Шумы на фото что это
Цифровой шум на фотографии
Цифровой шум на фотографии — дефект изображения, который заключается в возникновении хаотически разбросанных пикселей случайного цвета и яркости по всему изображению, не соответствующих зарегистрированному свету. Основные причины возникновения шума:
В цветных фотографиях шум имеет разную интенсивность в каждом цветовом канале, что и придает ему определенный цвет. Цветовой шум изображения может быть усилен в процессе обработки, путем изменения цветового баланса, настройки баланса белого. Например, шум на фотографии, снятой при свете лампы накаливания, имеет преимущественно желто-синие оттенки, но при коррекции синего канала изображения, для компенсации желтизны фотографии, синий шум увеличится.
Шум проявляется на однотонных участках, в градациях, и особо заметен на тёмных участках изображения при высветлении.
Виды цифрового шума на фотографиях
В зависимости от природы возникновения цифрового шума в цветовых каналах, различают:
Для лучшего понимания природы яркостного и цветового шумов, воспользуемся цветовым пространством Lab, где L (lightness) – канал, в котором содержится информация про световые (яркостные) градации на фотографии, а в каналах a и b – цветовая (хроматическая) информация (рис. 1).
Рис. 1 – Цифровые шумы в цветовом пространстве Lab
Как видно из рисунка, шумы канала L отвечают за яркостный цифровой шум, а шумы в каналах а и b за хроматический.
Возникновение цифрового шума на фотографиях
В зависимости от структуры возникновения цифрового шума различают:
Постоянный шум возникает на одном и том же месте от фотографии к фотографии в связи с перегреванием сенсора во время длительных экспозиций («горячие» пиксели), а также с «битыми» пикселями. Зависит от сенсора фотоаппарата.
Для определения размещения «горячих» пикселей постоянного цифрового шума на фотографии, можно провести такой опыт: при максимальном значении ISO, 30-секундной выдержке и с ЗАКРЫТОЙ КРЫШКОЙ! объектива нажать на спуск. В итоге получается «звездная матрица» фотоаппарата.
На фотографии ниже (рис. 2), показан шум матрицы при ISO 1250, 30 с выдержки. Для наглядности был поднят контраст изображения. На самом деле этот шум не настолько явный, имеет свои градации и цвет, так как каждый фотоэлемент нагревается по-разному.
Рис. 2 – Постоянный цифровой шум
«Битые» пиксели видны на светлых участках фотографий (например, небо) в виде черных точек. Но не стоит путать «битые» пиксели с пылью!
Случайный цифровой шум на фотографиях проявляется в виде яркостного и хроматического цифровых шумов.
Как убрать шум с фотографии
Оценка уровня шума на фотографии
Для объективной оценки уровня шумов на фотографии в Photoshop служит параметр Std Dev (Стандартное отклонение) в палитре Histogram. Значение Std Dev показывает, насколько широко изменяются значения яркости изображения (или его фрагментов). Для монотонной заливки Std Dev = 0, а для участка с равными долями черного и белого Std Dev = 127,5. Чем меньше значение Std Dev, тем меньше шум на фотографии (рис. 3).
Рис. 3 – Оценка уровня шума на фотографии
Для определения значения Std Dev инструментом Rectangular Marquee необходимо выделить участок с РАВНОМЕРНОЙ ЯРКОСТЬЮ. В палитре Histogram выбираем канал Luminosity (для оценки яркостных цифровых шумов) или по каналам RGB (для оценки хроматических цифровых шумов) и проверяем значение Std Dev на выделенном участке. Равномерность яркости можно отследить Пипеткой (Eyedropper), отслеживая информацию в палитре Info.
Если Std Dev меньше 3 — уровень шумов приемлемый, больше 3 — нужно применять меры по их снижению. В тенях шумы менее заметны, потому значение Std Dev не более 5 также приемлемо.
В итоге обнаруживается канал, в котором значение Std Dev заметно выше, чем в других. В таком случае, иногда достаточно отредактировать этот канал, чтобы снизить цифровой шум на фотографии.
В примере необходимо убрать шум во всех цветовых каналах, особенно в Blue.
Стандарты качества в стоковой фотографии. Часть 4: Шумы
При неблагоприятном освещении фотографы повышают светочувствительность ISO, чтобы уловить больше света. Например, предположим, вы фотографируете с рук на улице объективом tele 400мм при диафрагме f/8 или f/10. Для правильной экспозиции потребуется короткая выдержка. Однако для правильной экспозиции не всегда возможно использовать желаемую выдержку 1/800 или 1/1000 при светочувствительности ISO 100. Итак, приходится повышать ISO, чтобы уловить достаточно света.
