انواع نویز و روش غلبه بر آن‌ها

چندین سال قبل از اینکه من اولین دوربین dslr خودم را بخرم یک دوربین Point and shoot داشتم و به شدت دوست داشتم کار با آن را یاد بگیرم اما هیچ دانشی در مورد عکاسی نداشتم. همان زمان داخل یک سایت هم خواندم که مقدار ایزو بالا باعث «افزایش نویز عکس» خواهد شد و من هم تصور کردم که این موضوع یعنی اینکه دوربین در مقادیر ایزو بالا پر سر و صداتر خواهد شد. من این تئوری را تست هم کردم و تصور کردم که صدای شاتر دوربین در ایزو بالاتر بیشتر است. برای مدت زمان خیلی طولانی من تصور می‌کردم که استفاده از مقادیر ایزو بالا به جز داخل موزه‌ها و کتابخانه‌ها که رعایت سکوت الزامی است مشکلی ندارد. فکر نکنم به جز من کس دیگری تا این حد در مورد نویز گمراه باشد اما باز هم برخی مباحث در مورد نویز در عکاسی وجود دارند که حتی عکاس‌های حرفه‌ای هم اغلب اوقات آن‌ها را اشتباه متوجه می‌شوند.

نویز چیست؟

نویز یک لایه‌ی دانه‌دار روی عکس است که جزئیات تصویر را می‌پوشاند و باعث کاهش کیفیت تصویر خواهد شد. در برخی موارد تصاویر ممکن است به حدی نویز داشته باشند که کاملا بلااستفاده شوند. همه‌ی ما تا حدودی با نویز آشنا هستیم و حتی در صورتی که در عکاسی چنین چیزی را ندیده باشیم در مباحث دیگری مثل موسیقی و ضبط صدا شاهد آن بوده‌ایم.

احتمالا متوجه این موضوع شده‌اید که حتی در صورتی که داخل یک اتاق کاملا خالی هم به ضبط صدا یا فیلم بپردازید یک صدای «هیس» در پس زمینه‌ی فایل شما وجود خواهد داشت. این صدا چیزی نیست که ما در مواقع عادی بشنویم اما در زمان ضبط صدا (به خصوص با میکروفون‌های ارزان قیمت) وجود خواهد داشت. این نقص‌ها جایی در هنگام ضبط به صدای اصلی اضافه خواهند شد.

همین موضوع در عکاسی هم اتفاق می‌افتد. در واقع حتی در صورتی که درب لنز خودتان را هم ببندید تصویر نهایی کاملا مشکی نخواهد بود. ممکن است عکس شما تا حدود زیادی به رنگ مشکی نزدیک باشد اما با این وجود باز هم مشکلات خیلی کوچکی مثل پیکسل‌های اتفاقی روشن و بدون رنگ در آن وجود داشته باشد.

در این مورد شما می‌توانید به سادگی و با افزایش روشنایی تصویر در لایتروم یا فتوشاپ این پیکسل‌های اتفاقی را مشاهده کنید. در صورتی که قبلا چنین چیزی را مشاهده نکرده باشید احتمالا فکر می‌کنید که این موضوع به نرمی و بدون هیچ مشکلی تصاویر شما را از مشکی به خاکستری و سپس سفید تبدیل می‌کند اما اصلا اینگونه نیست. در عمل تصویر شما زشت‌تر و زشت‌تر می‌شود و مقادیر خیلی زیادی از پیکسل‌های عجیب و تغییر رنگ یافته را مشاهده خواهید کرد. این موضوع با نام نویز شناخته می‌شود.

این نقص‌های اتفاقی با نام نویز شناخته می‌شوند.

تصویر سمت چپ : عکس با درب لنز بسته                      تصویر سمت راست : همان عکس که مقدار زیادی روشن شده

چه چیزی باعث نویز در عکاسی می‌شود؟

از لحاظ فنی همیشه مقادیری از نویز در تمامی عکس‌های شما وجود خواهد داشت. شما برای جلوگیری از این موضوع هیچ کاری نمی‌توانید انجام دهید زیرا یکی از مشخصات فیزیکی نور و عکاسی است.

