Цифровой шум -дефект фотографии, вносимый фото сенсором (матрицей) цифрового фотоаппарата. Это мелкие элементы изображения, которые выглядят как светлые, темные или цветные частицы, заполняющие собой целые области. Шум портит наше восприятие фотографии, наиболее сильно заметен на однотонных частях фотографии

Разделяют два вида шума

Причины цифрового шума

Свет, падающий на матрицу фотоаппарата, преобразуется сначала в электрический сигнал. В результате дальнейших преобразований получается цифровое изображение. Наряду с "полезными" электрическими сигналами в матрице всегда присутствуют сигналы шума. Среди причин шума можно выделить

• физические дефекты матрицы, примеси в материале матрицы;
• ошибки, получающиеся из-за особенностей взаимодействия фотонов света с атомами материала матрицы;
• дефекты, появляющиеся в результате преобразования сигнала, технологий сжатия.

Что влияет на величину шума

• Физический размер пикселя. Рассмотрим матрицы с одинаковыми физическими размерами. Чем больше пикселей содержит матрица, тем меньше площадь каждого пикселя, поэтому пиксел получит меньше света. Отношение "полезный" сигнал /шум будет меньше, и шум будет заметнее. Не нужно гнаться за большим кол-вом пикселов.
• Чувствительность матрицы (ISO). Фактически чувствительность матрицы постоянна. Увеличивая ISO, мы меняем коэффициент усиления сигнала. А при усилении сигнала возникает больше искажений, и мы видим больше шума на фотоснимке.
• Время экспонирования. Уровень цифровых шумов сильно зависит от температуры матрицы, чем температура выше, тем выше уровень шума на изображении. При длительной выдержке (1 секунда и более) уровень цифровых шумов возрастает.

Как уменьшить цифровой шум на этапе его возникновения

• Уменьшение ISO.
• Уменьшение выдержки.
• Применение более светосильных объективов. Чем шире будет открыта диафрагма, тем короче можно сделать выдержку.
• Съемка при хорошем освещении, применение встроенной вспышки.
• Использование функции шумоподавление на фотоаппарате. Но следует помнить, что данные функции могут не всегда корректно подавлять шум, вследствие чего теряются мелкие детали изображения.
• Съемка в RAW формате. RAW формат содержит больше информации, чем jpg, поэтому у фотографа больше возможностей для получения качественного снимка.

Как уменьшить шум программными средствами

Универсальных алгоритмов удаления шума пока нет. Программы не всегда могут отличить мелкие деталей изображения от шума, часто сильное подавление шума приводит к частичной потере и мелких деталей, при этом мы видим размытую картинку. Программы подавления шума должны учитывать различные факторы, например, камеру, которой снимали фотографию, природу возникновения шума, наличие мелких деталей на фотографии и др. Многие программы позволяют пользователю вручную менять параметры, т.к. наше восприятие изображения субъективно. Пользуясь ручными режимами в программах подавления шума часто можно достигнуть лучших результатов, нежели автоматическими режимами. Следует применять процедуру ослабления/подавления шума раньше других операций, таких как цветокоррекция, яркость /контраст, изменение размера и др. Существует много программ, которые помогают бороться с шумами. Рассмотрим встроенный в Photoshop SC фильтр Filter - Noise - Reduce Noise
и специализированный плагин Noise Ninja, позволяющий удалять шумы с меньшими потерями в качестве. Работа Noise Ninja основана на профилях, которые создаются для различных камер и для разных параметров съемки этими камерами. Noise Ninja не входит в стандартный набор фильтров Photoshop, ее необходимо устанавливать дополнительно.

Исходная картинка	Photoshop/Noise/Reduce Noise	Noise Ninja

Так выглядит штатный фильтр Photoshop - Reduce Noise.

Что такое шум в фотографии ? Часто это явление еще называют цифровой шум , так как в цифровой фотографии оно связано напрямую с электронным светочувствительным элементом – .

Шумы на фотографии проявляются как вкрапления разноцветных точек или повышается зернистость фотографии. Связано появление шумов с техническими особенностями получения фотографии и напрямую зависит от чувствительности светочувствительного элемента (пленки или матрицы). В аналоговой фотографии шум проявлялся в виде зернистости. Чем выше светочувствительность пленки, тем больше вероятность возникновения шумов. В цифровой фотографии дело обстоит аналогичным образом.

Повышая на фотоаппарате, этим самым мы повышаем напряжение, питающее , что проявляется в повышении температуры матрицы и ее сенсоров. Также в связи с повышением напряжения происходят еще некоторые физические процессы, которые в совокупности приводят к ошибкам при записи информации с сенсоров матрицы в файл.

