Главнаявсякое → Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)
11 951 просмотров
В этой статье 884 слов.
Bukvus - отправка ошибок

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

Здравствуйте, друзья!

Тема «шумов» на цифровых снимках это тема которая нас всех волнует т.к. ошибки экспозиции или желание фотографа показать детали в тёмных областях снимка ведут нас к осветлению изначально темного снимка и из ТЬМЫ появляются ШУМЫ :)

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

Сегодняшняя моя статья будет краткой (но наглядной и важной!) т.к. и без того немало сил вложено в измерения, приспособление скрипта графиков и чтение огромного количества литературы по теме. Всё не охватить, у меня еще заготовлено для вас много интересной информации, в том числе в переведённом с английского языка виде.

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

Все ваши конструктивные замечания по теме я учту и отвечу т.к. на первый взгляд всё просто, но чем глубже вникаешь, тем сложнее.

к содержанию ↑

Итак, ШУМЫ

Существует много типов «шумов», которые влияют на цифровое фотографическое изображение.

Краткое описание шумов приведённое мной здесь основано на статье Emil Martinec, профессора по физике в университете Энрико Ферми и колледже университета Чикаго и других сходных статьях.

к содержанию ↑

Фотонный шум

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

Свет состоит из отдельных сгустков энергии названных фотонами. Фотоны попадают на светочувствительный элемент в разное время и разные точки. Из-за этой неравномерности мы получаем разные результаты в разных сенселях и можем говорить о том что световой поток шумит (у нас нет единого уровня света, он всё время неоднородный по площади сенсора). Чем больше фотонов попадает на сенсель, тем лучше отношение сигнал / шум (SNR) благодаря которому мы можем высветлять картинку без видимого шума.
Важно: фотонный шум возникает при наличии света. Если я плотно закрою объектив крышкой, то фотонного шума на чёрном кадре не будет.

Подробнее..
Light is made up of discrete bundles of energy called photons — the more intense the light, the higher the number of photons per second that illuminate the scene. The stream of photons will have an average flux (number per second) that arrive at a given area of the sensor; also, there will be fluctuations around that average. The statistical laws which govern these fluctuations are called Poisson statistics and are rather universal, encountered in diverse circumstances. The fluctuations in photon counts is visible in images as noise — Poisson noise, also called photon shot noise

к содержанию ↑

Шум чтения.

Зависит от электронной начинки камеры. Это процесс измерения количества попавшего на сенсель света и перевод этого значения в цифровой вид. Касается как качества сенселей, так и качества АЦП и потерь на электрической обвязке. Т.е. это тот «шум», который генерирует сама фотокамера.

Подробнее..
Photons collected by the sensels (the photosensitive part of a pixel) stimulate the emission of electrons, one for each captured photon. After the exposure, the accumulated photo-electrons are converted to a voltage in proportion to their number; this voltage is then amplified by an amount proportional to the ISO gain set in the camera, and digitized in an analog-to-digital converter (ADC). The digital numbers representing the photon counts for all the pixels constitute the RAW data for the image (raw units are sometimes called analog-to-digital units ADU, or data numbers DN). We'll call this digital number the raw value of the pixel.

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

к содержанию ↑

Структурный шум (бандинг)

Структурный шум это разновидность шума чтения, но мы выделим его в отдельную категорию т.к. он визуально может быть отличим от других видов шума.
Человеческий глаз легко различает узоры и потому мы замечаем повторяющиеся рисунки на общей картине шумов.

Подробнее..
Pattern noise can have both a fixed component that does not vary from image to image; as well as a variable component that, while not random from pixel to pixel, is not the same from image to image.

к содержанию ↑

Тепловой шум

Тепловой шум связан с нагревом сенсора. Чаще всего проявляется на длинной выдержке когда сенсор нагревается, выдержки примерно с минуту и более.
Особенно проявляются «горячие» пиксели, которые в обычных условиях не видны.

Кроме того тепловой шум генерирует нагрев усилителя сигнала, он виден как свечение.

Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

Nikon D800, свечение в нижней части кадра

Подробнее..
Thermal agitation of electrons in a sensel can liberate a few electrons; these thermal electrons are indistinguishable from the electrons freed by photon (light) absorption, and thus cause a distortion of the photon count represented by the raw data. Thermal electrons are freed at a relatively constant rate per unit time, thus thermal noise increases with exposure time.

