نويز (اختلال) تصاوير در دوربين هاي ديجيتال (بخش اول)
مفاهيم
درجاتي ازنويز ها در وسايل الكترونيكي موجود كه بوسيلة دريافت و ارسال سيگنال كار مي كنند ارائه مي شوند .در تلويزيون اين سيگنالها كه روي آنتن ويا از طريق كابل فرستاده مي شوند ، پخش مي شوند ؛ اين سيگنال در دوربين هاي ديجيتال نوري است كه توسط حسگر دوربين دريافت مي شود . اگرچه وجود نويز اجتناب ناپذير است ولي ميتوان با استفاده از سيگنال هاي نسبتا كوچك مقدار آن را تا حد بسيار بالايي كاهش داد . پارامتر نسبت سيگنال به نويز (SNR) بسيار مفيد است و يك روش عمومي براي مقايسة مقدار سيگنال و نويز در سيستم هاي الكترونيك مي باشد؛ بالا بودن اين نسبت سبب كاهش شديد نويزهاي قابل رؤيت مي شوند،درحاليكه عكس آن نيز صادق است، يعني ميزان پايين اين نسبت سبب افزايش نويز مي شوند . ترتيب تصاوير پائين محصول يك دوربين با عكس هاي با نويز بالا از يك كلمة در مقابل يك صفحه صاف مي باشد . تصاوير منتج بهمراه يك نمايش سه بعدي بزرگنمائي شده از سيگنال بر روي نويز پس زمينه مي باشد .
Original Image
 
Camera Image |
 |
 |
| |
Colorful 3-D representation of the camera's image |
تصويرفوق داراي پارامتر SNR مناسبي جهت تفكيك اطلاعات تصوير از نويزهاي پس زمينه مي باشد .از يك پارامتر SNR با مقدار كم تصويري حاصل مي شود كه ميزان سيگنال و نويز آن با هم برابري مي كنند،از اينرو تمايزشان از هم سخت تر ميباشد .
اصطلاحات فني
تنظيمات حساسيت دوربين (ISO) يا سرعت ISO استانداردي است كه حساسيت مطلق نسبت به نور را توصيف مي كند .تنظيمات ISO معمولا حاصلضرب هايي از عدد 2 نظير 50 ISO ،100 ISO ، ISO 200 و ... كهداراي محدودة وسيعي از اعداد مي باشد هستند (لازم به ذكراست كه اين قانون در دوربين هاي جديد برقرار نمي باشد ).اعداد بالاتر نمايانگر حساسيت بيشتر مي باشد و نسبت عددي دو ISO بيانگر حساسيت نسبي شان مي باشد و به اين معني است كه مدت زمان نوردهي عكسي (در صورتيكه ساير تنظيمات يكسان باشند) كه با 200 ISOتهيه شود نصف مدت زمان نوردهي با 100ISO مي باشد .سرعت ISO معادل سرعت ASA براي فيلم هاي عكاسي متفاوت مي باشند ، اما دردوربين هاي ديجيتال با يك سيگنال مي توان عكس هايي با سرعت ISO هاي متفاوت ثبت نمود .اين كار با بزرگنماي سيگنال تصوير در دوربين محقق مي شود ، اما اين مساله نويزها را نيز افزايش مي دهد ، بنابراين در سرعت هاي ISO بالاتر نويزها بصورت تصاعدي افزايش مي يابند .
انواع نويز
در دوربين هاي ديجيتال سه نوع نويز متعارف وجود دارد : نويزهاي تصادفي ، نويزهاي با الگوي ثابت و نويزهاي متحدالشكل نواري .سه مثال كه از لحاظ كيف متفاوت هستند بر و بطور معمول روي پس زمينه اي خاكستري در ذيل آورده شده اند.
 |
 |
 |
نور با الگوی ثابت
نوردهی طولانی
سرعت ISO پائین |
نویز تصادفی
نوردهی کوتاه
بالا ISO سرعت |
نویز نواری متحدالشکل
دوربین های حساس
سایه های روشن شده |
نويز تصادفي داراي ويژگيهايي نظير نوسان شدت نور و رنگ بالا بوده و تصوير واقعي با شدت نور پايين بوجود مي آورد .تقريبا هميشه نويزهاي تصادفي در هر مدت زمان نوردهي وجود دارد و بيشترين تاثيرپذيري را از سرعت ISO دارا مي باشد .براي تنظيمات نوردهي يكسان نيز الگو هاي تصادفي متفاوتي وجود دارد .
نويز با الگوي ثابت دربرگيرندة آنچه كه بعنوان "hot pixels" مطرح است مي باشد ، تا حد زيادي به دوربين بستگي دارد ، و زمانيكه داده ها از حسگر دوربين خوانده مي شوند بعنوان نويز دوربين مطرح مي شود ، و زمانيكه نوسان شدت نور پيكسل ها تا حد معيني فراتر از محدودة خاص نويزتصادفي باشد ، بوجودمي آيد. اين نويزها معمولا در نوردهي هاي با مدت زمان طولاني پديدار شده و در دماهاي بالاترنيز به ميزان آن افزوده مي شود .اين نويزها منحصربفرد بوده و در شرايط عكاسي يكسان (دماي رنگي ، مدت زمان نوردهي ،سرعت ISO)تقريبا به شكل ثابتي از توزيع پذيري hot pixels ها پديدار مي شوند .
نويز نواري متحدالشكل تا حد زيادي به دوربين بستگي دارد ، و زمانيكه داده ها از حسگر دوربين خوانده مي شوند بعنوان نويز دوربين مطرح مي شود .اين نويز در حالت عكاسي با سرعت ISO بالا و شرايط سايه يا نور بيش از حد ، بيشترين مقدار را دارا مي باشند .اين نويز مي تواند براي برخي از تراز سفيدي ها در بعضي از مدلهاي دوربين نيز بوجود آيد .
اگرچه به نويزهاي با الگوي ثابت ايراد بيشتري گرفته مي شود، يايد به اين نكته توجه داشت كه در اثر تكرار مي توان از مقدار اي نويز كاست .اين الگو در دل قطعات الكترونيكي دوربين ها شناخته شده است و امكان كاهش اين نويزها و جلوگيري از نمايش آنها در تصوير واقعي وجود دارد .در دوربين هاي با مدل جديدتر مشكلات نويزهاي ثابت بسياركمتر از نويزهاي تصادفي شده است ، اما مقدار ناچيز آن نيز ممكن است موجب پريشاني خاطر بيشتري نسبت به نويز تصادفي شود .
رفع ايرادات اندك نويزهاي تصادفي بدون افت كيفي تصوير معمولا داراي دردسرهاي فراواني است .كامپيوترها براي تشخيص نويزهاي تصادفي در بافت هاي نرم مثل خاك و شاخ و برگ با مشكلات زيادي مواجه مي شوند ، بنابراين اگر شما ايراد نويز تصادفي را رفع نمائيد ، كار رفع ايراد اين بافت ها را به پايان رسانده ايد .برنامه هاي نرم افزاري نظير Neat Image و Noise Ninja بدون از دست دادن اطلاعات تصوير بطرز قابل ملاحظه اي از ميزان نویز بکاهند .
ادامه مطلب در قسمت دوم : "Image Noise: Examples and Characteristics"
منابع : http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/image-noise.htm
ترجمه : جابر يزدانخواه كناري
