Шум - это тема в фотографии, которая, кажется, создана для того, чтобы вызвать путаницу. Однако очень важно это понимать, если вы хотите максимизировать качество изображения. В этой статье мы подробно расскажем о двух типах шума, влияющих на ваши фотографии: дробовом шуме и цифровом шуме, а также о том, как их минимизировать. Мы также объясним связь между такими вещами, как ISO вашей камеры, и количеством шума на ваших фотографиях. Итак, что такое шум в фотографии и что можно сделать, чтобы его уменьшить?
За несколько лет до того, как я купил свою первую зеркальную камеру, у меня был компактный фотоаппарат, которым я очень хотел научиться пользоваться, но понятия не имел о фотографии. Когда я прочитал в Интернете, что высокие настройки ISO «добавляют больше шума» к фотографии, я, естественно, начал думать, что при таких настройках камера на самом деле становится громче. Я проверил эту теорию, сделав две фотографии с разными значениями ISO, и - могу поклясться в этом! - Затвор камеры был значительно громче при более высоком ISO. В течение смущающе долгого времени после этого я думал, что высокие значения ISO можно использовать, за исключением музеев или соборов, где требуется тишина. Я сомневаюсь, что многие другие люди так безнадежно заблуждаются в отношении шума, но все же есть несколько аспектов шума, которые даже опытные фотографы часто неправильно понимают.
Что такое шум?
Шум - это зернистая вуаль на фотографии, скрывающая детали и делающая изображение значительно хуже. В некоторых случаях фотографии могут быть настолько шумными, что их практически невозможно использовать. На каком-то уровне мы все хорошо знакомы с понятием шума - если не в фотографии, то в других областях, таких как музыка и аудиозапись.
Вы наверняка замечали, что даже в тихой комнате в записываемых вами видео или аудио слышно фоновое «шипение». Это шипение мы обычно не слышим, но оно проявляется в аудиозаписях (особенно при использовании микрофона низкого качества). Где-то в вашем звуке появились несовершенства.
То же самое и в фотографии. На самом деле, даже если вы сделаете снимок с надетой крышкой объектива, полученное изображение не будет полностью черным. Это может быть близко, но всегда будут крошечные недостатки: случайные, яркие и обесцвеченные пиксели.
В этом случае вы можете очень легко увидеть случайные пиксели, просто осветлив изображение в Lightroom или Photoshop. Если вы никогда не делали этого раньше, разумно предположить, что фотография просто плавно масштабируется от черного к серому и белому без проблем, но это не так. Вместо этого на практике фотография будет становиться все более и более уродливой, с огромными областями обесцвечивания и странного вида пикселями. Это известно как шум.
Что вызывает шум в фотографии?
Технически на каждой фотографии всегда присутствует некоторое количество шума. Вы ничего не можете сделать, чтобы предотвратить это; это физическое свойство света и фотографии.
На ваших фотографиях есть два основных типа шума: дробовой шум и цифровой шум. Хотя они происходят из разных источников, дробовый шум и цифровой шум обычно трудно отличить друг от друга, когда вы смотрите на окончательную фотографию, поскольку они обычно приводят к одному и тому же результату: пиксели, которые случайно оказываются слишком яркими, слишком темными или обесцвеченными.
Шум выстрела
Дробовой шум, или фотонный шум, - это случайность, возникающая из-за фотонов в сцене, которую вы фотографируете, которые являются дискретными и случайными.
Свет излучает и отражается от всего, что вы видите, но это не происходит по фиксированной схеме, и результатом является зернистость. Например, очень тусклая лампочка может излучать в среднем 1000 фотонов в секунду, но каждая отдельная секунда будет немного отличаться - 986 фотонов, 1028 фотонов, 966 фотонов, 981 фотон, 1039 фотонов и так далее. Если вы фотографируете эту лампочку длительностью в одну секунду, вы не будете каждый раз получать один и тот же результат. Это то, что фотографы называют «дробовым шумом» на снимке.
Цифровой шум
Цифровой шум, или электронный шум, - это случайность, вызванная датчиком вашей камеры и внутренней электроникой, которые вносят несовершенства в изображение.
Иногда на цифровом изображении четко виден рисунок, хотя это зависит от камеры. И дробовой шум, и цифровой шум важны в цифровой фотографии. Дробовой шум обычно оказывает большее влияние на ваши фотографии, но цифровой шум является причиной того, что фотография с крышки объектива не полностью черная. Каждый имеет значение.
Как минимизировать шум в фотографии
Вы можете воспринимать шум как «фон» для каждого снимка, который вы делаете. Он всегда будет там, что бы вы ни фотографировали. Ваша цель состоит в том, чтобы реальные данные (то есть реальная сцена, которую вы пытаетесь сфотографировать) перевесили этот фон. Лучший способ сделать это - поймать больше света.
Рассмотрим ситуацию, когда вы не улавливаете достаточно света в поле, а шум на изображении подавляет сигнал - реальную информацию. Прежде всего, ваша фотография будет очень темной. Вы не уловили много света со сцены. Но помимо этого, когда вы попытаетесь осветлить фотографию на своем компьютере, вы сделаете и сигнал, и большую часть шума более заметными, в результате чего фотография будет выглядеть очень зернистой и обесцвеченной!
