

Из предыдущих абзацев следует вывод, что дорогой фотоаппарат позволит избежать шума в кадре. Это верный вывод, пока вы не начнете снимать на высоких значениях ISO.

Дорогой фотоаппарат не избавляет от шума на фотографиях. Дорогой фотоаппарат снимает на более высоких значениях ISO, что приводит к меньшей зашумленности снимка. Но, это не означает, что шума в кадре не будет совсем.

Приведу пример.

Дешевые фотоаппараты порождают обилие цифрового шума при съемке на 400ISO. Топовые фотоаппараты обладают подобным уровнем шума при съемке на 6500ISO и выше.

Запомните.

Чем хуже фотоаппарат, тем больше шума вы получите при поднятии ISO.

Порог появления шума зависит от качества матрицы фотоаппарата. Сделайте серию тестовых фотографий, последовательно поднимая ИСО, и рассмотрите кадры в 100% масштабе. Вы увидите, при каком значении ИСО уровень шума станет неприемлем.

Как снимать ночью без шума

Опишу отдельно, хоть это и частный случай.

Снимая ночью, неопытный фотограф вынужден поднимать ISO, чтобы обеспечить короткую выдержку для съемки с рук.

Поднятие ISO приводит к увеличению количества цифрового шума, и чем хуже матрица фотоаппарата, тем большее количества шума будет на итоговом кадре.

Как этого избежать?

Очень просто.

Используйте съемку на низком ISO и штатив для съемки. Также может помочь использование встроенной или выносной вспышки.

Качество снимков, полученных при использовании встроенной вспышки будет ужасным. Но описание этих страстей выходит за рамки темы этой статьи.

Как избежать шума

Из первой части статьи можно сделать вывод, что не нужно снимать на тех значениях ISO на которых появляется большое количество шума.

Стоимость фотоаппарата неважна, поскольку отодвигается порог появления шума, но не исчезает вероятность его появления.

Большое количество цветного шума начинающие фотографы добавляют в процессе обработки фотографии в Лайтруме или Фотошопе.

Добавление происходит при следующих операциях:

• Поднятие экспозиции или резкое осветление теней
• Добавление резкости
• Насыщенность цвета и изменение цвета

Поднятие экспозиции или резкое осветление теней

Начинающие фотографы пренебрегают изучением правильного экспонирования кадра, уповая на съемку в RAW формате или последующую обработку. Они полагают, что смогут вытянуть экспозицию кадра в Лайтруме или другом конвертере. Подобная тактика работает, пока речь идет о небольшой коррекции экспозиции.

При сильном программном поднятии экспозиции, в осветленных теневых участках появляется большое количество цифрового цветного шума.

Это обусловлено алгоритмами работы самой программы обработки.

Научитесь правильно экспонировать кадр. Это избавит вас от необходимости вытягивать тени, что положительно скажется на низком уровне шума.

Добавление резкости

В современной фотографии любят добавлять резкость.

Отчасти это связано с тем, что постобработка предоставляет возможность, а отчасти с тем, что социальные сети любят сжимать фотографии, что сказывается на резкости.

Не разбирающиеся в тонкостях новички избыточно повышают резкость с расчетом на будущее автоматическое понижение качества фотографии при загрузке в социальные сети.

Поднятие резкости увеличивает резкость всему, что есть на снимке, включая шум.

Чем больше вы добавите резкости, тем большее количество шума и его усиление вы получите на итоговой фотографии.

Способов увеличения резкости много. Но нет такого, который бы не увеличивал шумность снимка.

Насыщенность цвета и изменение цвета

Новички любят сильно изменять настройки цвета в фотошопе или лайтруме. Нужно учитывать, что чем сильнее изменяется цвет, тем сильнее проявляется цветной шум снимка.

Подобное происходит и при конвертации в черно-белое изображение. Сильно изменение слайдеров насыщенности, яркости или изменения цвета приводит к появлению шума в конвертированном черно-белом изображении.

Как убрать шум

Существует огромное количество программ и плагинов, которые уменьшают цифровой шум на снимке, и рассмотрение которых выходит за пределы этой статьи.

Я долго использовал программу шумоподавления Noiseware Professional, пока не осознал простую истину.

Достаточно не делать ничего из того, что я описал выше или не злоупотреблять этим, и вам не придется убирать шум специально.

Несмотря на кажущуюся простоту, это стало откровением.

В нынешнее время у меня нет необходимости в удалении шума по причине его отсутствия.

Достаточно уметь снимать, избегая съемки на высоких значениях ISO и правильно экспонируя кадр.

Это универсальный способ, который работает в любых условиях и на любых камерах.

Шумы в фотографии. Начало.

Люблю препарировать изучаемый предмет основательно, чтобы читатель не только помнил, но и понимал суть происходящих в фотографии процессов. Поэтому, в первой части статьи разберемся, что влияет на силу шумов в фотографии, и чего надо избегать при фотосъемке, чтобы не усугублять ситуацию. В завершающем уроке будет дан ответ на вопрос: как убрать шум в Фотошопе.

Как это выглядит.

Шумы в фотографии проявляют себя как пятна, или отдельные пиксели, неоднородные по цвету (хроматический шум) или светлоте (яркостный шум). Важно уметь различать эти два типа шумов, ибо борьба с ними ведется по-разному, и изменения в фотографии, которые неизбежны в процессе удаления шумов, тоже будут различными. Благодаря волшебству Photoshop (далее «Фотошоп») мне удалось разделить шумы (фото 1) на составляющие (фото 2 и 3).

Рисунок 1: шумы в фотографии, ISO 12800 едениц.
Рисунок 2: яркостные шумы не содержат цветовых пятен.
Рисунок 3: хроматические шумы в чистом виде.

Причина, по которой на фотографии появляются шумы.

Шумы матрицы в цифровой фотографии есть всегда. Просто иногда их уровень столь мал, что мы его не видим. Я не хочу вдаваться в теорию полупроводников, дабы не перегружать вас бесполезной информацией (всё равно мы с этим ничего не сможем поделать), но закон таков: чем большую чувствительность матрицы (ISO) мы установим на фотокамере, тем больший шум мы получим (рис. 5-13). Чтобы иллюстрировать связь ISO с шумами, я сделал из бумаги импровизированную шкалу серых полей. Однако, к моему сожалению, такая шкала не подходила для этой статьи: фактура бумаги была очень похожа на яркостные шумы и могла ввести в заблуждение уважаемого читателя (рис. 4). Не желая тратить время на поиски и одноразовую покупку фотографической мишени с серыми полями, я «сгладил» фактуру бумаги выведя ее из резкости. Надеюсь, что эта нерезкость не будет вас смущать.

По мере увеличения чувствительности матрицы фотокамеры (Canon 5D-II) растут и шумы на фотографии. Последние две фотографии сделаны в расширенном диапазоне ISO: h2 и h3.

Также сила шумов зависит от светлоты снимаемого объекта: чем объект темней, тем шумы сильней заметны, особенно яркостные (рис. 14). Количество света, при котором ведется фотосъемка, тоже оказывает влияние на силу шума: чем меньше сила света попадающего на матрицу (а значит длинней выдержка) — тем больше уровень шума. Эта закономерность породила любопытную методику фотосъемки в астрофотографии. Вместо одной длительной выдержки (ведь съемка ведется ночью) используется серия коротких выдержек на одно и тоже изображение. Таким образом, к точечным изображениям звезд не добавляются и точечные шумы. А то новые звезды «загорались» бы каждую ночь.

Удалять шумы или нет?

Многие фотографы воспринимают наличие шумов в фотографии как абсолютно недопустимым дефектом. Однако, удаление шума так же может привести к снижению качества изображения (ухудшается точность цветопередачи и резкость). Потому я за компромисс: небольшие, невидимые или не раздражающей силы шумы могут присутствовать в фотографии, а сильные ослабляются до приемлемого уровня. Однако, если вы делали фотографии для коммерческого использования, то заказчик вправе потребовать от вас полного отсутствия шума. Типичный пример – фотосъемка для

стоковой фотографии. «Стоки» весьма строги к присутствию шума в изображении, и фотография запросто не пройдет технический контроль существующий у серьезных продавцов изображений.

Стоковые агентства продают фотографии используемые, как правило, в коммерческих целях и по невысокой цене. За счет большого объема продаваемых работ фотограф может получить вполне достойную сумму от таких микропродаж. Долгое время считалось, что стоковые фотографии имеют низкое художественное качество. Однако конкуренция среди фотографов сделала свое дело, и сейчас там можно найти весьма интересные работы. Стоковые агентства имеют список требований к изображению, которые должен выполнить фотограф, желающий сотрудничать с агентством. Отсутствие шума в изображении типичный пункт таких требований. Например, посмотрите требования по качеству крупного международного агентства Depositphotos.

Проблема шумов в фотографии часто преувеличена.

Нетерпимость к присутствию шума в фотографии происходит как по психологическим причинам (фотограф не хочет видеть абсолютно никаких «дефектов» в изображении), так и из-за недопонимания цифровых и печатных технологий.

Психология фотографа. Пример из жизни: «Виктор, Canon 5D-II дает такие сильные шумына моих фотографиях, что я не могу использовать ISO выше 200 единиц». В голове прокручиваю варианты такого аномального поведения фотоаппарата, которая, как раз, имеет низкий уровень шумов. Прошу показать файлы. Пристально вглядываюсь. Еще пристальней. Вижу едва различимый шум, типичный для чувствительности 200 единиц этой камеры, который не будет виден зрителю ни в интернете, ни в печати. Убеждаю начинающего фотографа в том, что это не та сила шума, которую надо бояться и предлагаю попробовать расширить допускаемую им чувствительность хотя бы до 400 единиц. Действительно, у каждого фотографа свой предел шумов, который он еще терпит. Например, для меня это 3200 (на фотокамере Canon 5D-II, с учетом того, что я могу убрать шум после съемки в программе). Попробую в этой статье «расширить» диапазон допустимого ISO для таких фотографов.

Просмотр на экране монитора — вторая причина, по которой фотографы начинают нервничать. Если рассматривать фотографию в масштабе 100% (а при таком масштабе фотографы обычно и оценивают степень зашумленности), то на моем мониторе фотография имеет размер примерно 1х1,5 метра. И я могу видеть шумовые пятна достаточно большой площади. И такую же величину будут иметь пятна при печати фотографии 1х1,5 метра. Как часто вы печатаете столь большие фотографии? Скорей всего никогда. Предположим, что вас интересует отпечаток выставочного формата 40х60 см. В этом случае площадь пятен шума уменьшится в 6,25 раз. Но основная часть фотографов никогда не превысит размер отпечатка 20х30 см. Тогда пятна будут меньше по площади в 25 раз. Согласитесь, что это совсем не те шумы, которые мы видим при масштабе 100%. Поэтому, более реально оценивайте размер шумов при соответствующем размеру отпечатка или финальному изображению в сети увеличении (сравните заметность пятен на фото 15 и 16).

Рисунок 14: шумы усиливаются на темных объектов.
Рисунок 15: при 100% увеличении шумы на фотографии хорошо различимы.
Рисунок 16: При уменьшении размера изображения шумы на фотографии не видны.

Но не станем же мы каждый раз убирать шумы, как только нам нужно будет подготовить фотографию большего размера. Поэтому я использую «шумодав» (сленг фотографов) с такими настройками, которые обеспечат мне достойное изображение, при типичном максимальном размере отпечатка (для меня это 60 см. по длинной стороне кадра). Фотографии для интернета я вообще не рассматриваю, при таких маленьких размерах картинки получить шумы можно лишь используя запредельные значения ISO, на которых можно снимать только в экстремальном случае, который у меня, еще ни разу не случился.

