Gelecekteki teknik ilerlemelerin, yüksek ISO ayarı kullanılırken gürültüyü azaltma veya ortadan kaldırma olasılığı var mıdır veya bu gürültü tüm dijital sensörler için kaçınılmaz ve doğal mıdır?
Gürültünün kaçınılmaz olduğu teorik bir sınır varsa, buna ne kadar yakınız?
Yanıtlar:
Gürültülü görüntü ile sonuçlanan yüksek ISO ayarının kendisinin olmadığını anlamak çok önemlidir, yüksek ISO ayarı kullanmanın çok az ışık yakalamanız anlamına gelir.
Işık, bir ışık kaynağı tarafından rastgele yayılan fotonlardan oluşur. Işık seviyeleri düşük veya pozlama süresi çok kısa olduğunda, elde ettiğiniz foton sayısı önemli ölçüde farklılık gösterir.
İnsanların bir alışveriş merkezinden ayrılma oranını tahmin etmeye çalıştığınızı düşünün. İnsanları saymak için sadece 10 saniyeniz varsa, elde ettiğiniz sonuç tam olarak ne zaman saymaya başladığınıza ve hangi çıkışı seçtiğinize bağlı olarak çok değişecektir. İnsanları saymak için 10 dakikanız varsa, tüm çıkışlar için benzer çok daha kararlı bir cevap alacaksınız (çıkışlar için kişisel bir tercih olmadığı varsayılarak) ve farklı 10 dakikalık zaman pencerelerinde (etkileyen başka bir faktör olmadığı varsayılarak) sonuç).
Yüksek bir ISO ayarı kullandığınızda olan şey budur, çok az foton çekersiniz, böylece tek tip renkteki bir nesneyi kapsayan bir dizi komşu piksel, her biri 4, 3, 4 ve 5 foton alabilir, böylece düzgün tekdüze bir renk yerine her piksel için değişen grenli bir sonuç elde edersiniz.
Bu gürültüye foton gürültüsü denir ve gölgeler dışında yüksek ISO görüntülerinde baskın gürültü kaynağıdır. Sensöre çarpan her fotonu sayan ve sadakatle bildiren mükemmel bir sensörünüz olsa bile, düşük ışıkta hala önemli miktarda gürültü olacaktır.
Bu, yüksek ISO performansı sınırına ulaştığımız anlamına gelmiyor. Henüz bir şekilde değil. Saf foton gürültüsü çok ince tanelidir, yüksek ISO fotoğraflarında gözlemlenen engebeli desen gürültüsünden daha az sakıncalıdır.
Piksel çapraz konuşmayı azaltmak, elektronikleri geliştirmek genel olarak gürültü genliğini azaltmak için küçük bir etkiye sahip olabilir , ancak gürültü kalitesini iyileştirmek için daha büyük bir etkiye sahip olabilir .
Wikipedia'da foton gürültüsünün sadece gürültü kaynağı olduğu "mükemmel" sensör simülasyonu vardır:
Tek tek pikselleri oluşturabileceğiniz daha büyük bir sürüm için tıklayın. Resim Mdf tarafından bazı hakları saklıdır.
kpiksel başına ortalama fotonlarınız varsa , piksel gürültüsünün büyüklüğü olur sqrt(k).
Azalt, evet. Örneğin, Canon 5D Mark III, yüksek ISO performansında Canon 5D'den 2/3 durak daha iyi , ancak sensörleri aynı boyutta olmasına rağmen, yedi yıl daha yeni. Tabii ki, geçmiş performans gelecekteki sonuçların göstergesi olmayabilir, ancak artımlı kazanımların devam etmemesi için bir neden göremiyorum.
Tamamen ortadan kaldırmak fiziksel olarak imkansızdır. Milyonlarca milyonda bir ISO'ya ulaştığınızda, birkaç fotondan veri çıkarmaya çalışıyorsunuz. Teknolojinizin ne kadar iyi olduğuna bakılmaksızın, bilgi ayıklamanız için orada değildir.
Şimdi, 3200 altındaki tüm ISO'lar için "mükemmel" olarak gelince, "mükemmel" için gerçekten tutarlı bir standart olmadığını unutmayın. Sinyal-gürültü oranında bazı teorik sınırlara ulaşan şaşırtıcı yeni bir teknoloji geliştirebilirsiniz, ancak gözlerimin bu pikselin # 0f3ed2 olması gerektiğini iddia etmesi gerçekten önemli mi, sensör # 0e3fd4 olmalı ve sensör # 0d3dd3?
Çoktan oldu! Filmde veya erken dijitalde, yüksek ISO 400 anlamına geliyordu, en son full frame kameralarda 6400 demek. Sorun şu olduğunda, 'Yüksek ISO' daha da yüksek olacak şekilde yeniden tanımlanıyor veya başka bir deyişle yüksek ISO her zaman " o kadar yüksek ki mevcut teknoloji onu gürültülü yapıyor ". Tony tarafından belirtildiği gibi, sonunda, ne kadar ileri gidebileceğine dair fiziksel sınırlamalar vardır.
Hacker News aracılığıyla, yakın zamanda fizik profesörü Emil Martinec tarafından boş zamanlarında yazdığı 2008'den bu makaleye rastladım.
Dijital SLR'lerde Gürültü, Dinamik Aralık ve Bit Derinliği
Olası farklı gürültü türlerini karakterize eder ve göreceli önemlerini açıklar.
Bunu okuduktan sonra, çeşitli sensör gürültüsü türlerini tamamen kaldırmanın imkansız olduğunu anlayacaksınız. Kesinlikle bunları en aza indirmek (çeşitli şekillerde) mümkündür, ancak kamera / sensör üreticisinin başka sorunlar veya değiş tokuşlar (örneğin A / D dönüştürücüsüne ofset uygulanması) getirmesi gereken başka tasarım kararları da vardır. 10 + 11)
Teorik bir sınır hakkındaki sorularınız için:
"Tipik pozlamalar için en önemli gürültü kaynakları okuma gürültüsü ve foton çekim gürültüsüdür."
"PRNU grafiğinin eğiminin tersi (bir örnek için bkz. Şekil 7), PRNU son işlemede telafi edilmediği sürece S / N oranı için bir üst sınırdır."
Bu genel olarak sensörlerle ilgili bir sorundur - optik sensörlerden ivmeölçerlere ve jiroskoplara. Tüm tüketici ürünleri bununla ilgilenir ve gürültüyü kullanıcıdan gizlemeye çalışır - örneğin, telefonunuz, harekete geçmesine neden olan seviyenin çok altında titreşimleri algılayabilir ve size bunu gösterebilecek uygulamalar vardır.
İlgilenilen alandaki sinyalleri doğru bir şekilde kaydedebilen herhangi bir sensör, ilgilenilen alanın dışındaki sinyalleri de kaydedebilir ve ilgilenilen eşiğin altındaki veya üzerindeki sinyallere genellikle gürültü denir. Bu 'sorun' sadece optik sensörlerle ilgili değildir, ilgilendiğimiz şeyleri algılamanın fiziksel sınırlamaları ile ilgilidir.
Bu nedenle cevap hayır - gürültüyü ortadan kaldıracak kadar `` duyarsız '' herhangi bir sensör de istediğimiz sinyalin bazılarını ortadan kaldırarak gürültülü olmayan sensörler oluşturmayı imkansız hale getirir.