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

Co dělá fotografii skvělou fotografií?

Co dělá fotografii skvělou fotografií?

Na fotografovu oblečení při focení portrétů záleží více než si myslíte!

Na fotografovu oblečení při focení portrétů záleží více než si myslíte!

I když to tak na první pohled vypadat nemusí, do jisté míry opravdu záleží na tom, jakou barvu má fotografovo tričko při focení portrétu. Tušíte proč by tomu tak mělo být a neměli byste se soustředit pouze oblečení toho, kdo je před objektivem?

5 tipů, jak zamaskovat dvojitou bradu u portrétu (i selfie)

5 tipů, jak zamaskovat dvojitou bradu u portrétu (i selfie)

Při fotografování portrétů můžete v hojné míře využít triků, které skryjí různé nedokonalosti lidského těla a obličeje především. Častým a typickým problémem je u portrétovaných dvojitá brada. Její zamaskování je však poměrně snadné.

Co dělat a nedělat při krajinářské fotografii?

Co dělat a nedělat při krajinářské fotografii?

Krajina může být velmi zajímavým tématem, ale mnohdy také mohou výsledné snímky přinést zklamání, když se nedaří zachytit to, co sami vidíte lidským okem. Na co dávat pozor a na co se zaměřit u krajinářské fotografie?

Naučte se to nejdůležitější ve Photoshopu!

Naučte se to nejdůležitější ve Photoshopu!

Adobe Photoshop je mocný nástroj nejen pro postprodukci fotografií, ale také pro tvorbu grafiky. Vzhledem ke svým možnostem se však mnohdy stává obtížným na zvládnutí – nová série návodů by měla výrazně pomoci.

Naučte se fotit (nejen) iPhonem v 16 krocích

Naučte se fotit (nejen) iPhonem v 16 krocích

Apple na svých internetových stránkách uveřejnil sérii šestnácti videí, která vám napoví, jak fotit s telefony iPhone 7 a iPhone 7 Plus. Některá z nich j však možné aplikovat i na ostatní mobilní telefony a některé fotoaparáty

Jak dostat hloubku a prostor do snímku? Stačí pár světel

Jak dostat hloubku a prostor do snímku? Stačí pár světel

Cheerz – usmějte se, vyletí ptáček. A pořízenou fotografii vám doručí až domů

Cheerz – usmějte se, vyletí ptáček. A pořízenou fotografii vám doručí až domů

Zdálo by se, že je služba Cheerz na tisk fotografií přímo z vašeho telefonu jen další do tuctu. Ona ale nabízí produkty, které nenajdete u žádné jiné aplikace, a to už stojí za vyzkoušení.