Vysoké ISO a šum - prečo to tak šumí?

[bigfoot]

Pre úspech článku o expozícii som sa rozhodol povenovať sa toľko diskutovanej téme - šum.

Čo je šum a ako vzniká:
Keďže ide o elektroniku, najvýstinejšie mi príde prirovnanie k hudbe.
Digitálny šum je iba číselné vyjadrenie analógového šumu, rozdiel medzi analógom a digitálom nebudem vysvetlovať. Ide o to, že elektronická súčiastka, ktorá sníma intenzitu svetla (snímač) alebo zvuku (mikrofón) vytvára signál aj bez toho, aby ju vybudil priamy podnet (svetlo/zvuk). Problém je, že tieto súčiastky sú vďaka fyzikálnym zákonom nestabilné a produkujú slabý signál aj bez toho, aby ich vybudil priamy podnet (svetlo/zvuk), čiže v našom prípade snímač produkuje signál aj v absolútnej tme. Tento signál rastie s teplotou, pretože zvyšujúcou sa teplotou sú atómy a ich elektróny prvkov aktívnejšie - viacej sa pohybujú. Tento vzniknutý slabý signál je šum.
Čo je ešte horšie, šum produkujú aj ostatné potrebné obvody - zosilňovače, prevodníky...

Odstup signálu a šumu:
Odstup signálu od šumu je rozdiel v ich intenzite. Čím je odstup Väčší, tám lepšie. V hudbe dostaneme jasnejší a presnejší zvuk, vo fotografii presnejší údaj o jase a farbe.
Názorný obrázok:

signal-sum.jpg (22.78 KiB) Zobrazeno 11110 x

Ako funguje na digitále ISO a prečo s rastom citlivosti rastie šum:
Citlivosť snímača sa fyzicky nemení. Mení sa iba sila signálu prichádzajúceho na vyhodnotenie. Pokial je nastavená nízka citlivosť (dostatok svetla, silný signál) nemusí sa signál zosilniť a preto je vysoký odstup signál/šum.
Pokial zvýšime citlivosť na fotoaparáte, povieme mu, aby signál prichádzajúci zo snímača zosilnil. Zosilní sa ale aj šumový signál, znižuje sa odstup signál/šum.
Prevodník ale nevie, či sa jedná o šum alebo o signál a preto čím je ich rozdiel menší, tým väčšiu chybu pri vyhodnocovaní robí. Preto pri vysokej citlivosti (veľkom zosilnení signálu) sa začnú objavovať na jednoliatej ploche body s rôznou úrovňou jasu a rôznou farbou.

Čo s tým a aký má vplyv správna expozícia:
Teraz už vieme, prečo s vysokou citlivosťou rastie šum.
Veľa začínajúcich fotografov robí veľkú chybu - nesprávne exponuje - snímok na vysokej citlivosti podexponuje a tým si situáciu so šumom ešte zhoršuje. Podexponovaný snímok zosvetlí v editore, čím vlastne ešte viacej zosilní okrem signálu aj šum (obrázok 2-1 a 2-2) V hudbe je to podobné - čím viacej zosilníme signál z mikrofónu, tým viacej šumu počujeme.
Preto je veľmi dôležité pri spracovaní v PC signál viacej nezosilňovať. Tak, ako sa šum zvýrazní zosvetlením, dá sa aj potlačiť ztmavením. Preto odporúčam mať pri vysokom ISO radčej snímok mierne preexponovaný a dodatočne ho ztmaviť v editore. Dostaneme tak oveľa menší šum (obrázok 1-1 a 1-2)

Ďaľším spôsobom je už známe odstránenie šumu pomocou software. Tento spôsob ale znižuje množstvo detailov na snímke, pretože body ako keby rozpíja. Preto silný softwarový odšum vyzerá ako malované vodovkami. Preto je prakticky využiteľný iba v malej miere a to na odstránenie nízkeho šumu.


Ukážkové snímky sú bez odšumenia v software. Snímané sú pentaxom K10, iso 1600.

mierna preexpozicia a ztmavenie snimku

1-1.jpg (94.43 KiB) Zobrazeno 11109 x

mierna preexpozicia a ztmavenie snimku 1:1

1-2.jpg (107.61 KiB) Zobrazeno 11109 x

[bigfoot]

podexponovany snimok a zosvetlenie v SW

2-2.jpg (110.33 KiB) Zobrazeno 11108 x

podexponovany snimok a zosvetlenie v SW

2-1.jpg (95.5 KiB) Zobrazeno 11108 x

[Martan67]

Pěkně a řekl bych i názorně a srozumitelně podáno. Myslím, že to může řadě začátečníků, či nepříliš technicky zaměřených amatérů, pomoci alespoň trochu pochopit o čem to s tím šumem vlastně je

[yoli]

2x dík. Aj meranie je debilisticky podané
PS: pri tomto článku aj z iných diskusií som postrehol, ako opisuješ fotenie so šumítkami, ako K10 (výššie ISO a mierne preexponovať, následne sw ztmaviť), prečo nefotiť na nižšom stupni ISO bez pridávania eV? ISO pridávane hlavne kvôli vychádzajúcim krátkym časom, takže keď si ho ja dvihnem a následne +eV čas zníži som na tom istom, ibaže Tvojím postupom musím fotku ešte sw -eV. Ešte som to neskúšal, takže iba uvažujem. Možno je to ako s motormi, kde je účinnejšie znížiť kompresný zdvih a chýbajúci kyslík dopniť kompresorom (Mullerov cyklus), aj kompresor berie z výkonu, no celková termodynamická účinnosť je vyšia pri nižšej spotrebe a vyššom výkone