Another thermal contribution to image degradation is amplifier glow, which is caused by infrared radiation (heat) emitted by the readout amplifier.
For exposures of less than a second or so, read noise is relatively constant and thermal noise constitutes a negligible contribution to overall image noise. It will not be considered further in our discussion.

к содержанию ↑

Неоднородность сенселей

Характеристики отдельных сенселей отличаются т.к. нет ничего идеального и таким образом измеренное ими количество фотонов тоже отличается.

Подробнее..
Not all pixels in a sensor have exactly the same efficiency in capturing and counting photons; even if there were no read noise, photon noise, etc, there would still be a variation in the raw counts from this non-uniformity in pixel response, or PRNU.

PRNU «noise» grows in proportion to the exposure level — different pixels record differing percentages of the photons incident upon them, and so the contribution to the standard deviation of raw values from PRNU rises in direct proportion to the exposure level. On the other hand, photon shot noise grows as the square root of exposure; and read noise is independent of exposure level. Thus PRNU is most important at the highest exposure levels.

At lower exposure levels, photon noise is the dominant contribution until one gets into deep shadows where read noise becomes important.

к содержанию ↑

Ошибки дискретизации

Округление значений до целочисленных, влияет слабо.

Подробнее..
When the analog voltage signal from the sensor is digitized into a raw value, it is rounded to a nearby integer value. Due to this rounding off, the raw value mis-states the actual signal by a slight amount; the error introduced by the digitization is called quantization error, and is sometimes referred to as quantization noise. In practice, this is a rather minor contribution to the noise.

к содержанию ↑

Резюме по шумам

Из всех типов «шумов» нас будет больше волновать шум чтения т.к. во-первых, он играет наиболее важную роль при слабом сигнале в тенях (это те самые тени, которые мы собрались «вытягивать»), а во-вторых, мы можем его уменьшить выбрав камеру, которая меньше «шумит».

Для того чтобы выделить шум чтения мы закрываем объектив или байонет камеры крышкой (лучше байонет), ставим выдержку 1/125 sec, диафраму f8 и наименьшее ISO.
Если мы делаем наши измерения с объективом, то поставьте его на метку бесконечности и используйте телеобъектив чтобы не было виньетирования. Для той же цели мы прикрываем диафрагму.

Снимаем в RAW на всех значениях ISO с интервалами 1/3 EV, т.е. 100, 125, 160, 200 и т.д.

На разных фотокамерах наименьшее ISO отличается. Минимальное я пока нашёл ISO 31 у Nikon D850.

к содержанию ↑

Графики шума чтения

Ввиду того что в блоге окошко для отображения графиков мелковато я предлагаю посмотреть их по ссылке (на моём же сайте)

Данные по камерам будут мной время от времени пополняться и они будут еще быстрее пополняться, если вы увидите что вашей камеры в списке нет, сделаете серию снимков по моему описанию (закрытый крышкой байонет, выдержка 1/125s, диафрагма f8 и изменение ИСО от минимума до максимума с шагом 1/3 EV. Все снимки в RAW), выложите куда-то в облако (Яндекс.Диск или подобное) и пришлёте мне ссылку на di@vargone.ru. И я буду признателен и всё фотографическое сообшество!

Данные по тем камерам, которые уже есть среди протестированных я тоже принимаю, по ним я построю график колебания шумности в пределах одной модели фотокамеры. Пока все дублирующиеся камеры которые я проверял, что старые, что новые, «шумят» очень близко в пределах одной модели, но кто знает? Может именно ваша камера отклоняется от заводских норм...

к содержанию ↑

Итоги и выводы

Сегодняшняя заметка касается в основном желающих вытаскивать детали из теней и я знаю, что таких фотографов много. Хороший способ иметь мало шумов на снимке это не вытаскивать тени, оставляя их там где они есть. Вот темно под скамейкой и правильно. Свет туда не попадает, ничего интересного там нет — оставьте, пусть будет темно. А если «вытаскивать», то вот они шумы, в полном объеме.