Увеличение значения ISO увеличивает количество электричества, проходящего через сенсор фотоаппарата, позволяя ему воспринимать больше света. Но от этого сенсор больше нагревается. Именно это повышение температуры сенсора вызывает искажение цветов пикселя, или цифровой шум. Искаженные цвета пикселей проявляются как пестрые точки в более темных частях снимка. Чем выше светочувствительность ISO, тем больше нагревается сенсор, и тем выше возможный уровень шума.
Шум может также появиться и при обработке фотографий. Редактирование кривых и контраста недоэкспонированного снимка может привести к появлению шума даже при использовании низкой ISO.
Определенное количество шума снимку не вредит. Если речь идет о незначительной зернистости, шум необязательно считается серьезной технической ошибкой.
Искажение цветов пикселя
Шум становится серьезной проблемой, когда цвета пикселя сильно искажены. Такой шум затрудняет работу со снимком, особенно если его требуется репродуцировать и печатать. Нежелательная цветовая гамма сильного шума наносит серьезный ущерб офсетной печати.
Примеры неприемлемого шума:
Данные снимки – яркие примеры неприемлемого шума. Для наглядности мы взяли фотографии с утрированным уровнем шума. Как вы заметили, речь идет не просто о зернистости или пестрых точках, цвета на снимке сильно искажены. Именно это искажение цветов – признак сильного, неприемлемого шума. Хотя и меньшее количество шума может испортить снимок, теперь вы имеете представление об искажении цветов, о котором идет речь.
По мере развития технологии цифровых фотоаппаратов и программного обеспечения (RAW-конвертеров, например), шум становится все менее острой проблемой.
Не бойтесь увеличивать ISO для получения правильной выдержки. Выдержка – это ваша основная задача. Стандартный современный фотоаппарат без проблем воспроизведет уличный дневной свет при ISO 400.
Если все же на вашем снимке присутствует шум, хорошенько рассмотрите фотографию в 100 процентом масштабе, чтобы решить, требуется ли устранить шум, можно ли его обработать или просто оставить, как есть.
Устранение шума: шумоподавление
Шум можно устранить. Однако необходимо быть очень осторожным. Существует множество программ и дополнений к графическим редакторам, которые позволяют устранить шум или снизить его уровень, но при неосторожном использовании они могут нанести намного больший ущерб снимку, чем сам шум.
Программы для шумоподавления могут серьезно повредить детали снимка. Если вы плохо знакомы с работой подобной программы, вы можете испортить фотографию, сделав ее еще хуже, чем до редактирования. Неумелое снижение шума на этом снимке привело к потере контуров, сделав снимок размытым, «пластиковым» и нечетким.
Большинство RAW-конвертеров включают приложения для снижения шума, которые, как правило, дают лучшие результаты. Снимайте в RAW-формате и подходите к подавлению шума с осторожностью.
Вот пример снимка, сделанного при ISO 2500, с высоким уровнем шума:
Если вы решили попытаться устранить шум с помощью RAW-редактора, существуют два основных способа:
Снижениеяркостногошума (Luminance Noise Reduction):
При снижении яркостного шума мы устраняем острые вариации яркости. Этот способ может быть достаточно радикальным. Например, в случае снимка, показанного ранее, снижение яркостного шума привело к потере деталей и структуры изображения.
Снижениецветовогошума (Chrominance Noise-Reduction):
При снижении цветового шума мы устраняем острые вариации цвета. Этот способ значительно мягче. В то время как снижение яркостного шума приводит к слишком размытому изображению, снижение цветового шума дает более зернистый эффект. Хотя в данном случае этот способ не позволил полностью устранить изначальное искажение цвета, оставив зернистые пятна на снимке.
В последнем снимке мы использовали оба способа, чтобы мягко снизить уровень шума, в то же время сохраняя детали и четкость.
И не забывайте, что всегда можно просто уменьшить разрешение изображения. Это поможет снизить уровень шума, а использовать максимальное количество пикселей, которое дает ваш фотоаппарат, не всегда необходимо.
Обработка шума: черно-белое изображение
Как мы уже говорили ранее, самый большой вред, который шум наносит снимку – это мелкие цветные пятнышки, те самые зеленые и фиолетовые точки. Это искажение цветов может сделать изображение непригодным для коммерческого использования или офсетной печати.
