Istotne aspekty fotografii cyfrowej: Hałas i jego redukcja
- Zakłócenia, potocznie zwane „szumem”, są nieuniknionym elementem fotografii, mogącym negatywnie wpływać na ostrość obrazu, jednak właściwe podejście i technika pozwalają na jego ograniczenie.
- Źródła zakłóceń w fotografii są różnorodne, kluczowe jest jednak skoncentrowanie się na relacji między sygnałem (czyli pożądanym obrazem) a szumem – dążymy do tego, aby sygnał był dominujący.
- Metody redukcji szumów obejmują: precyzyjne ustawienie ekspozycji, stosowanie niskich wartości ISO, technikę HDR, rozważne wykorzystanie redukcji szumów w oprogramowaniu oraz używanie aparatów z matrycami o większej powierzchni.
Część fotografów akceptuje występowanie szumu, inni za wszelką cenę starają się go wyeliminować. Bez względu na preferencje, trzeba przyznać, że szum obniża jakość i wyrazistość zdjęć. Niemal każdy aparat fotograficzny ma potencjał do tworzenia fotografii o minimalnym poziomie szumów. Kluczem do osiągnięcia tego celu jest zrozumienie tego zjawiska i opanowanie odpowiednich technik, o których dowiesz się w dalszej części tego artykułu.
Na czym polega szum w fotografii cyfrowej?
Szum w fotografii to nic innego jak niepożądany, przypadkowy sygnał rejestrowany przez matrycę aparatu. Ten niechciany sygnał jest obecny w każdym urządzeniu, a nawet w ludzkim oku. Należy go odróżnić od ziarna, które powstaje w tradycyjnej fotografii analogowej. Szum staje się zazwyczaj najbardziej widoczny, gdy używamy wysokich ustawień ISO lub podczas rozjaśniania ciemnych fragmentów fotografii.
Choć nie da się go całkowicie wyeliminować, można skutecznie minimalizować jego występowanie, stosując odpowiednie techniki i pogłębiając swoją wiedzę.
Jakie są przyczyny powstawania szumu w fotografii?
Źródło: Jhet Borja
Szum towarzyszy nam nieustannie, a jego widoczność zależy od wielu czynników. Wyróżniamy różne źródła szumu, takie jak: zakłócenia pochodzące z samej matrycy, szum elektroniczny oraz ten wynikający z kwantowej natury światła. Niemniej jednak, najskuteczniejszym podejściem do minimalizacji szumu jest zrozumienie i kontrola stosunku sygnału do szumu.
Relacja między sygnałem a szumem
Nie warto skupiać się na szczegółowej analizie rodzajów szumu. Ważniejsza jest relacja pomiędzy sygnałem – czyli tym, co chcemy sfotografować, a szumem, który jest niepożądany.
Sygnał obrazu można porównać do sygnału dźwiękowego. Wyobraźmy sobie pasek poziomu sygnału. Minimalny sygnał, nad którym nie mamy kontroli, to szum. Czerwone słupki obrazują szum, a zielone – sygnał.
Źródło: Jhet Borja
Pierwszy przykład (po lewej) przedstawia niski poziom szumu i wysoki sygnał. Drugi z kolei pokazuje sytuację, w której sygnał jest słaby, a poziom szumu taki sam. Ostatni diagram prezentuje obraz z wzmocnionym sygnałem, który przewyższa poziom szumu. Jak widać, w przypadku niskiego współczynnika sygnału do szumu, próba rozjaśnienia zdjęcia powoduje spotęgowanie szumu, o wiele bardziej niż w przypadku prawidłowo naświetlonego obrazu.
Poniżej przedstawiony jest przykład relacji między sygnałem a szumem na rzeczywistych zdjęciach. Są one powiększone, aby łatwiej dostrzec obecność szumu.
Źródło: Jhet Borja
Pierwsze zdjęcie (u góry) jest prawidłowo naświetlone – choć miejscami nawet prześwietlone. Drugie natomiast, jest niedoświetlone. Ostatnie zdjęcie to efekt rozjaśnienia niedoświetlonego obrazu, by dorównać ekspozycją pierwszemu zdjęciu. Widoczny jest tutaj wyraźny szum, spowodowany podniesieniem poziomu sygnału. W przypadku prawidłowo naświetlonego zdjęcia, szum jest znacznie mniej widoczny.
Jak zminimalizować występowanie szumu w fotografii?
Na podstawie wcześniejszego omówienia, wiesz już, że dążymy do zwiększenia stosunku sygnału do szumu. Poniżej znajdziesz kilka sprawdzonych technik, które pomogą Ci osiągnąć ten cel.
1. Precyzyjne ustawienie ekspozycji
Podstawą do uzyskania zdjęć z minimalną ilością szumów jest precyzyjne ustawienie ekspozycji. Właściwa ekspozycja gwarantuje, że sygnał będzie znacząco silniejszy niż szum, co bezpośrednio wpływa na stosunek sygnału do szumu.
Jeśli w kadrze nie ma miejsc o wyjątkowo silnym oświetleniu, które mogłyby skutkować utratą szczegółów, warto nawet delikatnie prześwietlić zdjęcie. Uzyskujemy wówczas silniejszy sygnał w ciemnych obszarach. Następnie, podczas obróbki w programie typu Lightroom, możemy skorygować ekspozycję. Zmniejszanie ekspozycji jest znacznie korzystniejsze niż jej zwiększanie, ponieważ zmniejsza również poziom szumów.