Не провоцируйте.

Иногда фотографы сами провоцируют увеличение шумов еще при фотосъемке. В результате получается двойное ухудшение фотографии: сперва шумами, затем их подавлением. Что необходимо знать, чтобы этого не допустить.

Не завышайте ISO. Зная, что увеличивая ISO сокращается выдержка затвора, а значит и нерезкость из-за дрожания рук фотографа, опытный фотограф работает на том минимальном пределе чувствительности, который лишь избавит его от «шевеленки» (сленг). Для этого надо знать, какая выдержка избавит от шевеленки (очень простое и известное правило), привыкнуть контролировать выдержку и желать управлять чувствительностью. В крайнем случае, можно выставить автоматическое ISO, когда фотокамера сама будет менять чувствительность до необходимого минимума. И Боже упаси вас бездумно использовать расширенный диапазон ISO, когда шумы усиливаются лавинообразно, в геометрической прогрессии, и практически убийственны для эстетской или коммерческой фотографии (рис. 12 и 13). Поэтому, производители упорно и успешно, работают в направлении снижения уровня шумов для высоких значений ISO.

Недоэкспонирование (темная картинка) — вторая причина усиления шумов. При последующем осветлении фотографии шумы будут так же усиливаться. Поэтому, старайтесь добиться правильной экспозиции (светлоты кадра) сразу (рис. 17).

Выключите шумоподавление в настройках фотокамеры, если в дальнейшем вы планируете обработку фотографии на компьютере (рис. 18). Это критично если вы снимаете в формат JPG (для формата RAW отменить шумоподавление можно позже, в RAW-конверторе). Почему это надо сделать? Шумоподавление в фотоаппарате выполняется не гибко и не по лучшим алгоритмам. Если фотокамера уже удалила часть шумов, то это затруднит последующую доводку фотографии на компьютере.

Использование режима Live View (просмотр в реальном времени, рис. 19) это то, чего долгое время не хватало цифровым зеркальным фотоаппаратам. Если у «мыльниц» вы видите изображение на экране фотокамеры всегда, а у зеркальных фотоаппаратов его можно было увидеть только после того, как сделан кадр. В последних моделях «зеркалок» появилась возможность наблюдать картинку на экране без съемки, как у мыльниц, если включить режим Live View. Однако, даром в фотографии ничто не дается. При включении Live View матрица работает не только во время экспонирования кадра, то есть краткий промежуток времени, а значительно дольше. Это может привести к приводит к тому, что матрица начинает нагреваться, а нагрев матрицы тоже усиливает шумы кадра. Вот почему производители (по крайней мере, Canon) ограничили время работы фотокамеры в этом режиме, и спустя минуту она сама выходит из этого режима для охлаждения матрицы. Не злоупотребляйте съемкой в этом режиме, давайте мтрице остыть.

Рисунок 17. Вверху: нормально экспонированный кадр. Внизу: кадр недоэкспонирован на 2 ступени и затем осветлен.
Рисунок 18: отключение подавления шумов фотокамеры в двух пунктах меню Canon 40D.
Рисунок 19: режим Live View зеркальной фотокамеры.

Выполняя эти несложные рекомендации, мы сделаем всё, чтобы получить лучший результат при последующем удалении шума. Вторая часть урока расскажет о том, как уменьшить шум фотографии в Фотошопе и иных «шумодавах»

Как убрать шумы на фотографии?

Waifu2x — бесплатный сайт, который поможет снизить уровень шума на фотографии, а также увеличить ее. Зачастую, делая фото, вы получаете его с размытым фоном или краями объекта. Этот сервис позволит не только снизить уровень шума, но поможет увеличить изображение до 2x раз. Отсюда и название — waifu2x. Веб-сайт довольно простой, с нужными опциями, ничего лишнего.

Посмотрите на картину до и после снижения уровня шума с использованием этого приложения. 

Это фото после обработки в waifu2x без использования зума.

Наверное, вы замечаете довольно значительную разницу между двумя картинками? Все размытые пиксели по краям картинки смягчены с помощью этого веб-приложения. 

Как работать с данным сервисом?

1. Сначала вы должны выбрать изображение, на котором нужно уменьшить шумы. Укажите URL или загрузите фотографию с компьютера.

Перед загрузкой изображения обратите внимание на ограничения, упомянутые в нижней части этого поля. Картинку, которую вы загружаете, не может быть более 3 МБ, параметры сокращений шума также указаны.

2. Теперь мы подходим ко второй части приложения, см. скриншоте ниже.

Здесь вы можете выбрать нужный уровень снижения шума. Кроме того, прочитайте рекомендации ниже этой опции. 

3. Трети шаг -выбор увеличения фотографии, как показано на скриншоте ниже.

Здесь вы выбираете из трех вариантов, насколько нужно увеличить изображения. Далее нажмите Отправить. Как только вы это сделаете, откроется новая вкладка с преобразованным изображением. Для сохранения изображения просто нажмите Ctrl + S. 

Сайт очень прост в использовании, а результат бывает не так уж плох. Попробуйте поработать с сервисом, если у вас есть изображения, на которых нужно снизить шум.

Попробовать waifu2x.

Оставьте свой комментарий!

Добавить комментарий

< Предыдущая		Следующая >

Как уменьшить шум на фотографиях

© Public domain / pixabay.com

До распространения цифровой фотографии в каждом магазине техники продавалась фотопленка, на упаковке которой всегда можно было найти маркировку светочувствительности – 100, 200 или 400 ISO. Чувствительная пленка применялась для съемки при низком освещении, но у нее был серьезный недостаток – зернистость.

Вместо естественных цветов и плавных переходов из одного оттенка в другой на фотографии можно было увидеть уродливые точки и пятна. И хотя дни зернистых снимков остались далеко позади, цифровые фото имеют аналогичную проблему – шум.

Шум – это крохотные частые цветовые вкрапления, которых на снимке не предполагалось. Они возникают следующим образом. Сенсор камеры представляет собой миллионы светочувствительных датчиков, и каждый определяет луч света как источник напряжения. Если освещение слабое, а в настройках выставлена высокая чувствительность, сенсоры могут ошибочно регистрировать несуществующее напряжение. Результатом будет являться фотография с шумом.

Также количество шумов зависит от размера матрицы фотокамеры. Чем матрица меньше, тем выше вероятность появления шумов. Вот почему смартфоны более склонны выдавать «шумные» фотографии. Компактные цифровые камеры, прозванные в народе “мыльницами”, генерируют меньше шума, а профессиональные зеркальные фотоаппараты обеспечивают наиболее качественную съемку.

С одной стороны, шумы довольно малы. При просмотре снимков приемлемого качества на компьютере их можно вообще не заметить. Но они обязательно проявятся при увеличении масштаба, обрезке и широкоформатной печати.

Самый лучший выход – научиться минимизировать шумы на этапе съемки.

Управление шумом с помощью настроек ISO

© Public domain / pixabay.com

Размер матрицы изменить нельзя, но можно настроить чувствительность камеры к свету. При слабом освещении необходимо выставить более высокое значение ISO для получения отчетливой картинки. Но чем выше ISO, тем больше шумов будет на снимке, поэтому необходимо постоянно экспериментировать с этой настройкой и искать компромисс.

Не забудьте уменьшить ISO при съемке в помещении с ярким светом или в солнечный день. В противном случае у вас получатся мутные снимки.

Многие люди снимают на высоких настройках ISO, даже не подозревая об этом. Если вы перевели камеру в режим автонастройки, ISO скорее всего будет увеличено, но вы об этом не узнаете. Лучше всего снимать в режиме ручной настройки.

Контролировать ISO можно при съемке на Windows Phone и Android. iPhone не дает возможности изменять настройки ISO вручную, но Apple хорошо потрудились над тем, чтобы отладить работу камеры в автоматическом режиме.

Избегайте нагревания камеры

При высокой температуре сенсоры склонны генерировать больше шума. Таким образом, если вы бросите камеру на пару часов под открытым солнцем, а потом продолжите съемку, фотографии получатся сильно размытыми даже при низком значении ISO. При этом не важно, какой тип камеры вы используете – зеркальный аппарат или смартфон.

Камера может нагреться и от продолжительной активной работы. Чем больше сенсоры работают, тем сильнее они нагреваются. Фотографии, полученные в результате долгой выдержки или в режиме серийной съемки, могут иметь довольно большое количество шумов. Но больше всего шума возникает после видеосъемки: если после записи пятиминутного ролика вы резко переключитесь в режим фото, изображения почти наверняка буду испорчены шумами.

Цифровой шум изображения

 