Для черно-белой фотографии шум не представляет собой такую большую проблему. Поэтому снимок, испорченный высоким уровнем шума, можно спасти, конвертировав его в черно-белый. Более того, если вы фотографируете при плохом освещении и предполагаете, что на фотографии будет много шума, делайте черно-белый снимок.
Это 100% масштаб фотографии неба, сделанной матрицей 10мп. После конвертации фотографии в черно-белый пейзаж с помощью программы NIK на изображении появилась зернистость как на старых пленочных фотографиях, которая, однако, не портит снимок, а придает ему выразительность. Это неплохая фотография.
Обработка шума: зернистость
Шум и зернистость – не одно и то же. Когда мы говорим о зернистости, мы говорим о текстуре пленочных фотографий. Вкратце, пленка содержит крошечные кристаллы солей галогенидов серебра, которые являются светочувствительным элементом. После проявки пленки эти кристаллы оставляют зернистую текстуру. В черно-белых пленках присутствуют микроскопические нити, которые оставляют реальную зернистость на бумаге. В цветных пленках помимо серебра во время проявки формируются сгустки краски. Серебро затем удаляется с пленки с помощью химикатов, оставляя только цветное изображение. Именно эти маленькие сгустки краски называют зернистостью цветной пленки, хотя, строго говоря, зернистостью они не являются.
Чем более чувствительна пленка (эквивалент более высокой ISO в цифровых фотоаппаратах), тем более крупные остатки серебра и сгустки краски, и тем чаще они образуют мелкие хаотичные скопления, становясь более заметными для невооруженного глаза.
Это 100% разворот отлично отсканированного негатива. Разрешение фотографии 8000 пикселей, достаточно для использования изображения в любых целях. Это неплохая фотография.
Зернистость – одна и эстетических особенностей пленочных фотографий. Во многих цифровых редакторах есть фильтры и опции для имитации зернистости пленки. Зернистость и цифровой шум – это не одно и то же. Хотя осторожное применение пленочной зернистости может замаскировать неравномерные цветные точки с помощью красивой, равномерной текстуры.
Четких и простых правил применения данного способа нет, основным ориентиром служит конечный результат, а если перестараться, пострадает качество изображения. Начните обработку RAW файла, работайте медленно и осторожно, и внимательно следите, когда увеличение зернистости начинает скорее вредить снимку, чем делать его лучше. Чрезмерное применение искусственной пленочной зернистости может придать снимку чересчур обработанный, неестественный вид.
Это 100% разворот очень красивой и великолепно использованной зернистости. Учитывая, что фотография была сделана матрицей 21мп, вполне уместно применение подобной однотонной зернистости, чтобы подчеркнуть настроение более художественных снимков. Это неплохая фотография.
Оставить, как есть: приемлемый шум
Если цифровой шум не искажает цвета, обладает ровной текстурой и сочетается с общей композицией снимка, создавая красивое изображение, его не обязательно устранять, он может даже выглядеть красиво. Если у шума равномерная красивая текстура, не стоит беспокоиться. Сохраняйте критический подход и честность. Подходите к вопросу осмотрительно, избегайте искажения цветов, но не бойтесь небольшого количества шума.
Статья написана по материалам фотобанка iStockPhoto, фотографии авторов Gremlin.
Последнее изменение: 17 октября 2019 в 16:18.
Боремся с шумами на фотографиях
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:
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:
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:
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.
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)
Тема «шумов» на цифровых снимках это тема которая нас всех волнует т.к. ошибки экспозиции или желание фотографа показать детали в тёмных областях снимка ведут нас к осветлению изначально темного снимка и из ТЬМЫ появляются ШУМЫ 🙂
Сегодняшняя моя статья будет краткой (но наглядной и важной!) т.к. и без того немало сил вложено в измерения, приспособление скрипта графиков и чтение огромного количества литературы по теме. Всё не охватить, у меня еще заготовлено для вас много интересной информации, в том числе в переведённом с английского языка виде.
Все ваши конструктивные замечания по теме я учту и отвечу т.к. на первый взгляд всё просто, но чем глубже вникаешь, тем сложнее.
Итак, ШУМЫ
Существует много типов «шумов», которые влияют на цифровое фотографическое изображение.
Краткое описание шумов приведённое мной здесь основано на статье Emil Martinec, профессора по физике в университете Энрико Ферми и колледже университета Чикаго и других сходных статьях.
