Jak robić zdjęcia bez szumów?

Po lewej stronie - plik RAW po redukcji szumów w programie Lightroom, po prawej - bez redukcji szumów (1/80s, f/5.6, ISO 6400, ogniskowa 300 mm, aparat Sony A580 z obiektywem Sony 70-300G dzięki uprzejmości Sony Polska) Autor zdjęcia: Adam Kliczek Po lewej stronie - plik RAW po redukcji szumów w programie Lightroom, po prawej - bez redukcji szumów (1/80s, f/5.6, ISO 6400, ogniskowa 300 mm, aparat Sony A580 z obiektywem Sony 70-300G dzięki uprzejmości Sony Polska) Autor zdjęcia: Adam Kliczek
18 Lip
2014

Mają postać kolorowych punktów lub plam, widocznych zwłaszcza na jednolitych powierzchniach. Kryją się w zacienionych obszarach obrazu - tam, gdzie do matrycy dociera najmniej światła. Żywią się wysoką czułością ISO. Oto one - cyfrowe szumy. ;)

Coraz mniej młodych fotografów zdaje sobie sprawę, że kiedyś zmiana czułości ISO wiązała się z koniecznością fizycznej wymiany rolki filmu w aparacie. Ponadto w czasach analogowych klisze o czułości ISO 800 były drogie i trudno dostępne, a jakość wykonanych na nich zdjęć nie zawsze była zadowalająca. Dzięki postępowi techniki czułości ISO 1600 czy 3200 są obecnie dostępne nawet w prostych aparatach kompaktowych, ale często ich użycie skutkuje nieakceptowalnym poziomem szumów.

Skąd biorą się szumy?

Na początku niezbędne minimum teorii. Kluczowym elementem rejestracji światła przez matrycę aparatu cyfrowego jest efekt fotoelektryczny wewnętrzny. Pod wpływem światła w przetworniku generowane są nośniki ładunku elektrycznego. Ich liczba jest proporcjonalna do natężenia światła padającego na powierzchnię danego piksela.Mierząc wielkość poszczególnych ładunków otrzymujemy informację o jasności punktu, a zastosowanie filtru Bayera pozwala otrzymać informację o barwie.

Brzmi skomplikowanie? Pewnie tak. ;) Dla rozjaśnienia polecam obejrzenie poniższego filmu, w którym w przystępny sposób omówiono działanie matrycy CCD (autor: engineerguy, http://enginerguy.com, CC BY).

Poza sygnałem użytecznym każda matryca generuje pewien poziom szumów. Jest to spowodowane m. in. termiczną generacją nośników w półprzewodniku, defektami struktury półprzewodnika czy niedokładnościami w odizolowaniu światłoczułego obszaru poszczególnych pikseli. Gdy liczba nośników ładunku wygenerowanych przez światło jest duża, szumy nie są widoczne. Jednak gdy światła jest mało i zwiększamy poziom czułości ISO, następuje wzmocnienie zarówno sygnału z przetwornika jak i sygnału związanego z szumem. To powoduje pojawianie się zakłóceń - tym większych, im wyższej czułości używamy.

Duży wpływ na poziom szumów ma rozdzielczość oraz rozmiar matrycy. Kiedy producent zwiększa rozdzielczość przetwornika, musi na nim zmieścić więcej punktów światłoczułych, więc każdy z tych punktów musi być mniejszy. W związku z tym pojedynczy punkt rejestruje mniej światła, a co za tym idzie – cała matryca staje się mniej czuła.

Przetworniki, w których piksel jest mały, cechują się zazwyczaj większym poziomem szumów w stosunku do matryc o większych pikselach. Stąd w popularnych aparatach kompaktowych, wyposażonych w matryce o przekątnej 7-8 mm, szum staje się widoczny już przy czułości 200 ISO. Natomiast w lustrzankach cyfrowych, w których przekątna matrycy wynosi 30-40mm, szum zaczyna przeszkadzać przy czułościach powyżej ISO 1600.