Ниже вы видите фотографию, сделанную в Риме на фотоаппарат Nikon D60 – f/5, ½ сек, ISO 1600

На небе видны четкие следы цифрового шума – цветные точки и зернистость изображения.

Как же бороться с появлением на фотографиях шумов? Ответ вроде бы очевиден – нужно снимать на минимальных значениях светочувствительности.

Понятие «светочувствительность матрицы» весьма относительное и я об этом писал в заметке — . По этой причине нельзя однозначно сказать на каком значении ISO начнут проявляться шумы. Тут все зависит от большого количества факторов, но в первую очередь от матрицы вашего фотоаппарата. Так камеры с позволяют выставлять большие значения светочувствительности без появления шумов, а вот в цифровые компактные камеры обычно устанавливаются сильно «обрезанные» матрицы, которые начнут «шуметь» при более низких значениях ISO.

Но в большинстве случаев для борьбы с шумом можно придерживаться простых правил:

1. Снимайте при низких значениях ISO. Чем меньше светочувствительность, тем ниже вероятность возникновения шумов.
2. При съемке с рук не выставляйте значение ISO более 800 – это не догма, но на большинстве камер это значение светочувствительности еще не приводит к проявлению заметных шумов.
3. Если освещения недостаточно для получения , то вместо повышения ISO увеличивайте , предварительно установив фотоаппарат на штатив или любую статичную поверхность.

Но что же делать, если вы сделали хороший кадр, но на нем проявились шумы? Есть специальные программы и методы обработки цифровых фотографий, которые позволяют избавиться от шумов. Так даже всем хорошо известный Photoshop имеет фильтры (в английской версии меню Filter -> Noise), которые удаляют шумы с фотографии. Но я стараюсь сводить обработку фотографий к минимуму, поэтому пока с такими программами не работал. Если у меня будет подобный опыт, то я обязательно о нем расскажу на страницах блога.

До появления цифровой фотографии, фотоплёнку можно было купить на каждому углу. Каждая катушка имела свою светочувствительность (ISO): 100, 200 или 400. Повышенное светочувствительность хорошо подходило для съёмки в условиях слабого освещения, но её минусом была зернистость.

Зернистость была основной проблемой каждого фотографа. Вместо гладкой естественной текстуры на фотографии были ужасные пятна. В наши дни зернистость уже не встречается, но у цифровых фотографий есть другая проблема - цифровой шум.

Вы, несомненно, не раз видели шум на фотографиях. С одной стороны, он очень мелкий, и, когда Вы смотрите на изображение с высоким разрешением на экране монитора, то шум растворяется на заднем плане. Вы можете смотреть на фотографии с большим количеством шума и не заметить его присутствия. Шум проявляется при увеличении масштаба или при обрезке фотографии до одного маленького элемента, или при распечатке изображение в крупном формате. Давайте разберёмся, как можно контролировать количество шума.

Что такое шум?

Шум (Noise) - самый подходящий термин для описания того, что происходит на фотографии: мелкие цветные пятна, созданные ненамеренно, которые вредят фотографии. Название, очевидно, происходит от термина «noisy data», что можно перевести как «испорченная, бесполезная информация».

Матрицу фотоаппарата окружают миллионы пикселей, каждый из которых регистрирует попадающий в объектив свет как напряжение. Но, если свет слишком слабый или была установлена высокая светочувствительность, пиксели могут принять произвольное напряжение за свет. В результате появится шум.

На появление шума могут повлиять многие факторы. Один из них - размер матрицы. Чем меньше матрица, тем больше шума будет на фотографии. Это происходит из-за того, что плотно установленные пиксели накладываются друг на друга. Поэтому смартфоны с маленьким объективом склонны к генерации большого количества шума независимо от других факторов. Компактные цифровые камеры создают меньше шума, а цифровые зеркальные камеры с относительно большой матрицей лучше всех справляются с ним.

Настройка светочувствительности

В отличии от размера матрицы, настройка светочувствительности (ISO) полностью подвластна Вам. Например, Вы можете увеличить ISO, чтобы получить более чёткую картинку при слабом освещении. Однако, высокая светочувствительность создаст больше шума. Иногда это необходимо. Например, если Вам нужно сделать снимок поздним вечером, повышение ISO при отсутствии вспышки - наилучший вариант. Только не забудьте снова вернуть минимальное значение ISO для съёмки в дневных условиях на следующий день.

Большинство людей снимают с повышенным ISO, не осознавая этого. Если Вы установили значение Auto в настройках камеры, то она, скорее всего, будет увеличивать ISO, не оповещая Вас об этом. Поэтому я советую задавать ручные настройки.