Фотонный шум
Свет состоит из отдельных сгустков энергии названных фотонами. Фотоны попадают на светочувствительный элемент в разное время и разные точки. Из-за этой неравномерности мы получаем разные результаты в разных сенселях и можем говорить о том что световой поток шумит (у нас нет единого уровня света, он всё время неоднородный по площади сенсора). Чем больше фотонов попадает на сенсель, тем лучше отношение сигнал / шум (SNR) благодаря которому мы можем высветлять картинку без видимого шума.
Важно: фотонный шум возникает при наличии света. Если я плотно закрою объектив крышкой, то фотонного шума на чёрном кадре не будет.
Шум чтения.
Зависит от электронной начинки камеры. Это процесс измерения количества попавшего на сенсель света и перевод этого значения в цифровой вид. Касается как качества сенселей, так и качества АЦП и потерь на электрической обвязке. Т.е. это тот «шум», который генерирует сама фотокамера.
Структурный шум (бандинг)
Структурный шум это разновидность шума чтения, но мы выделим его в отдельную категорию т.к. он визуально может быть отличим от других видов шума.
Человеческий глаз легко различает узоры и потому мы замечаем повторяющиеся рисунки на общей картине шумов.
Тепловой шум
Тепловой шум связан с нагревом сенсора. Чаще всего проявляется на длинной выдержке когда сенсор нагревается, выдержки примерно с минуту и более.
Особенно проявляются «горячие» пиксели, которые в обычных условиях не видны.
Кроме того тепловой шум генерирует нагрев усилителя сигнала, он виден как свечение.
Nikon D800, свечение в нижней части кадра
Another thermal contribution to image degradation is amplifier glow, which is caused by infrared radiation (heat) emitted by the readout amplifier.
For exposures of less than a second or so, read noise is relatively constant and thermal noise constitutes a negligible contribution to overall image noise. It will not be considered further in our discussion.
Неоднородность сенселей
Характеристики отдельных сенселей отличаются т.к. нет ничего идеального и таким образом измеренное ими количество фотонов тоже отличается.
PRNU «noise» grows in proportion to the exposure level — different pixels record differing percentages of the photons incident upon them, and so the contribution to the standard deviation of raw values from PRNU rises in direct proportion to the exposure level. On the other hand, photon shot noise grows as the square root of exposure; and read noise is independent of exposure level. Thus PRNU is most important at the highest exposure levels.
At lower exposure levels, photon noise is the dominant contribution until one gets into deep shadows where read noise becomes important.
Ошибки дискретизации
Округление значений до целочисленных, влияет слабо.
Резюме по шумам
Из всех типов «шумов» нас будет больше волновать шум чтения т.к. во-первых, он играет наиболее важную роль при слабом сигнале в тенях (это те самые тени, которые мы собрались «вытягивать»), а во-вторых, мы можем его уменьшить выбрав камеру, которая меньше «шумит».
Для того чтобы выделить шум чтения мы закрываем объектив или байонет камеры крышкой (лучше байонет), ставим выдержку 1/125 sec, диафраму f8 и наименьшее ISO.
Если мы делаем наши измерения с объективом, то поставьте его на метку бесконечности и используйте телеобъектив чтобы не было виньетирования. Для той же цели мы прикрываем диафрагму.
Снимаем в RAW на всех значениях ISO с интервалами 1/3 EV, т.е. 100, 125, 160, 200 и т.д.
На разных фотокамерах наименьшее ISO отличается. Минимальное я пока нашёл ISO 31 у Nikon D850.
Графики шума чтения
Данные по камерам будут мной время от времени пополняться и они будут еще быстрее пополняться, если вы увидите что вашей камеры в списке нет, сделаете серию снимков по моему описанию (закрытый крышкой байонет, выдержка 1/125s, диафрагма f8 и изменение ИСО от минимума до максимума с шагом 1/3 EV. Все снимки в RAW), выложите куда-то в облако (Яндекс.Диск или подобное) и пришлёте мне ссылку на di@vargone.ru. И я буду признателен и всё фотографическое сообшество!
Данные по тем камерам, которые уже есть среди протестированных я тоже принимаю, по ним я построю график колебания шумности в пределах одной модели фотокамеры. Пока все дублирующиеся камеры которые я проверял, что старые, что новые, «шумят» очень близко в пределах одной модели, но кто знает? Может именно ваша камера отклоняется от заводских норм.