Определение: Цифровой шум — дефект изображения, вносимый фотосенсорами и электроникой устройств, которые их используют (цифровой фотоаппарат, теле-/видеокамеры и т. п.) Явление На левой части изображения приведён фрагмент фотографии снятой при неблагоприятных условиях (длинная выдержка, высокая чувствительность ISO), шум хорошо заметен. На правой части изображения — фрагмент фотографии снятой при благоприятных условиях — шум практически незаметен. Цифровой шум проявляется в виде случайным образом расположенных элементов растра (точек), имеющих размеры близкие к размеру пикселя. Цифровой шум отличается от изображения более светлым или тёмным оттенком серого и цвета (яркостный шум англ. luminance noise) и/или по цвету (хроматический шум англ. chrominance noise). Цифровой шум придаёт фотографии неестественный вид — создаётся ощущение, что на изображение наложена маска из точек различной яркости и цвета. В особенности, цифровой шум портит восприятие однотонно-окрашенных частей изображения (например голубого неба) и объёмное восприятие объектов заднего плана, находящихся не в фокусе. Сама по себе величина шума — характеристика понятийная и мало информативная. Как принято в электронике, говорить надо об отношении сигнал-шум. Математический анализ цифрового шума выявляет нелинейную структуру в фотографическом изображении. Иногда, цифровой шум отождествляют с такими явлениями обычной (химической) фотографии, как зернистость плёнки и фотографическая вуаль. Подавление цифрового шума Существуют всевозможные способы подавления цифрового шума на уровне сенсора, трактов цифрового фотоаппарата и на конечном цифровом изображении. Алгоритмы выявления уровня цифрового шума основаны на отклонении шума от фона. Темновой ток нескольких миллионов фотодиодов сенсора корректируется методом привязки к «уровню чёрного» от группы пикселей, находящихся в полной темноте. Вычисляется систематическая поправка — «уровень чёрного» темнового тока (среднее значение), которая вычитается из тока каждого фотодиода для данного фото изображения. Подавление цифрового стохастического (греч. stochastikos — случайный, вероятностный) шума проводится усреднением (интегрированием по множеству или апертуре (лат. apertura — отверстие) для каждого пиксела. Например, одной из распространённых апертурных методик подавления шума является т. н. свертка. При подавлении шума усреднением несколько ухудшается резкость на конечном цифровом изображении. Увлечение противошумовым фильтром, увеличением резкости поля и границ кадра приводит к тому, что изображение приобретает характерные для цифровых фильтров искажения — теряются оттенки на переходах яркости и цвета, снижается насыщенность тона, становится видна структура растра и пр. Надо стремиться делать цифровые фотографии в условиях, обеспечивающих минимум темнового тока и шумов. Эти условия соблюдаются при хорошем освещении всех сюжетов кадра, которое обеспечивает съёмку при минимальной чувствительности и небольших выдержках. Причины возникновения цифрового шума На отношении сигнал-шум влияют шумы аналоговой электроники цифрового фотоаппарата («обвязка», усилители, АЦП), но основным источником цифрового шума является фотосенсор. Цифровой шум в фотосенсоре возникает по следующим причинам. Дефекты (примеси и др.) потенциального барьера вызывают утечку заряда сгенерированного за время экспозиции — т. н. чёрный дефект. Такие дефекты видны на светлом фоне в виде тёмных точек. (англ. Dark current — Темновой ток) — является вредным следствием термоэлектронной эмиссии и «туннельного» эффекта и возникает в сенсоре при подаче потенциала на электрод, под которым формируется потенциальная яма. «Темновым» данный ток называется потому, что складывается из электронов, попавших в яму при отсутствии светового потока. Такие дефекты видны на темном фоне в виде светлых точек, т. н. белый дефект. Белые дефекты особенно проявляются при больших экспозициях. Основная причина возникновения темнового тока — это примеси в кремниевой пластине или повреждение кристаллической решётки кремния. Чем чище кремний, тем меньше темновой ток. На темновой ток оказывает влияние температура элементов камеры, электромагнитные наводки, как внешние, так и внутренние, от самой камеры. При увеличении температуры на 6-8 градусов, значение темнового тока удваивается. Из-за шума, возникающего вследствие стохастической природы взаимодействия фотонов света с атомами материала фотодиодов сенсора. При движении фотона внутри кристаллической решётки кремния, вероятно, что фотон, «попав» в атом кремния, выбьет из него электрон, родив пару электрон-дырка, но сказать точно, сколько фотонов родит пары, а, сколько пропадет с какими-то другими эффектами нельзя. Электрический сигнал, снимаемый с сенсора будет соответствовать количеству рождённых пар. Снимаемый сигнал с сенсора при заданных выдержке и диафрагме (интенсивности света) будет определять квантовая эффективность — среднее число рождаемых пар электрон-дырка. Из-за наличия дефектных (не работающих) пикселей, которые возникают при производстве фотосенсоров (несовершенство технологии) и всегда находятся в одном и том же месте. Для устранения их негативного влияния используются математические методы интерполяции, когда вместо дефектного «подставляется» либо просто соседний элемент, либо среднее по прилегающим элементам, либо значение, вычисленное более сложным способом. Естественно, что вычисленное значение отличается от фактического и ухудшает резкость конечного изображения. Этот же дефект вносит интерполяция, корректирующая конечное изображение, при использовании фильтра Байера. Из-за гамма-коррекции. Гамма-коррекция может осуществляться в электронном тракте или в процессоре. Наш глаз имеет логарифмическую чувствительность к свету, а фотосенсоры — линейную, поэтому слабые сигналы усиливаются больше, чем сильные, чтобы изображение имело привычный для человека вид. Часто для этого (и для некоторых других целей) используют таблицы перекодировки, определяющие соответствие входного и выходного сигналов. Что влияет на величину цифрового шума Размер сенсора и его разрешение. Размер фотодиода на микросхеме зависит от технологии. По технологии CCD элементов «обвязки» у пиксела меньше, чем по технологии CMOS и больше площади сенсора достается линзе фотодиода. Это особенно сказывается на сенсорах маленького размера, поэтому для цифровых фотоаппаратов, кроме зеркалок, сенсоры, изготовленные по технологии CMOS, практически не применяют. При одинаковых физических размерах сенсора, у сенсора, имеющего большее разрешение, активная площадь каждого фотодиода меньше. На маленькие линзы фотодиода падает меньше света, меньшие потенциалы считываются с фотодиода и требуется бо́льшее аналоговое усиление сигнала перед оцифровкой. В результате больше уровень шума и меньше отношение сигнал-шум. Выбранный производителем диапазон эквивалентной чувствительности сенсора. Эквивалентная чувствительность сенсора определяет коэффициенты усиления сигналов в цифровом фотоаппарате и отношение сигнал-шум. Темновой ток является главным фактором, ограничивающим предел чувствительности сенсора (ISO 400/800). Время экспонирования. Темновой ток фотодиода при больших экспозициях сильно ухудшает отношение сигнал-шум. Чем больше время экспонирования, тем больше тепловой шум транзисторов электроники и хуже отношение сигнал-шум. Интересный компромисс наблюдается в фотоаппаратах с поворотными ЖК- дисплеями, крепящимися к камере на шарнирах. Это решение очень удобно для фотографа и самое главное — от сенсора отдаляется источник тепла и шума, что снижает темновой ток и помехи. Источник — wikipedia.org В начало  ::: В библиотеку :::



Как уменьшить цифровой шум на фотографии

Независимо от мастерства фотографа, на цифровых снимках возможно появление шумов. То есть они присутствуют всегда, только при определённых условиях или характеристиках съёмки, они будут более заметны. Эффект особенно проявляется, когда нужно распечатать фотографию большого формата. Шумы на изображениях возникают по нескольким причинам, но есть способы позволяющие, если не избавиться полностью от этого явления, то заметно снизить его.

Что такое цифровой шум

В фотоаппаратах, которые использовались до появления цифровой техники, фотография фиксировалась на целлулоидной плёнке, покрытой соединениями серебра. Плёнка выпускалась разных степеней чувствительности, что позволяло получать хорошее изображение при разном освещении. В цифровых фотоаппаратах, объектив фокусирует кадр на полупроводниковой матрице. Это тонкая пластина из чистого кремния, на которой по специальной технологии создаются миллионы фототранзисторов. Каждый такой элемент называется пиксель. Он преобразует полученное, через оптику, количество света в электрический потенциал.

Для корректной работы светочувствительного элемента, на него подаётся определённое питающее напряжение от аккумулятора фотоаппарата. В процессе работы этой цифровой системы на выходе получается не только полезный сигнал, но и цифровой шум (зерно, помехи, дефекты). Эти помехи, прежде всего, определяются физическими процессами, протекающими в полупроводниковых элементах. Визуально они представляют собой мельчайшие цветные точки, появляющиеся на фотографии. Такие точки могут иметь разный размер, цвет и яркость. В обычной фотографической практике рассматриваются два вида дефектов:

1. 1. Яркостные;

1. Цветовые или хроматические.

При некоторых видах съёмки на фотографии может возникнуть ещё одна разновидность помех – это дефекты от слишком продолжительной выдержки. Такие шумы возникают при астрофотографии на снимках звёзд и галактик.

Причины появления

Шум проявляется в любом электронном устройстве, в том числе и цифровых фотоаппаратах. Это обусловлено процессами, протекающими в полупроводниковых элементах и некоторыми другими причинами. Увеличение помех может быть вызвано следующими факторами:

Увеличение чувствительности сенсора на фотоаппарате, означает только то, что на усилитель сигнала подаётся большее напряжение. При повышении коэффициента усиления, чувствительность элемента действительно возрастает и можно снимать при пониженном освещении, но увеличение усиления влечёт за собой возрастание цифровых дефектов, что будет хорошо заметно на фотографии.

Продолжительная выдержка обеспечивает длительное воздействие света на матрицу. Помехи при этом так же возрастают. Качество фотографии зависит от физических характеристик матрицы фотоаппарата, точнее от размера чувствительных элементов и расстояния между ними.

Рекламируя компактные «мыльницы», фотоаппараты бюджетного класса, производители указывают большое число мегапикселей, но у таких фотоаппаратов матрицы так же небольшого размера. Это означает, что расстояние между пикселями очень маленькое и матрица в процессе работы нагревается, что приводит к возрастанию шумов.

В отношении двух типов матриц (ПЗС и КМОП) мнения неоднозначные. На низких уровнях чувствительности ПЗС шумит меньше, чем КМОП, но с нагревом сенсора помехи заметно возрастают и их сложнее удалять системой шумоподавления. Дефекты с КМОП матрицы проще поддаются обработке, но заменить на фотоаппарате один тип матрицы на другой невозможно, поэтому следует пользоваться тем, что имеется в наличии. Кроме этих причин возникновения дефектов, они могут проявляться из-за низкого качества изготовления сенсора и наличия «битых» пикселей.

Как избежать появления дефектов

Самый актуальный вопрос – это как избежать шумов на фотографии. Полностью устранить их невозможно, но снизить уровень вполне реально. Если

фотоаппарат ещё не приобретён, следует покупать модель с сенсором большего размера. В таких конструкциях проще избежать перегрева матрицы. При фотосъёмке нужно соблюдать некоторые правила, позволяющие уменьшить появление зерна:

• Использовать светосильные объективы;
• Снимать с минимальной чувствительностью ISO;
• Избегать продолжительных выдержек;
• Включать систему шумоподавления в фотоаппарате;
• Ограничить применение цифрового увеличения.

Стоит понимать, что любая система подавления цифровых шумов – не панацея. Так как по факту в их задачу входит удаление дефектных пикселей с фотографии, а значит снижение детализации. Как итог, чем больше было их удаленно, тем более “замыленной” получится результатирующий кадр.

При съёмке в жаркий солнечный день фотоаппарат должен быть максимально защищён от перегрева корпуса, поскольку

при этом нагревается сенсор и уровень зерна на фотографии возрастает. Если, в дальнейшем, планируется распечатка фотографий большого формата, то эти правила нужно строго соблюдать, так как при таком увеличении помехи будут особенно заметны.

Оценка уровня шума

Объективно оценить можно только наличие «битых» пикселей на светочувствительном элементе фотоаппарата. Для этого нужно установить максимальную чувствительность, закрыть объектив специальной заглушкой и сделать снимок при 30 секундной выдержке. В результате на чёрном фоне будут хорошо заметны белые точки. Это дефект матрицы и точки будут на каждом изображении. Алгоритма, который мог бы точно анализировать шумовую составляющую и отделять её от полезного сигнала, не существует, иначе не было бы никаких проблем. Поэтому помехи на фотографии можно оценить только визуально.

Варианты удаления

Для удаления зерна нужно воспользоваться возможностями фоторедактора. В программе Adobe Photoshop для этой цели имеется полезный инструмент. Сначала необходимо открыть в программе нужную фотографию, затем последовательно включить следующие пункты:

• «Фильтр»;
• «Шум»;
• «Уменьшить шум».

В открывшемся окне имеются четыре ползунка, с помощью которых можно устранить некоторые дефекты изображения. Регулировки «Интенсивность» и «Сохранить детали» позволяют сбалансированно снизить яркостные дефекты. При повышении интенсивности воздействия, дефекты становятся менее заметными, но снижается и детализация. Это можно компенсировать регулировкой «Сохранить детали». Алгоритм «Уменьшить шумы цветов» позволяет подавить цветовые дефекты, при этом резкость не уменьшится, но снизится цветовая насыщенность. Ползунок «Детали резкости» повышает чёткость отдельных элементов фотографии. Сравнить исходное изображение и полученный результат, можно нажав кнопку «Просмотр». Эти коррекции выполняются в режиме «Основной». Если перейти в режим «Дополнительно», нажав соответствующую кнопку, то можно снижать уровень зерна в каждом из каналов RGB.

В фотошопе есть и другие, более сложные инструменты, позволяющие «почистить» фотографию от шумов. Технология получения гламурного портрета, как с обложки глянцевого журнала, предполагает работу с несколькими слоями. Здесь используется размытие по Гауссу, создание чётких контуров отдельным деталям и другие приёмы обработки. Работая с каждым слоем по-отдельности, шумы на изображении удаётся удалить практически полностью.