С шумом чтения можно бороться если делать «темновой» кадр и вычитать его из следующего. Так поступают некоторые современные фотокамеры. Я лично пока заметил это только за FUJI GFX 50s, которая и лидирует по низким шумам чтения среди всех остальных фотокамер.

Вот как раз про методы борьбы с шумами это следующая отдельная тема. Пару приёмов я вам расскажу.

Удачных снимков! :)

Не забывайте, пожалуйста, нажимать "поделиться" Вконтакте, Фейсбуке, Гугл+ и т.д., а также оценку 5*, если вам понравилась статья!
Оцените, пожалуйста, статью
1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов (68 votes, average: 4,87 out of 5)
Загрузка...

Если вы также хотите смотреть мои видеоматериалы, то подписывайтесь на мой канал
 Здесь мой инстаграм, можно посмотреть над чем я работаю в текущий момент
 Я Вконтакте
 Я на Facebook

Подписаться на RSS ленту


Рекомендовать
Купить штатив Gitzo
Купить штатив или фоторюкзак Manfrotto
Купить светофильтры BENRO

Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?

  • - тесты обьективов и фотокамер
  • - статьи по истории фототехники
  • - секретные приемы фотосьемки
  • - проф. методы обработки в фотошопе

http://evtifeev.com


купить светофильтр B+W

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Гости могут загрузить 2 картинки (можно отметить кликами левой кнопкой мыши на названиях файлов, с зажатой клавишей Ctrl), размером не более 800KB каждая. Картинки должны быть форматов jpeg, pjpeg, png.

25 thoughts on “Шумы на снимках цифровых камер (результаты тестов)

  1. Спасибо, Дмитрий, интересная информация!

    Правда, я так с лету в общем понял, но люблю докопаться до полного понимания, так что придется тему в будущем изучать подробно и детально.

    Читал на www.ixbt.com/digimage/res-noises.shtml их методику, но у вас тут другой подход.

    Кстати, интересно узнать, а вот насколько тот же ACR приукрашивает картинку по части шумов. Вы, случайно, таких измерение не делали?

    Графики интересные и полезные. Удобно сравнить по шумам. Единственно, что это цифры. Мы с вами недавно говорили о критериях оценки объектива и сошлись на том, что цифровая и визуальная оценка дает наиболее полную картину. Вот мне не хватает именно визуальной картинки шума. Правда, я не знаю как это все лучше представить, но, наверное, можно найти какой-то способ. Есть же на некоторых сайтах картинки снятые на разных ISO. Хотя тут надо, наверное, использовать какой-то более общий сюжет, чем часто используемая ночная съемка. Лучше что-то при малой освещенности, но более привычное, что все снимают. Чтобы сразу понятно было, устроит это человека или нет. Да, конечно, для разных жанров фотосъемки это разные картинки получатся, пейзажника ведь портрет не интересует, но можно, я думаю, подобрать нечто общее, среднее. Главное, чтобы было сразу наглядно и ясно. Так бы сразу убили 2 зайцев, и качественно все видно и количественно. Но это я так, мысли вслух. Понятно, что у вас не сайт посвященный шумам в разных камерах) Это я больше сам размышляю, чего бы мне видеть хотелось.

    Тем более у каждого свои представления о допустимом шуме. Поскольку и люди разные и фото разные, для разных целей. Меня вот уже минимальный шум раздражает на фото)

    Кстати, Дмитрий, а вы еще ведете работу по анализу фото на шум? Если ведете, то я снимки сделаю и ссылку скину вам на почту на яндекс диск. Методика у вас описана, байонет закрыть крышкой и снимать как вы пишите, с шагом 1/3 EV в RAW.

    • Да, другой. Они решили считать один реальный кадр идеальным и сравнивать с ним, потому возникла проблема совмещения кадров и проч. В моём случае такой проблемы нет т.к. фоном является черный цвет, ноль. Все что отлично от него — «додумано» камерой.

      Если же крышку объектива открыть, то кроме этой очевидной проблемы, с которой столкнулись ребята из iXBT есть еще вопрос фотонного шума, который они не учитывают. Свет разного спектра и разной интенсивности даст разный фотонный шум.

