Czym jest szum w fotografii? 5 sposobów na ich uniknięcie
Kluczowe wnioski
Minimalizacja szumów w fotografii jest możliwa dzięki zastosowaniu skutecznych technik i kompleksowemu zrozumieniu ich natury.
W dziedzinie fotografii można napotkać wiele form szumu, ale konieczne jest skoncentrowanie się na stosunku sygnału do szumu, gwarantując, że pożądana reprezentacja wizualna jest bardziej widoczna niż jakiekolwiek obecne elementy zakłócające.
Jedną ze skutecznych metod minimalizowania niepożądanych elementów wizualnych na obrazie jest prawidłowe uchwycenie go za pomocą odpowiednich technik ekspozycji, takich jak prawidłowe dostosowanie czułości na światło za pomocą ustawień ISO, wdrożenie obniżonych wartości ISO, wykorzystanie możliwości fuzji obrazów o wysokim zakresie dynamiki (HDR), rozsądne stosowanie środków tłumienia szumów i stosowanie aparatów cyfrowych wyposażonych w większe rozmiary czujników.
Osoby mogą mieć różne opinie na temat szumów w fotografii, przy czym niektórzy akceptują ich obecność, podczas gdy inni dążą do ich całkowitego wyeliminowania. Niezależnie jednak od punktu widzenia, nie ulega wątpliwości, że szumy mogą negatywnie wpływać na jakość obrazu, zmniejszając jego ostrość i wyrazistość. Na szczęście większość aparatów posiada możliwość robienia zdjęć z minimalnym szumem, a umiejętność tę można nabyć poprzez wiedzę i praktykę, jak szczegółowo opisano w tym przewodniku.
“Czym jest szum w fotografii?
W dziedzinie fotografii, forma niepożądanych zakłóceń elektromagnetycznych znana jako “szum” jest z natury przechwytywana przez przetwornik obrazu aparatu. Ten wszechobecny intruz jest powszechny we wszystkich urządzeniach fotograficznych, w tym w ludzkim oku. Wbrew powszechnemu przekonaniu, ta wszechobecna obecność nie wynika z filmu, ale raczej przejawia się w warunkach obejmujących podwyższone poziomy ISO i wzmocnienie słabo oświetlonych elementów wizualnych.
Być może nie da się całkowicie wyeliminować danego problemu, ale stosując odpowiednie techniki i posiadając odpowiednią wiedzę, można skutecznie złagodzić jego wpływ.
“Co powoduje szumy w fotografii?
Image Credit: Jhet Borja
Obecność szumów jest nieunikniona, a ich wykrywalność zależy raczej od postrzegalności niż braku. Do generowania szumu przyczyniają się różne źródła, w tym wkłady wynikające z czujników, zjawisk elektrycznych i nieodłącznych właściwości fotonów wynikających z ich właściwości kwantowych. Niemniej jednak, zrozumienie stosunku sygnału do szumu służy jako najskuteczniejsze podejście do rozwiązywania problemów związanych z szumem.
Stosunek sygnału do szumu
Nie jest konieczne skupianie się na specyficznym charakterze szumu obecnego na obrazie, ale raczej na relacji między pożądanym obrazem lub sygnałem a szumem, który może być obecny. Stosunek między tymi dwoma czynnikami ostatecznie określi jakość obrazu.
W podobnym duchu można porównać wizualną reprezentację obrazu do sygnału dźwiękowego. Wykorzystując wskaźnik siły sygnału, taki jak na przedstawionej ilustracji, najniższy możliwy sygnał odpowiada niekontrolowanemu szumowi tła. Przedstawione na czerwono poziomy oznaczają zakłócenia, podczas gdy przeważające zielone segmenty wskazują na rozróżnialne elementy samego obrazu.
Źródło obrazu: Jhet Borja
Początkowy zestaw obrazów wykazuje różne poziomy zarówno siły sygnału, jak i obecności szumu. Pierwsza para ma niższy poziom szumów przy podwyższonym sygnale, podczas gdy drugi duet wykazuje mniejszą intensywność sygnału przy równych ilościach szumów. Wreszcie, ostatnia para charakteryzuje się zwiększoną intensywnością sygnału, wzmocnioną dla większego efektu wizualnego. Co ciekawe, obserwacja ostatniej grupy pokazuje, że gdy stosunek sygnału do szumu jest niski, wzmocnienie sygnału powoduje jeszcze wyraźniejszy wzrost szumu w porównaniu z odpowiednio naświetlonym obrazem.
Ilustracją koncepcji stosunku sygnału do szumu jest załączona grafika, która została powiększona w celu lepszego postrzegania szumu obecnego na obrazie.
