Dijital bir fotoğraftaki gürültü nedir?


30

Dijital görüntülerde “gürültü” olarak adlandırılan ne tür etkiler vardır?

  • Farklı gürültü kaynakları nelerdir?

  • Her tür gürültüye neden olan nedir?

  • Farklı gürültü türlerinin özellikleri nelerdir?

  • Farklı gürültü türleri görsel olarak görsel olarak nasıl ortaya çıkar? (yani, farklı türden sesler "farklı görünüyorsun" sonuçta ortaya çıkan görüntüdür ve bunlar göze nasıl farklılık gösterir?)

  • Her türü nasıl küçültebilirsiniz?

  • Her farklı tür için en uygun işleme sonrası teknikler nelerdir?

Yanıtlar:


32

Gürültü, genellikle "saf" bir sinyalden herhangi bir sapma olarak tanımlanır. Sinyal, görüntünün parlaklık deseni olarak alınır, bu nedenle görüntüyü temsil eden piksel değerlerinde herhangi bir değişiklik gürültüdür. Bu varyasyonlar temel olarak aşağıdakilerden kaynaklanmaktadır:

  • Atış sesi. Fotonların bir ışık kaynağından yayıldığı rastgele yol, görüntü parlaklığında rastgele değişikliklere neden olur. Fotonlar ne kadar az olursa, bu gürültü o kadar belirgindir. Sensöre daha fazla ışık alınarak azaltılabilir.

  • Karanlık akım (termal) gürültüsü. Fotoğraf makinesinin ürettiği ısı (tıpkı ışık gibi elektromanyetik radyasyon olan sensörde ortaya çıkabilir). Sahnenin bir parçası olmadığı için gürültü. Sensörün soğutulması, pozlama sürelerinin sınırlandırılması (sensör ne kadar uzun süre ısınırsa aktif olur) veya orijinal görüntüden çıkarmak için karanlık bir çerçeve (yani deklanşör kapalı veya objektif kapağı açıkken) düşürülerek azaltılabilir. kameraların bunu otomatikleştirmek için bir ayarı vardır).

  • Fotoğraf tepkisi düzgün olmayan (sabit kalıp gürültüsü). Bu, silikondaki piksellerin komşularına göre biraz daha fazla veya daha az hassas olmasına neden olan kusurlardan kaynaklanmaktadır. Kalibrasyon PRNU'yu azaltabilir, ancak maruz kalma süresi gibi parametrelere bağlı olabilir.

  • Gürültüyü oku. Sensör piksellerinden değerleri okuyan devre tarafından üretilen elektriksel gürültü. Daha yüksek bir ISO (sinyalin en üst düzeye çıkmadığı durumlarda, okuma araçlarından önce sinyalin yükseltilmesi durumunda, sinyalin daha küçük bir yüzdesi olduğu) veya daha düşük okuma gürültüsü olan bir kamera kullanılarak azaltılabilir . Size okuma gürültüsü hakkında fikir vermek için ISO bazındaki gölge gürültüsü rakamlarına bakabilirsiniz.

  • Miktar gürültüsü. Analog bir sinyal sonlu belirli dijital değer kümesine dönüştürüldüğünde yuvarlama hataları. Genellikle farkedilmez, piksel başına daha fazla bit depolayan bir sensör kullanılarak, örneğin 12 yerine 14 azaltılabilir.

Aşağıdakiler teknik olarak gürültüdür ancak nadiren şu şekilde anılır:

  • Moire / örtüşme. Bir çeşit uzamsal nicelik gürültüsü, takma, girişim desenleri ve sensör elemanlarının sabit aralıkları nedeniyle ortaya çıkar. Örtüşme önleyici bir filtre (genellikle standart olarak sensöre takılı) veya örnekleme frekansını (birim alandaki piksel sayısı) artırarak, yani aynı lensle daha fazla megapiksel azaltılabilir.

  • Bir resim JPEG olarak kaydedildiğinde, sıkıştırma eserleri. JPEG'ler için en yüksek kalite ayarını seçerek veya çiğ çekerek azaltılabilir.

  • Sıcak pikseller, sıkışmış pikseller, karanlık pikseller. Her zaman sıfırı ya da mümkün olan maksimum yanıtı veren sensör elemanları.