      Не знаю зачем они решили «изобретать велосипед». Методики давно известны и описаны теми кто занимается измерением «шумов».

      цифровая и визуальная оценка дает наиболее полную картину. Вот мне не хватает именно визуальной картинки шума

      Мне тоже не хватает и я планировал вставить в эту базу фрагменты кадров для которых даны цифры, но увы, времени нет.

      Есть же на некоторых сайтах картинки снятые на разных ISO

      Проблема в интенсивности освещения и спектре света. «Шумность» картинки зависит не столько от выставленного ISO сколько от освещенности снимаемой сцены. А вот этот момент практически никакие сайты фотографические не учитывают. Тот же dpreview не то что слабо освещает мишень, но еще и неравномерно. При том что он, наверное, лучший в плане «посмотреть как картинка будет смотреться на нужном ISO».

      Понятно, что у вас не сайт посвященный шумам в разных камерах)

      Мне был интересен этот вопрос и я основательно в нём покопался и даже сделал графики. Но поняв что ключевым моментом будет являться освещенность сцены, а параметр ISO официально упразднён я несколько остыл к вопросу. Сейчас я провожу эти тесты больше не для выяснения какая камера сильнее шумит, а для выяснения какая камера включает внутрикамерный «шумодав» в какой момент.

      Меня вот уже минимальный шум раздражает на фото)

      Вот и это тоже. «Шумность» камеры не может быть единственным критерием. Тем более что времена когда сенсоры были очень «шумные» ушли в прошлое. Теперь эти тесты актуальны больше для смартфонов.

      вы еще ведете работу по анализу фото на шум?

      Если мне присылают данные с какой-то новой фотокамеры, то я анализирую и добавляю её на график. Если вы пришлёте, то буду благодарен и добавлю (только посмотрите список камер в статье чтобы не делать лишнюю работу, камеры не должно быть в списке). А такой активной работы как раньше не веду.

      Следующим моим проектом было измерение длины импульса вспышки, если вам вдруг будет интересно. Там тоже много нюансов.

      Закончив с длиной импульса (постигнув вопрос на достаточную глубину) я задался вопросом спектра света. И вот тут пока остановился тк спектрометр купить не удалось, жду предпосылок для продолжения работы.

      • Вот и мне показалось, что ребята с ixbt «нашли себе проблему» с этим совмещением. Да, еще и фотонный шум. Если учесть ваши слова, что фотонный шум меняется при разном спектре и разной интенсивности, то все становится слишком непредсказуемо. Они, правда, упоминали, что их графики в целом похожи на графики измерения шумов у других авторов, но я не проверял, читал чисто ознакомительно.

        Вы и так много сделали. Если все тут у вас дорабатывать и отслеживать все перемены, то и жизни не хватит.

        Интенсивность и спектр. Спасибо, что обратили внимание, надо запомнить. Значит ISO и освещенность, два фактора.

        Насчет «параметр ISO официально упразднен», вы не подскажете, в каком смысле? Вроде как на камерах он присутствует? И по поводу «включения внутреннего шумодава», вы имеете в виду официальный порог когда начинает срабатывать внутренний включенный шумодав или может нелегальное т.с. включение шумодава?

        Да, я проверю ваш список камер, конечно. К чему высылать то, что уже есть.

        «Измерение длины импульса вспышки», вы знаете, я как-то до этого не дошел, но ознакомлюсь. Наверное, тема важная, ведь не только из чисто познавательного интереса вы за нее взялись.

        Спектр света, да, тема интересная. А вот, что же вы тут хотели понять в плане влияния на снимок? Или вас спектр интересовал в каком-то ином смысле?

        • их графики в целом похожи на графики измерения шумов у других авторов

          Вот у меня лично сомнения, учитывая что методика кардинально отличается и я в ней вижу непредсказуемые факторы. Написали бы хотя бы каких именно авторов.

          Значит ISO и освещенность, два фактора.

          Освещенность и спектр света. Лампы могут быть светодиодные, флюорисцентные, накаливания и т.п. Нужно смотреть CRI и чтобы баланс белого был 5500К.

          А ISO само собой, мы же его влияние и смотрим.

          на камерах он присутствует?

          Присутствует, но в официальном документе его отменили для файлов RAW.