Итоги и выводы
Сегодняшняя заметка касается в основном желающих вытаскивать детали из теней и я знаю, что таких фотографов много. Хороший способ иметь мало шумов на снимке это не вытаскивать тени, оставляя их там где они есть. Вот темно под скамейкой и правильно. Свет туда не попадает, ничего интересного там нет — оставьте, пусть будет темно. А если «вытаскивать», то вот они шумы, в полном объеме.
С шумом чтения можно бороться если делать «темновой» кадр и вычитать его из следующего. Так поступают некоторые современные фотокамеры. Я лично пока заметил это только за FUJI GFX 50s, которая и лидирует по низким шумам чтения среди всех остальных фотокамер.
Вот как раз про методы борьбы с шумами это следующая отдельная тема. Пару приёмов я вам расскажу.
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?
Читайте также:
Добавить комментарий Отменить ответ
25 thoughts on “ Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов) ”
Спасибо, Дмитрий, интересная информация!
Правда, я так с лету в общем понял, но люблю докопаться до полного понимания, так что придется тему в будущем изучать подробно и детально.
Читал на www.ixbt.com/digimage/res-noises.shtml их методику, но у вас тут другой подход.
Кстати, интересно узнать, а вот насколько тот же ACR приукрашивает картинку по части шумов. Вы, случайно, таких измерение не делали?
Графики интересные и полезные. Удобно сравнить по шумам. Единственно, что это цифры. Мы с вами недавно говорили о критериях оценки объектива и сошлись на том, что цифровая и визуальная оценка дает наиболее полную картину. Вот мне не хватает именно визуальной картинки шума. Правда, я не знаю как это все лучше представить, но, наверное, можно найти какой-то способ. Есть же на некоторых сайтах картинки снятые на разных ISO. Хотя тут надо, наверное, использовать какой-то более общий сюжет, чем часто используемая ночная съемка. Лучше что-то при малой освещенности, но более привычное, что все снимают. Чтобы сразу понятно было, устроит это человека или нет. Да, конечно, для разных жанров фотосъемки это разные картинки получатся, пейзажника ведь портрет не интересует, но можно, я думаю, подобрать нечто общее, среднее. Главное, чтобы было сразу наглядно и ясно. Так бы сразу убили 2 зайцев, и качественно все видно и количественно. Но это я так, мысли вслух. Понятно, что у вас не сайт посвященный шумам в разных камерах) Это я больше сам размышляю, чего бы мне видеть хотелось.
Тем более у каждого свои представления о допустимом шуме. Поскольку и люди разные и фото разные, для разных целей. Меня вот уже минимальный шум раздражает на фото)
Кстати, Дмитрий, а вы еще ведете работу по анализу фото на шум? Если ведете, то я снимки сделаю и ссылку скину вам на почту на яндекс диск. Методика у вас описана, байонет закрыть крышкой и снимать как вы пишите, с шагом 1/3 EV в RAW.
Да, другой. Они решили считать один реальный кадр идеальным и сравнивать с ним, потому возникла проблема совмещения кадров и проч. В моём случае такой проблемы нет т.к. фоном является черный цвет, ноль. Все что отлично от него — «додумано» камерой.
Если же крышку объектива открыть, то кроме этой очевидной проблемы, с которой столкнулись ребята из iXBT есть еще вопрос фотонного шума, который они не учитывают. Свет разного спектра и разной интенсивности даст разный фотонный шум.
Не знаю зачем они решили «изобретать велосипед». Методики давно известны и описаны теми кто занимается измерением «шумов».
цифровая и визуальная оценка дает наиболее полную картину. Вот мне не хватает именно визуальной картинки шума
Мне тоже не хватает и я планировал вставить в эту базу фрагменты кадров для которых даны цифры, но увы, времени нет.
Есть же на некоторых сайтах картинки снятые на разных ISO
Проблема в интенсивности освещения и спектре света. «Шумность» картинки зависит не столько от выставленного ISO сколько от освещенности снимаемой сцены. А вот этот момент практически никакие сайты фотографические не учитывают. Тот же dpreview не то что слабо освещает мишень, но еще и неравномерно. При том что он, наверное, лучший в плане «посмотреть как картинка будет смотреться на нужном ISO».
Понятно, что у вас не сайт посвященный шумам в разных камерах)
Мне был интересен этот вопрос и я основательно в нём покопался и даже сделал графики. Но поняв что ключевым моментом будет являться освещенность сцены, а параметр ISO официально упразднён я несколько остыл к вопросу. Сейчас я провожу эти тесты больше не для выяснения какая камера сильнее шумит, а для выяснения какая камера включает внутрикамерный «шумодав» в какой момент.
