Que tipos de efeitos estão presentes nas imagens digitais chamadas de "ruído"?
Quais são as diferentes fontes de ruído?
O que causa cada tipo de ruído?
Quais são as características dos diferentes tipos de ruído?
Como os diferentes tipos de ruído se manifestam visualmente na imagem? (ou seja, diferentes tipos de ruído "parecem diferentes" é a imagem resultante e como eles diferem nos olhos?)
Como você pode minimizar cada tipo?
Que diferentes técnicas de pós-processamento são mais apropriadas para cada tipo diferente?
Ruído é geralmente definido como qualquer desvio de um sinal "puro". O sinal é considerado como padrão de brilho da imagem; portanto, qualquer variação nos valores de pixel que representam a imagem é ruído. Essas variações ocorrem principalmente devido a:
Barulho de tiro. A maneira aleatória em que os fótons são emitidos a partir de uma fonte de luz causa variações aleatórias no brilho da imagem. Quanto menos fótons você tiver, mais esse ruído será evidente. Pode ser reduzido com a entrada de mais luz no sensor.
Ruído de corrente escura (térmica). Calor produzido pela câmera (que é radiação eletromagnética como a luz pode aparecer no sensor). Como não faz parte da cena, é barulho. Pode ser reduzido resfriando o sensor, limitando o tempo de exposição (quanto mais tempo o sensor estiver ativo, mais ele aquece) ou fotografando uma moldura escura (por exemplo, com o obturador fechado ou a tampa da lente) para subtrair a imagem original (alguns câmeras têm uma configuração para automatizar isso).
Não uniformidade da resposta fotográfica (ruído de padrão fixo). Isso decorre de imperfeições no silício que fazem com que os pixels sejam um pouco mais ou menos sensíveis do que seus vizinhos. A calibração pode reduzir o PRNU, embora possa depender de parâmetros como o tempo de exposição.
Leia barulho. Ruído elétrico gerado pelo circuito que lê os valores dos pixels do sensor. Pode ser reduzido usando um ISO mais alto (no caso em que o sinal não é maximizado, amplificando o sinal antes da leitura significa que o ruído de leitura é uma porcentagem menor do sinal) ou usando uma câmera com menor ruído de leitura. Você pode observar as figuras do ruído das sombras na ISO base para ter uma idéia do ruído de leitura.
Ruído de quantização. Erros de arredondamento quando um sinal analógico é convertido em um conjunto finito de valores digitais discretos. Normalmente não é perceptível, pode ser reduzido usando um sensor que armazena mais bits por pixel, por exemplo, 14 em vez de 12.
A seguir, são tecnicamente ruídos, mas raramente são referidos como tais:
Moiré / alias. Um tipo de ruído de quantização espacial, alias, surge devido aos padrões de interferência e ao espaçamento fixo dos elementos do sensor. Pode ser reduzido por um filtro anti-aliasing (normalmente instalado no sensor como padrão) ou aumentando a frequência de amostragem (número de pixels por unidade de área), ou seja, mais megapixels com a mesma lente.
Artefatos de compressão, quando uma imagem é armazenada como JPEG. Pode ser reduzido selecionando a configuração de qualidade mais alta para JPEGs ou fotografando em bruto.
Pixels quentes, pixels presos, pixels escuros. Elementos do sensor que sempre dão resposta zero ou máxima possível.
O termo "ruído colorido" descreve como o ruído se manifesta - não é uma fonte de ruído como a acima. O ruído de cor refere-se a variações aleatórias na cor dos pixels, não apenas no brilho. O ruído da cor é fácil de remover, uma vez que o olho é menos sensível às variações espaciais da cor, a perda de detalhes devido à redução do ruído é menos perceptível.
Novamente, "ruído de alta frequência" refere-se a outra característica, a frequência espacial ou a proximidade dos picos do ruído.
Boa resposta ... vale a pena notar que essas fontes de ruído (exceto artefatos JPEG) estão presentes nos dados brutos, que são de uma cor (vermelho, verde ou azul) por pixel. Portanto, a aparência exata do ruído (como "ruído de cor" etc.) também depende dos detalhes do algoritmo de desmembramento que combina dados de vários pixels para formar uma imagem colorida.
coneslayer
Uau, pensei ter entendido o barulho antes, mas isso estava muito além da minha cabeça.
Dpollitt
@ coneslayer-- na verdade, a menos que você tenha um sensor Foveon, o padrão do bayer limitará as informações medidas do chip a uma cor por pixel. A interpolação subsequente dessa grade para produzir uma imagem de três cores exacerbará qualquer ruído produzido, mas não é, por si só, uma fonte de ruído. Isso significa que, na prática, o ruído não se limita a um único pixel; portanto, removê-lo pode ser doloroso (de uma perspectiva teórica).
mmr
2
amaldiçoar o foveon! Sem esse sensor, eu não precisaria dizer [a maioria] toda vez que falo de sensores bayer ou demosaicing! Ainda é possível ter fontes de ruído que se mostrem monocromáticas ou coloridas que não resultam de desintegração, por exemplo, o ruído no espectro infravermelho visível é mais provável que excite os pixels por trás dos filtros vermelhos.
Matt Grum
1
@ Nir Sim, faz parte do shot niose. Aumentar o ISO não gera ruído, como muitas pessoas pensam (exceto uma pequena quantidade devido ao processo de amplificação), apenas revela ruído, pois amplifica o ruído e o sinal. Ao aumentar o ISO, você tende a usar uma exposição mais curta ou uma abertura menor, para obter mais ruído na foto. Se você diminuir o ISO enquanto mantém o obturador e a abertura constantes, obterá mais ruído e não menos!
Matt Grum
-5
Você só precisa conhecer dois tipos de ruído que acompanham todas as câmeras, visíveis em ISOs mais altos.
Chroma Noise - tipo de ruído manchado de cor.
Ruído de luminância - granulação, filme como ruído.
Para minimizar esse ruído, tente não gravar em ISOs mais altos, que começam a deteriorar a qualidade da imagem (diferente para cada câmera). O uso de lentes rápidas, como f2.8 ou F1.4, pode ajudá-lo em situações de pouca luz a não forçar o ISO muito alto para manter a velocidade do obturador suficientemente alta. Se a cena estiver muito escura, a única maneira de minimizar o ruído é usar um flash.
Por fim, existem softwares como Noise Ninja ou Dnoise, que podem ajudar a se livrar de algum ruído sem sacrificar o QI.
Francamente, isso não é verdade - especialmente a parte "visível em ISOs mais altos" e todo o comentário da D3.
Rfusca
1
Não vou aprovar este atm., Mas acho que a declaração (mais) simplificada sobre os dois tipos de ruído não é tão ruim. Se o material sobre a Nikon é removido, acho que isso poderia ser uma útil resposta se simplista :-)
Você só precisa conhecer dois tipos de ruído que acompanham todas as câmeras, visíveis em ISOs mais altos.
Para minimizar esse ruído, tente não gravar em ISOs mais altos, que começam a deteriorar a qualidade da imagem (diferente para cada câmera). O uso de lentes rápidas, como f2.8 ou F1.4, pode ajudá-lo em situações de pouca luz a não forçar o ISO muito alto para manter a velocidade do obturador suficientemente alta. Se a cena estiver muito escura, a única maneira de minimizar o ruído é usar um flash.
Por fim, existem softwares como Noise Ninja ou Dnoise, que podem ajudar a se livrar de algum ruído sem sacrificar o QI.
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