          По сути мы пришли к тому что есть одна базовая чувствительность, а все остальные будут достигаться банальным осветлением картинки. Так что измерять тут нечего станет скоро. По-крайней мере на всех ISO смысла иметь не будет, достаточно одного — базового.

          нелегальное т.с. включение шумодава

          Вот именно оно. Когда вы ставите более высокое ISO, а камера берет картинку с предыдущего, осветляет и применяет шумодав выдавая за повышение чувствительности.

          что же вы тут хотели понять в плане влияния на снимок

          Это важно для студийной фотографии ибо многие фотографы, да и я тоже не могли понять почему при источниках освещения 5500К, даже дорогих, плавает баланс белого. Спектрометр даёт возможность в этом разобраться. Но эту тему я только начал и меня тогда просили не выкладывать результаты для конкретного осветительного прибора.

          • Наверное, поэтому на ixbt и не привели никаких ссылок на другие исследования, типа «из достоверных источников стало известно...»)

            Спектр это хорошо, но только как его мерять без спектрометра? Понятно, что если «при источниках освещения 5500К... плавает баланс белого», то плавает он не спроста. И кто тут «мясо съел» довольно очевидно) Поэтому вас и попросили, не оглашать)

            С этим ISO вообще какие-то странные игры. И что теперь будет? Снимаю в RAW, а в данных ISO все время 100, минимальное, или вообще прочерк? А камера творит что хочет?

            • поэтому на ixbt и не привели никаких ссылок

              Первейшая ошибка — аксиома. И чтобы не проверить было. А то вдруг кто проверит, найдет ошибку и все тесты «коту под хвост».

              как его мерять без спектрометра?

              Никак, конечно. Потому я так сожалею, что у меня его нет.

              Само собой... Тут только скажи что модификаторы света (софтбоксы, рефлекторы и проч.) меняют спектр и начнётся вой не слишком образованных пользователей. Они же не станут разбираться почему так, а не иначе. Почему без модификатора спектр уходит в одну сторону, а с модификатором исправляется и становится белым. Им хочется думать что всё идеально, что ткани прозрачные и металлы отражают идеально то что на них падает.

              А камера творит что хочет?

              Будет снято на базовом ISO, самом малошумном, а для RAW конвертера метка на сколько ступеней осветлить программно. Камеры уже и сейчас творят много чего «за спиной» пользователя. И RAW конвертеры тоже

              • А в чем проблема со спектрометром, если не секрет? Их вроде как много разных делается, но вам, наверное, нужен не самый простой? Тут только цена, наверное, может остановить.

                Ну и пусть себе воют. Интересная картина выходит, «вой фотографов на спектрометр») Хоть маслом пиши на холсте)

                Я думал, что идеалистов уже не осталось, ан нет. Хотя, по мне, это все кулики, хвалящие свое болото. Пусть кривое и косое, но мое, тем более клиентов парят, что все у них тип-топ. Да, поднимать планку у нас желающих мало, крайне мало. Лучше вниз, легче, проще, доходней. Чем тупей заказчик, тем лучше, можно что хошь впарить и не заморачиваться. Как там раньше на офенском или мазовецом языке продавцы говорили: «Обтыривай, маз! Дулец-то яманный!» Ничто под Луной не меняется, только больше, к сожалению, становится, особенно в наше время...

                Странное решение с ISO. Может формально создатели нового стандарта по своему правы, если уж бренды брешут как сивые мерины жонглируя дутыми цифрами, то лучше убрать это «непонятно как измеряемое ISO», не знаю. Как по мне, так лучше бы ввели наоборот, жесткий стандарт. Хотя кому это нужно? Пользователю? А кому нужен пользователь? Нужен платежеспособный потребитель, в одном смысле, покупатель. Мне все «Мертвый сезон» вспоминается.

                «- А человек, прошедший психо-химическую обработку будет радоваться непрерывно.

                — Радоваться, что ему тепло. Что помидор красный.

                — Что солнце светит.

                — Что ровно в 2 часа, что бы не случилось, он получит свой питательный бобовый суп.

                — А ночью — женщину. При условии, если он будет прилежно трудиться.

                — Ну, разве это не милосердно?»

