Šum na fotografiích

Šumět či nešumět, to je, oč tu běží! Jedním z cílů zdokonalování moderní technologie senzorů, procesorů i vnitřních algoritmů fotoaparátů je omezit množství šumu na fotografiích. V dnešním krátkém zamyšlení se na to podíváme blíže – je lepší šumu méně, nebo více? A chceme ho jen odebírat, nebo i přidávat? A jak to bylo s filmem a jeho zrnem?

Setkani fotografu

Jednou z hodnocených vlastností fotoaparátu v našich recenzích (vlastně ve všech ostatních) je množství šumu na fotografiích – obecně s přístupem, že méně znamená více. Od tohoto článku nečekejte nějaké rozuzlení této problematiky, či snad tvrzení, že šum je vlastně super. Zkrátka se na něj zkusíme podívat z různých pohledů a řekneme si, co ho způsobuje, proč nám vadí, kdy nám naopak nevadí, a jak je to s digitálním šumem oproti zrnu.

Co to je?

V maximálním zjednodušení, šum je nežádoucí signál, míchající se nám do signálu nesoucího informaci. V digitální fotografii je to náhodné narušení signálu vzniklé při vytváření či odečítání elektrického signálu vzniklého ze světelné energie na jednotlivých fotodiodách snímače. Důvodů, proč k tomu dochází je vícero. Nás však zajímá výsledek: tím jsou bodové odchylky v barevnosti či jasu na výsledné fotografii. Typicky se zhoršuje při zvyšování citlivosti (ISO), protože při zvyšování síly signálu „natahujeme“ také chybu, a to ve stejném poměru. každé zesílení signálu nám tak situaci s nežádoucím signálem – šumem – zhorší. Dále nám pak množství šumu vzrůstá více na těch místech scény – kde byl signál přirozeně slabší, tedy v tmavých partiích.

Šum navíc může dělat neplechu i takzvaným „bandingem“ – spojováním do pruhů či řádek, což vypadá obzvlášť nepěkně.

Banding na fotografii vyfocené starým Pentaxem K10D při ISO 1600 a softwarově zesvětlené – barevný šum se shlukuje (výřez).

„Šumí“ všechny fotoaparáty?

Ano. Jen některé více, a jiné méně. Obecně platí, že větší fotodiody produkují šumu méně (tedy výhodu v tomto směru mají fotoaparáty s relativně většími senzory a/nebo nižším rozlišením) a také, že novější generace senzorů mívají oproti předchozím lepší poměr signálu k šumu (vývoj technologie). Tedy např. stará 6Mpx zrcadlovka s velkým APS-C CCD bude při zvyšování citlivosti „šumět“ více, než moderní bezzrcadlovka s menším 4/3 16Mpx CMOS. Byť výhoda velikosti fotodiod bude na straně prvního přístroje, technologie pokročila o tolik, že tuto výhodu nejen dorovnává, ale překonává. Na druhou stranu, 16Mpx full-frame senzor stejně moderní generace (mající přibližně stejně velké diody, jako zmíněný 6Mpx APS-C model), bude ještě lepší: obě výhody – velikost i dobrý poměr signál/šum – zkombinuje k ještě kvalitnějšímu výsledku.

Toto je také důvod, proč jsou běžné kompakty tak špatně použitelné, když ubývá světlo – akademické debaty o výhodách APS-C oproti 4/3 blednou v porovnání s rozdílem mezi těmito formáty a maličkými senzory základních kompaktů.

Deset let vývoje DSLR: vlevo Olympus E-1 (5Mpx, 2003) při maximálním ISO 3200, uprostřed: Nikon Df (16Mpx, 2013) při ISO 3200, vpravo: Nikon Df při maximálním ISO 204 800 (100% výřezy)

Tak co se šumem dělat?

Buď odstranit, nebo ponechat – záleží na mnoha faktorech. Šum lze odstraňovat mnoha softwarovými způsoby. Fotoaparáty to dělají za vás, alespoň v JPEGu (lze většinou aspoň nastavit míru), ale ani RAW není kolikrát zcela prost zásahů od výrobce. Některé další metody odstranění šumu fotoaparátem zahrnují multiexpozici s odečtem šumu, downsampling… Lepším řešením je však šum odstraňovat v počítači. Buď už při převodu z RAWu v konvertoru (Adobe Lightroom, RawTherapee… atd.), při zpracování obrázku v klasickém editoru (Photoshop, Zoner, GIMP…), nebo za využití dedikovaného software (Neat Image, Noise Ninja…). Pokud je to taková katastrofa, že to při běžném zpracování odstranit nelze, zkuste převod do černobíla. Proč? Vyřešíte tím problém nevzhledného barevného šumu a jasový šum v černobílé tolik nevadí – dokonce k ní svým způsobem i patří.