Если Вы используете смартфон в качестве фотоаппарата, то Вам у Вас будет небольшой контроль светочувствительности. Владельцы Windows Phone и Android устройств могут вручную выбирать ISO в отличии от владельцев iPhone, который настраивает всё автоматически в зависимости от условий съёмки.

Сохраняйте аппарат в прохладе

Матрицы фотоаппаратов генерируют больше шума, когда сильно нагреваются. Если Вы оставите камеру в машине на солнце на несколько часов, а затем сделаете несколько снимков, то увидите большое количество шума, даже если у Вас установлено самое минимальное значение ISO. Чем бы Вы не пользовались, смартфоном или цифровой зеркальной камерой, храните свои устройства в прохладе.

Ещё нужно учитывать, что матрица нагревается не только от окружающей температуры, но и от того, как Вы пользуетесь камерой. Задержка объектива, количество снимков сделанных подряд, режим Burst, при котором возможно сделать дюжину снимков за несколько секунд, и всё, что нагружает матрицу, влияет на количество шума. Сюда же нужно отнести и видеосъёмку. Если Вы попробуете сделать снимок после 5-минутной видеозаписи, то получите не малое количество шума.

Поделитесь публикацией

Правовая информация

Переведено с сайта www.digitalartsonline.co.uk , автор перевода указан в начале публикации.

Шум на фотографии встречается довольно часто, можно сказать, что он является её неотъемлемой частью. Хотя при минимальной чувствительности матрицы (ISO 100), на фотографии шума не наблюдается, но при увеличении (ISO 400, 800, 1600 и т. д.), шум становится отчётливо видно и чем выше чувствительность, тем сильнее шум (ISO 3200). Естественно производители делают все, что бы избавится от него, и это получается, но ставят качественный сенсор лишь на дорогую технику, а бюджетным моделям приходится довольствоваться весьма шумными матрицами. Шум это электрическая погрешность датчика изображения (матрицы), в результате преломления света появляются не качественные разноцветные пиксели. Чем больше пикселей на матрице, тем меньше размер каждого отдельно, следовательно, чем меньше пиксель, тем меньше света он может принять (обработать в цифровой вид), вследствие чего приходится повышать чувствительность, а это только добавляет шума фотографии. Когда вы повышаете ISO, возрастает напряжение, а вместе с ней и температура сенсора это так же способствует появлению шума. Сила шума зависит от технических характеристик сенсора, длительности (времени) экспонирования, при съёмке в плохо освещённом месте. Шум можно разделить на два вида яркостный (Luminance noise), и хроматический (Cromatic noise). Для того чтобы сделать количество шума на фотографии минимальным, разные разработчики устанавливают различные датчики подавления шумов . Алгоритм действует следующим образом, убирая шум с помощью размыливания фотографии, вместе с шумом алгоритм размыливает и детали самой фотографии, за тем добавляется резкость и кадр готов. На фотографии (а) подавитель шумов включен и видно гораздо меньше шума по сравнению с фотографией (б).
Фотография №1

Обычно подавитель шумов можно отключить или включить в настройках, полезно для людей, которые особо не хотят ломать голову, микростокерам же лучше не пользоваться этой функцией, и фотографировать непосредственно в формат RAW, а затем поправлять в фоторедакторах. На практике что бы фотография не шумела, следует для начала изучить инструкцию вашего фотоаппарата, ведь разные модели имеют разные датчики шумоподавления и возможности.
Фотография №2

Чувствительность, дающая, как правило, положительный результат на фотографии ISO 100 или ISO 200 независимо от модели, кроме дешёвых фотомыльниц. Так же следует освоить все хитрости фотографирования со вспышкой (рассеивателями и отражателями), это даст возможность фотографировать при минимальной чувствительности с большей выдержкой и диафрагмой, полезно в помещениях с малым количеством света. Вспышка при умелом использовании спасёт вашу фотографию от шума и сохранит резкость, ведь вы можете фотографировать при значении ISO 100, а это важно когда нужно получить качественные (свадебные, семейные, и т.д.) снимки. Другое дело художественная фотография тут фотограф может направить шум в нужное ему творческое русло, для облагораживания кадра эмитируя крупное зерно плёнки, этот приём хорошо подходит для снимков в чёрно-белой тональности.
Фотография №3

Для того, что бы фотография не шумела нужно хорошее освещение всего кадра особенно тёмных тонов, это даст возможность вести фотосъёмку при минимальных значениях чувствительности и что не менее важно коротких выдержках. При длительных же выдержках появляются горячие пиксели , ведь именно в этом случае матрица нагревается, а это только добавляет цветного шума. О сайте fotomtv .

Показать html-код для вставки в блог