Если вы когда-нибудь слышали термин «отношение сигнал/шум», значит, он имеет в виду именно это. Фотография с «большим количеством шума» не всегда вредна для качества изображения - поскольку сигнал также может увеличиться, возможно, на пропорционально большую величину, что в целом сделает шум менее заметным. Здесь важно просто соотношение.
Итак, как добиться наилучшего качества изображений на фотографиях? Все дело в том, чтобы захватить более реальный сигнал, чтобы вы могли преодолеть фон шума, который всегда будет присутствовать. Вы можете сделать это, используя более длинную выдержку, установив более широкую диафрагму или сфотографировав более светлую (более яркую) сцену. Другими словами, запечатлевая большую «яркую экспозицию».
Воткак уменьшить появление шума на изображении. Любой, кто говорит вам использовать более низкое значение ISO для уменьшения шума, слишком упрощает ситуацию. Если вы просто уменьшите ISO, не меняя никаких других настроек, чтобы захватить больше света, вы просто получите более темную фотографию - фотографию, которую вам нужно будет осветлить при постобработке, обнажая весь шум, который вы пытались скрыть (и, по сути,, обычно больше, чем если бы вы только что использовали более высокое значение ISO).
Как ISO влияет на цифровой шум
Ваше ISO - единственная настройка камеры, кроме диафрагмы и выдержки, которая делает фотографию ярче. Обычно говорят, что повышение ISO (чтобы получить более яркую фотографию) увеличивает шум. Это правда?
Начните с основ. ISO никак не влияет на дробовой шум. Физически не может. Как мы уже говорили, дробовый шум полностью зависит от случайности света, излучаемого и отражаемого от самой сцены, и это не может зависеть от настроек вашей камеры.
Итак, ISO влияет только на цифровой шум, также известный как электронный шум. Поначалу то, как это влияет на это, может показаться удивительным, но после некоторого размышления это имеет смысл: для типичных камер при нормальных настройках повышение ISO снизит количество электронного шума. Это полная противоположность тому, что вам, вероятно, говорили.
Прежде чем в отчаянии бросить фотографировать, помните:Для качества изображения важно не фактическое количество шума. Это соотношение сигнал/шум.
Использование более высокого значения ISO уменьшит «количество» шума. Но когда вы снимаете с высоким ISO, это происходит потому, что у вас не было выбора и вы не могли сделать фотографию ярче каким-либо другим способом, то есть за счет захвата большего количества реального света. Это означает, что ваше соотношение сигнал/шум будет не очень хорошим. Другими словами, вы не собрали достаточно данных, чтобы преодолеть завесу шума, даже если эта завеса немного менее сильна.
Подчеркну, что для вашей камеры полезно уменьшить электронный шум при более высоких значениях ISO. Вот почему мы повышаем ISO в камере, а не снимаем с базовым ISO и все осветляем при постобработке - таким образом вы получаете повышение качества изображения, поскольку электронный шум ниже. Но соотношение сигнал/шум - это то, что действительно важно для качества изображения, поэтому фотографы не снимают все время при ISO 12800. Безусловно, лучший способ уменьшить появление шума на изображении - заглушить его светом.
(Действительно, по той же схеме фотографирование более яркой сцены увеличит «количество» фотонного шума. Но это увеличит сигнал гораздо больше, улучшив соотношение сигнал/шум и, следовательно, изображение качество.)
Работает ли программное обеспечение для шумоподавления?
Наконец, некоторые люди наверняка задаются вопросом о настройках «шумоподавления» в их программах постобработки. Действительно ли они снижают шум или есть подвох?
На практике есть одна загвоздка. Использование алгоритмов шумоподавления уменьшит видимый шум на фотографии, но при этом повредит детали и сделает их менее резкими. Если вы используете слишком сильное шумоподавление, вы получите фотографии, похожие на пластик. Это гораздо хуже, чем простое зерно.
Подавление шума по-прежнему остается полезным инструментом. Если шум на изображении особенно заметен, вам следует использовать постобработку, чтобы уменьшить его часть. Полезный метод здесь - применить выборочное шумоподавление к большим областям без особых деталей, например, к расфокусированному фону, одновременно уменьшая шум в меньшей степени на изображении в целом.
Вывод: не избегайте полностью шумоподавления, но будьте осторожны при его использовании.
Сводка
Фотографии с высоким уровнем шума, цифрового или дробового шума, - это фотографии, на которых случайные недостатки ошеломляют. На самом деле ваша камера не громче, но она может рассердиться из-за того, что реальные детали вашей фотографии недостаточно чёткие, чтобы заглушить шумовой фон.
Эти знания несложно использовать для создания более качественных изображений. Просто увеличивайте количество реальных данных, которые вы снимаете, когда это возможно (с помощью более длинной выдержки, большей диафрагмы или более яркой сцены). Если вы достигли разумного предела для этих трех переменных, оставшиеся у вас варианты не очень хороши. Поднимите ISO, чтобы уменьшить цифровой шум (предпочтительно), или осветлите фотографию с помощью программного обеспечения для постобработки (не так хорошо - если только вы не используете неизменную настройку ISO). В любом случае, всегда лучше сначала поймать больше света.
Цифровой шум и дробовой шум - это случайность, и способ преодолеть случайность - использовать реальные данные. Если вы помните об этом, вы сможете минимизировать шум на фотографиях и делать снимки высочайшего качества.