نويز (اختلال) تصاوير در دوربين هاي ديجيتال (بخش دوم)

آشنايي با ويژگيهاي نويز دوربين هاي ديجيتال به شما كمك مي كند كه بدانيد نويز چه تاثيري بر عكس هاي شما دارد . در ادامه چگونگي آهنگ تغييرات نويزها ، نويز رنگي و نويز روشنايي و مقدار و تكرار نويز تصوير يروشناييرات نويز چه تاثيري بر عكس هاي شما دارد. را بررسي مي كنيم . براي مثال تغييرات نويز را بر اساس سرعت ISO و كانال رنگي را در سه دوربين متفاوت نشان مي دهيم .

ویژگی ها
ويژگيها نويز نه فقط به تنظيمات نوردهي و مدل دوربين وابسته است بلكه در يك تصوير منحصر بفرد نيز متفاوت خواهد بود .در دوربين هاي ديجيتال مناطق تاريك تر نسبت به مناطق روشن تر داراي نويز بيشتري هستند ، اما در مورد فيلم هاي عكاسي اين نسبت برعكس ميباشد ، و مدل دوربين وابسته است .
توجه داشته باشيدكه چگونه در رنگ هاي با زمينه روشن تر نويز كمتر نمايان مي شود . نواحي روشن تر بعلت وجود نور بيشتر داراي سيگنال قوي تري هستند ، در نتيجه داراي مقدار SNR سراسري بالاتري هستند . این بدان معنی است که تصاويري كه داراي نوردهي ضعيفي هستند - حتي اگر پس از آن تاحد فراتر از سطح طبيعي روشن تر شود - داراي نويزهاي با وضوح بيشتري هستند . از طرفي ديگر در تصاويري كه بيش از حد نوردهي شده اند ميزان نويز كمتر مي باشد و در واقع با فرض به اينكه بعدا ميزان روشنايي را كاهش مي دهيم تا نواحي كه بايد داراي بافت باشن بصورت سفيد تخت در نيايد ، سودمند مي باشد.
نويز معمولا تركيبي حاصل از دو عامل نوسان در رنگ و روشنايي مي باشد .نويزهاي رنگي (مشخصه هاي رنگي) معمولا غيرطبيعي تر جلوه مي كنند و اگر كنترل نشوند تصويري غير قابل استفاده ارائه خواهد شد .درشكل زير يك تكه از تصوير اوليه نويز دار در كنار دو تكه جداگانه ديگر شامل نويز روشنايي و نويز رنگي آمده است .
نسبت نويزهاي رنگي و روشنايي در مدل هاي مختلف دوربين ها به ميزان قابل توجهي متغير مي باشد .نرم افزارهاي كاهش (اصلاح) نويز امكان اصلاح هريك از نويزهاي روشنايي و رنگي را بطور جداگانه دارا مي باشند ، اما اصلاح كامل نويز روشنايي مي تواند نتايج غيرطبيعي (بصورت پلاستيكي) در بر داشته باشد .
نوسانات (ميزان تغييرات) نويزها هم از لحاظ مقدار وهم از لحاظ فراواني (فضايي) مي توانند بسيار متفاوت باشند ، هرچند كه فراواني فضايي اغلب يك ويزگي قابل اغماض است . اصطلاح ريز دانه براي توصيف نواسانات نويز رخ داده در فاصله هاي نزديك نيز كه همان جور داراي فراواني فضايي مي باشد ؛ در مورد فيلم ها استفاده مي شود . در مثال زير چگونگي اثر فراواني فضايي بر ظاهر نويز ها را ملاحظه مي كنيد .
اگر دو تكه از تصوير فوق را از لحاظ ميزان نوسانات مقايسه نمائيم (همانطور كه در اكثر دوربين ها ديده مي شود) ، تكه تصوير سمت راستي با نويز بالاتري بنظر مي آيد . اما پس از بازديد بصري ملاحظه مي كنيدكه تكه تصويري سمت راست داراي نويز پائين تري نسبت به تكه سمت چپ مي باشد . علت آن نيز فراواني فضايي نويز در سرتاسر تكه تصوير مي باشد .