Wymiary przetworników stosowanych w aparatach cyfrowych. W pierwszym rzędzie przetworniki stosowane w aparatach z wymienną optyką w odniesieniu do klatki filmowej 35 mm (niebieska ramka). W drugim rzędzie przetworniki stosowane w aparatach kompaktowych. Autor rysunku: Hotshot977, poprawki: Moxfyre, Adam Kliczek (Wikipedia, PD).Wymiary przetworników stosowanych w aparatach cyfrowych. W pierwszym rzędzie przetworniki stosowane w aparatach z wymienną optyką w odniesieniu do klatki filmowej 35 mm (niebieska ramka). W drugim rzędzie przetworniki stosowane w aparatach kompaktowych. Autor rysunku: Hotshot977, poprawki: Moxfyre, Adam Kliczek (Wikipedia, PD).

Jeśli porównamy dwie matryce o takiej samej rozdzielczości, to ta o większym rozmiarze będzie mieć większe piksele i dzięki temu zaoferuje lepszą jakość generowanego obrazu oraz mniejszy poziom szumów. Właśnie dlatego aparaty z matrycą pełnoklatkową sprawdzają się w trudnych warunkach oświetleniowych lepiej niż aparaty z matrycą APS-C, choć jednocześnie są dużo droższe.

(Nawiasem mówiąc, w przypadku wykonywania zdjęć o długich czasach ekspozycji mam do czynienia dodatkowo z szumami związanymi z nagrzewaniem się matrycy. Ten temat omówię jednak dokładniej w poradniku dotyczącym fotografii nocnej.)

Tak w skrócie wygląda kwestia szumów w aparatach cyfrowych od strony technicznej. Aby osiągnąć jak najlepszą jakość zdjęć, powinniśmy starać się ograniczać poziom szumów już na etapie wykonywania zdjęć. Zastanówmy się więc, jak to robić.

Jak unikać szumów - porady praktyczne

Kiedy kilka lat temu wykonywałem swoje pierwsze zdjęcia koncertowe korzystając z aparatu Sony A200 z kitowym obiektywem Sony 18-70/3.5-5.6, szumy stanowiły dla mnie duży problem. Ciemny obiektyw wymuszał używanie czułości ISO 800 i powyżej, a wtedy zakłócenia były trudne do zaakceptowania. Dzięki postępowi technologii aparaty coraz lepiej radzą sobie z redukcją cyfrowego szumu, jednak ciągle jeszcze daleko do całkowitej jego eliminacji. Dlatego warto zadbać o to, by ograniczyć wpływ szumów już na etapie wykonywania zdjęcia.

Tom Araya z zespołu Slayer podczas festiwalu Ursynalia 2012 w Warszawie. By zamrozić ruch użyłem dość wysokiej czułości ISO, ale dzięki poprawnemu naświetleniu zdjęcia szumy są znikome (1/250s, f/4, ISO 3200, aparat Sony A580 z obiektywem Minolta 70-210/4). Autor zdjęcia: Adam KliczekTom Araya z zespołu Slayer podczas festiwalu Ursynalia 2012 w Warszawie. By zamrozić ruch użyłem dość wysokiej czułości ISO, ale dzięki poprawnemu naświetleniu zdjęcia szumy są znikome (1/250s, f/4, ISO 3200, aparat Sony A580 z obiektywem Minolta 70-210/4). Autor zdjęcia: Adam Kliczek

Każdy aparat ma nominalną wartość ISO (zwykle 100 lub 200), przy której otrzymujemy najlepsze jakościowo zdjęcia. Najprostszą radą mogłoby więc być - używaj zawsze czułości ISO 100/200 i korzystaj ze statywu. Niestety, takie rozwiązanie nie jest ani wygodne, ani nie sprawdzi przy dynamicznych scenach. Poniżej prezentuję więc kilka praktycznych wskazówek, które pozwolą na zmniejszenie poziomu szumów przy wykonywaniu fotografii "z ręki":

1. Używaj najniższej wartości czułości ISO, jaka jest możliwa. W ten sposób nie tylko zmniejszysz cyfrowe szumy, ale także uzyskasz lepsze oddanie barw i szczegółów na zdjęciach. Czas otwarcia migawki ulegnie wydłużeniu, ale dzięki zastosowaniu stabilizacji nie powinieneś mieć problemu ze zrobieniem ostrego zdjęcia przy ustawieniu 1/30 czy 1/50 sekundy.

