Szum obrazu: wszystko, co musimy wiedzieć

Prawdopodobnie już widziałeś cyfrowy szum w postaci kolorowych plamek lub ziaren na zdjęciach, szczególnie tych zrobionych w nocy.

Szum to wszelkiego rodzaju odchylenie od oczekiwanego na poziomie piksela. Na przykład aparat może nagrać coś nieco ciemniejszego lub jaśniejszego. Kiedy dzieje się to na wystarczająco dużą skalę, aby uzyskać widoczną teksturę, która odnosi się do szumu.

Zazwyczaj łatwiej jest dostrzec szum w płaskich, pozbawionych cech charakterystycznych obszarach obrazu, takich jak niebo, niż w scenach o bardziej skomplikowanych szczegółach. Powodem tego jest to, że bardziej ruchliwe sceny skutecznie ukrywają część szumu, podczas gdy obszary o małej szczegółowości mogą być widoczne z pewnym szumem, jeśli przyjrzysz się uważnie.

Przyczyny szumu na obrazie

Istnieje wiele powodów, dla których obrazy wyglądają na zniekształcone i ziarniste. Z niektórymi nie możesz nic zrobić. Niektóre szumy powstają na przykład w wyniku tego, w jaki sposób światło dociera do czujnika, a niektóre są generowane po prostu przez przekształcenie każdego piksela w informację cyfrową. Zobaczmy więcej o tym, co powoduje szum cyfrowy na obrazach.

1. ISO

ISO jest główną przyczyną szumu. Wyższe ISO, które powinno być używane przy słabym oświetleniu lub w nocy, powoduje zniekształcenie obrazu po kliknięciu w świetle dziennym. Tak więc im wyższa czułość ISO, tym więcej szumu pojawi się na obrazie.

1. Rozmiar czujnika

W przypadku szumu liczy się rozmiar czujnika. Aparaty do telefonów komórkowych i aparaty kompaktowe mają mały czujnik aparatu. Tak więc, kiedy klikamy te urządzenia, nie może nawet osiągnąć poziomu 400 ISO, co powoduje, że obraz jest bardziej zniekształcony, a wierność kolorów można łatwo zauważyć. Podczas gdy robiony na większych aparatach, takich jak lustrzanki cyfrowe, uzyskany obraz jest znacznie wyraźniejszy i bardziej szczegółowy, ponieważ wytwarzany jest przez nie obraz o niższym ziarnie.

1. Zagęszczenie pikseli

Można to wyjaśnić na przykładzie. Załóżmy, że aparat z czujnikiem 14 MP kliknie obraz. Teraz jak wiemy, będzie generował więcej szumów niż aparat o mniejszej rozdzielczości. Czemu?

Ponieważ kiedy klikniemy zdjęcie z aparatu 14 MP, ściśnie on rzeczywiste piksele w porównaniu z aparatem o niskiej rozdzielczości. To automatycznie zniekształci obraz.

1. Czas ekspozycji

Dłuższy czas ekspozycji może również powodować hałas.

Zobaczmy teraz, jakie rodzaje hałasu mogą być spowodowane.

Zobacz też:  Jak zmniejszyć hałas ze zdjęć

Rodzaje szumów w przetwarzaniu obrazu

1. Model szumu Gaussa lub szum wzmacniacza

Szum Gaussa odnosi się do szumu statystycznego z PDF (funkcja rozkładu prawdopodobieństwa) równym rozkładowi normalnemu. Jest również znany jako rozkład Gaussa.

Pod względem przetwarzania obrazu szum gaussowski ma charakter addytywny i ma zerową wartość średnią.

Ten rodzaj szumu można filtrować za pomocą filtra przestrzennego, który wygładza obraz. Wygładzanie gaussowskie, znane również jako rozmycie gaussowskie, jest tworzone przez funkcję Gaussa na obrazie. To wygładzanie jest używane w grafice i oprogramowaniu do projektowania w celu zmniejszenia szumów i szczegółów obrazu.

1. Hałas Sól i Pieprz

Hałas soli i pieprzu jest również znany jako odgłos strzału lub odgłos impulsu. Ten szum jest spowodowany zakłóceniami podczas robienia zdjęcia. Nieprawidłowe działanie czujników aparatu lub błąd synchronizacji może powodować ten rodzaj szumu na obrazie.

Zasadniczo, gdy patrzymy na obraz, pojawia się on jako czarno-białe piksele na obrazie, dlatego nazywa się to szumem soli i pieprzu.

Ten rodzaj szumu może być filtrowany przy użyciu techniki filtru średniego i medianowego lub również filtru gaussowskiego.

1. Szum kwantyzacji

Szum kwantyzacji jest również znany jako szum jednorodny. Szum ten jest spowodowany kwantyzacją pikseli obrazu do określonej liczby poziomów. Nazywa się to szumem równomiernym, ponieważ jego rozkład jest w przybliżeniu równomierny w całym procesie.

Może być używany do wytwarzania różnych rodzajów rozkładu szumu, ponieważ ma równomierny rozkład, a także do degradacji obrazów, aby można go było wykorzystać w algorytmach przywracania obrazu.

Jak można uniknąć szumów na obrazach?

Czujniki wytwarzają również więcej hałasu w cieplejszych warunkach i gdy nagrzewają się podczas użytkowania. Dlatego należy o tym pamiętać podczas fotografowania w szczególnie gorących warunkach.

Istnieje wiele rzeczy, które minimalizują szumy pojawiające się na obrazach. Ogólna zasada jest taka, że ​​używanie niższych dostępnych ustawień ISO spowoduje mniej szumów. Więc używaj wysokiego tylko wtedy, gdy musisz.

Jeśli twój aparat ma ustawienie ISO, może pozwolić ci ustawić maksymalną czułość, aby uniknąć używania czułości powyżej pewnego punktu.

Zamiast używać wysokiej czułości, możesz spróbować użyć szerokiej przysłony, która pozwoli jaśniejszemu przejść przez czujnik i stworzy czystszy obraz niż przy ustawieniu wysokiej czułości ISO. Chociaż powinieneś upewnić się, że szeroka przysłona zachowuje głębię ostrości, którą chcesz na zdjęciu. Możesz także wypróbować długą ekspozycję zamiast wysokich ustawień ISO.

Jeśli uznasz ten artykuł za pomocny, daj nam znać i prześlij swoją opinię w polu komentarza poniżej. Do tego czasu miłej lektury.