اگرچه بر فراواني فضايي نويزها خيلي تاكيد نمي شود ، مقدار آن هنوز داراي اثر قابل توجهي مي باشد . در مثال ذيل دوتكه تصوير با همان فراواني فضايي و انحراف معيارهاي متفاوت را مشاهده مي كنيد .
توجه كنيد كه تكه تصويرسمت چپ چقدر صاف تر از تكه تصوير سمت راست بنظر مي آيد .ميزان نويز بالا ميتواند بر سطوحي نظير پارچه و شاخ و برگ مستولي گردد (آنرا تحت الشعاع قرار دهد) ،و رفع نويز آن بسيار مشكل مي باشد . ميزان نويز معمولا بر اساس يك مقياس آماري كه" انحراف معيار "ناميده مي شود ، توصيف مي گردد ؛ كه كميت آن براي تنوع نمونه اي يك پيكسل با مقدار "true" معين مي گردد . با بررسي نمودار هيستوگرام سه رنگ هر يك از تكه تصوير ها اين مفهوم را مي توان بهتر درك نمود :
اگردر هر يك از تكه تصويرهاي فوق ميزان نويز صفر باشد همه پيكسل ها در يك خط درميانه نمودار قرار مي گيرند . بر اساس افزايش ميزان نويز پهناي اين نمودار افزايش مي يابد .ما اين مساله را در نمودار هيستوگرام سه رنگ نشان داديم ، هر چند كه اين مقايسه بطور جداگانه براي هر يك از نمودارهاي هيستوگرام روشنايي و رنگي نيز پابرجاست .
مثال
قطعا تجربه عكاسي بادوربين به شمادر درك چگونگي نويز در عكس هاي با تنظيمات سرعت ISO هاي مختلف كمك شايان توجهي خواهد كرد .مثال ذيل ويژگيهاي نويز را براي سه دوربين متفاوت از يك تكه خاكستري صاف تهيه شده است را نشان مي دهد .
به تفاوت ها بر اساس مدل دوربين و كانل هاي رنگي و سرعت ISO دقت نمائيد . بر اساس ماتريس رنگي حسگر دوربين هاي ديجيتال بترتيب بيشترين و كمترين نويز بترتيب مربوط به كانال هاي رنگي آبي و سبز مي باشد . توجه داشته باشيد كه تكه تصاوير مربوط به دوربين Epson داراي ايرادات بيشتري نسبت به نويزهايي كه بعلت نوسانات روشنايي ايجاد شده اند مي باشند .
همچنين مي توانيد با افزايش سرعت ISO افزايش نويز در يك دوربين مشخص را مشاهده كنيد ، اما مشاهده تغييرات نويز دز مدل هاي مختلف دوربين ها كمي پيچيده تر مي باشد .محدوده وسيعتري از يك پيكسل در حسگر يك دوربين - بعلت وجود سيگنال قوي تر- قابليت جذب نور بيشتري را دارا مي باشد . درنتيه عكس هاي حاصل از دوربين هاي با پيكسل هاي فيزيكي بزرگتر از آنجائيكه داراي سيگنال قويتري هستند ، داراي نويز كمتري مي باشند. به همين دليل در دوربين هاي با مگا پيكسل بالاتر نسبت به دوربين هاي با اندازه حسگر يكسان لزوما داراي تصاويري با كيفيت بالاتر نمي باشند .ازطرف ديگر وجود سيگنال قوي لزوما منجر به خلق تصويري با نويز كمتر نخواهد شد ، چونكه به ميزان سيگنال و نويز تعيين شده براي آن تصوير نويزدار بستگي دارد . هرچن دوربين Epson PhotoPC 800 نسبت به دوربين Canon PowerShot A80 داراي پيكسل هاي بزرگتري مي باشد- بخصوص در سرعت ISO 400 -داراي نويز بيشتري مي باشد .زيراكه دوربين هاي ديجيتال Epson خيلي قديمي تر بعلت ضعف هاي الكترونيكي داراي سطح نويز داخلي بالاتري بودند .

بازگشت به بخش اول مطلب: "Image Noise: Examples and Characteristics"

 

منابع : http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/image-noise-2.htm
ترجمه : جابر يزدانخواه كناري