Jeśli robisz zdjęcia w zmiennych warunkach oświetleniowych i męczy Cię ręczne zmienianie czułości, możesz wypróbować opcję Auto ISO. Określasz dolną i górną granicę czułości, a aparat dobiera najniższą jej wartość, pozwalającą na prawidłowe naświetlenie zdjęcia. Warto jednak korzystać z tej opcji świadomie i kontrolować w wizjerze proponowaną wartość czułości, bo będą sytuacje, w których będziesz mógł zejść z ISO niżej stabilizując aparat.

Szmaragdy w zamku Topkapi w Stambule, Turcja. Użyłem jasnego obiektywu Sony 35/1.4 i następujących parametrów naświetlania: 1/60s, f/2.0, ISO 3200. Mógłbym zmniejszyć czułość do ISO 1600 przy czasie naświetlania 1/30s, ale celowo tego nie zrobiłem. W tej komnacie obowiązuje zakaz wykonywania zdjęć, czuwają nad tym liczni strażnicy, więc musiałem więc działać szybko i zminimalizować ryzyko poruszenia zdjęcia. ;) (aparat Sony NEX-6 z obiektywem Sony 35/1.4 i przejściówką LA-EA2 dzięki uprzejmości Sony Polska) Autor zdjęcia: Adam KliczekSzmaragdy w pałacu Topkapi w Stambule, Turcja. Użyłem jasnego obiektywu Sony 35/1.4 i następujących parametrów naświetlania: 1/60s, f/2.0, ISO 3200. Mógłbym zmniejszyć czułość do ISO 1600 przy czasie naświetlania 1/30s, ale celowo tego nie zrobiłem. W tej komnacie obowiązuje zakaz wykonywania zdjęć, czuwają nad tym liczni strażnicy, więc musiałem więc działać szybko i zminimalizować ryzyko poruszenia zdjęcia. ;) (aparat Sony NEX-6 z obiektywem Sony 35/1.4 i przejściówką LA-EA2 dzięki uprzejmości Sony Polska) Autor zdjęcia: Adam Kliczek

2. Dbaj o poprawne naświetlenie zdjęcia. Jeśli używasz wysokich czułości, niedoświetlenie kadru to Twój największy wróg! Szumy są najbardziej widoczne w ciemnych partiach obrazu i jeśli będziesz próbować rozjaśnić je później podczas obróbki, zakłócenia staną się bardzo widoczne. Czasem więc korzystnie jest nieco wydłużyć czas naświetlania i nawet odrobinę "przepalić" zdjęcie, lub zastosować tryb Auto HDR.

Zaszumienie obrazu niekorzystnie wpływa na szczegółowość obrazu, ale paradoksalnie to właśnie zdjęcia o dużej liczbie szczegółów wyglądają zwykle lepiej przy wysokich czułościach. Dzieje się tak dlatego, że ziarno najłatwiej zauważyć na dużych, gładkich powierzchniach. W przypadku zdjęć o dużej ilości drobnych elementów szczegóły te maskują niedoskonałości obrazu.

3. Nie bój się długich czasów otwarcia migawki. Jeśli brak światła wymusza ustawienie bardzo wysokiej czułości, spróbuj wydłużyć czas naświetlania do 1/15 czy nawet 1/10 sekundy. By zdjęcie wyszło nieporuszone, musisz zadbać o stabilną pozycję (możesz np. oprzeć się o ścianę) i bardzo delikatnie operować spustem migawki. Można także skorzystać z wyzwalania migawki z 2-sekundowym opóźnieniem lub włączyć tryb zdjęć seryjnych.