Image Credit: Jhet Borja
Początkowe zdjęcie na szczycie wykazuje odpowiednie oświetlenie, w tym obszary, które są zbyt jasne, podczas gdy kolejne jest niedoświetlone. Następnie, w dolnej parze, dokonano korekty w celu wzmocnienia ciemności niedoświetlonego zdjęcia, tak aby jego jasność odpowiadała jasności dobrze oświetlonego obrazu. Podczas obserwacji staje się oczywiste, że na wzmocnionym zdjęciu pojawił się znaczny poziom zakłóceń elektronicznych, określanych jako “szum”, który znacznie przewyższa zakres prawidłowo oświetlonego obrazu.
“Jak uniknąć szumów w fotografii
Dzięki pomocom wizualnym przedstawionym wcześniej w tym artykule można dostrzec znaczenie zwiększenia relacji między siłą tematu zdjęcia a wszelkimi rozpraszającymi elementami obecnymi w kadrze. Aby osiągnąć ten cel w fotografii, można zastosować różne metody, jak pokazano poniżej.
“Prawidłowa ekspozycja obrazu
Aby uzyskać minimalną ilość szumów na zdjęciach, ważne jest prawidłowe naświetlenie każdego obrazu. W ten sposób można zagwarantować, że siła sygnału przewyższy poziom szumów, co spowoduje zwiększenie różnicy między nimi.
Podczas pracy z fotografią cyfrową istnieją pewne techniki, które można zastosować w celu poprawy jakości zdjęć. Jedną z takich technik jest “prześwietlenie”, które polega na celowym zwiększeniu ilości światła wpadającego do matrycy aparatu. Praktyka ta ma potencjał do tworzenia jaśniejszych i bardziej żywych zdjęć, zwłaszcza gdy jest stosowana rozsądnie. Należy jednak zauważyć, że nadmierna ekspozycja niesie ze sobą pewne ryzyko, w tym możliwość stworzenia nadmiernego kontrastu na obrazie, co skutkuje rozjaśnieniem świateł lub utratą szczegółów w cieniach. Niemniej jednak, przy ostrożnym stosowaniu i zgodnie z indywidualnymi preferencjami, nadmierna ekspozycja może służyć jako przydatne narzędzie dla fotografów starających się osiągnąć optymalne wyniki swoich zdjęć.
Ekspozycja nie ogranicza się wyłącznie do manipulowania czasem otwarcia migawki, czułością ISO i przysłoną; w celu osiągnięcia optymalnej ekspozycji w fotografii można raczej zastosować różne techniki, takie jak wykorzystanie elementów oświetleniowych, strategiczne zastosowanie reflektorów, wykorzystanie wsparcia statywu i wykorzystanie możliwości mieszania obrazów o wysokim zakresie dynamiki (HDR).
“Użyj niższego ISO
Image Credit: Jhet Borja
Zwiększone ustawienie ISO zwiększa czułość przetwornika obrazu aparatu, podnosząc jego poziom szumów elektrycznych poprzez podniesienie przyłożonego napięcia. W rezultacie dłuższe ekspozycje stają się zbędne. Procedura ta ma jednak tę wadę, że zmniejsza stosunek sygnału do szumu.
Zachęcamy do zwiększenia czułości matrycy aparatu poprzez podniesienie ustawienia ISO, chociaż należy zauważyć, że każde urządzenie ma unikalną charakterystykę. Niektóre aparaty wykazują mniejszy poziom szumów przy równoważnych poziomach ISO w porównaniu do innych. Rozsądne byłoby przetestowanie konkretnego modelu i określenie najwyższego poziomu ISO, przy którym utrzymuje on minimalną ilość szumów.
Statyw zapewnia możliwość robienia zdjęć przy wyższym ustawieniu ISO, umożliwiając wykorzystanie dłuższych czasów otwarcia migawki. Niemniej jednak, stosując techniki fotografowania z ręki, zaleca się dążenie do najniższego możliwego ISO. Ogólnie rzecz biorąc, odpowiada to wartości około 1/(efektywna ogniskowa), np. 1/40 sekundy dla efektywnej ogniskowej 40 mm.Dalsze spowolnienie może być dopuszczalne w zależności od osobistej stabilności, ale należy zachować ostrożność, aby zapobiec drganiom aparatu.
Używanie scalania HDR
Scalanie HDR (High Dynamic Range) to zaawansowana metoda postprodukcji stosowana podczas rejestrowania scen przedstawiających widma jasności przekraczające zakres możliwości aparatu. Zasadniczo proces ten polega na połączeniu kilku zdjęć wykonanych przy różnych poziomach ekspozycji, a następnie zharmonizowaniu tych obrazów w celu uzyskania optymalnej reprezentacji wizualnej.