                Я бы еще добавил:

                -Радоваться, что он купит новую камеру. Ведь производитель сказал, что она самая хорошая.

                -Радоваться, что он купит новый смартфон. Ведь производитель сказал, что он самый лучший.

                etc

                Про фокусы камер и конвертеров уже даже добавлять не хочется.

                Ладно, не веселый у меня комментарий получился. Ну, как есть. Не все ж сиять как медный пятак)

                • в чем проблема со спектрометром, если не секрет?

                  Более-менее хороший спектрометр стоит 100 тыс.руб. Или стоил... Сейчас и подорожать мог и вообще может отсутствовать в продаже в РФ.

                  Странное решение с ISO.

                  Пока плюс от аналогового усиления сигнала был они честно использовали понятие ISO.

                  А сейчас усиление сигнала в камере потихоньку теряет смысл, удобнее и качественнее осветлять на компьютере где стоит мощный процессор. Файлы, правда, тяжелее открываются из-за таких перерасчётов, но это для общества потребления хорошо — фотографы купят новые компьютеры.

                  Когда вы спрашиваете «Почему?» мне тоже немного грустно что столько планов не реализовалось. Но значит в этом месте и в это время они не востребованы. Как там в песне:

                  "Но точно знаю, что вернусь...

                  Пусть даже через сто веков...

                  В страну не дураков, а гениев... "

                  © Тальков

                  • Я не хотел вас огорчать, Дмитрий, извините. У вас и так сейчас, наверное, дел невпроворот.

                    Да, я понимаю, это грустно, когда мечты и планы не сбываются. Но тут есть 2 высказывания, тоже в тему.

                    «Делай что должен и будь что будет!» Если вы сделали все, что могли, то вам не в чем себя упрекнуть по самому большому счету. Выше головы не прыгнешь, во всех смыслах. Вселенная слишком велика чтобы отвечать всем чаяниям человека. А когда человек сделал все, что мог, он выполнил свою задачу, и может пребывать в мире сам с собой, а если это так, то «Дьявол и Бог не в счет».

                    «Когда караван поворачивает назад, впереди оказывается хромой верблюд») Главное, чтобы партия (в игре) продолжалась.

                    Да и потом, человек и все что с ним происходит это не застывший факт и не приговор, кто знает, что будет завтра, если вы прилагали большие усилия сегодня? Иногда и тактическое поражение не отменяет стратегической победы.

                    • Спасибо на добром слове!

  2. Да, я знал, что canon 80d-шумный, но чтобы на столько... а нет ли данных при проявке в RD ?

    Вам отсылал ещё с canon 2000d, там тоже 24 мегапикселя матрица, но видимо следующего поколения, тоже очень интересно сравнение.

  3. А можно в двух словах про вычитание темного кадра?

    Как я понимаю это дубликат с поправкой экспозиции в минус, а как вычитание сделать одного из другого?

  4. Эх, жаль, что еще Canon 5D Mark II. Но сравнение Первого пятака и третьего удивили. :)

    • Александр, скоро еще несколько камер добавится и качественно переработаю материал (добавлю примеры фрагментов снимка с шумами)

  5. Похоже, данные в вашем графике по шумам не совсем корректны. Из них следует, что шумы у Никон Д750 будто бы больше, чем у Никон Д7100. В отношении Пентакс К-1 можно вообще заподозрить зловещий заговор ))

    cloud.mail.ru/public/8cNH/GJJUwHmRB

  6. Дмитрий, спасибо за большой и полезный труд!

    Хотелось бы также увидеть краткое описание методики, с формулами, использованными для обработки данных, если это возможно.

    • Павел, конечно, описание методики в ближайшее время!

      Не хотел писать сразу чтобы другие сайты банально не скопировали.

      • Я об этом не подумал. Может, тогда не надо все нюансы? Просто в общих словах — берем кадр, делаем то-то... Потому что ничего не написать о методике тоже плохо, как и написать всё

        • Согласен!

          Если вкратце. Была такая книга «Desktop scanners : image quality evaluation / Robert Gann.».

          Там впервые (насколько знаю) было предложено оценивать шум по формуле: SNR = Mean / Std.Dev

          Предложение очень здравое и им пользуются все до сих пор.

