Матрица и цифровой шум
Сетевые перлы:
Обсуждали мужики цифровые шумы, а острослов подытожил: «Полезное обсуждение. Как соберусь снимать шумы, прочитаю еще раз…»
Матрица представляет собой пластину с расположенными на ней сенселями – светочувствительными полупроводниковыми элементами. Каждый сенсель накрыт цветным фильтром в соответствии с системой записи информации о цвете – RGB. Эта система основана на разделении белого света солнца на три основных составляющих: красную (R – Red), зеленую (G – Green), синюю (B – Blue). Компьютер фиксирует информацию о градациях серого, полученную с каждого сенселя, регистрируя количество квантов света, преобразованного в электрический заряд. На основе полученных данных создаются пиксели – мельчайшие элементы цифрового изображения. Из миллионов пикселей прямоугольной формы, расположенных рядами столбцов, и состоит будущая фотография.
Уже много лет маркетологи производителей любительской фотоаппаратуры убеждают нас, что много пикселей – круто. Ежу вроде бы понятно: если сравнить два изображения одного и того же объекта, собранного из разного количества пикселей, детальнее будет то, которое состоит из большего количества точек. Если детализацию – тщательную проработку деталей изображения – считать главным достоинством изображения, то, выбирая фотоаппарат, следует голосовать рублем за мегапиксельных рекордсменов. Эта логическая цепочка была бы правильной, если бы ее авторы не утаивали часть важной для понимания свойств фотоаппаратуры информации, намеренно ее игнорируя. Нас дурят, ничего не сообщая в рекламных текстах о прямой зависимости качества изображения от размера матрицы, напрямую связанного с цифровым шумом.
Цифровой шум – это дефект изображения цифровых фотоаппаратов, который портит восприятие однородно окрашенных или выведенных в нерезкость участков изображения. Иногда его сравнивают с зернистостью пленки или фотографической вуалью.
Дело в том, что миниатюризация конечна. Большой датчик-сенсель работает лучше, чем крохотный, уже потому, что меньше греется. Повышение температуры токопроводящих материалов приводит к повышению электрического сопротивления внутри сенселей, и как следствие они формируют ложные сигналы, которые компьютером камеры преобразуются в цифровой шум.
Возникает цифровой шум при съемке в неблагоприятных условиях с использованием длинных выдержек или высоких значений чувствительности. На величину цифрового шума, прежде всего, влияют размер матрицы и количество сенселей на ее поверхности. При одинаковых размерах двух матриц больше шумит та, на которой больше сенселей. Различают яркостный шум и цветной, или хроматический:
– яркостный цифровой шум – хаотично расположенные светлые пятна на темном фоне изображения;
– цветной, или хроматический, цифровой шум, – яркие цветные, часто синие пятна на однородном темном фоне (см. фото 4а).
Фото 4а. Цифровой шум на выкадровке из фото 4б.
Существуют различные способы борьбы с цифровым шумом. Во время съемки можно включить функцию подавления шума, после съемки можно редактировать файл с помощью графических редакторов (см. фото 4б). К сожалению, все эти способы, так или иначе, уменьшают детализацию изображения, снижают его резкость.
Фото 4б. «Красные зонтики. Венеция»
Камера Nikon D3
Зум AF-S Nikkor 24–70/2,8 G ED IF
Чувствительность 2000 ISOВыдержка 1/25 сек.
Диафрагма 3,5
Экспокоррекция +0,33 EV
Фокусное расстояние 70 мм
Особенно сильно шумят матрицы, нашпигованные рекордным количеством сенселей. Для получения 12 млн пикселей на матрице должно быть втрое больше сенселей. Матрица 12-мегапиксельной мыльницы подобна вагону метро в час пик, где тесно, жарко и душно. Представьте, что те же самые люди поедут в пяти вагонах, а не в одном. Большинство сможет сесть и почитать газетки. Примерно так же обстоит дело и с сенселями полнокадровой матрицы профессиональной зеркалки. Тут датчики растут в размерах, перестают греться и работают без погрешностей даже в режиме съемки с высокой чувствительностью. Есть предел увеличения мегапиксельности, после которого начинает ухудшаться качество снимков.