Ustawienie ekspozycji nie opiera się tylko na manipulacji czasem otwarcia migawki, czułością ISO i przysłoną. Możemy również wykorzystać oświetlenie, blendy, statyw, a nawet technikę łączenia HDR, aby osiągnąć pożądaną ekspozycję.
2. Wykorzystanie niższych wartości ISO
Źródło: Jhet Borja
Wyższe wartości ISO generują więcej szumu elektrycznego. Dzieje się tak, ponieważ wzrasta napięcie w matrycy, aby zwiększyć jej czułość. W konsekwencji, nie potrzebujemy długiego czasu otwarcia migawki, jednak dzieje się to kosztem obniżenia stosunku sygnału do szumu.
Nie obawiaj się jednak eksperymentować z ustawieniami ISO. Każdy aparat jest inny. Niektóre modele generują mniej szumów przy tych samych wartościach ISO, co inne. Zachęcam do testowania swojego aparatu i znalezienia najwyższych ustawień ISO, przy których generowany szum jest akceptowalny.
Użycie statywu umożliwia fotografowanie z niższą czułością ISO, ponieważ możemy zastosować dłuższe czasy otwarcia migawki. Jeśli jednak fotografujemy z ręki, należy dążyć do jak najniższej wartości ISO. Ogólna zasada mówi, że czas otwarcia migawki powinien wynosić około 1/ogniskowa. Na przykład, dla ogniskowej 40 mm, będzie to 1/40 sekundy. Można jednak pozwolić sobie na dłuższy czas, jeśli masz pewną rękę.
3. Łączenie obrazów HDR
Łączenie obrazów HDR (High Dynamic Range) to doskonała technika obróbki, która przydaje się w scenach o bardzo dużym zakresie tonalnym. W skrócie, polega na zrobieniu kilku zdjęć z różną ekspozycją, a następnie ich połączeniu w jeden, idealnie naświetlony obraz.
Technika HDR jest szczególnie przydatna w sytuacjach, gdy jasne obszary kadru są prześwietlone, zanim uda nam się poprawnie naświetlić ciemne partie. Sprawdź, czy Twój aparat posiada taką funkcję, jeśli nie, możesz wykorzystać program taki jak Lightroom lub Photoshop.
Źródło: Jhet Borja
Rozważmy przedstawiony przykład. Pierwsze zdjęcie ma prześwietlenia, w których szczegóły zostały utracone. Drugie jest naświetlone zrównoważenie, a ostatnie jest bardzo ciemne, ale zachowuje szczegóły w jasnych obszarach. Następnie, łącząc te zdjęcia w Lightroomie, przyciemniamy partie prześwietlone, rozjaśniamy cienie i uzyskujemy idealnie naświetlony obraz, z minimalną ilością szumu.
Źródło: Jhet Borja
4. Redukcja szumów w oprogramowaniu
Nie jestem fanem nadmiernego używania redukcji szumów. Uważam, że może ona powodować utratę ostrości i rozmycie. W umiarkowanych ilościach jest jednak przydatna do poprawy jakości zdjęć. Należy unikać jej stosowania w obszarach, gdzie znajdują się teksty, twarze lub drobne szczegóły, ponieważ powoduje ona ich wygładzenie.
Zdjęcia portretowe, przyrodnicze, krajobrazowe – mogą zyskać na redukcji szumów, o ile nie przesadzimy z jej intensywnością. Możemy użyć do tego celu Photoshopa lub Lightrooma. Istnieją też dedykowane rozwiązania wykorzystujące sztuczną inteligencję, np. Topaz DeNoise, które cały czas dynamicznie się rozwijają.
5. Użycie aparatu z większą matrycą
Matryca o większej powierzchni ma zdolność do zebrania większej ilości światła. Przekłada się to na silniejszy sygnał, łatwiej pokonujący szum otoczenia. Matryce o większych rozmiarach dają większą swobodę w kontekście kontroli szumów. Pozwalają na użycie niższych wartości ISO, jaśniejszej przysłony oraz krótszego czasu naświetlania – wszystko to, dzięki większej powierzchni rejestrującej światło.
Jeśli zależy Ci na uzyskaniu większej głębi ostrości poprzez przymknięcie przysłony, nie będziesz chciał drastycznie zwiększać ISO, aby zredukować szumy. Z drugiej strony, nie chcesz też stosować zbyt krótkich czasów otwarcia migawki, bo może to skutkować poruszonymi zdjęciami. Używając matrycy o większych rozmiarach, te problemy będą mniej dokuczliwe, niż w przypadku matryc o mniejszych rozmiarach.
Chciałbym jednak zaznaczyć, że decyzja o zakupie nowego sprzętu nie powinna być podyktowana jedynie parametrami związanymi z generowaniem szumu. Przy wyborze aparatu z matrycą pełnoklatkową lub APS-C, należy wziąć pod uwagę wiele innych czynników.
Ostrzejsze zdjęcia dzięki redukcji szumu
Mimo, że nowoczesne aparaty zaskakują niskim poziomem generowanego szumu, nie brakuje wspaniale wyglądających fotografii wykonanych starszymi modelami. W zasadzie, każdy aparat, jeśli tylko znajduje się we wprawnych rękach, może dać satysfakcjonujące efekty i generować minimalną ilość szumów. Wykorzystaj zdobytą wiedzę o relacji sygnału do szumu, aby poprawić jakość i ostrość swoich zdjęć podczas następnej sesji.
newsblog.pl