          SNR — соотношение сигнал / шум (signal to noise ratio)

          Mean — уровень сигнала (average intensity value)

          Std Dev (Standard deviation) — стандартное отклонение (how widely intensity values vary)

          При закрытой крышке уровень сигнала ноль. А вот отклонение как раз показывает насколько камера шумит сама по себе, без фотонного шума. Т.е. если бы мы оценивали не абсолютно чёрный кадр с шумом, а реальную картинку, то использовали бы еще и Mean, чтобы можно было сопоставлять результаты измерений снимков сделанных в разных условиях освещения.

          Для оценки результатов можно использовать фотошоп, он даёт нам значения Mean и St.Dev, но тут кроется подвох... Если мы будем смотреть в фотошопе, то проявлять будет RAW конвертером, а они давно уже не нейтральны, для разных камер повышают яркость, используют шумодав и правят дисторсию _не информируя_ об этом пользователя и, как правило, эти функции неотключаемы. Т.е. ползунок шумоподавления есть, а реакции на него нет т.к. он всегда включен.

          Если RAW конвертер вмешался в обработку снимка, то результаты не могут считаться корректными. Конвертеры у многих разные (Adobe Camera Raw, Capture One, RawTherapee, Irridiant, RPP и т.д.).

          Потому я использую программу для исследования RAW файлов — RAW Digger. Он делает только демозаику с помощью бесплатной библиотеки Libraw и всё. Таким образом берутся RAW снимки на разных ISO, загружаются в RAW Digger и проводится анализ по центру кадра где нет виньетирования.

          Проверка

          Понятно, что методику нельзя использовать без перепроверки результатов. Потому кроме как тестировать на темновых кадрах я проверял проходящие через меня камеры и на обычных кадрах. Делал снимок со штатива с одинаковыми параметрами, находил однородную плашку (например, ровная серая стена здания) и измерял шум по Mean / St.Dev. Результаты пока подтверждались.

          Также я сравниваю результаты с сайтом Photons to Photons, который измеряет ДД (ДД ограничен шумамми в тенях) по той же примерно (!) методике. Результаты близкие, графики имеют изгибы в тех же местах и менее «шумящая» камера по моим тестам у них также имеет преимущество по ДД.

          Итоги и выводы

          Конечно, нужно собрать массу материала, его внимательно проанализировать и к каждому графику приложить семплы сравнения с другими камерами. Это в будущем. Но сейчас уже можно что-то говорить о «шумах» и, главное, об использовании «нечестных» способов улучшить картинку (шумодавах, инвариантном ИСО и т.д.)

  7. Вычитание темнового кадра есть почти на всех фотоаппаратах, но по умолчанию часто выключено. Эту функцию включал даже на древних Nikon D70 и Canon 10D.

  8. Спасибо за статью. Жду продолжения.

    У меня камера Fujifilm X-E1. Есть ли с нее равки для исследования шумов или выслать? Или эта камера не представляет интереса?

    P.S. Небольшая поправочка по физике света. В современной науке засилие бюрократии, потому до сих пор многими физиками считается, что свет это летящие фотоны, но это не так. Свет это волны, то есть колебания среды. В то, что является средой, углубляться не буду, скажу лишь, что это связано с гравитационными полями. Давайте вспомним извесный всем фотографам закон обратного квадрата, по которому интенсивность света от источника в точке пространства обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. А теперь вспомним формулу силы тяготения между телами и забудем навсегда про фотоны.

    • Здравствуйте!

      Все камеры которых нет в списке представляют интерес! Это база знаний и потому я там и Nikon D700 вставил и другие не самые новые камеры. Чтобы можно было увидеть технологический прогресс, который не всегда присутствует в новых моделях в аспекте шума.

      Я, конечно, не физик. И учил физику в электротехническом университете больше двадцати лет назад. Но я еще не слышал что отменили корпускулярно-волновую теорию и теперь осталась только волновая...?!

    • Давайте не будем писать фигню! В квантовой электродинамике свет и «корпускулы» рассматриваются, как квантовые поля разных типов, имеющие, впрочем, существенные различия. Это и является современным представлением.

Страница 1 of 11