Kościół św. Teresy, Hongkong, zdjęcie wykonane z okna hotelu Caritas Lodge. Nie miałem akurat pod ręką statywu, więc musiałem zastosować wysoką czułość ISO 3200 i relatywnie długi czas naświetlania 1/20s. Użyłem trybu Auto HDR o rozpiętości 6 EV, więc czas otwarcia migawki przy ujęciu rejestrującym cienie wynosił aż 0,4s. Oparcie łokci na parapecie i bardzo delikatne operowanie spustem migawki pozwoliło mi wykonać całkiem ostre ujęcie. (Sony NEX-7 z obiektywem 16/2.8 + konwerter rybie oko VCL-ECF1 dzięki uprzejmości Sony Polska). Autor zdjęcia: Adam KliczekKościół św. Teresy, Hongkong, zdjęcie wykonane z okna hotelu Caritas Lodge. Nie miałem akurat pod ręką statywu, więc musiałem zastosować wysoką czułość ISO 3200 i relatywnie długi czas naświetlania 1/20s. Użyłem trybu Auto HDR o rozpiętości 6 EV, więc czas otwarcia migawki przy ujęciu rejestrującym cienie wynosił aż 0,4s. Oparcie łokci na parapecie i bardzo delikatne operowanie spustem migawki pozwoliło mi wykonać całkiem ostre ujęcie. (Sony NEX-7 z obiektywem 16/2.8 + konwerter rybie oko VCL-ECF1 dzięki uprzejmości Sony Polska). Autor zdjęcia: Adam Kliczek

4. Używaj jasnych obiektywów. Przydają się zwłaszcza w fotografii koncertowej czy sportowej, gdzie wymagane są krótkie czasy otwarcia migawki, by móc zamrozić ruch. Załóżmy, że dysponujesz "kitem", który przy ogniskowej 50 mm ma maksymalną jasność f/5.6. Używając obiektywu ze światłem f/2.8 możesz zmniejszyć czułość ISO o 2 EV, czyli np. z ISO 1600 do ISO 400.

Obiektywy zmiennoogniskowe ze światłem f/2.8 są dość drogie, ale warto w nie zainwestować, jeśli wykonujesz zdjęcia w trudnych warunkach oświetleniowych. Obecnie mój podstawowy zestaw koncertowy to Tamron 17-50/2.8 i Sigma 50-150/2.8 - gorąco polecam (przykładowe zdjęcia: Rocket Festiwal 2014). Za niewielkie pieniądze można za to kupić obiektywy stałoogniskowe 35 lub 50 mm o jasności rzędu f/1.8, co pozwoli na zmniejszenie ISO o dodatkowe 1,5 EV.

Bon Vivant, wokalista zespołu Freakshow podczas koncertu w klubie Remont. Dzięki użyciu jasnej Bon Vivant, wokalista zespołu Freakshow podczas koncertu w klubie Remont. Dzięki użyciu jasnej "stałki" na "pełnej dziurze" mogłem ustawić w dość ciemnym klubie czas 1/80s i czułość ISO 1600. Gdybym chciał zrobić to samo zdjęcie obiektywem ze światłem f/2.8, musiałbym użyć ISO 4000. Z kolei przy przysłonie f/5.6 musiałbym podnieść czułość aż do ISO 16000! (aparat Sony A77 z obiektywem Sony 35/1.8). Autor zdjęcia: Adam Kliczek

5. Korzystaj z dodatkowych źródeł światła. Lampa błyskowa czy blenda to dodatkowe źródła światła, które, umiejętnie zastosowane, pozwolą doświetlić ciemne obszary i uniknąć szumów, które pojawiłyby się podczas obróbki na komputerze. Wychodząc w plener warto mieć przy sobie blendę (lub ostatecznie dużą białą kartkę papieru ;), bo pozwala to uniknąć problemów z dopasowaniem temperatury barwowej. Z kolei w pomieszczeniach dobrze jest używać lampy błyskowej - najlepiej odbić jej światło od ściany lub sufitu, bądź umieścić lampę na statywie.