درون تصاویر شما دو نوع کلی نویز وجود دارد: نویز تصویر و نویز دیجیتال. با وجود اینکه این نویزها از منابع مختلف به تصاویر شما اضافه می‌شوند اما زمانی که به عکس نهایی نگاه می‌کنید تشخیص آن‌ها از همدیگر کار خیلی سختی است زیرا هر دو به یک نتیجه منتهی خواهند شد: پیکسل‌هایی که خیلی روشن، خیلی تاریک یا بدون رنگ هستند.

نویز تصویر

نویز تصویر یا نویز فوتون به هم ریختگی ناشی از فوتون‌های اتفاقی موجود در صحنه‌ی مقابل دوربین است.

نور به تمام اجسامی که شما می‌بینید برخورد می‌کند و از آن‌ها بازتاب می‌یابد اما این اتفاق با یک الگوی ثابت رخ نمی‌دهد و در نتیجه باعث یک لایه‌ی دانه دانه خواهد شد. برای مثال یک لامپ خیلی کم نور حدود 1000 فوتون بر ثانیه از خود بازتاب می‌دهد اما این مقدار در هر ثانیه ممکن است کمی متفاوت باشد: 968 فوتون، 1028 فوتون، 966 فوتون و…. در صورتی که یک عکس با مدت زمان نوردهی یک ثانیه از همین لامپ بگیرید هر بار نتایج مختلف خواهد بود. این دقیقا چیزی است که با نام نویز تصویر شناخته می‌شود.

[relatedpost post =”142262″]

نویز دیجیتال

نویز دیجیتالی یا نویز الکترونیکی به هم ریختگی است که توسط سنسور دوربین شما و قطعات الکترونیکی داخل آن ایجاد می‌شود و باعث خراب شدن یک تصویر خواهد شد. برخی اوقات ممکن است که نویز دیجیتال یک الگوی واضح داشته باشد. البته این موضوع به دوربین شما هم بستگی دارد. هم نویز دیجیتال و هم نویز تصویر در عکاسی خیلی مهم هستند. نویز تصویر تاثیر خیلی بیشتری روی عکس شما دارد اما نویز دیجیتال چیزی است که باعث می‌شود عکس شما با درپوش لنز بسته کاملا مشکی نباشد. هر دو روی تصویر شما تاثیر می‌گذارند.

کاهش نویز در عکاسی

شما می‌توانید نویز را به عنوان یک پرده روی تمامی تصاویری که ثبت می‌کنید در نظر بگیرید. این پرده همیشه و صرف نظر از اینکه از چه چیزی عکاسی می‌کنید داخل عکس شما وجود خواهد داشت. هدف شما باید این باشد که داده‌های واقعی (صحنه‌ای که از آن عکاسی می‌کنید) بر این پرده غلبه کند. بهترین روش برای انجام این کار این است که نور بیشتری در تصاویر خودتان ثبت کنید.

تصور کنید در زمان عکاسی نور کافی در اختیار ندارید و نویز بر سیگنال (اطلاعات حقیقی) غلبه می‌کند. اول از همه تصویر شما به شدت تاریک خواهد بود زیرا شما نور کافی را ثبت نکرده‌اید اما پس از آن هم زمانی که شما سعی می‌‌کنید روشنایی همان عکس را داخل کامپیوتر خودتان افزایش دهید به صورت همزمان هم سیگنال عکس و هم بخش زیادی از نویز را تقویت خواهید کرد و به همین خاطر عکس شما به شدت نویزدار خواهد بود.

این عکس که با ایزو 12800 گرفته شده است مقادیر بسیار زیادی از نویز را دارا است. این مقدار نویز برای مصارف عادی خیلی زیاد است.

