เสียงรบกวนในภาพถ่ายดิจิทัลคืออะไร?


30

เอฟเฟกต์ชนิดใดที่มีอยู่ในภาพดิจิตอลที่เรียกว่า "เสียงรบกวน"

  • แหล่งที่มาของเสียงที่แตกต่างกันคืออะไร?

  • ทำให้เกิดเสียงรบกวนแต่ละประเภทคืออะไร?

  • ลักษณะของเสียงประเภทต่าง ๆ มีอะไรบ้าง

  • สัญญาณรบกวนประเภทต่าง ๆ ปรากฏในภาพอย่างไร? (กล่าวคือเสียงที่แตกต่างกัน "ดูแตกต่าง" เป็นภาพที่เกิดขึ้นหรือไม่และพวกเขาจะแตกต่างกับดวงตาอย่างไร)

  • คุณจะลดแต่ละประเภทได้อย่างไร

  • เทคนิคการประมวลผลหลังแบบใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละประเภทที่แตกต่างกัน

คำตอบ:


32

เสียงรบกวนมักจะถูกกำหนดเป็นความเบี่ยงเบนใด ๆ จากสัญญาณ "บริสุทธิ์" สัญญาณจะถูกนำมาเป็นรูปแบบความสว่างของภาพดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในค่าพิกเซลที่แสดงถึงภาพคือสัญญาณรบกวน ความแตกต่างเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นหลักเนื่องจาก:

  • เสียงยิง โฟตอนวิธีการสุ่มถูกปล่อยออกมาจากแหล่งแสงทำให้เกิดความแตกต่างของความสว่างของภาพแบบสุ่ม จำนวนโฟตอนที่น้อยลงที่คุณมียิ่งทำให้เกิดเสียงรบกวนมากขึ้น สามารถลดลงได้โดยเพิ่มแสงให้กับเซ็นเซอร์มากขึ้น

  • เสียงมืด (ความร้อน) ในปัจจุบัน ความร้อนที่ผลิตโดยกล้อง (ซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับแสงสามารถแสดงบนเซ็นเซอร์) เนื่องจากมันไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของฉากจึงมีเสียงดัง มันสามารถลดลงได้โดยการระบายความร้อนของเซ็นเซอร์ จำกัด เวลาในการเปิดรับแสง (ยิ่งเซ็นเซอร์เปิดใช้งานนานเท่าใดก็ยิ่งร้อนขึ้นแล้ว) หรือถ่ายภาพในที่มืด (เช่นปิดชัตเตอร์หรือฝาปิดเลนส์) เพื่อลบออกจากภาพต้นฉบับ กล้องมีการตั้งค่าอัตโนมัตินี้)

  • การตอบสนองของภาพถ่ายที่ไม่สม่ำเสมอ (สัญญาณรบกวนแบบคงที่) สิ่งนี้เกิดขึ้นจากความไม่สมบูรณ์ของซิลิคอนที่ทำให้พิกเซลมีความอ่อนไหวมากกว่าหรือน้อยกว่าเพื่อนบ้านของพวกเขาเล็กน้อย การปรับเทียบสามารถลด PRNU แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เช่นเวลาเปิดรับแสง

  • อ่านเสียงรบกวน สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดจากวงจรที่อ่านค่าจากพิกเซลเซ็นเซอร์ สามารถลดลงได้โดยใช้ISO ที่สูงขึ้น (ในกรณีที่สัญญาณไม่ขยายใหญ่สุดขยายสัญญาณก่อนการอ่านหมายถึงสัญญาณรบกวนการอ่านเป็นเปอร์เซ็นต์สัญญาณที่น้อยลง) หรือการใช้กล้องที่มีสัญญาณรบกวนการอ่านต่ำ คุณสามารถดูตัวเลขเสียงเงาที่ ISO ฐานเพื่อให้แนวคิดในการอ่านเสียงรบกวน

