Шумы цифровых камер / ISO

Шумы цифровых камер – вопрос сегодня очень актуальный. Как ведут себя разные камеры при повышении светочувствительности и на что ориентироваться при выборе камер?

Матрица современной фотокамеры – это цифровой аналог пленки. Небольшая микросхема прямоугольной формы, на которую через объектив проецируется изображение. Датчики сенсора – пиксели, преобразователи света в электрический сигнал, играют здесь ключевую роль. Чем больше физический размер пикселя, тем больше площадь, поглощающая свет и тем ниже уровень шумов на снимке. К тому же нужно учитывать, что во время работы датчики нагреваются, что также чревато появлением шумов. Именно из-за этого шумы проявляются при съемке на длинных выдержках.

Шумы проявляются на снимке в виде хаотически распределенных цветных пятен. Особенно сильно наблюдаются шумы в тенях. Также шум может проявляться в виде зернистости, почти как на высокочувствительной пленке – такого рода искажения почти не влияют на цветность и контраст фотографии и раздражают меньше всего (если, конечно, эта зернистость не присуща всем без исключения снимкам).

При выборе камеры число мегапикселей часто бывает убедительным аргументом в пользу определенной модели. Однако не стоит гнаться за мегапикселями, поскольку размеры пикселей и сенсора соответственно значительно важнее. Ведь чем больше пикселей размещено на матрице, тем меньше их размер и тем плотнее они расположены. Плотно «упакованные» датчики быстро нагреваются, и шумы могу появиться уже не минимальной чувствительности и при коротких выдержках. Поэтому старайтесь выбрать фотокамеру, у которой больше площадь матрицы – реальная чувствительность будет выше.

Наиболее низкий уровень шумов у полноформатных зеркальных камер с размером сенсора 36х24 мм (как у кадра 35мм пленки). Это такие камеры как Canon EOS Mark II 1Ds (16 Мп), Canon EOS 5D (12 Мп). Они прекрасно справляются с ISO 800, и даже при чувствительности ISO 1600 сделанные ими снимки выглядят очень неплохо.

Матрица зеркалок, таких, как, например, Canon EOS 20D, меньше пленочного кадра, она имеет размеры 22,5х15 мм, что также позволяет снимать на достаточно высокой чувствительности. Этот формат сенсора получил название APS-C. Конечно, они уступают камерам с полноформатной матрицей, но по сравнению с любыми компактными камерами результат будет намного лучше.

На сегодняшний день единственная в мире камера с несъемным объективом, которая имеет большую матрицу формата APS-C – это Sony R1. У нее уровень шумов при высокой светочувствительности сопоставим с уровнем зеркальных камер.

У подавляющего большинства компактных камер шумы дают о себе знать уже при чувствительности от 200 единиц ISO и выше. Так что, несмотря на возможность установить ISO 800, 1600 или даже 3200, можете забыть об этих значениях, так как картинка скорее всего будет просто непригодной для использования. Шумы, даже при короткой выдержке, становятся настолько сильными, что о детализации и верной цветопередаче можно забыть. Заявленная производителем высокая чувствительность на практике чаще всего оказывается просто нерабочей. Не доверяйте тому, что написано, доверяйте своим глазам! Посмотрите необработанные тестовые полноразмерные снимки, сделанные в разных условиях освещения и на разной чувствительности.

Однако не все компакты «не дружат» с высокой чувствительностью. У камер Fujifilm сенсоры изготовлены по собственной уникальной технологии. Благодаря конструктивным особенностям матрицы, уровень шумов действительно заметно снижен по сравнению с остальными типами сенсоров при тех же физических размерах. Чем это объясняется?

Традиционная фотопленка содержит кристаллы галогенида серебра различных форм – от высокочувствительных зерен с большой площадью поверхности, чувствительных даже к очень слабому свету, до низкочувствительных зерен с маленькой площадью поверхности, реагирующих на яркий свет. Технология Super CCD SR предлагает аналогичное «разделение труда», объединяя информацию с низкочувствительных и высокочувствительных пикселей. Разработанная Fujifilm матрица сочетает в себе большие высокочувствительные S-пикселы и более маленькие, соответственно менее чувствительные, R-пикселы, что расширяет динамический диапазон. Благодаря этому камеры Fuji неплохо справляются с высокими значениями ISO – 400, 800 единиц.