Опытные фотографы знают, что лучше постараться не допустить появления избытка шумов в процессе съёмки, чем, впоследствии, сложно и долго их удалять. Соблюдение простых правил позволяет получать фотографии отличного качества без их обработки. Устранять шум на изображении, в некоторых случаях, не рекомендуется, так как этот процесс неизбежно снижает детализацию снимка, поэтому приходится отказываться от коррекции фотографии, чтобы сохранить мелкие, но наиболее важные, детали изображения.

Цифровой шум что это такое| Способы борьбы с цифровым шумом

Цифровой шум – это дефект фотографии, вносимый фото сенсором цифрового фотоаппарата. Цифровой шум проявляется в виде хаотично расположенных точек различных по яркости и цвету. Особенно он заметен на однотонных поверхностях – небо, кожа, участки теней. Цифровой шум придает фотографии неестественный вид – изображение будто присыпано песком.

Цифровой шум.

С момента появления фотографии уже прошло более сотни лет, а вопрос получения качественного фото остается актуальным и по сей день. Честно сказать, это один из самых главных вопросов фотографии. Если проводить аналогию с пленочной фотографией, то аналогом цифрового шума будет зернистость пленки. Во времена пленочных фотоаппаратов фотограф мог бороться с зернистостью только двумя способами – использовать мелкозернистые пленки с низкой светочувствительностью (низким ISO) или специальными проявителями, разработанными для уменьшения этого явления. Вернемся в наш век – к цифровым фотоаппаратам. Если не вдаваться в термины, то цифровой шум – это детали изображения, выглядящие так, как не должны выглядеть. Это мелкие элементы изображения (частицы / точки), которые выглядят как светлые, темные или цветные точки. Цифровой шум отвлекает зрителя от фотографии, придает неестественный вид изображению и, в целом, портит впечатление от снимка, даже если на нем изображено что-то уникальное и достаточно редкое. Каким бывает цифровой шум?

• Постоянный цифровой шум.
• Случайный цифровой шум.

Постоянный цифровой шум проявляется одинаково на всех фотографиях (для конкретного фотоаппарата конечно) и связан с “горячими” и “битыми” пикселями. На месте битых пикселей постоянно горят светлые или темные точки. Горячие пиксели проявляются при длительных выдержках, когда фотосенсор сильно нагревается. Проявляться горячие пиксели могут в виде цветных точек, расположенных на одном и том же месте от кадра к кадру. Для того, чтобы узнать сколько горячих пикселей и в каких местах матрицы вашей фотокамеры они расположены проведите следующий опыт:

Закройте крышку фотоаппарата, выберите максимальное значение чувствительности ISO, выставьте выдержку 30 секунд, отключите встроенный шумоподав  и вы все увидите.

Ниже на фотографии вы можете посмотреть горячие пиксели моей фотокамеры Nikon D90.

Цифровой шум на фотографии. Горячие пиксели.

Фотография сделана с ISO 3200, выдержка 30 секунд, объектив камеры был закрыт крышкой. Случайный цифровой шум выглядит как точки произвольного цвета, хаотично разбросанные по всему кадру. Данный вид шума хорошо заметен на однотонных поверхностях (небо, кожа, тени). На рисунке ниже вы как раз можете увидеть случайный цифровой шум.

Цифровой шум на изображение

Еще один способ делений цифровых шумов на категории:

• Яркостный цифровой шум (luminance noice).
• Хроматический цифровой шум (chrominance noice).

Яркостный цифровой шум (luminance noice)  проявляется на изображении в виде маленьких темных точек (или пятен) и зачастую напоминает зерно обычной фотопленки. Хроматический цифровой шум (chrominance noice)  на изображении проявляется в виде маленьких пятен (точек) другого цвета, отличается от цвета той области, где такой шум проявляется (именно поэтому он очень хорошо виден). Хроматический цифровой шум сильно бросается в глаза и неприятен для восприятия.

Факторы влияющие на уровень цифрового шума.

1. Физический размер фотосенсора и его разрешение. Чем меньше физический размер (габариты) фотосенсора и больше его разрешение, тем выше уровень шумов для данной матрицы – не нужно гнаться за мегапикселями. Данное утверждение актуально при неизменной технологии изготовления фотосенсоров. Электроника шагает вперед семимильными шагами. Производители поддерживают “шумность” матрицы на одном уровне, а мегапиксели год от года увеличиваются.
2. Чувствиетльность фотосенсора (чувствительность ISO ). Фактически чувствительность фотосенсора постоянна, меняется только коэффициент усиления сигнала. Чем выше ISO, тем больше цифрового шума вы увидите на фотоснимке (при  усилении сигнала возникает больше искажений). Современные фотоаппараты обычно сами выставляют ISO, и в режиме Auto это значение колеблется в диапазоне 50-150 ISO для компактных камер. В компактах может вообще отсутствовать возможность ручного выбора чувствительности ISO – электроника сама решит, что лучше =). В зеркальных камерах диапазон  ISO шире и а автоматическом режиме может быть от 100-400 ISO, для дорогих “зеркалок” диапазон ISO с приемлемым уровнем цифровых шумов естественно выше.
3. Выдержка или время экспонирования кадра. Уровень цифровых шумов сильно зависит от температуры фотосенсора, чем температура выше, тем выше уровень шума на изображении. При серийной съемке температура матрицы повышается, поэтому последний кадр из серии будет самым “шумным”. Чем короче выдержка, тем меньше цифровых шумов. При длительной выдержке (1 секунда и более) уровень цифровых шумов возрастает. Здесь нужно понимать, что не во всех случаях можно установить короткую выдержку. Например: Фотосъемка танцев в темном помещении. Использовать дополнительное освещение (вспышку) нельзя, так как это может сбить танцоров с ритма и будет мешать зрителю, а использование длительной выдержки приведет к появлению “шевеленки” (смазанность изображения). В данном случае придется пойти на компромисс – увеличить ISO и как следствие можно будет уменьшить выдержку и избежать “смазанности изображения”.

Для того, чтобы не быть голословным, посмотрите фотографии с одинаковой выдержкой – 30 секунд и разными значениями чувствиетльности ISO (200 и 3200).

Фотография сделана с чувствительностью ISO 200, выдержка 30 секунд.

Фотография сделана с чувствительностью ISO 3200, выдержка 30 секунд. Влияние ISO и выдержки на цифровые шумы вы можете посмотреть в конце статьи.

Цифровой шум. Способы борьбы с цифровым шумом.

Борьбу с цифровым шумом можно разделить на два этапа: борьба с шумом на уровне возникновения и устранение цифрового шума (более профессиональный термин – подавление цифрового шума) на готовом изображении. Борьба с цифровым шумом на этапе возникновения.

1. Уменьшение чувствительности фотосенсора – уменьшение ISO.
2. Уменьшение выдержки.
3. Применение светосильной оптики – диафрагму объектива можно открыть шире и, как следствие, можно сделать короче выдержку и уменьшить ISO.
4. Применение дополнительного освещения (вспышка) при фотографировании. Применение вспышки позволит улучить освещенность и, как следствие, уменьшить выдержку и ISO.
5. Включить “шумоподав” на фотоаппарате. По умолчанию на большей части фотоаппаратов включен режим шумоподавления на высоких ISO и длинных выдержках. Режимы цифрового шумоподавления хороши для тех людей, которые не заморачиваются на обработке фотографий, но для микростокера это не приемлемо. Встроенные в фотоаппарат функции шумоподавления очень просты и без доли стеснения безвозвратно удаляют мелкие детали изображения с вашего снимка, поэтому встроенный “шумоподав” лучше отключить, а удаление цифровых шумов делать в специально предназначенных для этого программах, в них этот процесс более контролируем.
6. Фотосъемка в формате RAW. При фотосъемке в этом формате у фотографа больше возможностей по редактированию снимка в графических редакторах, так как RAW формат содержит больше информации о снимке, чем JPG, следовательно, и шансов на получение качественного снимка больше.

Об устранении цифрового шума на этапе его возникновения мы поговорили, теперь давайте перейдем к подавлению цифрового шума в специальных программах.

Программы для подавления цифровых шумов.

На сегодняшний день существует большое количество способов подавления шумов в графических редакторах. Написано много плагинов и программ для решения этой проблемы. Во многих редакторах имеются встроенные возможности подавления  шумов. В этой статье я не буду углубляться в программы подавления цифровых шумов, а лишь приведу несколько способов и программ.

Подавление цифрового шума.

1. Подавление цифровых шумов встроенными средствами Adobe photoshop и Adobe photoshop lightroom.
2. Использование “экшенов” (actions) к Adobe photoshop для устранения цифровых шумов. Экшены – специальные макросы, в которых записана определенная последовательность действий на основе стандартных функций Photoshop.
3. Плагины и отдельные специализированные программы  для подавления цифровых шумов: Noise Ninja, Akvis Noise Buster, Topaz DeNoise, Neat Image, Grain Surgery, также возможности шумоподавления есть и в конвертере RAW файлов – Adobe Camera Raw, этот список можно продолжать и дальше )))
4. Уменьшение разрешения снимка в постобработке – один из способов борьбы с цифровыми шумами. Операция уменьшения  разрешения снимка называется recize или ресайз. Фактически, после ресайза величина шума остается прежней, но в силу меньшего размера изображения цифровой шум становиться менее заметным.

Даже не смотря на то, что изображения не в оригинале, а в сжатом JPG видно, что цифровой шум значительно увеличивается при увеличении ISO и выдержки. При сжатии файлов в JPG также появляется цифровой шум (артефакты сжатия).  Электроника развивается очень быстро, быть может, когда-нибудь цифровой шум удастся победить, будь то программный алгоритм подавления шумов или абсолютно “бесшумная” матрица фотоаппарата.

Если вам встретились незнакомые термины – загляните в словарь фотографа, прочитайте  о том как можно заработать на собственных фотографиях в статье “Заработай на хобби! Самые прибыльные темы на микростоках (фотобанках)!“, узнай о программах для калибровки монитора в домашних условиях, список самых прибыльных фотобанков вы можете увидеть в статье “Микростоки. 10 самых популярынх микростоков!”

Поставь обработку фотографий на автопилот, за счет новых навыков из тренинга “Adobe Lightroom — это просто, как 1,2,3”

Добейся личного и профессионального успеха за счет тренинга “Трамплин к успеху“

Что такое шум в фотографии?

Шум — это тема в фотографии, которая, кажется, вызывает путаницу. Однако очень важно понимать это, если вы хотите добиться максимального качества изображения. В этой статье мы подробно рассмотрим два типа шума, которые влияют на ваши фотографии, дробовой шум и цифровой шум, а также то, что вы можете сделать, чтобы их минимизировать. Мы также объясним связь между такими вещами, как ISO вашей камеры и количеством шума на ваших фотографиях. Итак, что такое шум в фотографии и что вы можете сделать, чтобы его уменьшить?

За несколько лет до того, как я купил свою первую зеркалку, у меня была наведи и снимай, и я действительно хотел научиться пользоваться ею, но понятия не имел о фотографии.Когда я прочитал в Интернете, что установка высокого ISO «добавляет больше шума» к фотографии, естественно, я начал думать, что камера на самом деле становится громче при этих настройках. Я проверил эту теорию, сделав две фотографии с разными значениями ISO, и — я мог бы поклясться в этом! — затвор камеры был значительно громче при более высоком ISO. После этого довольно долгое время я думал, что высокие значения ISO можно использовать, за исключением музеев или соборов, где требуется тишина.Я сомневаюсь, что многие другие люди так безнадежно заблуждались по поводу шума, но все же есть несколько аспектов шума, которые даже опытные фотографы часто неправильно понимают.