Obrazowanie HDR (High Dynamic Range) to technika wykorzystywana do przechwytywania i prezentowania scen o większym zakresie dynamiki niż w przypadku konwencjonalnej fotografii. Proces ten polega na wielokrotnym naświetlaniu tej samej sceny przy różnych ustawieniach, takich jak niedoświetlenie lub prześwietlenie, co pozwala uchwycić więcej szczegółów zarówno w najjaśniejszych, jak i najciemniejszych częściach obrazu. Po połączeniu tych pojedynczych ujęć za pomocą oprogramowania takiego jak Adobe Lightroom lub Photoshop, uzyskuje się końcowy rezultat, który lepiej oddaje pełny zakres tonów w oryginalnej scenie.
Źródło zdjęcia: Jhet Borja 
Źródło zdjęcia: Jhet Borja 
Źródło zdjęcia: Jhet Borja Close
Rozważmy ilustracyjne trio przedstawionych powyżej obrazów, które ilustrują różne poziomy kontrastu. W początkowej reprezentacji występują wyraźne podświetlenia, które powodują utratę drobniejszych szczegółów w tych regionach. Z kolei kolejna wizualizacja przedstawia równomiernie rozłożone oświetlenie, pozbawione takich rozbieżności. Wreszcie, trzeci portret przedstawia głębokie cieniowanie, zachowując jednocześnie subtelne niuanse znajdujące się w jaśniejszych aspektach. Wykorzystując możliwości Adobe Lightroom, możliwe jest dostosowanie wartości jasności poprzez zmniejszenie intensywności świateł i zwiększenie ciemności, co ostatecznie kończy się skrupulatnie skalibrowanym obrazem pełnym zredukowanego szumu związanego z tym procesem.
Image Credit: Jhet Borja
“Use Noise Reduction
Chociaż nie jestem zwolennikiem stosowania technik redukcji szumów, ponieważ mają one tendencję do wizualnego zmiękczania obrazów, ich użycie w odmierzonych ilościach może przynieść poprawę ogólnej jakości obrazu. Ważne jest, aby zachować ostrożność podczas stosowania tych metod w pobliżu obszarów zawierających tekst, rysy twarzy lub skomplikowane szczegóły, ponieważ mogą one potencjalnie zasłonić takie elementy poprzez procesy wygładzania.
Kilka gatunków fotografii może zyskać na zastosowaniu technik redukcji szumów, w tym portrety, dzika przyroda i zdjęcia krajobrazowe.Ważne jest jednak, aby zachować umiar podczas stosowania tych korekt, aby nie doprowadzić do nienaturalnego wyglądu. Adobe Photoshop i Lightroom oferują wbudowane narzędzia do redukcji szumów lub alternatywnie można wykorzystać do tego celu rozwiązania oparte na sztucznej inteligencji (AI), takie jak Topaz Denoise, z ciągle rozwijanymi możliwościami.
“Użyj aparatu z większym przetwornikiem
Większy przetwornik obrazu jest w stanie przechwycić więcej światła, co skutkuje silniejszym sygnałem, który przewyższa nieodłączny szum obecny w systemie obrazowania. Ta zaleta pozwala na większą elastyczność podczas korzystania z dużych czujników, umożliwiając korzystanie z niższych ustawień ISO, szerszych przysłon i krótszych czasów otwarcia migawki ze względu na rozszerzoną powierzchnię zbierania światła.
Próbując uzyskać większą głębię poprzez zwiększenie otworu przysłony, ważne jest, aby nie zwiększać znacząco czułości ISO w celu zminimalizowania szumów cyfrowych. Należy jednak również unikać skracania czasu otwarcia migawki, aby wynikowy obraz nie wydawał się rozmyty z powodu drgań aparatu. Chociaż aparaty pełnoklatkowe są generalnie lepiej wyposażone do radzenia sobie z takimi wyzwaniami niż ich przycięte odpowiedniki, nadal mają pewne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę podczas robienia zdjęć w określonych warunkach.
Chociaż ważne jest, aby wziąć pod uwagę poziom szumów przy podejmowaniu decyzji między przyciętym a pełnoklatkowym czujnikiem, istnieje wiele innych czynników, które należy wziąć pod uwagę przed wyciągnięciem wniosku.
“Uzyskaj ostrzejsze zdjęcia dzięki redukcji szumów obrazu
Mimo że współczesne aparaty fotograficzne wykazują niezwykłe możliwości redukcji szumów, nierzadko można spotkać się z atrakcyjnymi wizualnie zdjęciami wykonanymi przy użyciu przestarzałych urządzeń. Prawda jest taka, że każde urządzenie może generować wysokiej jakości rezultaty, jeśli jest obsługiwane przez wykwalifikowanego fotografa. Rozumiejąc pojęcie stosunku sygnału do szumu, można poprawić ostrość i szczegółowość zdjęć podczas przyszłych sesji zdjęciowych.