А вот новейшая камера FinePix S6500fd позволяет менять чувствительность от ISO 100 до ISO 3200. Конечно, столь высокая чувствительность как 3200 вряд ли обеспечит вам приемлемую картинку. Но сомневаться в том, что камера прекрасно отработает на ISO 400, не приходится.

Но это только у камер Fuji! У остальных компактов высокая светочувствительность – очень слабое место. Например, у популярного ультразума Sony H5 максимально заявленная чувствительность ISO 1000. Но реально на практике камера начинает шуметь уже при ISO 400, и при более высоких значениях снимок точно потеряет всякую привлекательность. Точно так же шумы заметны при установке ISO 400 и у Canon PowerShot S2 IS. Во многих случаях вспышка помогает хоть как-то бороться с этой проблемой.

Ультракомпакты имеют наиболее худшие характеристики в любительском классе. Во-первых, у них матрица имеет самые меньшие размеры. Крошечный сенсор шумит, естественно, очень сильно. Во-вторых, оптика у них также крайне миниатюрная, что тоже не способствует повышению качества изображения. Хотя, конечно, на шумы оптика не влияет, за это ответственен только сенсор.

Некоторое преимущество – у камер с оптической стабилизацией. Если в камере (или в съемном объективе зеркалки) имеется оптическая стабилизация, то это позволяет при нехватке освещения увеличить выдержку и не повышать значение ISO. Но оптический стабилизатор спасает только на две, максимум три ступени. И если у камеры маленький сенсор, то здесь даже стабилизация не очень поможет. Яркий пример – сверхпопулярная серия камер Panasonic Lumix FZ. Имеющаяся сегодня на вооружении у многих фотолюбителей FZ30 в целом очень хорошая камера, имующая массу достоинств: отличный дизайн, эргономика, функциональность, высокая детализация, цветопередача и т.д. Но главный минус этой прекрасной стильной камеры – ее шумы. Они очень заметны на изображении даже при низкой чувствительности, не говоря уже об ISO 400, когда шумы делают изображение просто неприемлемым для использования.

Всевозможные системы шумоподавления, встроенные в фотокамеру, не спасают от шумов. Зернистость они, конечно, сглаживают, но при этому ухудшается детализация, искажается цветопередача. Картинка выглядит неестественной, «подкрашенной». Реально качественного изображения на высокой чувствительности при таком подходе вы не получите. Лучше недодержать кадр на 1-1,5 ступени, а затем его «вытянуть» при обработке в графическом редакторе, чем получить шумную и в конечном итоге бесполезную картинку.

Определенные преимущества дает съемка в формате RAW, поскольку этот формат содержит больше информации. Снимок не проходит внутрикамерную обработку, собственно, поэтому этот формат и называется сырым. Снимки, записанные в RAW, гораздо проще «вытянуть» в специальном конвертере.

Формат JPG предполагает сжатие с потерями и вносит искажения в изображение. Часть деталей при этом теряется. При сохранении в наивысшем качестве искажения почти не заметны на глаз, но при дальнейшем редактировании и сохранении файла он еще сжимается, данные снова теряются. Если предполагается обработка JPG-файла (например, нужно убирать шумы), то переконвертируйте файл JPG в графический формат, не вносящий искажений в исходную картинку, например TIFF.

При съемке на длинных выдержках также дают о себе знать «горячие пиксели». Это происходит по технологическим причинам. Матрицы у разных экземпляров одной и той же модели могут отличаться наличием в разных участках разной чувствительности, что становится заметным при длинной выдержке. Это хорошо видно при увеличении картинки. Причиной могут служить и крошечные пылинки, которые оседают на матрицу. Если поднять чувствительность матрицы, то «горячие пиксели» еще больше бросаются в глаза. Убрать их можно и обработкой изображения на компьютере. В некоторых камерах встроена функция Pixel Mapping: камера производит снимок, не открывая затвор, полученное изображение анализируется процессором на наличие светлых точек, а затем камера корректирует их встроенными программными средствами. В дальнейшем светлые участки уже не проявляются.

В целом вывод неутешителен, хотя и предсказуем хорошая работа на высокой светочувствительности у компактов и ультракомпактов скорее исключение, чем правило. Чтобы избежать появления шумов на снимках, устанавливайте минимальную чувствительность ISO, значение, которое позволяет обеспечить приемлемый результат.

Артур Газаров