"Renkli gürültü" terimi, gürültünün kendini nasıl gösterdiğini açıklar - bu, yukarıdaki gibi bir gürültü kaynağı değildir. Renk gürültüsü, yalnızca parlaklıklarında değil, piksellerin rengindeki rastgele değişikliklere de işaret eder. Renk gürültüsünün giderilmesi kolaydır çünkü göz, renkteki uzamsal değişikliklere karşı daha az hassastır, gürültü azaltma nedeniyle detay kaybı daha az belirgindir.

Yine "yüksek frekanslı gürültü", bir başka özelliği, uzaysal frekansı veya gürültünün tepe noktalarının birbirine ne kadar yakın olduğunu ifade eder.


4
Güzel cevap ... bu gürültü kaynaklarının (JPEG artefaktları hariç) işlenmemiş verilerde bulunduğunu ve bu değerin piksel başına bir renk (kırmızı, yeşil veya mavi) olduğunu belirtmekte fayda var. Bu nedenle, gürültünün kesin görünümü ("renk gürültüsü" gibi) aynı zamanda, renkli bir görüntü oluşturmak için verileri birden fazla pikselden birleştiren demosaicing algoritmasının detaylarına da bağlıdır.
coneslayer

Vay, daha önce gürültü anladığımı sanıyordum, ama bu başımın çok ötesindeydi.
dpollitt

@ coneslayer - aslında, bir Foveon sensörünüz yoksa, bayer düzeni ölçülen bilgiyi yongadan piksel başına bir renge sınırlar. Üç renkli bir görüntü üretmek için bu şebekenin daha sonraki enterpolasyonu, üretilen gürültüyü daha da şiddetlendirir, ancak kendi başına bir gürültü kaynağı değildir. Bu, pratik olarak konuşursak, gürültünün tek bir pikselle sınırlı olmadığı, dolayısıyla çıkarmanın acı verici olabileceği anlamına gelir (teorik açıdan).
mmr

2
foveon laneti! Bu sensör olmadan, bayer sensörleri veya aşağılayıcılıktan her söz ettiğimde [en çok] söylemek zorunda kalmam! Demosaicing sonucu olmayan, monokrom veya renkli görünen gürültü kaynaklarına sahip olmak hala mümkündür, örneğin, yakın görünür kızıl ötesi spektrumdaki gürültünün kırmızı filtrelerin arkasındaki pikselleri uyarması daha olasıdır.
Matt Grum

1
@Nir Evet, atış iyotunun bir parçası. ISO'yu yükseltmek, birçok insanın düşündüğü gibi gürültü yaratmaz (amplifikasyon işleminden dolayı küçük bir miktar hariç), sadece sinyali ve gürültüyü yükselttiği gibi gürültüyü de ortaya çıkarır. ISO'yu artırdığınızda, daha kısa pozlama veya daha küçük diyafram açıklığı kullanmaya meyillidir, böylece daha fazla atış sesi elde edersiniz. Deklanşör ve açıklığı sabit tutarken ISO'yu düşürürseniz, daha az değil, daha fazla gürültü elde edersiniz!
Matt Grum

-5

Daha yüksek ISO değerlerinde görülebilen tüm kameralarla birlikte gelen iki tür gürültüyü bilmeniz yeterlidir.

  • Chroma Gürültü - renkli lekeli gürültü tipi.
  • Parlaklık Gürültüsü - tahıl, film benzeri gürültü.

Bu tür gürültüyü en aza indirmek için görüntü kalitesini bozmaya başlayan daha yüksek ISO değerlerinde çekim yapmamaya çalışın (her kamera için farklı). F2.8 veya F1.4 gibi hızlı lenslerin kullanılması, düşük ışık koşullarında deklanşör hızını yeterince yüksek tutmak için ISO'yu çok yüksek itmemenize yardımcı olabilir. Sahne çok karanlıksa, gürültüyü en aza indirmenin tek yolu flaş kullanmaktır.

Son olarak, IQ'dan ödün vermeden sizin için bir miktar gürültüden kurtulmanıza yardımcı olabilecek Noise Ninja veya Dnoise gibi bir yazılım var.


1
Açıkçası doğru değil - özellikle "yüksek ISO değerlerinde görülebilir" kısmı ve bütün D3 yorumları.
rfusca

1
Bu atmosferi yükseltmeyeceğim, ancak iki tür gürültü hakkında (aşırı) basitleştirilmiş ifadeyi çok kötü bulmuyorum. Nikon hakkında şeyler kaldırılırsa, bunun yararlı basitleştirilmiş eğer cevap :-) olabileceğini düşünüyorum
Martin
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.