Damian Godlewski z zespołu The Colonist, Klub Łykend we Wrocławiu. Umiejętne zastosowanie lampy błyskowej pozwoliło na dobre naświetlenie twarzy gitarzysty mimo zastosowania relatywnie ciemnego obiektywu kitowego (aparat Nikon D90 plus Nikkor 18-105/3.5-5.6). Autor zdjęcia: Michał Mike Możdżyński. Więcej zdjęć Michała znajdziesz w naszej rozmowie Trzeba mieć jaja, aby wejść w pogoDamian Godlewski z zespołu The Colonist, Klub Łykend we Wrocławiu. Umiejętne zastosowanie lampy błyskowej pozwoliło na dobre naświetlenie twarzy gitarzysty mimo zastosowania relatywnie ciemnego obiektywu kitowego (aparat Nikon D90 plus Nikkor 18-105/3.5-5.6). Autor zdjęcia: Michał “Mike” Możdżyński. Więcej zdjęć Michała znajdziesz w naszej rozmowie "Trzeba mieć jaja, aby wejść w pogo".

6. Sprawdź ustawienia redukcji szumów w aparacie. Jeśli jesteś zmuszony korzystać z wysokich czułości, warto rozważyć włączenie systemu redukcji szumów wbudowanego w aparat (High ISO NR). Działa m.in. na zasadzie lekkiego rozmycia szczegółów i może on mieć kilka stopni mocy, więc warto wcześniej sprawdzić, które ustawienie jest najbardziej korzystne. Trzeba też pamiętać, że przy bardzo wysokich czułościach ISO istnieje niebezpieczeństwo uzyskania tzw. efektu akwareli - przez nadmierną redukcję szczegółów zdjęcie będzie składać się z małych plam o jednolitych barwach.

Jeżeli przeznaczeniem fotografii jest prezentacja na ekranie komputera lub wydruk małego formatu, można spokojnie stosować opcję redukcji szumów w aparacie. W przeciwnym wypadku warto wyłączyć redukcję szumów w aparacie i zredukować je w postprodukcji lub robić zdjęcia w trybie RAW. Obecnie dostępne oprogramowanie komputerowe oferuje dużą kontrolę nad procesem usuwania szumów, a jego możliwości są dużo większe niż funkcji dostępnych w aparacie.

Przygotowania do pierwszego zdjęcia smug gwiazd nad wzgórzem Triglav w Słowenii. Było bardzo ciemno - szukając właściwego kadru podniosłem czułość ISO aż do 16.000, a i tak testowe klatki musiałem naświetlać przez ponad 2 sekundy! W tej chwili widzisz plik RAW poddany redukcji szumów w programie Adobe Lightroom 4.3 - mimo wysokiego poziomu szumów udało się zachować dużą liczbę detali. Po zatrzymaniu kursora nad zdjęciem zobaczysz plik JPG ze średnim poziomem redukcji szumów w aparacie - widać efekt akwareli, liczba szczegółów jest zdecydowanie mniejsza. Jeśli chcesz zobaczyć wynikowe zdjęcie star trails, złożone z ponad 350 ujęć wykonanych w ciągu 3 godzin, spójrz na koniec relacji z drugiego dnia słoweńskiej ekspedycji. :) (Sony A77 z obiektywem Tamron 17-50/2.8) Autor zdjęcia: Adam Kliczek.Przygotowania do pierwszego zdjęcia smug gwiazd nad wzgórzem Triglav w Słowenii. Było bardzo ciemno - szukając właściwego kadru podniosłem czułość ISO aż do 16.000, a i tak testowe klatki musiałem naświetlać przez ponad 2 sekundy! W tej chwili widzisz plik RAW poddany redukcji szumów w programie Adobe Lightroom 4.3 - mimo wysokiego poziomu szumów udało się zachować dużą liczbę detali. Po zatrzymaniu kursora nad zdjęciem zobaczysz plik JPG ze średnim poziomem redukcji szumów w aparacie - widać efekt akwareli, liczba szczegółów jest zdecydowanie mniejsza.Wynikowe zdjęcie star trails, złożone z ponad 350 ujęć wykonanych w ciągu 3 godzin, znajdziesz na końcu relacji z drugiego dnia słoweńskiej ekspedycji. :) (aparat Sony A77 z obiektywem Tamron 17-50/2.8) Autor zdjęcia: Adam Kliczek.