عبارت «نسبت سیگنال به نویز» که قبلا ممکن است آن را شنیده باشید هم دقیقا به این موضوع اشاره دارد. عکسی که نویز بیشتری دارد همیشه کیفیت کمی ندارد زیرا ممکن است سیگنال آن هم به مقدار خیلی بیشتری تقویت شده باشد و به همین خاطر نویز کمتر دیده شود. در اینجا نسبت سیگنال به نویز از اهمیت خیلی بیشتری برخوردار است.

بنابراین سوال اینجاست که چگونه می‌توانید یک عکس با بیشترین کیفیت ممکن داشته باشید؟ برای این کار شما باید مقدار سیگنال بیشتری را ثبت کنید تا بتواند بر پس زمینه‌ی نویز که همیشه داخل تصویر شما حاضر است غلبه کند. شما می‌توانید این کار را با افزایش سرعت شاتر، باز کردن دیافراگم یا عکاسی از صحنه‌های روشن‌تر انجام دهید. به بیانی دیگر باید عکسی با روشنایی بیشتر بگیرید.

به این ترتیب شما می‌توانید میزان نویز قابل مشاهده داخل تصویر را کاهش دهید. هر کسی که به شما می‌گوید از مقادیر ایزو پائین‌تر برای کاهش نویز در عکاسی استفاده کنید، موضوع را بیش از اندازه ساده کرده است. در صورتی که شما فقط ایزو را بدون تغییر تنظیمات دیگر کاهش دهید، یک عکس تیره‌تر خواهید داشت. بعدا باید روشنایی این عکس را در زمان ادیت افزایش دهید که به پدیدار شدن نویزی که سعی کرده‌اید مخفی کنید منجر خواهد شد. معمولا هم این نویز بیشتر از چیزی است که با ایزو بالاتر ممکن بود به دست بیاورید.

[relatedpost post =”144990″]

تاثیر ایزو روی نویز دیجیتال

ایزو به جز سرعت شاتر و دیافراگم تنها تنظیم دوربین است که می‌تواند روشنایی یک عکس را افزایش دهد. به افزایش ایزو (برای رسیدن به یک عکس روشن‌تر) افزایش نویز هم گفته می‌شود اما آیا این موضوع حقیقت دارد؟

اجازه دهید با اصول ابتدایی شروع کنیم. ایزو هیچ تاثیری روی نویز تصویر ندارد و از لحاظ فیزیکی چنین امکانی وجود ندارد. همانطور که قبلا گفتیم نویز تصویر ناشی از به هم ریختگی نور تابیده شده و بازتاب شده توسط صحنه است. این موضوع به هیچ عنوان به دوربین شما ارتباطی ندارد.

بنابراین ایزو فقط روی نویز دیجیتال که با اسم نویز الکترونیک هم شناخته می‌شود تاثیر می‌گذارد. روشی هم که این اتفاق می‌افتد ممکن است در ابتدا خیلی شگفت‌آور باشد اما پس از مدتی درک آن آسان‌تر خواهد شد. در دوربین‌های متداول با تنظیمات معمولی افزایش ایزو باعث کاهش نویز الکترونیکی خواهد شد. احتمالا تابحال فکر می‌کردید که این اتفاق برعکس است. یعنی افزایش ایزو به افزایش نویز الکترونیکی منجر می‌شود.

اما قبل از همه به یاد داشته باشید: چیزی که برای کیفیت تصویر مهم است مقدار نویز نیست بلکه نسبت سیگنال به نویز است. استفاده از ایزو بالاتر «مقدار» نویز را کاهش خواهد داد اما شما به این دلیل از ایزو بالا استفاده می‌کنید که هیچ انتخاب دیگری نداشته‌اید و امکان افزایش روشنایی تصویر با روش‌های دیگر برای شما وجود نداشته است. این بدین معنی است که نسبت سیگنال به نویز شما خیلی خوب نیست. به زبانی دیگر نتوانسته‌اید داده‌ی کافی برای غلبه بر پرده‌ی نویز (با وجود ضعیف‌تر بودن آن) را ثبت کنید.