Меня вот уже минимальный шум раздражает на фото)
Вот и это тоже. «Шумность» камеры не может быть единственным критерием. Тем более что времена когда сенсоры были очень «шумные» ушли в прошлое. Теперь эти тесты актуальны больше для смартфонов.
вы еще ведете работу по анализу фото на шум?
Если мне присылают данные с какой-то новой фотокамеры, то я анализирую и добавляю её на график. Если вы пришлёте, то буду благодарен и добавлю (только посмотрите список камер в статье чтобы не делать лишнюю работу, камеры не должно быть в списке). А такой активной работы как раньше не веду.
Следующим моим проектом было измерение длины импульса вспышки, если вам вдруг будет интересно. Там тоже много нюансов.
Закончив с длиной импульса (постигнув вопрос на достаточную глубину) я задался вопросом спектра света. И вот тут пока остановился тк спектрометр купить не удалось, жду предпосылок для продолжения работы.
Вот и мне показалось, что ребята с ixbt «нашли себе проблему» с этим совмещением. Да, еще и фотонный шум. Если учесть ваши слова, что фотонный шум меняется при разном спектре и разной интенсивности, то все становится слишком непредсказуемо. Они, правда, упоминали, что их графики в целом похожи на графики измерения шумов у других авторов, но я не проверял, читал чисто ознакомительно.
Вы и так много сделали. Если все тут у вас дорабатывать и отслеживать все перемены, то и жизни не хватит.
Интенсивность и спектр. Спасибо, что обратили внимание, надо запомнить. Значит ISO и освещенность, два фактора.
Насчет «параметр ISO официально упразднен», вы не подскажете, в каком смысле? Вроде как на камерах он присутствует? И по поводу «включения внутреннего шумодава», вы имеете в виду официальный порог когда начинает срабатывать внутренний включенный шумодав или может нелегальное т.с. включение шумодава?
Да, я проверю ваш список камер, конечно. К чему высылать то, что уже есть.
«Измерение длины импульса вспышки», вы знаете, я как-то до этого не дошел, но ознакомлюсь. Наверное, тема важная, ведь не только из чисто познавательного интереса вы за нее взялись.
Спектр света, да, тема интересная. А вот, что же вы тут хотели понять в плане влияния на снимок? Или вас спектр интересовал в каком-то ином смысле?
их графики в целом похожи на графики измерения шумов у других авторов
Вот у меня лично сомнения, учитывая что методика кардинально отличается и я в ней вижу непредсказуемые факторы. Написали бы хотя бы каких именно авторов.
Значит ISO и освещенность, два фактора.
Освещенность и спектр света. Лампы могут быть светодиодные, флюорисцентные, накаливания и т.п. Нужно смотреть CRI и чтобы баланс белого был 5500К.
А ISO само собой, мы же его влияние и смотрим.
Присутствует, но в официальном документе его отменили для файлов RAW.
По сути мы пришли к тому что есть одна базовая чувствительность, а все остальные будут достигаться банальным осветлением картинки. Так что измерять тут нечего станет скоро. По-крайней мере на всех ISO смысла иметь не будет, достаточно одного — базового.
нелегальное т.с. включение шумодава
Вот именно оно. Когда вы ставите более высокое ISO, а камера берет картинку с предыдущего, осветляет и применяет шумодав выдавая за повышение чувствительности.
что же вы тут хотели понять в плане влияния на снимок
Это важно для студийной фотографии ибо многие фотографы, да и я тоже не могли понять почему при источниках освещения 5500К, даже дорогих, плавает баланс белого. Спектрометр даёт возможность в этом разобраться. Но эту тему я только начал и меня тогда просили не выкладывать результаты для конкретного осветительного прибора.
Наверное, поэтому на ixbt и не привели никаких ссылок на другие исследования, типа «из достоверных источников стало известно. »)
Спектр это хорошо, но только как его мерять без спектрометра? Понятно, что если «при источниках освещения 5500К. плавает баланс белого», то плавает он не спроста. И кто тут «мясо съел» довольно очевидно) Поэтому вас и попросили, не оглашать)
С этим ISO вообще какие-то странные игры. И что теперь будет? Снимаю в RAW, а в данных ISO все время 100, минимальное, или вообще прочерк? А камера творит что хочет?
поэтому на ixbt и не привели никаких ссылок
Первейшая ошибка — аксиома. И чтобы не проверить было. А то вдруг кто проверит, найдет ошибку и все тесты «коту под хвост».
как его мерять без спектрометра?