Šum k fotce patří?

Z historického hlediska lze říci, že ano – za doby filmu prostě fotografie měly viditelné zrno. Aspoň zvětšeniny z běžných filmů ve formátu 135. Zvláště u černobílých filmů bylo zrno – krystalky bromidu stříbrného – natolik charakteristickým prvkem, že kolikrát tvoří část estetického vyznění fotografie. A není divu – vzhled zrna, kdy je každé zrnko jedinečné a tyto jsou rozmístěny náhodně, vnáší do fotografie strukturu – a z dnešního „digitálního“ pohledu i jistou dávku nostalgie.

13,5Mpx scan barevného negativního filmu (Kodak Profoto 100, Olympus mju II)

Problém ale je, že digitální šum vypadá trochu jinak, než ve výše zmíněném případě. Pokud tedy chcete, aby vaše černobílé digitální fotografie vypadaly i při přiblížení dobře, i zde bude platit doporučení, že je lépe je vyfotit bez šumu. A ten si případně do jinak čisté fotky přidat podle chuti. Skutečně, fotografiím se šum nejen odebírá, ale někdy také přidává. Může dodat „filmový vzhled“ a kupodivu také může pomoci s tiskem velkých formátů – supluje chybějící detaily, dodává strukturu a rozbíjí digitální artefakty. Ale musí se přidávat kontrolovaně a s citem.

Vlevo: zdrojová fotka (foceno 5Mpx fotoaparátem), uprostřed: 100% výřez po zvětšení 5Mpx → 20Mpx (Photoshop bikubická hladší), vpravo: po přidání jemného šumu

Máme na to vlastně dva způsoby – buď fotografii překrýt vyskenovaným obrazem skutečného filmového zrna – buď manuálně – neskenujeme na dobrém skeneru vyvolané políčko filmu, na které jsme před tím vyfotili jednolitou středně šedou předlohu, fotku vložíme přes náš obrázek do nové vrstvy a způsob mísení změníme na „překrýt“. Pak ještě snížíme krytí vrstvy (podle chuti, na cca 50%). A je to! Anebo druhou možností je použít na to program/plugin, který to udělá za nás – třeba TrueGrain atd. které již obsahují samply zrna různých druhů filmů a umožní nám je do fotografií vkládat.

Co když ale nemáme ani film, ani scanner, ani plugin? Uděláme to podobně, jen si musíme vrstvu se zrnem vytvořit sami „od nuly“. Třeba následovně: vytvoříme novou vrstvu a použijeme funkci (Photoshop) „Úpravy“ > „Vyplnit“ > 50% šedá. na ni použijeme „Filtr“ > „Šum“ > „Přidat šum“ a zaškrtneme „monochromatický“ a „Gaussovský“. Míru nastavujeme podle kontroly v náhledu na takovou úroveň aby se nám líbila. Začít můžeme třeba na 10%. Jenže tím nám šum vznikne v onom „hranatém“ digitálním podání. Tomu se bráníme pomocí jeho rozostření. Zvolíme opět „Filtr“ > „Rozostření“ > „Gausovské rozostření“ a míru nastavíme na 0,5 – 1,5. Opět dle chuti a plánované „ostrosti“ zrna. Pak pokračujeme stejně, jako při vkládání vrstvy s neskenovaným zrnem (tedy zvolíme „překrýt“ a – al gusto – zvolíme míru krytí).

Fotografie na filmu (vlevo, Ilford PAN 100) a z digitálu (vpravo).
Vlevo: 100% výřez ze scanu filmu (10Mpx), uprostřed: digitál převedený do ČB, vpravo: přidání „zrna“ výše zmíněným postupem (10Mpx) 

Takže šum je v pořádku a nemám se jím trápit?

To bohužel také ne. Řekli jsme si, že není šum jako šum (digitální šum z přístroje X „ušlechtilý“ šum či zrno filmu). Je rozhodně rozumné používat takový fotografický přístroj a techniky snímání, abychom produkovali fotky čisté. Pomoci nám k tomu může třeba formát RAW (šum v něm vypadá často lépe, „zrnovitěji“ a lze s ním i lépe manipulovat), správné exponování (hlavně nepodexponovávat při problémových citlivostech) a znalost limitů svého přístroje (nenastavím ISO 51200 jen proto, že ho v přístroji mám). Znalost podrobnějších nastavení fotoaparátu a úprav na počítači také pomůže.