لازم است تاکید کنیم اینکه دوربین در مقادیر ایزو بالا نویز الکترونیک را کاهش می‌دهد یک اتفاق خوب است. به همین خاطر است که توصیه می‌شود به جای عکاسی با ایزو پایه و افزایش روشنایی عکس در زمان ادیت، در زمان عکاسی از مقادیر ایزو بالاتر استفاده کنید. به این ترتیب کیفیت تصاویر شما بیشتر خواهد شد زیرا نویز الکترونیک کمتری داخل آن‌ها وجود دارد. برای کیفیت تصویر مهم‌ترین موضوع نسبت سیگنال به نویز است و به همین خاطر عکاس‌ها همیشه با ایزو 12800 عکاسی نمی‌کنند. بهترین روش برای کاهش نویز تصویر این است که با نور بر آن غلبه کنید.

عکاسی از یک صحنه‌ی روشن‌تر ممکن است که باعث افزایش «مقدار» نویز فوتون شود اما سیگنال تصویر به میزان خیلی بیشتری افزایش خواهد یافت که باعث بهبود نسبت سیگنال به نویز و در نهایت کیفیت تصویر خواهد شد.

[relatedpost post =”152124″]

آیا نرم‌افزارهای کاهش نویز کاربرد دارند؟

سوال نهایی مردم درباره‌ی نویز در عکاسی به قابلیت کاهش نویز در نرم‌افزارهای ادیت عکس مثل فتوشاپ و لایتروم بر می‌گردد آیا این نرم‌افزارها واقعا نویز را کاهش می‌دهند یا این موضوع با پیچیدگی‌های خاصی روبرو است؟

در عمل قابلیت کاهش نویز نرم‌افزارهای ادیت با پیچیدگی‌های زیادی روبرو است. استفاده از الگوریتم‌های کاهش نویز باعث کاهش نویز قابل دیدن در تصاویر شما خواهد شد اما در عین حال به داده‌های اصلی عکس هم آسیب می‌رساند و باعث کاهش شارپنس آن‌ها خواهد شد. در صورتی که در استفاده از قابلیت‌های کاهش نویز زیاده‌روی کنید تصاویر شما خیلی مصنوعی خواهند شد. این موضوع خیلی بیشتر از مقداری نویز به تصاویر شما آسیب می‌زند.

با این وجود قابلیت کاهش نویز یک قابلیت کاربردی است. در صورتی که نویز در تصاویر شما خیلی مشهود باشد شما باید از نرم‌افزارهای ادیت عکس برای کاهش آن استفاده کنید. یک تکنیک خیلی موثر در این زمینه استفاده از ابزار کاهش نویز انتخابی (Selective noise reduction) روی قسمت‌های بزرگی که نویز کمی دارند است. با این کار میزان نویز در کل تصویر کاهش خواهد یافت.

نتیجه اینکه نباید به صورت کامل ابزارهای کاهش نویز را کنار بگذارید بلکه باید با احتیاط از آن‌ها استفاده کنید.

خلاصه

استفاده از این اطلاعات برای افزایش کیفیت تصویر به هیچ عنوان کار سختی نیست و فقط کافیست هر زمان که می‌توانید داده‌های بیشتری را داخل عکس خودتان ثبت کنید (با کاهش سرعت شاتر، استفاده از دیافراگم بازتر و یا عکاسی از صحنه‌های روشن‌تر). در صورتی که این متغیرها با محدودیت خاصی روبرو شوند دیگر گزینه‌های خیلی خوبی در اختیار نخواهید داشت. در این شرایط یا باید ایزو دوربین را به منظور کاهش نویز دیجیتال افزایش دهید و یا روشنایی تصویر را در نرم‌افزارهای ادیت عکس افزایش دهید. به هر جهت بهتر است تلاش کنید در زمان عکاسی نور بیشتری را ثبت کنید.

نویز دیجیتال و نویز تصویر هر دو اتفاقی هستند و بهترین روش هم برای غلبه بر آن‌ها هم با داده‌های واقعی است. در صورتی که این موضوع را به یاد داشته باشید می‌توانید نویز را در تصاویر خودتان کاهش دهید و تصاویری با بیشتری کیفیت ممکن ثبت کنید.