Cum apare zgomotul de imagine? Efectele ISO-ului ridicat, expunerilor lungi și subexpunerii

Zgomotul de imagine are mai multe surse, printre care fluctuațiile statistice ale sosirii fotonilor, zgomotul senzorului și zgomotul circuitelor de citire. ISO-ul ridicat face adesea mai vizibil zgomotul deja existent; expunerile lungi cresc, de asemenea, curentul de întunecare și numărul pixelilor fierbinți. Creșterea puternică a luminozității unei imagini subexpuse amplifică atât semnalul slab, cât și zgomotul acestuia.

De ce zgomotul nu este un singur fenomen?

Zgomotul de luminanță apare ca variații ale luminozității granulației, în timp ce zgomotul de culoare apare ca puncte colorate aleatorii. Zgomotul cu pattern fix poate forma dungi sau structuri repetitive, iar pixelii fierbinți apar ca puncte luminoase fixe în timpul expunerilor lungi. EMVA 1288 Release 4.0 Linear standard măsoară separat zgomotul temporal de întuneric, câștigul sistemului și eficiența cuantică, demonstrând că comparațiile reproductibile ale zgomotului necesită o metodă definită, nu o simplă privire asupra unei singure miniaturi. Reducerea zgomotului JPEG, accentuarea și compresia schimbă toate aspectul imaginii, de aceea fișierele RAW sunt cel mai bun punct de plecare pentru investigarea sursei, ideal prin compararea mai multor imagini realizate în aceleași condiții.

Praful de pe senzor rămâne în aceeași poziție, dar apare de obicei ca o pată întunecată, mai ales pe un fundal uniform, la o diafragmă mică. Nu este zgomot aleatoriu. Nu folosi software de reducere a zgomotului pentru a trata praful care ar trebui curățat.

De unde provin zgomotul fotonic și zgomotul de citire?

Fotonii ajung la fiecare pixel printr-un proces aleatoriu, astfel încât chiar și o sursă de lumină uniformă produce variații statistice. Cu cât sunt mai puțini fotoni, cu atât variația este mai mare în termeni relativi. Photon Transfer Curve Primer descrie separat relațiile dintre zgomotul fotonic, zgomotul de citire și nivelul semnalului. Zgomotul fotonic nu poate fi eliminat complet prin circuite mai scumpe; creșterea expunerii efective este modalitatea fundamentală de a-l îmbunătăți. Zgomotul de citire provine din lanțul de conversie a sarcinii, amplificare și conversie analog-digitală. Poate fi redus, dar nu devine automat zero.

Comparațiile dintre formatele senzorului și numărul de pixeli ar trebui să folosească aceeași compoziție, aceeași profunzime de câmp, aceeași viteză a obturatorului și aceeași dimensiune de ieșire. Compararea unui singur pixel doar la mărire de 100% exagerează efectul diferențelor de densitate a pixelilor; consultă Mai mulți megapixeli înseamnă o calitate mai bună a imaginii? pentru limita relevantă.

Ce face, de fapt, ISO-ul ridicat?

ISO-ul modifică în principal câștigul de înregistrare și luminozitatea de ieșire; nu face pixelii să primească mai multă lumină. ISO-ul ridicat este folosit adesea în lumină slabă, așa că imaginile de test conțin deja relativ puțin semnal fotonic. Câștigul face apoi zgomotul mai vizibil. La unele aparate, creșterea câștigului analogic poate reduce impactul relativ al zgomotului de citire ulterior, dar cu prețul reducerii rezervei pentru lumini.

Abordarea corectă nu este să folosești mereu cel mai mic ISO. Mai întâi asigură-te că diafragma și viteza obturatorului sunt potrivite pentru imagine, apoi alege un ISO adecvat. Consultă Cum setezi ISO-ul aparatului foto pentru procedura completă.

De ce apare zgomotul termic în timpul expunerilor lungi?

Pe măsură ce senzorul se încălzește și timpii de expunere cresc, curentul de întunecare se acumulează. Acesta poate produce pixeli luminoși colorați, efect de glow și artefacte cu pattern fix. Reducerea zgomotului la expuneri lungi din aparat realizează de obicei un cadru de întuneric cu aceeași durată după expunerea propriu-zisă și îl scade din aceasta. Poate reduce pixelii fierbinți ficși, dar ține aparatul ocupat aproximativ de două ori mai mult și nu poate elimina zgomotul fotonic aleatoriu.

Pentru secvențe de astrofotografie sau stacking, poți fotografia cadre de întuneric și le poți procesa printr-un flux de lucru dedicat. Nu presupune că scăderea unui cadru este potrivită în orice software pentru imagini cu mișcare, schimbări de temperatură sau corecție deja aplicată în aparat.

De ce o imagine subexpusă și adusă la lumină pare mai murdară?

Subexpunerea înseamnă că există mai puțin semnal util. Creșterea expunerii cu două trepte în postprocesare amplifică împreună semnalul, fluctuațiile fotonice și zgomotul de citire. Dacă procesarea JPEG a întunecat deja umbrele, pierderile de tonuri și de compresie vor deveni, de asemenea, mai evidente. Atâta timp cât luminile importante nu sunt saturate, deschiderea diafragmei sau prelungirea timpului de expunere pentru a captura mai multă expunere efectivă este de obicei mai eficientă decât luminarea imaginii ulterior.

Scenele cu contrast ridicat necesită echilibrarea capacității pentru lumini; nu sacrifica luminile importante doar pentru a păstra umbrele curate. Intervalul dinamic și toleranța RAW la postprocesare explică această limită.

Cum poți reduce zgomotul la fotografiere și în postprocesare?

1. Mărește expunerea efectivă atât timp cât acest lucru nu creează neclaritate de mișcare sau probleme de profunzime de câmp.
2. Evită setările ISO extinse inutile și păstrează fișierul RAW pentru postprocesare.
3. Controlează temperatura aparatului în timpul expunerilor lungi; folosește cadre de întuneric sau reducerea zgomotului la expuneri lungi din aparat atunci când este necesar.
4. Pentru mai multe cadre statice, aliniază-le și calculează media. Zgomotul aleatoriu va scădea, dar zonele în mișcare pot produce artefacte.
5. În postprocesare, corectează mai întâi obiectivul și expunerea, apoi echilibrează reducerea zgomotului de luminanță, reducerea zgomotului de culoare și detaliile. La final, accentuează imaginea pentru dimensiunea de ieșire.

Reducerea zgomotului implică inevitabil o decizie între textura aleatorie și detaliul autentic. Pielea, penele și iarba se netezesc ușor, așa că evaluează rezultatul la dimensiunea finală de ieșire, nu mărind imaginea la nesfârșit.

Referințe

• EMVA 1288 Release 4.0 Linear: Standard for Characterizing Image Sensors and Cameras
• Photon Transfer Curve Primer

Anterior / Următor

• Anterior: Ce este intervalul dinamic?
• Următor: Diferențele dintre senzorii iluminați din spate, stivuiți și cu obturator global