Никак, конечно. Потому я так сожалею, что у меня его нет.
Само собой. Тут только скажи что модификаторы света (софтбоксы, рефлекторы и проч.) меняют спектр и начнётся вой не слишком образованных пользователей. Они же не станут разбираться почему так, а не иначе. Почему без модификатора спектр уходит в одну сторону, а с модификатором исправляется и становится белым. Им хочется думать что всё идеально, что ткани прозрачные и металлы отражают идеально то что на них падает.
Будет снято на базовом ISO, самом малошумном, а для RAW конвертера метка на сколько ступеней осветлить программно. Камеры уже и сейчас творят много чего «за спиной» пользователя. И RAW конвертеры тоже
А в чем проблема со спектрометром, если не секрет? Их вроде как много разных делается, но вам, наверное, нужен не самый простой? Тут только цена, наверное, может остановить.
Ну и пусть себе воют. Интересная картина выходит, «вой фотографов на спектрометр») Хоть маслом пиши на холсте)
Я думал, что идеалистов уже не осталось, ан нет. Хотя, по мне, это все кулики, хвалящие свое болото. Пусть кривое и косое, но мое, тем более клиентов парят, что все у них тип-топ. Да, поднимать планку у нас желающих мало, крайне мало. Лучше вниз, легче, проще, доходней. Чем тупей заказчик, тем лучше, можно что хошь впарить и не заморачиваться. Как там раньше на офенском или мазовецом языке продавцы говорили: «Обтыривай, маз! Дулец-то яманный!» Ничто под Луной не меняется, только больше, к сожалению, становится, особенно в наше время.
Странное решение с ISO. Может формально создатели нового стандарта по своему правы, если уж бренды брешут как сивые мерины жонглируя дутыми цифрами, то лучше убрать это «непонятно как измеряемое ISO», не знаю. Как по мне, так лучше бы ввели наоборот, жесткий стандарт. Хотя кому это нужно? Пользователю? А кому нужен пользователь? Нужен платежеспособный потребитель, в одном смысле, покупатель. Мне все «Мертвый сезон» вспоминается.
«- А человек, прошедший психо-химическую обработку будет радоваться непрерывно.
— Радоваться, что ему тепло. Что помидор красный.
— Что ровно в 2 часа, что бы не случилось, он получит свой питательный бобовый суп.
— А ночью — женщину. При условии, если он будет прилежно трудиться.
— Ну, разве это не милосердно?»
-Радоваться, что он купит новую камеру. Ведь производитель сказал, что она самая хорошая.
-Радоваться, что он купит новый смартфон. Ведь производитель сказал, что он самый лучший.
Про фокусы камер и конвертеров уже даже добавлять не хочется.
Ладно, не веселый у меня комментарий получился. Ну, как есть. Не все ж сиять как медный пятак)
в чем проблема со спектрометром, если не секрет?
Более-менее хороший спектрометр стоит 100 тыс.руб. Или стоил. Сейчас и подорожать мог и вообще может отсутствовать в продаже в РФ.
Пока плюс от аналогового усиления сигнала был они честно использовали понятие ISO.
А сейчас усиление сигнала в камере потихоньку теряет смысл, удобнее и качественнее осветлять на компьютере где стоит мощный процессор. Файлы, правда, тяжелее открываются из-за таких перерасчётов, но это для общества потребления хорошо — фотографы купят новые компьютеры.
Когда вы спрашиваете «Почему?» мне тоже немного грустно что столько планов не реализовалось. Но значит в этом месте и в это время они не востребованы. Как там в песне:
«Но точно знаю, что вернусь.
Пусть даже через сто веков.
В страну не дураков, а гениев. «
Я не хотел вас огорчать, Дмитрий, извините. У вас и так сейчас, наверное, дел невпроворот.
Да, я понимаю, это грустно, когда мечты и планы не сбываются. Но тут есть 2 высказывания, тоже в тему.
«Делай что должен и будь что будет!» Если вы сделали все, что могли, то вам не в чем себя упрекнуть по самому большому счету. Выше головы не прыгнешь, во всех смыслах. Вселенная слишком велика чтобы отвечать всем чаяниям человека. А когда человек сделал все, что мог, он выполнил свою задачу, и может пребывать в мире сам с собой, а если это так, то «Дьявол и Бог не в счет».
«Когда караван поворачивает назад, впереди оказывается хромой верблюд») Главное, чтобы партия (в игре) продолжалась.