Что такое шум?

Шум — это зернистая вуаль на фотографии, которая затемняет детали и делает изображение значительно хуже. В некоторых случаях фотографии могут быть настолько зашумленными, что их невозможно будет использовать. На каком-то уровне мы все хорошо знакомы с понятием шума — если не в фотографии, то в других областях, таких как музыка и аудиозаписи.

Вы наверняка заметили, что даже в тихой комнате есть фоновое «шипение» в видео или аудио, которые вы записываете. Это шипение не то, что мы обычно слышим, но оно проявляется в аудиозаписях (особенно с микрофоном более низкого качества). Где-то по пути в ваш звук закрались недостатки.

То же самое и в фотографии. Фактически, даже если вы сделаете снимок с закрытой крышкой объектива, полученное изображение не будет полностью черным . Это может быть близко, но всегда будут крошечные недостатки: случайные, яркие и обесцвеченные пиксели.

В этом случае вы можете очень легко увидеть случайные пиксели, просто увеличив яркость изображения в Lightroom или Photoshop. Если вы никогда не делали этого раньше, разумно подумать, что он просто плавно масштабирует фотографию от черного до серого и до белого без проблем, но это не так. Вместо этого на практике фотография станет все более уродливой, с огромными участками обесцвечивания и странно выглядящими пикселями. Это называется шумом.

Эти случайные дефекты называются шумом. Эта фотография, сделанная при ISO 12800, содержит огромное количество шума.Это слишком много для любого разумного использования.

Что вызывает шум в фотографии?

Технически, некоторое количество шума будет всегда на каждой фотографии. Вы ничего не можете сделать, чтобы предотвратить это; это физическое свойство света и фотографии.

На ваших фотографиях есть два основных типа шума: дробовой шум и цифровой шум. Несмотря на то, что они происходят из разных источников, дробовой шум и цифровой шум обычно трудно отличить друг от друга, когда вы смотрите на окончательную фотографию, поскольку они обычно приводят к одному и тому же результату: случайным образом слишком яркие, слишком темные или обесцвеченные пиксели.

Шум при съемке

Шум при съемке, или фотонный шум, — это случайность из-за фотонов в сцене, которую вы фотографируете, которые являются незаметными и случайными.

Свет излучает и отражает все, что вы видите, но это не фиксированный узор, и в результате возникает зернистость. Например, очень тусклая лампочка может излучать в среднем 1000 фотонов в секунду, но каждая отдельная секунда будет немного отличаться — 986 фотонов, 1028 фотонов, 966 фотонов, 981 фотон, 1039 фотонов и так далее.Если вы сделаете снимок этой лампочки длительностью в одну секунду, вы не будете каждый раз получать один и тот же результат. Это то, что фотографы называют дробовым шумом на изображении.

Цифровой шум

Цифровой шум или электронный шум — это случайность, вызванная сенсором камеры и внутренней электроникой, которые вносят искажения в изображение.

Иногда на цифровом изображении будет отчетливо виден узор, хотя это зависит от камеры. И дробовой шум, и цифровой шум важны в цифровой фотографии.Шум при съемке обычно сильнее влияет на ваши фотографии, но цифровой шум является причиной того, что фотография с крышкой объектива не полностью черная. Каждый имеет значение.

NIKON D800E + 20mm f / 1.8 @ 20mm, ISO 3200, 1/20, f / 4.0

Как уменьшить шум в фотографии

Вы можете думать о шуме как о «фоне» для каждого сделанного вами снимка. Он всегда будет рядом, что бы вы ни фотографировали. Таким образом, ваша цель состоит в том, чтобы получить реальные данные (то есть реальную сцену, которую вы пытаетесь сфотографировать) поверх этого фона.Лучший способ сделать это — захватить больше света.

Рассмотрим ситуацию, когда вы не улавливаете достаточно света в поле, а шум на изображении преобладает над сигналом — фактической информацией. Прежде всего, ваша фотография будет очень темной. Вы не уловили много света от сцены. Но помимо этого, когда вы пытаетесь сделать фотографию ярче на своем компьютере, вы сделаете более заметным и сигнал, и большую часть шума, в результате чего фотография будет выглядеть очень зернистой и обесцвеченной!

Если вы когда-нибудь слышали термин отношение сигнал / шум , то это то, что он имеет в виду.Фотография с «большим шумом» не всегда плохо сказывается на качестве изображения, потому что сигнал также мог увеличиться, возможно, на пропорционально большую величину, что сделало бы шум в целом менее заметным. Здесь важно просто соотношение.

Итак, как добиться наилучшего качества изображения на фотографиях? Все дело в захвате большего количества фактического сигнала , чтобы вы могли подавить фоновый шум, который всегда будет присутствовать. Вы можете сделать это, увеличив выдержку, установив более широкую диафрагму или сфотографировав более яркую (яркую) сцену.Другими словами, за счет большей «световой экспозиции».

Это способ уменьшения шума на изображении. Любой, кто говорит вам использовать более низкое значение ISO для уменьшения шума, упрощает ситуацию. Если вы просто уменьшите ISO, не изменяя никаких других настроек, чтобы захватить больше света, вы просто получите более темную фотографию — фотографию, которую вам нужно осветлить при постобработке, показывая весь шум, который вы пытались скрыть (и, фактически, , как правило, больше, чем если бы вы просто использовали более высокое значение ISO).

NIKON D7000 + 105 мм f / 2,8 @ 105 мм, ISO 100, 1/40, f / 3,2
Здесь я смог захватить много света с моей диафрагмой и выдержкой, обеспечивая максимальное качество изображения.

Как ISO влияет на цифровой шум

ISO — это единственная настройка камеры, кроме диафрагмы и выдержки, которая делает фотографию ярче. Обычно считается, что повышение ISO (для получения более яркого снимка) увеличивает шум. Это правда?

Начнем с основ. ISO никак не влияет на дробовой шум. Физически не может.Как мы уже говорили, дробовой шум полностью связан с случайностью света, излучаемого и отраженного от самой сцены — то, что никак не может зависеть от настроек вашей камеры.

Итак, ISO влияет только на цифровой шум, также известный как электронный шум. Поначалу это может показаться удивительным, но после некоторых размышлений это имеет смысл: для типичных камер с нормальными настройками повышение ISO на снизит уровень электронного шума на . Это полная противоположность тому, что вам, вероятно, говорили.

Прежде чем бросить фотографию в раздражении, помните: Для качества изображения важно не фактическое количество шума. Это отношение сигнал / шум.

Использование более высокого ISO уменьшит «количество» шума . Но когда вы снимаете при высоком значении ISO, это происходит потому, что у вас не было выбора и вы не могли сделать снимок ярче каким-либо другим способом, т. Е. Захватывая больше реального света. Это означает, что у вас будет не очень хорошее соотношение сигнал / шум. Другими словами, вы не получили достаточно данных, чтобы преодолеть завесу шума, даже если эта завеса немного менее сильна.

Здесь я хочу подчеркнуть, что для вашей камеры хорошо, что она снижает электронный шум при более высоких значениях ISO. Вот почему мы повышаем ISO в камере, а не снимаем с базовым ISO и повышаем яркость всего при постобработке — так вы получите повышение качества изображения, поскольку электронный шум будет ниже. Но соотношение сигнал / шум — вот что действительно важно для качества изображения, поэтому фотографы не постоянно снимают все при ISO 12800. Безусловно, лучший способ уменьшить появление шума на изображении — это заглушить его светом.

(Действительно, в том же духе, фотографирование более яркой сцены увеличит «количество» фотонного шума. Но это увеличивает сигнал намного больше , улучшая отношение сигнал / шум и, следовательно, качество изображения. .)

NIKON D800E + 14-24 мм f / 2,8 @ 14 мм, ISO 3200, 25 секунд, f / 2,8
Есть причина, по которой я использовал здесь ISO 3200 вместо того, чтобы увеличивать яркость фотографии с низким ISO в Lightroom или Photoshop: качество изображения лучше, благодаря более низкому уровню электронного шума.

Работает ли программное обеспечение шумоподавления?

Наконец, некоторые люди наверняка зададутся вопросом о настройках «шумоподавления» в их программном обеспечении для постобработки.Действительно ли они снижают шум, или в этом есть загвоздка?

На практике есть загвоздка. Использование алгоритмов шумоподавления уменьшит видимый шум на фотографии, но также повредит достоверные детали и сделает их менее резкими. Если вы используете слишком сильное шумоподавление, ваши фотографии будут выглядеть как пластиковые. Это намного хуже, чем простое зерно.

Подавление шума по-прежнему является полезным инструментом. Если шум на изображении особенно заметен, вы можете использовать постобработку, чтобы его уменьшить.Полезным методом здесь является применение селективного шумоподавления к большим областям без особых деталей, например, не в фокусе, при уменьшении шума в меньшей степени на изображении в целом.

Итог: не избегайте снижения шума полностью, но будьте осторожны при его использовании.

NIKON D7000 + 105mm f / 2.8 @ 105mm, ISO 3200, 1/100, f / 2.8
Здесь я использовал шумоподавление, включая локальные настройки для улучшения качества фона. Особенно это заметно при больших размерах печати.

Сводка

Фотографии с большим количеством шума, цифрового или дробового шума — это те фотографии, на которых случайные дефекты очевидны. Ваша камера на самом деле не громче, но она может рассердиться, что реальные детали вашей фотографии недостаточно сильны, чтобы заглушить шумовой фон.

Нетрудно использовать эти знания для получения лучших изображений. Просто увеличьте реальные данные , которые вы захватываете, когда это возможно (с более длинной выдержкой, большей диафрагмой или более яркой сценой).Если вы достигли разумного предела для этих трех переменных, оставшиеся варианты не подходят. Увеличьте значение ISO, чтобы уменьшить цифровой шум (желательно), или сделайте фотографию ярче с помощью программного обеспечения для постобработки (не так хорошо, если вы не используете постоянную настройку ISO). В любом случае, всегда лучше захватить больше света.

Цифровой шум и дробовой шум — это случайность, и способ подавить случайность — это реальные данные. Если вы запомните это, вы сможете свести к минимуму шум на фотографии и сделать снимки высочайшего качества.

Что такое шум цифровой камеры и как его исправить

Вы видели термин «шум» и задумывались, что это такое? Или, может быть, вы заметили, что некоторые из ваших изображений не такие четкие и ясные, как вам хотелось бы, и имеют почти зернистый вид. Причиной может быть цифровой шум. Понимая, что такое шум и как он проникает в ваши фотографии, вы можете предпринять несколько шагов, чтобы его избежать. А для тех случаев, когда шум неизбежен, мы также обсудим некоторые способы его устранения.

Что такое шум?

Как и в случае со звуком, где шум относится к нарушениям слуха, в фотографии термин цифровой шум относится к искажениям визуального и . Шум выглядит как крошечные цветные пиксели или пятнышки на вашей фотографии, а иногда напоминает зернистость, которую вы можете увидеть на пленочной фотографии. Вероятно, вы заметите больше шума на фотографиях, сделанных в условиях низкой освещенности. Шум может искажать визуальные детали вашей фотографии, поэтому фотографы стараются избегать ее.На уровень шума могут влиять несколько факторов, включая размер сенсора, более высокие настройки ISO и длительную выдержку, и это лишь некоторые из них.

