ШУМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЦИФРОВОЙ КАМЕРЫ - ЧАСТЬ 1
«Шум изображения» — это цифровой эквивалент зернистости пленки для аналоговых камер. В качестве альтернативы, его можно представить как аналог тонкого фонового шипения, которое вы можете услышать из вашей 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 портит изображение, иногда он желателен, поскольку может придать старомодный зернистый вид, напоминающий ранние фильмы. Некоторый шум также может увеличить кажущуюся резкость изображения. Шум увеличивается с настройкой чувствительности камеры, длительностью экспозиции, температурой и даже варьируется в зависимости от модели камеры.
КОНЦЕПЦИЯ:СООТНОШЕНИЕ СИГНАЛ/ШУМ
Некоторая степень шума всегда присутствует в любом электронном устройстве, передающем или принимающем «сигнал». Для телевизоров этот сигнал представляет собой широковещательные данные, передаваемые по кабелю или принимаемые на антенну; для цифровых камер сигнал — это свет, попадающий на датчик камеры. Несмотря на то, что шум неизбежен, он может стать настолько малым по сравнению с сигналом, что кажется, будто его не существует. Отношение сигнал/шум (SNR) — полезный и универсальный способ сравнения относительного количества сигнала и шума для любой электронной системы; высокие коэффициенты будут иметь очень мало видимого шума, тогда как для низких коэффициентов верно обратное. Последовательность изображений ниже показывает камеру, создающую очень зашумленное изображение слова «сигнал» на гладком фоне. Полученное изображение отображается вместе с увеличенным трехмерным изображением, изображающим сигнал над фоновым шумом.
Изображение выше имеет достаточно высокое соотношение сигнал-шум, чтобы четко отделить информацию изображения от фонового шума. Низкое отношение сигнал-шум приведет к получению изображения, в котором "сигнал" и шум более сопоставимы, и поэтому их труднее отличить друг от друга.
ТЕРМИНОЛОГИЯ:СКОРОСТЬ ISO
«Настройка ISO» камеры или «скорость ISO» — это стандарт, описывающий 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 отношение двух чисел ISO представляет их относительную чувствительность, то есть фотография с ISO 200 займет вдвое меньше времени, чтобы достичь того же уровня экспозиции, что и фотография, сделанная с 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 при этом также усиливается шум, поэтому чем выше чувствительность ISO, тем больше шума.
ВИДЫ ШУМА
Цифровые камеры производят три распространенных типа шума:случайный шум, шум «фиксированного шаблона» и полосатый шум. В трех приведенных ниже качественных примерах показаны ярко выраженные и отдельные случаи для каждого типа шума на обычно гладком сером фоне.
Фиксированный шаблонный шум Длинная выдержка
Низкая чувствительность ISO
Случайный шум Короткая выдержка
Высокая чувствительность ISO
Полосатый шум Чувствительная камера
Яркие тени
Случайный шум характеризуется флуктуациями интенсивности и цвета выше и ниже фактической интенсивности изображения. При любой длине выдержки всегда будет некоторый случайный шум, и на него больше всего влияет чувствительность ISO. Характер случайного шума меняется, даже если настройки экспозиции идентичны.
Фиксированный шаблонный шум включает в себя так называемые «горячие пиксели», которые определяются как таковые, когда интенсивность пикселя намного превышает интенсивность флуктуаций окружающего случайного шума. Шум с фиксированной структурой обычно появляется при очень длительных экспозициях и усиливается при более высоких температурах. Фиксированный шаблонный шум уникален тем, что он показывает почти такое же распределение горячих пикселей, если снимать при тех же условиях (температура, продолжительность экспозиции, чувствительность ISO).
Полосатый шум сильно зависит от камеры и представляет собой шум, создаваемый камерой при считывании данных с цифрового датчика. Полосатый шум наиболее заметен при высоких значениях чувствительности ISO и в тенях, а также при чрезмерно ярком изображении. Полосы шума также могут увеличиваться при определенных значениях баланса белого в зависимости от модели камеры.
Хотя шум с фиксированным шаблоном кажется более неприятным, его обычно легче удалить, поскольку он повторяется. Внутренней электронике камеры просто нужно знать шаблон, и он может вычесть этот шум, чтобы показать истинное изображение. Фиксированный шаблонный шум представляет гораздо меньшую проблему, чем случайный шум в цифровых камерах последнего поколения, однако даже малейшее его количество может отвлекать больше, чем случайный шум.
Менее неприятный случайный шум обычно гораздо труднее удалить без ухудшения качества изображения. Компьютерам трудно отличить случайный шум от мелких узоров текстуры, таких как те, что встречаются в грязи или листве, поэтому, если вы удаляете случайный шум, вы часто в конечном итоге удаляете и эти текстуры. Такие программы, как Neat Image и Noise Ninja, могут очень хорошо уменьшать шум, сохраняя при этом реальную информацию об изображении. См. также мой раздел об усреднении изображений, чтобы узнать о другом методе уменьшения шума.
Перейдите к части 2:"Шум изображения:примеры и характеристики"
Номер страницы:1 2