[bigfoot]

ono ja nehovorim, ze lepsi vysledok dostanes pri expozicii +ev a ztmavit ako pri spravnej expozicii na nizsom iso.
Samozrejme, najlepsi vysledok je mat spravnu expoziciu a nemat potrebu s tym hybat v software. Problem ale je, ze automatika sa sprava vselijako a ani manualne casto netrafis expoziciu uplne presne tak ako chces. V tejto loterii ale dostanes lepsi vysledok ked mierne preexponujes ako ked cosi tahas z tienov. Dokonca neviem preco, ale ked zosvetlis napr na K10 iso 800 dostanes vacsi sum ako ked mas spravne exponovane na 1600.

[relux]

Yoli, mohl by jsi prosím Tě vysvětlit pojem ,,kompresný zdvih"?.Nějak v tom tápu. Dík

[majster333]

Dokonca neviem preco, ale ked zosvetlis napr na K10 iso 800 dostanes vacsi sum ako ked mas spravne exponovane na 1600.

No ak myslíš softwarové zosvetľovanie iso 800, tak je to preto ž,e to je softrwarové zosvetľovanie zaokrúhlených dát. kdešto keď to správne exponuješ na iso 1600 tak to analógovo (ešte pred zaokruhľovaním a inými softwarovými operáciami) zosilní zosilovač. - ja tak viem...

[yoli]

Yoli, mohl by jsi prosím Tě vysvětlit pojem ,,kompresný zdvih"?.Nějak v tom tápu. Dík

Možno som to nenazval správne, myslel som tým dráhu-dlžku-zdvih piestu ktorú koná pri zavretom sacom ventile, dráhu kedy je už motor "stratový" a energiu nevyrába, ale spotrebúva na vyvinutie pretlaku-stlačenie zmesy, pri mullerovom a atkinsonovom cykle sa tie ventily zatvárajú oveľa neskôr a dlžka stláčania zmesy je oproti expanzií-výbuchu oveľa kratšia čo sa prejavuje ako som písal predtým vyššou účinosťou motora, oveľa nižšou spotrebou ale zníži sa tým výkon a aby sa výkon zvýšil, tak chýbajúci kyslík z už známych dvôvodov neskoršieho zatvorenia ventilov, tak ten kyslík sa dodá superchargerom-kompresorom. Ten kompresor, aby stlačil vzduch nasatý cez medzichladič potrebuje na svoju činnosť energiu ktorú odoberá z motora a pomaly sa dostávam k svojej úvahe, že aj keď logicky by výsledný efekt mal byť rovnaký (či už vyššie ISO a +eV a následne zníženie -eV v PC, tak ušetrená energia na kompresií počas stláčanie a následne kompresorom odobratá), ale nie je to, aspoň u toho motora nie (trojvalec 1.2 DIG-S od nissanu sa radí výkonom medzi 1500cm3 a spotrebou k litrovým).
Sorry za OT.

[relux]

OK nic se nestalo.Zdvih=dráha pístu mezi horní a dolní úvratí, jenom pro doplnění.Vrátíme se raději k šumu, to bude
větší legrace

[TomášFencl]

Na dokreslení šumu a toho co píše bigfoot: fotka v plné velikosti, jen převod do JPG, mírné ztmavení, K20D+16-50/2,8, ISO1600, 1/15s, 2,8

Kočka.jpg

(5.5 MiB) Staženo 5 x

[yoli]

TomášFencl: to fakt??? Nie je možnosť, že Ti to trocha podvedome odšumil soft ktorým si robil prevod? Až taký výsledok som neočakával.

[petsen]

Nevím jak ostatní Px ale mě moje K20D taky občas velice mile překvapí, jen je potřeba tomu jít trošku naproti

[TomášFencl]

yoli: žádné odšumění ani doostření jsem nedělal, jen mírné ztmavení a převod z RAW do JPG pomocí GIMPu.

Je to tak jak píše bigfoot, dokládá to i druhá ukázka, kde jsem, díky bílé kočce a ne úplně správně změřené expozici, musel naopak trochu zesvětlit a šum je podstatně viditelnější i přesto, že bylo nižší ISO. (K20D, ISO1000, 16-50/2,8, 1/50s, 2,8).

Kočka2.jpg

(5.92 MiB) Staženo 5 x

[bigfoot]

nasiel som zaujimave clanky o expozicii do prava
digiarena.e15.cz/jedna-rada-za-vsechny-exponujte-vpravo

[Klingo]

Toto je rada od úplného magora.Všetko totiž závisí od toho,ako dobre prevedie aparát snímok z raw do jpg.Pentax to rbí dokonale-ak je prepal v j-pegu,potom je určite aj v raw-e.Ešte sa mi nestalo,aby som mal v rawe viac kresby vo svetlách než z jpg priamo z aparátu.Preto treba exponovať tak,aby vo výsledku bol hystériogram(sorry-hystogram)podľa možnosti rozložený od kraja po kraj.Zase ale nie vždy je to správne a vhodné,niektoré snímky sa proste takto fotiť nedajú niekedy musíbyť viac vpravo,inokedy vľavo.Obrázok v článku z canonu je totálne spackaný,keby takto fotil px tak ho hodím čo najďalej.