Как избежать шума

Если вы замечаете много шума на своих фотографиях, первым делом необходимо определить, какой может быть фактор (факторы). Как только вы сможете определить, откуда исходит шум, вы можете предпринять шаги, чтобы его избежать. Вот несколько способов предотвратить появление большого количества шума:

Низкое значение ISO: Более высокое значение ISO приводит к большему шуму, поэтому помогает снимать с минимальным возможным значением ISO, сохраняя при этом правильную экспозицию.Различные зеркальные камеры могут различаться по способности снимать без шума при высоких значениях ISO, и это во многом связано с сенсором камеры (подробнее об этом ниже). Примеры ниже показывают, как ISO влияет на количество шума в изображении. Все эти изображения были сняты на Canon 6D. На изображении, снятом при ISO 16000, шум значительно более заметен при увеличении изображения. Вы можете видеть, что когда ISO снижается до 4000, увеличивается четкость деталей и уменьшается количество шума.Это становится еще более очевидным при ISO 2500.

Я пытаюсь поднять ISO в крайнем случае для получения правильной экспозиции. Когда я снимаю в условиях низкой освещенности и мне нужно получить больше света на матрицу камеры, чтобы правильно экспонировать изображение, я всегда стараюсь сначала открыть диафрагму. Если мне все еще нужно больше света, я уменьшаю выдержку до минимально приемлемой скорости для объекта, который я фотографирую, прежде чем увеличивать ISO.

Большой сенсор: Размер сенсора камеры играет большую роль в конечном качестве изображения, включая уровень шума на фотографии.Датчик вашей камеры содержит миллионы «фотосайтов» или светочувствительных точек, используемых для сбора и записи информации, поступающей через объектив камеры. Естественно, датчик большего размера может собирать больше информации. Следовательно, чем больше матрица вашей камеры, тем лучше качество изображения. Разница в размере сенсора — одна из основных причин, почему камеры с кроп-сенсором создают изображения с большим шумом при повышенных значениях ISO, чем полнокадровые камеры. Вы можете узнать больше об кадрировании и полнокадровых камерах здесь.

Правильная экспозиция: При правильной экспозиции фотографии в изображение вносится меньше шума. Правильно настроив экспозицию в камере, вы сможете избежать ненужного шума. См. Сравнение ниже. Изображение слева было правильно экспонировано в камере , а изображение справа изначально было недоэкспонировано, при этом экспозиция была увеличена на в Lightroom. Оба изображения были сняты при ISO 12800. Обратите внимание на существенную разницу в количестве шума на изображении справа.Правильная экспозиция изображений в камере имеет большое значение для предотвращения нежелательного шума.

Можно ли исправить шум?

Некоторые камеры имеют встроенное шумоподавление, которое может быть полезно, но я не использую эту функцию, поскольку шумоподавление очень просто при постобработке. В модуле разработки Lightroom вы можете уменьшить шум на изображениях с помощью ползунка «Яркость» на панели «Детали». Просто переместите ползунок вправо, чтобы уменьшить шум, соблюдая осторожность, чтобы не заходить слишком далеко.Слишком сильное шумоподавление может привести к потере деталей на вашем изображении, придавая им «пластиковый» вид, поэтому обязательно следите за общим видом вашего изображения при использовании этой функции.

В следующий раз, когда вы столкнетесь с цифровым шумом на изображениях, проверьте, может ли один из приведенных выше советов помочь вам предотвратить его или исправить, чтобы вы могли получать четкие, чистые изображения без неприятных искажений. этот шум привносит в ваши изображения.

Шум изображения цифровой камеры

: понятие и типы

«Шум изображения» — это цифровой эквивалент зернистости пленки для аналоговых камер.С другой стороны, это можно рассматривать как аналог тонкого фонового шипения, которое вы можете услышать из своей аудиосистемы на полной громкости. Для цифровых изображений этот шум проявляется в виде случайных пятен на гладкой поверхности и может значительно ухудшить качество изображения. Хотя шум часто ухудшает качество изображения, иногда он желателен, поскольку может добавить старомодный зернистый вид, напоминающий ранние фильмы. Некоторый шум также может увеличить видимую резкость изображения. Шум увеличивается с настройкой чувствительности камеры, продолжительностью выдержки, температурой и даже варьируется в зависимости от модели камеры.

КОНЦЕПЦИЯ: СООТНОШЕНИЕ СИГНАЛА И ШУМА

Некоторая степень шума всегда присутствует в любом электронном устройстве, которое передает или принимает «сигнал». Для телевидения этот сигнал представляет собой широковещательные данные, передаваемые по кабелю или принимаемые антенной; для цифровых фотоаппаратов сигналом является свет, попадающий на датчик камеры. Несмотря на то, что шум неизбежен, он может стать настолько маленьким по сравнению с сигналом, что кажется несуществующим. Отношение сигнал / шум (SNR) — полезный и универсальный способ сравнения относительных величин сигнала и шума для любой электронной системы; высокие отношения будут иметь очень мало видимого шума, тогда как обратное верно для низких отношений.Последовательность изображений ниже показывает камеру, создающую очень зашумленную картинку слова «сигнал» на гладком фоне. Полученное изображение показано вместе с увеличенным трехмерным представлением, изображающим сигнал выше фонового шума.

Изображение выше имеет достаточно высокий SNR, чтобы четко отделить информацию изображения от фонового шума. Низкое отношение сигнал / шум приведет к созданию изображения, в котором «сигнал» и шум более сопоставимы и, следовательно, их будет труднее отличить друг от друга.

ТЕРМИНОЛОГИЯ: ISO SPEED

«Настройка ISO» или «Число ISO» камеры — это стандарт, который описывает ее абсолютную чувствительность к свету.Настройки ISO обычно указываются с коэффициентом 2, например ISO 50, ISO 100 и ISO 200, и могут иметь широкий диапазон значений. Более высокие числа представляют большую чувствительность, а соотношение двух чисел ISO представляет их относительную чувствительность, что означает, что фотография с ISO 200 займет вдвое меньше времени, чтобы достичь того же уровня экспозиции, что и фотография, сделанная при ISO 100 (при прочих равных настройках). Чувствительность ISO аналогична чувствительности ASA для разных пленок, однако одна цифровая камера может снимать изображения с несколькими различными чувствительностью ISO.Это достигается за счет усиления сигнала изображения в камере, однако это также усиливает шум, и поэтому более высокие значения ISO будут производить все больше шума.

ВИДЫ ШУМА

Цифровые камеры производят три распространенных типа шума: случайный шум, шум с «фиксированной структурой» и шум полос. Три качественных примера ниже показывают ярко выраженные и изолированные случаи для каждого типа шума на обычно гладком сером фоне.

Шум с фиксированным рисунком
Длинная выдержка
Низкая скорость ISO Случайный шум
Короткая выдержка
Высокая скорость ISO Полосатый шум
Камера для восприятия
Яркие тени

Случайный шум характеризуется флуктуациями интенсивности и цвета выше и ниже фактической интенсивности изображения.Всегда будет какой-то случайный шум при любой длине экспозиции, и на него больше всего влияет чувствительность ISO. Характер случайного шума меняется, даже если настройки экспозиции идентичны.

Фиксированный структурный шум включает в себя так называемые «горячие пиксели», которые определяются как таковые, когда интенсивность пикселя намного превосходит флуктуации окружающего случайного шума. Шум с фиксированной структурой обычно появляется при очень длительных выдержках и усугубляется повышением температуры. Фиксированный узорчатый шум уникален тем, что показывает почти одинаковое распределение горячих пикселей, если снимается в одних и тех же условиях (температура, длина экспозиции, чувствительность ISO).

Шум полосы сильно зависит от камеры и представляет собой шум, который вносится камерой, когда она считывает данные с цифрового датчика. Шум с полосами наиболее заметен при высоких значениях чувствительности ISO и в тенях, или когда изображение было чрезмерно ярким. Шум полос также может увеличиваться при определенных балансах белого в зависимости от модели камеры.

Хотя фиксированный структурный шум кажется более нежелательным, его обычно легче удалить, поскольку он воспроизводится. Внутренняя электроника камеры просто должна знать шаблон, и она может вычесть этот шум, чтобы показать истинное изображение.Фиксированный шаблонный шум представляет собой гораздо меньшую проблему, чем случайный шум в цифровых камерах последнего поколения, однако даже малейшее количество может отвлекать больше, чем случайный шум.

Менее нежелательный случайный шум обычно гораздо труднее удалить без ухудшения изображения. Компьютерам сложно отличить случайный шум от тонких текстурных узоров, например, от грязи или листвы, поэтому, если вы удалите случайный шум, вы часто закончите удаление и этих текстур.Такие программы, как Neat Image и Noise Ninja, могут замечательно снижать уровень шума, сохраняя при этом фактическую информацию об изображении. Также см. Мой раздел об усреднении изображения, чтобы узнать о другом методе уменьшения шума.

Перейдите к части 2: «Шум изображения: примеры и характеристики»

Цифровой шум — что это? Что вызывает это? И как мне от этого избавиться?

Цифровой шум на фотографиях, сделанных цифровыми камерами, представляет собой случайные пиксели, разбросанные по всей фотографии.Это эффект, аналогичный эффекту «зернистости» в пленочной фотографии, и он ухудшает качество фотографии.

Цифровой шум обычно возникает, когда вы делаете снимки при слабом освещении (например, ночные фотографии или темные сцены в помещении) или используете очень длинные выдержки или режимы с очень высокой чувствительностью.

При съемке с помощью цифровой камеры для измерения освещенности каждого пикселя используется электронный датчик (также известный как ПЗС-матрица), состоящий из множества крошечных пикселей.В результате получается матрица пикселей, представляющая фотографию.

Как и любой другой электронный датчик, ПЗС-матрица несовершенна и включает в себя некоторый шум (также известный как белый шум, указывающий на его атрибут случайности). В большинстве случаев свет значительно сильнее шума. Однако в экстремальных сценах, где освещение очень слабое или когда требуется большое усиление, уровни шума могут стать значительными и привести к тому, что пиксели на фотографиях будут содержать больше данных о шуме, чем данные о реальном освещении.Эти пиксели обычно появляются на фотографии в виде случайных точек или пятен (например, белых точек, случайным образом разбросанных по фотографии).

Понимание цифрового шума в различных сценах:

при слабом освещении (ночные фотографии или темные сцены): когда сцена темная, количество света, измеренное каждым пикселем ПЗС-матрицы, низкое. Когда интенсивность света очень низкая, она может стать слишком близкой к уровню шума, естественному для ПЗС-матрицы.В таких случаях некоторые пиксели могут выглядеть как шум, потому что измеренный для них уровень шума значительно превышает фактическую интенсивность света или превышает его.

длинная выдержка: когда затвор остается открытым в течение долгого времени, на фото будет больше шума. Медленная выдержка приводит к тому, что ПЗС-матрица интегрирует больше света на пиксель. Эффект можно легко понять как CCD, «накапливающий» свет в каждом пикселе и измеряющий общий свет за период времени срабатывания затвора.Однако в то же время ПЗС-матрица также «накапливает» шум. По этой причине на фотографиях с длинной выдержкой некоторые пиксели будут выглядеть как шум, потому что для этих пикселей количество интегрированного шума значительно близко или превышает фактический измеренный свет.

