Szum cyfrowy na zdjęciach wykonanych aparatami cyfrowymi to przypadkowe piksele rozrzucone po całym zdjęciu. Jest to efekt podobny do „ziarna” w fotografii filmowej i pogarsza jakość zdjęcia.
Cyfrowy szum zazwyczaj pojawia się, gdy robisz zdjęcia przy słabym oświetleniu (takie jak zdjęcia nocne lub ciemne sceny w pomieszczeniach) lub używasz bardzo wolnych czasów otwarcia migawki lub trybów o bardzo wysokiej czułości.
Podczas robienia zdjęć aparatem cyfrowym elektroniczny czujnik (znany również jako CCD) zbudowany z wielu maleńkich pikseli jest używany do pomiaru światła dla każdego piksela. Rezultatem jest matryca pikseli, które reprezentują zdjęcie.
Jak w przypadku każdego innego czujnika elektronicznego, CCD nie jest doskonały i zawiera pewne szumy (znane również jako biały szum, aby podpowiedzieć na jego atrybut losowości). W większości oświetlenia światło jest znacznie silniejsze niż szum. Jednak w ekstremalnych scenach, gdy światło jest bardzo słabe lub gdy potrzebne jest duże wzmocnienie, poziom szumu może stać się znaczący i skutkować pikselami na zdjęciach, które zawierają więcej danych o szumie niż rzeczywistych danych o świetle fotograficznym. Piksele te zazwyczaj pojawiają się jako przypadkowe kropki lub plamy na zdjęciu (np. białe kropki rozrzucone losowo na zdjęciu).
Zrozumienie szumu cyfrowego w różnych scenach:
Niskie oświetlenie (zdjęcia nocne lub ciemne sceny): gdy scena jest ciemna, ilość światła mierzona przez każdy piksel CCD jest niska. Gdy natężenie światła jest bardzo niskie, może ono być zbyt bliskie poziomowi szumu naturalnie występującego w CCD. W takich przypadkach niektóre piksele mogą wyglądać jak szum, ponieważ poziom szumu mierzony dla nich jest znacznie zbliżony lub wyższy niż rzeczywiste natężenie światła.
Niskie prędkości migawki: gdy migawka jest trzymana otwarta przez długi czas, do zdjęcia zostanie wprowadzonych więcej szumów. Wolny czas otwarcia migawki przekłada się na to, że CCD integruje więcej światła na piksel. Efekt ten można łatwo zrozumieć jako „gromadzenie” przez CCD światła w każdym pikselu i pomiar całkowitej ilości światła w okresie czasu otwarcia migawki. Jednak w tym samym czasie CCD „akumuluje” również szumy. Z tego powodu na zdjęciach wykonywanych przy wolnym czasie otwarcia migawki niektóre piksele będą wyglądały jak szum, ponieważ dla tych pikseli ilość zintegrowanego szumu jest znacznie bliższa lub wyższa niż rzeczywista ilość zmierzonego światła.
Tryby wysokiej czułości: wysoka czułość w fotografii cyfrowej jest realizowana przez mechanizmy, które powodują wzmocnienie. CCD wzmacnia pomiary, które wykonuje. Jednak nie ma możliwości, aby tylko wzmocnić rzeczywiste światło fotograficzne, które pada na piksele CCD, zamiast tego szum i rzeczywiste światło są wzmacniane. W rezultacie CCD staje się wrażliwe nie tylko na światło, ale także na własne szumy. Gdy zastosowane zostanie zbyt duże wzmocnienie, niektóre piksele pojawią się jako szum.
Pomimo, że nie da się całkowicie zapobiec cyfrowemu szumowi, istnieje kilka opcji, które pozwalają na jego znaczne zmniejszenie. Podczas robienia zdjęć przy słabym oświetleniu, takich jak zdjęcia nocne, istnieją dwa główne parametry, z którymi należy się bawić: czułość i czas otwarcia migawki. Podniesienie czułości powoduje powstanie większego wewnętrznego szumu w przetworniku CCD, natomiast spowolnienie migawki pozwala na integrację większej ilości szumu na przetworniku CCD. Ilość szumów generowanych przez oba parametry jest różna. Zaleca się, aby ustawić aparat w trybie ręcznym i grać z kilkoma różnymi parami czułość/szybkość migawki, aby znaleźć tę, która generuje najmniejszy hałas.
Niektóre aparaty zawierają wbudowaną funkcję zwaną „redukcją szumów”. Redukcja szumów jest realizowana przez zaawansowane oprogramowanie, które może zidentyfikować piksele szumu i usunąć je. Na przykład oprogramowanie może zidentyfikować piksele szumu w oparciu o ich losowość i zazwyczaj ekstremalną różnicę intensywności między nimi a sąsiednimi pikselami. Usuwanie szumów może być realizowane przez interpolację wartości zastępczego piksela na podstawie jego sąsiednich pikseli.
Jeśli nie masz wbudowanej funkcji redukcji szumów lub nie działa ona prawidłowo, możesz użyć oprogramowania opartego na komputerze, które usuwa szumy cyfrowe. Wiele programów do obróbki zdjęć zawiera kombinację automatycznego i ręcznego usuwania szumu cyfrowego. Niektóre pakiety oprogramowania mogą również użyć kilku zdjęć tego samego obiektu, aby je „uśrednić” i w ten sposób usunąć szum (opierając się na fakcie, że szum cyfrowy jest losowy i piksele szumu będą różne na każdym zdjęciu).
Podsumowując, szum cyfrowy powinien być zrozumiały dla każdego amatora lub profesjonalnego fotografa. Jednak dla większości fotografów szumy cyfrowe nie stanowią praktycznego problemu, nawet przy słabym oświetleniu. Zazwyczaj szumy cyfrowe są minimalne i mogą być znacznie zredukowane poprzez włączenie funkcji redukcji szumów w aparacie. Dla profesjonalnych fotografów, którzy fotografują w bardziej ekstremalnych warunkach, szum cyfrowy może stanowić prawdziwy problem i można sobie z nim poradzić, stosując kombinację optymalizacji ustawień aparatu i usuwania szumów za pomocą profesjonalnego oprogramowania.
Ziv Haparnas jest weteranem technologii i pisze o praktycznych kwestiach związanych z technologią i nauką. Ten artykuł może być przedrukowany i używany tak długo, jak długo zawiera on pole zasobów wraz z linkiem zwrotnym. Więcej informacji na temat drukowania albumów fotograficznych i fotografii w ogóle można znaleźć na http://www.printrates.com – stronie poświęconej drukowaniu zdjęć.
Like This Article?
Don’t Miss The Next One!
Dołącz do ponad 100 000 fotografów na wszystkich poziomach doświadczenia, którzy otrzymują nasze darmowe porady i artykuły na temat fotografii, aby być na bieżąco: