DIGIarena.e15.cz

FOTOŠKOLA: Šumí jak umí (a jak mu dovolíme)

Seznam kapitol
Od vzniku digitální fotografie je jejím problémem šum, který je obsažen v každém snímku. Konstruktéři a my uživatelé se snažíme, aby ho bylo co nejméně. Digitální šum, pokud je markantní, se projevuje na fotografii v podobě barevných teček, skvrn a degradace ostrosti. Proč šum vzniká a jak jej omezit, o tom je následující článek.

Proč vzniká šum

Jedna z nejdůležitějších součástí Vašeho digitálního fotoaparátu je snímač. Funkcí snímače je měnit fotony dopadajícího světla na elektrony a tím získávat elektrický náboj jako hlavní stavební kámen budoucí fotografie (odkaz na můj článek „Jak vznikají fotografie v digitálu?“).Čím více světla (fotonů), tím větší náboj (elektronů). Tento převod „mají na starost“ sloučeniny křemíku obsažené ve snímacím prvku. Tyto sloučeniny se však vyznačují nestálostí elektrických parametrů. Dochází k uvolňování a přeskakování elektronů na snímači fotoaparátu, které nevygeneruje světlo odražené od fotografované scény, ale jiné elektromagnetické vlny (např. rozhlasoý a televizní signál, mobilní telefony aj.), ale i teplo. Čím delší je doba expozice, okolní teplota a vnější elektomagnetické rušení, tím více se může vygenerovat nebo přeskočit elektronů, které nenesou informaci o snímaném obrazu. Těmto elektronům se říká šum.
Hodnoty elektrického náboje vygenerované jednotlivými prvky snímače jsou analogovým modelem obrazu, který je dále na cestě k A/D převodníku náchylný na chyby. Teprve na výstupu A/D převodníku je analogový signál digitalizován a je odolný proti poruchám.

V A/D převodníku se přiřazují hodnotám elektrického náboje hodnoty jasu ve škále 0 až 255, tedy pro každý barevný kanál 256 úrovní jasu (RGB v osmibitovém režimu). Nula (teoreticky) je zcela tmavá a 255 úplně světlá. Té odpovídá max zisk např. 2 mV. Takzvané zvýšení citlivosti např. ze ISO 100 na ISO 200 probíhá tak, že AD převodník přiřadí polovičnímu náboji tj. 1mV (a vyšší) hodnotu jasu 255 a stejně postupuje v nižších hodnotách náboje. Tím se snížil maximální zisk z jednotlivých prvků snímače na polovinu a hodnoty šumu zůstaly stejné, neboli odstup od šumu se dramaticky snížil. Šum se už může projevit. Zvláště patrné je to u modrého kanálu, protože ten má nižší citlivost než ostatní kanály, proto musí být zesílen více, tudíž šum je patrnější. Toto „zvyšování citlivosti snímače“ má podstatný vliv na šum výsledné fotografie.


Čas 0,5 sec. ISO 100


Čas 0,5 sec. ISO 400 Šum se podstatně zvýšil. Výřez z části nad nejbližším obloukem.

Měření šumu.

Některé zkušebny měří střední hodnotu šumu daného fotoaparátu a sestavují graf šumu při daném ekvivalentu citlivosti ISO. Tento graf znázorňuje, kolik šumu se nachází v průměrném obraze (všech jasů). Neukazuje šum v konkrétním jasu. V tmavých partiích bývá šum výraznější a rušivější. Modrý kanál (B) vykazuje obvykle vyšší hodnotu šumu než ostatní barevné kanály (RG). Šum je závislý na mnoha faktorech a jde částečně o náhodný parametr. Rozdíly v rámci dvou po sobě jdoucích identických měření jedné laboratoře jsou do 5 %. Mír;u šumu nelze brát jako absolutní hodnotu. Je možné srovnávat jednotlivé fotoaparáty v rámci jedné metodiky (zkušebny). Vypovídací schopnost má i sledování průběhu šumu daného přístroje. V grafech je na horizontální ose ekvivalent citlivosti ISO a na vertikální ose stupnice šumu dané zkušebny (standardní odchylka signálu). Prostě číslo 4 znamená dvojnásobný šum než číslo 2 při dané metodice. Vytváří se graf jasové složky šumu a tři grafy jednotlivých RGB barevných kanálů.

 
Grafy D-SLR zrcadlovky s větším (APS-C) snímačem.
Kultivovaný průběh grafu s pozvolným nárůstem šumu.
I při ISO 1600 fotografie použitelné.

 
Grafy kompaktního přístroje s menším snímačem 1/1,8” rozlišení 8,2 Mpx.
Agresivní nárůst šumu zejména barevného. Od ISO 200 v podstatě nepoužitelné.
Při ISO 300 zapíná redukce šumu, ovšem na úkor jiného parametru obrazu.

 
Průběh grafu klasického kompaktu 1/2,5”, 5 Mpx.
Nárůst šumu není agresivní.

Další kapitola
Seznam kapitol


celkem 32 komentářů

Poslední komentáře

Re: vyborny clanek Mike.M, Mike.M 23. 6. 2006, 16:54
Re: Pokud jsem to dobře .... Pavel 22. 11. 2005, 17:45
Re: Doplneni Pavel 22. 11. 2005, 17:44
Re: Doplneni Pavel 22. 11. 2005, 17:42
Re: CCD vs CMOS Pavel 22. 11. 2005, 17:33

Další podobné články

Jak vytvořit dramatický portrét s jedním světlem?

Jak vytvořit dramatický portrét s jedním světlem?

Jak ručně vyvážit blesk s okolním trvalým světlem

Jak ručně vyvážit blesk s okolním trvalým světlem

Sounds and Visions: Fotografův úvod do světa videa

Sounds and Visions: Fotografův úvod do světa videa

Chcete svým fotoaparátem natáčet video, a nevíte, jak na to? Přinášíme vám několik základních tipů, jak dosáhnout dobrých výsledků – rychle a jednoduše.

8 vět, které fotograf nechce slyšet od svých zákazníků

8 vět, které fotograf nechce slyšet od svých zákazníků

Fotografie, podobně jako jiné služby, je závislá na komunikaci se zákazníkem. A ta může být leckdy zapeklitá, zvláště má-li váš klient mylné, zkreslené, popř. žádné představy o tom, jak toto řemeslo funguje.

Canon Online Learning – vzdělávací program od Canonu

Canon Online Learning – vzdělávací program od Canonu

Staňte se mistrem streetfotografie

Staňte se mistrem streetfotografie

Proč vypadá video ve vysokém rozlišení špatně a jakou roli hraje bitrate?

Proč vypadá video ve vysokém rozlišení špatně a jakou roli hraje bitrate?

Zkuste malování světlem – není to těžké

Zkuste malování světlem – není to těžké

Malování světlem neboli lightpainting je v poslední době stále populárnější technikou při fotografování – ovšem jak ji správně ovládnout? Přístupy a postupy jsou různé a praxi rozhodně nenahradíte.