  • เสียงเชิงปริมาณ การปัดเศษข้อผิดพลาดเมื่อสัญญาณอะนาล็อกถูกแปลงเป็นชุด จำกัด ของค่าดิจิตอลแบบต่อเนื่อง มักจะไม่สังเกตเห็นได้ชัดสามารถลดลงได้โดยใช้เซ็นเซอร์ที่เก็บบิตต่อพิกเซลเช่น 14 แทน 12

ต่อไปนี้เป็นเสียงรบกวนทางเทคนิค แต่ไม่ค่อยมีใครเรียกเช่น:

  • Moire / aliasing ชนิดของเสียงเชิงปริมาณเชิงพื้นที่นามแฝงเกิดขึ้นเนื่องจากรูปแบบการรบกวนและระยะห่างคงที่ขององค์ประกอบเซ็นเซอร์ มันสามารถลดลงได้โดยตัวกรอง anti-aliasing (ปกติจะติดตั้งกับเซ็นเซอร์เป็นมาตรฐาน) หรือเพิ่มความถี่การสุ่มตัวอย่าง (จำนวนพิกเซลต่อหน่วยพื้นที่) เช่นจำนวนพิกเซลที่มากขึ้นด้วยเลนส์เดียวกัน

  • สิ่งประดิษฐ์การบีบอัดเมื่อภาพถูกเก็บเป็น JPEG สามารถลดลงได้โดยเลือกการตั้งค่าคุณภาพสูงสุดสำหรับ JPEG หรือการถ่ายภาพแบบดิบ

  • พิกเซลร้อน, พิกเซลติด, พิกเซลมืด องค์ประกอบเซ็นเซอร์ที่ให้การตอบสนองที่เป็นศูนย์หรือเป็นไปได้สูงสุดเสมอ


คำว่า "สัญญาณรบกวนสี" อธิบายว่าเสียงดังปรากฏออกมาอย่างไร - ไม่ใช่แหล่งกำเนิดของเสียงดังด้านบน สัญญาณรบกวนสีหมายถึงการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในสีของพิกเซลไม่เพียง แต่ในความสว่าง เสียงรบกวนของสีนั้นง่ายต่อการลบเนื่องจากดวงตามีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสีน้อยลงการสูญเสียรายละเอียดเนื่องจากการลดเสียงรบกวนนั้นสังเกตได้น้อยกว่า

"เสียงความถี่สูง" อีกครั้งหมายถึงคุณสมบัติอื่นความถี่เชิงพื้นที่หรือความใกล้ชิดกันของจุดสูงสุดของเสียง


4
คำตอบที่ดี ... มันน่าสังเกตว่าแหล่งเสียงเหล่านี้ (ยกเว้นไฟล์ JPEG) มีอยู่ในข้อมูลดิบซึ่งเป็นหนึ่งสี (แดงเขียวหรือน้ำเงิน) ต่อพิกเซล ดังนั้นลักษณะที่แน่นอนของสัญญาณรบกวน (เช่น "สัญญาณรบกวนสี" เป็นต้น) ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของอัลกอริทึม demosaicing ที่รวมข้อมูลจากหลายพิกเซลเพื่อสร้างภาพสี
วาดภาพ

ว้าวฉันคิดว่าฉันเข้าใจเสียงรบกวนมาก่อน แต่นั่นค่อนข้างไกลเกินหัวฉัน
dpollitt

@ coneslayer-- จริง ๆ แล้วถ้าคุณไม่มีเซ็นเซอร์ Foveon รูปแบบไบเออร์จะ จำกัด ข้อมูลที่วัดได้จากชิปให้เป็นสีเดียวต่อพิกเซล การแก้ไขตามลำดับของกริดนั้นเพื่อสร้างภาพสามสีจะทำให้สัญญาณรบกวนใด ๆ ที่เกิดขึ้นเลวร้ายลง แต่อยู่ในตัวของมันเองและไม่ได้เป็นแหล่งกำเนิดของเสียงรบกวน หมายความว่าในทางปฏิบัติเสียงไม่ได้ จำกัด อยู่ที่พิกเซลเดียวดังนั้นการลบออกอาจทำให้เกิดความเจ็บปวด (จากมุมมองทางทฤษฎี)
mmr