Да и потом, человек и все что с ним происходит это не застывший факт и не приговор, кто знает, что будет завтра, если вы прилагали большие усилия сегодня? Иногда и тактическое поражение не отменяет стратегической победы.
Спасибо на добром слове!
Вам отсылал ещё с canon 2000d, там тоже 24 мегапикселя матрица, но видимо следующего поколения, тоже очень интересно сравнение.
Да, надо загрузить тестовые снимки с EOS M6, обязательно напишу!
А можно в двух словах про вычитание темного кадра?
Как я понимаю это дубликат с поправкой экспозиции в минус, а как вычитание сделать одного из другого?
Эх, жаль, что еще Canon 5D Mark II. Но сравнение Первого пятака и третьего удивили. 🙂
Александр, скоро еще несколько камер добавится и качественно переработаю материал (добавлю примеры фрагментов снимка с шумами)
Похоже, данные в вашем графике по шумам не совсем корректны. Из них следует, что шумы у Никон Д750 будто бы больше, чем у Никон Д7100. В отношении Пентакс К-1 можно вообще заподозрить зловещий заговор ))
Дмитрий, спасибо за большой и полезный труд!
Хотелось бы также увидеть краткое описание методики, с формулами, использованными для обработки данных, если это возможно.
Павел, конечно, описание методики в ближайшее время!
Не хотел писать сразу чтобы другие сайты банально не скопировали.
Я об этом не подумал. Может, тогда не надо все нюансы? Просто в общих словах — берем кадр, делаем то-то. Потому что ничего не написать о методике тоже плохо, как и написать всё
Если вкратце. Была такая книга «Desktop scanners : image quality evaluation / Robert Gann.».
Там впервые (насколько знаю) было предложено оценивать шум по формуле: SNR = Mean / Std.Dev
Предложение очень здравое и им пользуются все до сих пор.
SNR — соотношение сигнал / шум (signal to noise ratio)
Mean — уровень сигнала (average intensity value)
Std Dev (Standard deviation) — стандартное отклонение (how widely intensity values vary)
При закрытой крышке уровень сигнала ноль. А вот отклонение как раз показывает насколько камера шумит сама по себе, без фотонного шума. Т.е. если бы мы оценивали не абсолютно чёрный кадр с шумом, а реальную картинку, то использовали бы еще и Mean, чтобы можно было сопоставлять результаты измерений снимков сделанных в разных условиях освещения.
Для оценки результатов можно использовать фотошоп, он даёт нам значения Mean и St.Dev, но тут кроется подвох. Если мы будем смотреть в фотошопе, то проявлять будет RAW конвертером, а они давно уже не нейтральны, для разных камер повышают яркость, используют шумодав и правят дисторсию _не информируя_ об этом пользователя и, как правило, эти функции неотключаемы. Т.е. ползунок шумоподавления есть, а реакции на него нет т.к. он всегда включен.
Если RAW конвертер вмешался в обработку снимка, то результаты не могут считаться корректными. Конвертеры у многих разные (Adobe Camera Raw, Capture One, RawTherapee, Irridiant, RPP и т.д.).
Потому я использую программу для исследования RAW файлов — RAW Digger. Он делает только демозаику с помощью бесплатной библиотеки Libraw и всё. Таким образом берутся RAW снимки на разных ISO, загружаются в RAW Digger и проводится анализ по центру кадра где нет виньетирования.
Проверка
Понятно, что методику нельзя использовать без перепроверки результатов. Потому кроме как тестировать на темновых кадрах я проверял проходящие через меня камеры и на обычных кадрах. Делал снимок со штатива с одинаковыми параметрами, находил однородную плашку (например, ровная серая стена здания) и измерял шум по Mean / St.Dev. Результаты пока подтверждались.
Также я сравниваю результаты с сайтом Photons to Photons, который измеряет ДД (ДД ограничен шумамми в тенях) по той же примерно (!) методике. Результаты близкие, графики имеют изгибы в тех же местах и менее «шумящая» камера по моим тестам у них также имеет преимущество по ДД.
Итоги и выводы
Конечно, нужно собрать массу материала, его внимательно проанализировать и к каждому графику приложить семплы сравнения с другими камерами. Это в будущем. Но сейчас уже можно что-то говорить о «шумах» и, главное, об использовании «нечестных» способов улучшить картинку (шумодавах, инвариантном ИСО и т.д.)
Вычитание темнового кадра есть почти на всех фотоаппаратах, но по умолчанию часто выключено. Эту функцию включал даже на древних Nikon D70 и Canon 10D.