режимы высокой чувствительности: высокая чувствительность в цифровой фотографии достигается за счет механизмов, которые приводят к усилению. ПЗС-матрица усиливает выполняемые измерения.Однако нет способа просто усилить фактический свет, падающий на пиксели ПЗС, вместо этого усиливаются и шум, и фактический свет. В результате ПЗС-матрица становится чувствительной не только к свету, но и к собственному шуму. Когда применяется слишком большое усиление, некоторые пиксели будут выглядеть как шум.

Хотя полностью предотвратить цифровой шум невозможно, существует несколько вариантов, позволяющих значительно уменьшить его.При съемке фотографий в условиях низкой освещенности, таких как ночные фотографии, можно поиграть с двумя основными параметрами: чувствительностью и выдержкой. Повышение чувствительности создает больше внутреннего шума в ПЗС-матрице, в то время как замедление затвора позволяет большему шуму интегрироваться в ПЗС-матрицу. Количество шума, создаваемого обоими параметрами, разное. Рекомендуется установить камеру в ручной режим и поиграть с несколькими разными парами чувствительности / выдержки, чтобы найти ту, которая генерирует наименьший шум.

Некоторые камеры имеют встроенную функцию под названием « шумоподавление, ». Подавление шума реализовано сложным программным обеспечением, которое может идентифицировать пиксели шума и удалять их. Например, программное обеспечение может идентифицировать пиксели шума на основе их случайности и, как правило, чрезмерного разрыва интенсивности между ними и соседними пикселями. Удаление шума может быть реализовано путем интерполяции значения замещающего пикселя на основе его соседних пикселей.

Если у вас нет встроенной функции шумоподавления или она не работает должным образом, вы можете использовать программное обеспечение для ПК, которое удаляет цифровой шум. Многие программы для обработки фотографий включают сочетание автоматического и ручного удаления цифрового шума. Некоторые программные пакеты также могут использовать несколько фотографий одного и того же объекта, чтобы «усреднить» их и, таким образом, удалить шум (полагаясь на тот факт, что цифровой шум является случайным, а пиксели шума будут разными на каждой сделанной фотографии).

В заключение, цифровой шум должен понимать любой фотограф-любитель или профессиональный фотограф. Однако для большинства фотографов цифровой шум не является практической проблемой даже в условиях низкой освещенности, как правило, цифровой шум минимален и может быть значительно уменьшен простым включением функции шумоподавления вашей камеры. Для профессиональных фотографов, которые снимают в более экстремальных условиях, цифровой шум может стать реальной проблемой, и с ним можно справиться, сочетая оптимизацию настроек камеры и удаление шума с помощью профессионального программного обеспечения.

Зив Хапарнас — ветеран технологий и пишет о практических проблемах технологий и науки. Эту статью можно перепечатывать и использовать при условии, что в нее включен блок ресурсов, включая обратную ссылку. Дополнительную информацию о печати фотоальбомов и фотографии в целом можно найти на http://www.printrates.com — сайте, посвященном печати фотографий.

Ключи к минимизации шума в ваших фотографиях

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются многие люди при цифровой фотографии, — это количество шума, который появляется в конечном изображении.Шум в основном проявляется в виде зернистости или пятен, которые обычно наиболее заметны на больших участках однородного цвета, таких как небо. Мы рассмотрим, как уменьшить шум на фотографиях.

Хотя иногда эффект «мокроты» является желательным, как, например, на некоторых фотографиях ниже, часто вам нужно свести его к минимуму. Плохая новость заключается в том, что не существует идеального решения проблемы шума, но хорошая новость заключается в том, что вы можете сделать кое-что, чтобы уменьшить шум на ваших фотографиях и, во многих случаях, устранить шум.

Фотография застряла на таможне

Посмотрите, что вызывает шум и как его уменьшить на фотографиях:

Что такое шум?

В фотографии под шумом понимаются неравномерные зернистые пятна, которые вы видите на изображениях, делая детали изображения менее резкими. Это пиксели, которые не отображают правильный цвет или экспозицию сцены и могут сделать изображение неуклюжим.

Так выглядит шум на фотографиях — это только для иллюстрации.Изображение от MartinThoma

Вот пример.

Фотонный шум является основным источником шума в изображениях, которые собираются большинством цифровых фотоаппаратов, представленных сегодня на рынке. Лучшие камеры могут работать с более низким уровнем света — специализированные, дорогие камеры могут обнаруживать отдельные фотоны, — но в конечном итоге дробовой шум фотонов определяет качество изображения. Изображение Mdf

Что вызывает шум?

Чтобы узнать, как уменьшить или устранить шум, лучше знать, что его вызывает.В фотографии существует несколько типов и причин шума.

Первый сценарий заключается в том, что тепло сенсора изображения может увеличиться настолько, чтобы стимулировать электроны ( «Тепловой шум», ). Эти лишние электроны затем смешиваются с «настоящими» фотоэлектронами, которые являются реальной целью нашего датчика изображения. Таким образом, аналоговый сигнал (, который преобразуется в пиксели датчиком ) загрязняется еще до того, как он достигает этой точки.

В некоторых ситуациях описанный выше сценарий может привести к тому, что каждый из фотосайтов на датчике изображения будет генерировать избыточные сигналы, которые затем могут загрязнить соседние фотосайты.На меньших датчиках изображения, которые помещают больше фотосайтов на меньшую площадь, этот эффект может быть увеличен.

Другая распространенная причина шума — съемка при более высоких значениях ISO. Поскольку эти настройки в основном увеличивают световой сигнал, они также усиливают другие нежелательные сигналы, такие как фоновые помехи (, например, источники тепла ). Когда вы фотографируете область с недостаточным освещением, фоновые сигналы могут быть достаточно сильными, чтобы конкурировать с сигналами от ограниченного света в сцене, которую вы снимаете.

Фотография с длительной выдержкой — еще одна причина появления шума в изображениях. Длительная выдержка приводит к нагреву сенсора в зависимости от продолжительности экспонирования, и это тепло приводит к появлению горячих пикселей на результирующем изображении.

Фото GoldSardine

Итак, две основные причины появления шума на фотографии — это съемка с высоким ISO и получение изображений с большой выдержкой. Должен ли фотограф придерживаться только низких значений ISO или не делать снимки с длительной выдержкой?

Нет, это не так.

Есть определенные меры предосторожности, которые фотограф может предпринять при съемке изображений или следовать определенным процедурам после съемки, чтобы минимизировать или устранить шум на фотографиях.

Типы шума:

Вот основные типы шума, которые обычно отображаются на цифровом изображении:

• Тепловой шум: Тепловой шум также называется горячими пикселями и появляется в результате нагрева сенсора во время длинные выдержки. Они яркие и цветные.
• Цветовой шум: Это также называется хроматическим шумом и представляет собой случайные цветные точки, которые появляются по всему изображению. Этот шум является результатом съемки с высокими значениями ISO
• Яркость Шум: Этот тип шума влияет на яркость пикселей и, следовательно, появляется в виде контрастных пятнышек, которые могут быть темными зернами в более ярких областях и / или яркими пятнами в более темные области.

Что фотограф может сделать с шумом?

Как и все остальное, фотография представляет собой ряд компромиссов, когда дело доходит до решения проблемы шума.Вот некоторые из наиболее очевидных способов уменьшения шума на изображениях.

Ознакомьтесь с этой статьей о том, что такое шум и как его уменьшить в камере и в пост-продакшн

Снимайте при низком ISO

Это простой, но если ситуация позволяет, уменьшите ISO. Снижение чувствительности датчика снижает вероятность того, что он уловит нежелательные помехи. Лучше всего придерживаться самого низкого возможного значения ISO, и это должно быть возможно при съемке пейзажей с использованием штатива в дневное время.

Но бывают случаи, когда освещение будет слабым, и вам может потребоваться снимать с рук — убедитесь, что вы увеличили значение ISO в последнюю очередь после установки желаемых значений диафрагмы и скорости затвора. Хорошее понимание треугольника экспозиции, правила эквивалентной экспозиции и закона взаимности дадут вам представление о том, как эти значения можно изменить, чтобы получить правильную экспозицию.

Съемка ночного неба потребует более высоких значений ISO и большого времени выдержки, а также съемка в ночное время потребует более высоких настроек ISO.

Вот несколько способов, которыми можно избежать съемки с более высокими значениями ISO, если это возможно:

• Снимайте с максимальным значением диафрагмы, чтобы объектив мог пропускать в камеру как можно больше света.
• Использование штатива может помочь при съемке с более низкими значениями ISO, если запланированная фотография допускает такую ​​гибкость.
• Вы можете использовать вспышку, если это поможет с некоторым необходимым светом.

Примечание: Всегда делайте фотографии с различными настройками ISO с помощью камеры, чтобы узнать, при каком значении ISO качество изображения начинает ухудшаться из-за шума.

Вот более подробное сравнение:

Уменьшите выдержку

Это просто снижает вероятность того, что нежелательные сигналы будут смешаны с теми, которые вы действительно хотите захватить. Опять же, это действительно решение, только если условия съемки позволяют уменьшить выдержку.

А как насчет фотографии с длительной выдержкой? Это определенно создает одни из самых ошеломляющих и драматических изображений, и, безусловно, требует, чтобы затвор оставался открытым на более длительный период времени.Поэтому выберите время, которое лучше всего подходит для вашей камеры, и оставайтесь в этих пределах. Вам нужно будет поэкспериментировать с различными комбинациями настроек, чтобы определить правильную комбинацию ISO и выдержки для получения изображений без шума или с минимальным шумом.

Использование встроенной функции шумоподавления

Большинство зеркальных фотокамер имеют встроенную функцию шумоподавления. Во многих случаях это прекрасно снижает уровень шума во время обработки изображения. Недостатком этого является то, что время обработки изображения часто увеличивается ( иногда на много секунд, ), а также может быть потеря более мелких деталей в кадре.

Для очень длинных выдержек, таких как фотосъемка ночного неба и другие снимки с длинной выдержкой, лучше избегать использования этой функции, поскольку для обработки требуется такое же (если не большее) время обработки, что и время выдержки. Это будет неблагоприятно, если вы снимаете замедленное видео или изображения звездных следов, так как видео или следы будут прерываться. Эта функция может быть полезна для более коротких выдержек.

Проверьте это! — Следует ли включать или отключать шумоподавление для астрофотографии?

Снимайте с правильной экспозицией:

Не забывайте всегда правильно экспонировать изображения, потому что недоэкспонирование изображений может сделать теневые области очень темными, и когда вы вытащите эти детали во время постобработки, появится нежелательный шум.Поэтому лучше всего следить за гистограммой, чтобы получить равномерно освещенную сцену с тенями и светлыми деталями. Имейте в виду, что размытые блики также невозможно восстановить.

Always Shoot Raw:

Мы знаем, что в RAW-файле записано так много деталей, как в jpeg-изображении, и, следовательно, съемка RAW поможет вам получить наилучшее качество из RAW-файла при постобработке. Это даст вам большую гибкость для удаления шума при постобработке, тогда как изображение jpeg, снятое с теми же настройками ( при слабом освещении, высокое iso ), покажет нежелательные артефакты, которые невозможно удалить, поскольку файл уже сжат.

Узнайте, как уменьшить шум на ваших изображениях без использования программного обеспечения и как уменьшить шум путем съемки с несколькими экспозициями

Не бойтесь использовать постобработку Чтобы минимизировать шум:

Доступно несколько частей специального программного обеспечения цифровым фотографам с единственной целью — уменьшить шум на ваших изображениях. Многие рекомендуют программное обеспечение для шумоподавления как неотъемлемую часть арсенала любого фотографа. Вы также можете использовать методы шумоподавления в другом программном обеспечении, таком как Photoshop, GIMP или Lightroom.Обязательно увеличьте масштаб на 100%, чтобы убедиться, что качество изображения хорошее при полном увеличении.