Jednak szumy nie są związane tylko z wysoką czułością ISO - spotkasz się z nimi także przy długich czasach naświetlania. Zmienia się wtedy struktura szumów, które przybierają postać pojedynczych jasnych plam na ciemnym tle. Wynika to z nagrzewania się matrycy aparatu.

Część lustrzanek umożliwia włączenie redukcji tego rodzaju szumów poprzez wykonanie dodatkowego zdjęcia przy zamkniętej migawce (Long Exposure NR). Służy ono za wzorzec czerni, który jest porównywany z oryginalnym zdjęciem i na tej postawie oprogramowanie aparatu redukuje zakłócenia. Jeśli więc podczas robienia zdjęć z długim czasem naświetlania aparat pracuje dwa razy dłużej niż wynika to z ustawienia czasu otwarcia migawki, wiedz, że ten rodzaj redukcji szumów jest włączony. ;)

7. Zastosuj wieloklatkową redukcję szumów (Multi Frame Noise Reduction). Niektóre aparaty umożliwiają zmniejszenie szumów poprzez wykonanie serii kilku ujęć i połączenie ich w jeden kadr. Co istotne, nie ma potrzeby umieszczania aparatu na statywie, jednak należy liczyć się z tym, że ruchome obiektyw kadrze mogą zostać zwielokrotnione. Ta funkcja daje widoczne efekty przy czułości ISO powyżej 800.

081-Wieloklatkowa-redukcja-szumow-2Wieloklatkowa redukcja szumów (ang. Multi Frame Noise Reduction, w skrócie MFNR) - porównanie wycinków 1:1 zdjęć wykonanych aparatem Sony A580. Widać, że po włączeniu redukcji poziom szumów przy ISO 12800 wyraźnie spada. Autor zdjęcia: Tom O'Donoghue / flickr (CC BY-NC-ND)

Jeśli znacie inne sztuczki, pozwalające zminimalizować szumy podczas robienia zdjęć, chętnie je poznam. Będę także wdzięczny za wszelkie opinie i uwagi dotyczące tego tekstu - piszcie w komentarzach lub bezpośrednio na mój adres: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript..

Jeśli uważasz, że ten artykuł jest przydatny, podziel się nim proszę ze swoimi znajomymi korzystając z przycisków mediów społecznościowych pod tekstem. :) Zapraszam też do przejrzenia pozostałych poradników zamieszczonych na blogu.

Na koniec chciałem jeszcze wspomnieć o jednej ważnej rzeczy - nie bójmy się używać wysokich czułości, jeśli jest to konieczne. Lepiej zrobić zaszumioną fotografię, na której uchwycisz odpowiedni moment, niż nie zrobić jej wcale. ;) Osobną kwestię stanowią zdjęcia czarno-białe - na nich szum może być wręcz pożądany, symulując ziarno spotykane w czasach fotografii analogowej.

PS. Dziękuję Piotrowi Obszarskiemu i administratorowi portalu Fotoinformator.pl za merytoryczne uwagi dotyczące tekstu. :)

Adam Kliczek

Zapisz się na newsletter, a otrzymasz za darmo ebook "10 sposobów na robienie lepszych zdjęć".
Please wait

Reklama