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.
FOTOŠKOLA: Šumí jak umí (a jak mu dovolíme)

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

Nejnovější 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

10 tipů pro natáčení videa chytrým telefonem

10 tipů pro natáčení videa chytrým telefonem

Mobilním telefonem zaznamenáváme okolní svět nejen ve formě statických fotografií, ale i v podobě pohyblivých obrázků. Přinášíme několik jednoduchých triků, jak si natáčení videa telefonem usnadnit a dosáhnout při tom zajímavých výsledků.

Jak portrétovat muže tak, aby vypadal jako James Bond? Zde jsou 3 jednoduché kroky

Jak portrétovat muže tak, aby vypadal jako James Bond? Zde jsou 3 jednoduché kroky

Také často slýcháte, že fotografie je hlavně o světle? No jo, ale co póza portrétované osoby? U té až tak nezáleží, jaká kvalita světla bude, když se bude tvářit jednoduše blbě.

Jak vybrat objektiv: Optická kvalita a čtení grafů

Jak vybrat objektiv: Optická kvalita a čtení grafů

Vybrat správné tělo fotoaparátu je jen prvním krokem ke kvalitní fotografii, pomyslným štětcem, kterým vykreslíte obraz, je objektiv. Podobně jako v malířství i zde je poměrně široká nabídka nástrojů. Jak se v nich vyznat?

Smartphone Photography 101 vám pomůže zlepšit váš fotografický um

Smartphone Photography 101 vám pomůže zlepšit váš fotografický um

Nezáleží na tom, kolik lidí už fotografuje mobilními telefony a kolik snímků už tak vyfotili. Stále najdete větší množství těch horších, než těch lepších. I pro ně je připraveno několik rad, které by ji mohly pomoci zlepšit se.

5 tipů jak dosáhnout lepších nočních streetfotek

5 tipů jak dosáhnout lepších nočních streetfotek

Noční fotografie je poměrně komplexní disciplínou, v níž se musíte obvykle dopředu rozhodnout, jak má výsledná fotografie vypadat a tomu také přizpůsobit svoji techniku. Oproti tomu streetfotografie je velmi podobná reportáži, kde je třeba být pohotový.

Vánoční světýlka jako zdroj osvětlení pro portréty?

Vánoční světýlka jako zdroj osvětlení pro portréty?

Vánoční osvětlení je jednou z věcí, které využíváme v roce velmi krátce – obvykle pár týdnů na přelomu roku a případně jako výzdobu různých večírků a oslav. Proč ale nezkusit pomocí malých LED světýlek vytvořit zajímavé portréty?

3 nejhorší momenty, se kterými se jako fotograf setkáte

3 nejhorší momenty, se kterými se jako fotograf setkáte

V okamžiku, kdy držíte v ruce pokročilejší fotoaparát, rázem se z vás stává „pan fotograf“, na kterého se obvykle každý obrací pro radu. Pokud ale aparát v ruce nemáte, jste obyčejným člověkem, kterému je třeba vše vysvětlit – v obou rolích se ale dostanete do mnohdy bezvýchodných situací...

Nejčastější začátečnické chyby při úpravě fotografií a jak se jim vyhnout

Nejčastější začátečnické chyby při úpravě fotografií a jak se jim vyhnout

Téměř každý fotograf upravuje své snímky v počítači. Než najde efektivní workflow s kvalitním výsledkem, může to nějaký čas trvat. V našem článku se dozvíte, kterým z nejčastějších chyb je záhodno se vyhnout.