Ознакомьтесь с этим руководством! — Руководство для начинающих по снижению шума при постобработке

Некоторые учебники, которые могут вас заинтересовать, включают:

Держите камеру в прохладе

Об этом часто забывают, но многие люди сообщают, что просто держите камеру в прохладном состоянии ( или, по крайней мере, из горячих хранилищ ) непосредственно перед съемкой может существенно повлиять на снижение шума на фотографиях.Идея здесь состоит в том, чтобы минимизировать количество электронов, которые стимулируются теплом на вашем датчике, тем самым уменьшая загрязнение сигнала.

Фото Centrifuga Teatrante

Шум — это просто одна из тех проблем, которые время от времени бросает нам фотография, что усложняет получение идеального снимка. Немного предусмотрительно, достаточно легко учесть это и продолжить погоню!

Что такое шум в фотографии?

Последнее обновление 24 мая 2021 г.

В наши дни камера есть у каждого, будь то отдельная профессиональная зеркалка или постоянно совершенствующийся телефон с камерой.

Но каким бы ни был ваш инструмент, вы всегда хотите сделать свои фотографии эстетически приятными, играя с разными точками обзора или перспективами в фотографии. Однако в каждом изображении есть одно — заметное или нет — это цифровой шум.

Что означает шум в фотографии? Мы будем обсуждать шум в этом посте в дополнение к его аналогу зернистость .

Что такое шум в фотографии?

По определению, цифровой шум в фотографии — это аберрации яркости и цвета, вызванные цифровой камерой и ее датчиком изображения при захвате изображения.

С визуальной точки зрения шум выглядит как крошечные пятна на изображении. На всех цифровых фотографиях присутствует некоторый шум. Хотя иногда вам нужно увеличить фотографию, чтобы заметить это с помощью программного обеспечения для фотографий. Избыточное количество шума может сделать изображение неприятным для глаз.

Теперь, когда мы знаем, как выглядит шум на фотографии, мы подробнее рассмотрим основные причины цифрового шума.

Что вызывает шум на фотографиях и цифровых камерах?

Цифровой шум — это случайность или примеси, которые регистрирует датчик изображения цифровой камеры, когда он улавливает свет.Тепло, электричество и ISO влияют на общее количество шума на изображении.

На этапе захвата изображения цифровой камерой датчик изображения записывает потоки света и превращает их в пиксели (фотографию). Во время этого процесса создается шум. Как упоминалось ранее, на каждой цифровой фотографии всегда присутствует некоторый шум.

Самая распространенная причина шума при фотосъемке — это низкая освещенность и высокое значение ISO. Часто фотографам приходится использовать высокие значения ISO в условиях низкой освещенности, когда искусственный свет недоступен.Высокое значение ISO увеличивает чувствительность датчика изображения к свету, что увеличивает цифровой шум.

Когда не используется высокий ISO или вспышка в условиях низкой освещенности, часто скорость затвора снижается и устанавливается на штатив для компенсации. Это приводит к тому, что датчик изображения дольше подвергается воздействию световых искажений и, следовательно, вызывает больше шума.

Размер сенсора камеры также играет роль в уровне шума. Полнокадровые сенсоры обычно имеют меньше шума, чем сенсоры меньшего размера.

Что такое яркость и цветовой шум в фотографии?

Световой шум бесцветный и часто беловатый.С другой стороны, цветовой шум, или хроматический, или хроматический шум, имеет цвет, как следует из названия. Красный цвет часто встречается в цветовом шуме.

Самый простой способ увидеть или найти цифровой шум на изображении — увеличить изображение в ночное время.

Кроме того, не путайте хроматическую аберрацию с цветным (хроматическим) шумом. Хроматическая аберрация вызвана дисперсией линз, когда не все длины волн света передаются одинаково.

Что такое зерно в фотографии?

Крошечные металлические кристаллы вызывают зернистость на фотопленке (целлулоиде).Зернистость еще называют зернистостью. Эти светочувствительные галогениды серебра превращаются в чистое металлическое серебро при воздействии света, именно так изображение фотографируется на пленке.

Зернистость пленки и цифровой шум иногда используются как взаимозаменяемые как зернистость и шум.

Многие программы для фотосъемки имеют какой-то эффект зернистости, чтобы изображение выглядело более винтажным или похожим на пленку. Обычно его можно найти в разделе инструментов виньетки или шумоподавления.

Как избежать шума на фотографиях

Как упоминалось ранее, на каждой фотографии всегда присутствует некоторый шум.Однако есть шаги, которые мы можем предпринять, чтобы уменьшить количество шума и сделать его незначительным.

Сначала попробуйте сфотографировать при ярком освещении. Это помогает избавиться от необходимости в высоком ISO или длительной выдержке.

Когда яркое освещение невозможно, второй вариант — использовать светосильный объектив: объектив с большой диафрагмой f / 2,8 или больше. Большая диафрагма позволяет большему количеству света попадать на датчик изображения. Конечно, при изменении размера диафрагмы возможны компромиссы, например, глубина резкости или необходимость покупать более дорогой объектив.

Кроме того, вспышка помогает при съемке в условиях низкой освещенности и небольших помещений. Но не всем нравится носить вспышку. Вспышка бесполезна при съемке пейзажей, и ее часто запрещено использовать для съемки дикой природы.

Приведенные выше советы по уменьшению шума изображения эффективны только в определенных условиях. Когда дело доходит до определенных приемов фотографии, избыток шума неизбежен.

Возьмем, к примеру, астрофотографию, настройки камеры обычно ISO 4000+, выдержка 5+ секунд, а диафрагма широко открыта.В этой ситуации ожидается много шума, и для очистки изображения при публикации потребуется инструмент шумоподавления.

Качество датчиков изображения также играет большую роль в снижении шума и детализации пикселей. Камеры профессионального уровня и их датчики изображения лучше работают в условиях низкой освещенности и обеспечивают более высокое качество пикселей изображения, чем камеры начального уровня. У этих профессиональных камер даже ISO составляет 50.

Что такое шумоподавление в фотографии?

Подавление шума — это процесс пост-редактирования, позволяющий удалить или уменьшить цифровой шум на изображении с помощью программного обеспечения для фотографий.

Поскольку в фотографии преобладает шум, почти в каждом приложении для фотографии есть инструмент для уменьшения шума.

Некоторые из популярных программ — Capture One, Lightroom и Photoshop. Прочтите обзор Capture One для получения дополнительной информации.

Существуют также специальные программы для фотосъемки , предназначенные для уменьшения шума и только для уменьшения шума. Лучшим программным обеспечением для шумоподавления на данный момент является Topaz DeNoise AI, который использует алгоритм AI. Ознакомьтесь с обзором DeNoise для получения более подробной информации.

Заключение

Теперь, когда вы понимаете, что такое шум, я надеюсь, что вы сможете изменить свою практику фотографии с поля до постредактирования и не позволить шуму испортить ваши изображения.

Шум всегда был частью цифровой фотографии, как зерно для пленки. И это неплохо. Фотографы просто вынуждены работать над этим препятствием.

Что такое шум изображения при съемке пейзажей o …

---

---

Используйте низкое значение ISO

Используйте наименьшее возможное значение ISO для данных условий.Автор фото: Юрий Белегурский.

Если это вообще возможно, когда вы снимаете в Исландии, самый простой и эффективный способ уменьшить шум на ваших фотографиях — это понизить ISO. При съемке в дневное время лучше всего установить ISO на 100, хотя, если вы будете снимать в условиях низкой освещенности, например, в ледяных пещерах или при фотографировании Авроры, вам нужно будет установить ISO немного выше. .

В этом случае наилучшее значение ISO будет во многом зависеть от диафрагмы, которую вы решите использовать.Чтобы избежать высокого ISO, вам нужно максимально широко раскрыть диафрагму. Это позволит пропускать больше света, что снижает потребность в усилении света. В свою очередь, это сводит к минимуму шум.

Для стабилизации камеры при этом убедитесь, что она установлена ​​на штатив. Если полученное изображение плохо экспонируется, возможно, вам все равно придется поднять ISO. Сделайте несколько пробных снимков, чтобы потом сравнить их, чтобы увидеть, в какой момент настройки ISO на вашей камере приведут к большему шуму и снижению качества изображения.Как только вы узнаете ограничения своей камеры, вы сможете работать в рамках этих ограничений, чтобы минимизировать шум на ваших фотографиях.

---

---

Съемка в формате RAW

Чтобы получить максимальную отдачу от изображений на этапе постобработки, всегда следует снимать в формате RAW. Причина в том, что пиксели изображений JPEG уже были сжаты при обработке в камере, а это означает, что в них уже будет некоторый шум, а качество будет снижено.Однако при съемке в формате RAW ваша камера запишет как можно больше деталей, а это означает, что у вас будет больше гибкости для работы с записанными данными и для удаления любого шума, если это необходимо.

---

---

Посмотреть гистограмму

Поначалу это может показаться пугающим, но при съемке при слабом освещении следует следить за гистограммой. Если вам никогда раньше не удавалось вычислить гистограмму, пройдите наш ускоренный курс с основами гистограммы здесь.

По сути, гистограмма — это визуальное представление значений яркости всех пикселей вашего изображения. Горизонтальная ось представляет количество тонов и их уровень яркости, тогда как вертикальная ось представляет количество пикселей на каждом уровне яркости. Самые высокие пики гистограммы точно скажут вам, где находится наибольший объем информации на шкале яркости вашего изображения. Если пики сгруппированы влево, ваше изображение будет очень темным.Если пики направлены вправо, ваше изображение очень яркое. Если пики касаются одной из сторон слева или справа, то произошло «отсечение», что означает, что ваше изображение слишком яркое или слишком темное. В последнем случае слишком темное изображение означает, что когда вы попытаетесь воспроизвести тени позже во время постобработки, это, скорее всего, приведет к большому шуму.

Итак, чтобы убедиться, что ваши изображения экспонируются достаточно хорошо, чтобы вы могли работать с ними позже во время постобработки, убедитесь, что нет отсечения в соответствии с вашей гистограммой.

---

---

Подавление шума в камере

Функция шумоподавления в камере — довольно спорный вопрос. Некоторые люди советуют всегда выключать его. Другие клянутся его эффективностью и советуют оставить его включенным. В наши дни у большинства цифровых зеркальных фотоаппаратов есть такая возможность, поэтому решать, включать ли вы ее или оставлять выключенной, зависит от вас.

Эта функция предназначена для уменьшения шума при более высоких настройках ISO и при более длительных выдержках. Однако это этап обработки в камере, который иногда может занять невероятно много времени.Например, если вы сделаете 5-минутную экспозицию неба, то для завершения шумоподавления в камере потребуется 5 минут. Это может раздражать и непрактично, когда вы снимаете пейзаж в Исландии. Если у вас есть время терять зря, то обязательно попробуйте! Однако, если северное сияние украшает ночное небо красивым медленным танцем, велика вероятность, что вам не захочется долго стоять и ничего не делать.

---

---

Удаление шума при постобработке

Если вы предприняли все меры для уменьшения шума на улице и при фотографировании ландшафта в Исландии, то удалить шум при постобработке, когда вы вернетесь домой, будет намного проще.