Šum při ISO 51200 z moderní APS-C zrcadlovky (Pentax K-3, 100% výřez)

Když jsme u nastavení, je potřeba zmínit jednu věc, která může být matoucí. Po zanoření do menu fotoaparátu objevíme často dvě oddělená nastavení redukce šumu (např. šumový filtr/redukce šumu, nebo red. šum při vys. ISO/red. šum. při dl. časech a podobné perly). V jednom nastavujeme míru, v druhém většinou nalezneme položky „zapnout“ a „vypnout“. Co to je?

Nastavení odšumování při vyšších citlivostech („filtr“) je ono zmíněné softwarové mazání šumu (a tím i jemných detailů) z fotek. Já ho většinou vypínám, ale zde záleží na vašich preferencích. To druhé pak nechte zapnuté či na poloze „auto“. jedná se o redukci šumu vzniklého při dlouhých expozicích (v řádu vteřin a víc), kdy některé pixely „vypoví službu“ a způsobí tečky na obraze (hot pixel). Přístroj se tomu brání zopakováním expozice za zavřenou závěrkou a spočítáním těchto pixelů a jejich následnému odstranění z fotografie. Proto přístroj takovou dobu po dlouhé expozici ještě pracuje. Tuto funkci vypněte pouze, pokud po každé expozici nemůžete čekat – například při focení hvězdných drah atd. Na rozdíl od „odšumovacích“ algoritmů však nemá na fotografii žádný negativní dopad, naopak.

„Hot pixely“ při dlouhém času

Dobrou zprávou je, že šum vždy vypadá hůře na monitoru, než při skutečném tisku. Tam se trochu „rozpustí“ v tiskovém rastru a pokud netiskneme neskutečné formáty, nevidíme ho v takovém zvětšení, jako na monitoru při prohlížení 1:1. Zvlášť pokud máme fotografii ve vysokém rozlišení – čím vyšší rozlišení, tím méně stejné množství šumu vadí.

Pokračování příště:-)

_____________­________________________­________________________­______________________
     

Líbil se vám článek?

Komentáře

Zobrazit diskusi ke článku ve fóru
  • Jiří Ostarek
    Jiří Ostarek
    13.10.2014 13:52

    Zajímavý článek. Zaujalo mne ale toto "To druhé pak nechte zapnuté či na poloze „auto“. jedná se o redukci šumu vzniklého při dlouhých expozicích (v řádu vteřin a víc), kdy některé pixely „vypoví službu“ a způsobí tečky na obraze (hot pixel)."

    Nabízí se otázka - platí to i při focení do RAW? Mám za to že ne a má to význam jen pro JPEG. Nebo se mýlím? Předpokládám, že RAW obsahuje data zachacené při expozici. Další expozice se zavřenou uzávěrkou jsou další data. Že by po ukončení expozice se zavřenou uzávěrkou došlo k sloučení v rámci dat se mi jeví jako málo pravděpodobné.

  • Jakub Súkeník
    Jakub Súkeník
    Autor
    13.10.2014 14:25

    Dobrý den! Redukce šumu při dlouhých expozicích je něco, co se aplikuje i na RAW. Podobně se na RAW aplikuje i momentální nastavení WB - ovšem s tím, že jde v konvertoru změnit. Koneckonců, RAW si pamatuje a reflektuje veškeré nastavení fotoaparátu (ostrost, odšumování, barevný režim, kontrast, ...atd.), záleží jen na použitém konvertoru (a na uživateli), které z těchto nastavení lze zpětně načíst a které se na výslednou fotku skutečně aplikují. Pokud vím, redukci šumu při dlouhých expozicích "načte" i Adobe Camera Raw a aplikuje ji.

  • Jiří Ostarek
    Jiří Ostarek
    14.10.2014 20:06

    Děkuji za doplnění.

Pro vkládání komentářů musíte být přihlášen.

Obsah článku

Komentáře k článku (3)

Tisknout článek

FotoMaraton Sumava

Tip na článek

Srovnání: Canon EOS R vs. Nikon Z7 vs. Sony A7R III vs. Panasonic S1R
Srovnání: Canon EOS R vs. Nikon Z7 vs. Sony A7R III vs. Panasonic S1R

S di­gi­tál­ními bez­zr­ca­dlov­kami s pl­no­for­má­to­vým či­pem a vy­so­kým roz­li­še­ním se roz­trhl py­tel, na­bí­zíme tedy pře­hledné po­rov­nání bez­zr­ca­dlo­vek Ca­non EOS R, Ni­kon Z7, Sony A7R III a Pa­na­so­nic Lu­mix S1R.

Doporučujeme

Nejčtenější články

Nejčtenější fototesty

FotoAparát.cz - Instagram
FotoMaraton Sumava

Tento web používá k poskytování služeb, analýze návštěvnosti a marketingovým účelům soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte.

Další informace