2
สาป foveon! ถ้าไม่มีเซ็นเซอร์ตัวนั้นฉันก็ไม่ต้องพูดว่า [ส่วนใหญ่] ทุกครั้งที่ฉันพูดถึงเซ็นเซอร์ตัวยึดหรือตัวทำลายล้าง! มันยังคงเป็นไปได้ที่จะมีแหล่งกำเนิดเสียงที่ปรากฏเป็นขาวดำหรือสีที่ไม่ใช่ผลลัพธ์ของ demosaicing เช่นเสียงรบกวนในสเปกตรัมอินฟาเรดที่มองเห็นได้ใกล้มีแนวโน้มที่จะกระตุ้นพิกเซลหลังฟิลเตอร์สีแดง
Matt Grum

1
@Nir Yeah เป็นส่วนหนึ่งของ niose shot การเพิ่ม ISO ไม่ได้สร้างเสียงดังที่หลายคนคิด (ยกเว้นเพียงเล็กน้อยเนื่องจากกระบวนการขยายเสียง) มันจะแสดงเพียงเสียงเท่านั้นเพราะมันขยายเสียงและสัญญาณ เมื่อคุณเพิ่ม ISO คุณมักจะใช้การเปิดรับแสงที่สั้นกว่าหรือรูรับแสงที่เล็กลงดังนั้นคุณจึงมีเสียงรบกวนมากขึ้น หากคุณลดค่า ISO ในขณะที่รักษาความคงตัวของชัตเตอร์และรูรับแสงไว้คุณจะได้รับสัญญาณรบกวนมากขึ้นไม่น้อย!
Matt Grum

-5

คุณจำเป็นต้องรู้ว่ามีสัญญาณรบกวนสองชนิดที่มาพร้อมกับกล้องทุกตัวซึ่งมองเห็นได้ด้วยค่า ISO ที่สูงขึ้น

  • Chroma Noise - สัญญาณรบกวนชนิดสี
  • Luminance Noise - เกรน, ฟิล์มเหมือนเสียงรบกวน

เพื่อลดจุดรบกวนดังกล่าวให้พยายามอย่าถ่ายภาพด้วยค่า ISO ที่สูงขึ้นซึ่งจะทำให้คุณภาพของภาพลดลง (แตกต่างกันไปสำหรับกล้องแต่ละตัว) การใช้เลนส์เร็วเช่น f2.8 หรือ F1.4 สามารถช่วยคุณในสถานการณ์ที่มีแสงน้อยไม่ให้กด ISO สูงเกินไปเพื่อให้ความเร็วชัตเตอร์สูงพอ หากฉากมืดเกินไปวิธีเดียวที่จะลดเสียงรบกวนคือใช้แฟลช

สุดท้ายมีซอฟต์แวร์เช่น Noise Ninja หรือ Dnoise ที่สามารถกำจัดเสียงรบกวนให้กับคุณโดยไม่ต้องเสียสละ IQ


1
ไม่เป็นความจริงเลย - โดยเฉพาะส่วนที่ "มองเห็นได้ที่ ISO สูงกว่า" และความคิดเห็น D3 ทั้งหมด
rfusca

1
ฉันจะไม่ลงคะแนนให้กับตู้เอทีเอ็มนี้ แต่ฉันพบว่าคำสั่งที่เรียบง่าย (มากกว่า) เกี่ยวกับเสียงสองชนิดไม่เลวร้ายเกินไป หากสิ่งที่เกี่ยวกับ Nikon ถูกลบออกฉันคิดว่านี่อาจเป็นประโยชน์ถ้าคำตอบที่มากเกินไป :-)
มาร์ติน
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.