حساسیت و نویز در عکاسی دیجیتال

حساسیت ( ISO ) و نویز در عکاسی دیجیتال

شاخص ISO در دوربین دیجیتال نشانگر حساسیت حسگر دوربین نسبت به نور است ، مقدار ISO کم ، نشانه حساسیت کم و مقدار ISO بالا ، معرف حساسیت زیاد است ، تقریباً در تمام دوربین های دیجیتال ، چه انواع ارزان و چه انواع گرانقیمت ، با افزایش ISO کیفیت تصویر کاهش پیدا می کند ، هر چه قدر حساسیت بالا تر باشد ، نویز تصویر نیز افزایش پیدا می کند ، مثل رادیو که با زیاد کردن ولوم صدا نویز صدا نیز بیشتر می شود.

با کاهش مقدار ISO نویز تصویر کاهش می یابد ، تصویر واضح تر و احتیاج به نور بیشتر خواهد شد ( و در نتیجه بایستی از دیافراگم بازتر یا سرعت های پایین شاتر استفاده کرد )

با افزایش مقدار ISO ، نویز تصویر بیشتر ، جزئیات تصویر کمتر می شود ولی نیاز به نور کمتر خواهد شد. ( استفاده از دیافراگم کوچکتر و یا سرعت های بالای شاتر امکان پذیر می گردد )

معمولاً باید بر اساس دو عامل زیر مقدار ISO را انتخاب کرد :

- نور محیط

- سرعت مورد نیاز شاتر برای گرفتن عکس

گاه نیاز به یک اندازه خاص دیافراگم نیز در امر انتخاب دخیل است ، اما اهمیت این عامل سوم نسبت به دو عامل اول ، در تصمیم برای استفاده از ISO بالا ، کمتر است.

باید همواره به خاطر سپرد که برای گرفتن عکس در حداکثر کیفیت ممکن ، باید از کمترین مقدار ممکن ISO استفاده کرد : مثلاً برای گرفتن عکس از یک موضوع متحرک در یک روز ابری ، مجبوریم که از سرعت های بالاتر از 125/1 استفاده کنیم ، اما حتی با بیشترین اندازه دیافراگم نیز مقدار نور کافی نخواهد بود ، در این مورد تنها راه ممکن ، افزایش حساسیت دوربین است تا بتوان از سرعت های بالاتر شاتر استفاده کرد و از موضوع متحرک عکس گرفت.

هرگونه افزایش مقدار ISO باید تدریجی باشد ، افزایش دادن ناگهانی ISO به حداکثر ، میزان ممکن در مواردی نظیر مثال فوق ، از لحاظ عکاسی قابل قبول نیست ، بایستی مرحله به مرحله مقدار حساسیت را افزایش داد تا هنگامی که سرعت مورد نیاز شاتر بدست آید ، این روش ، نویز عکس را به حداقل ممکن خواهد رساند.

نویز و حساسیت وابستگی زیادی به یکدیگر دارند ، با افزایش حساسیت ، نویز ابتدا در مناطق تیره عکس و سپس در مناطقی که رنگ های نسبتاً یکنواختی دارند ، ظاهر می شود.

قسمتی از تصویر فوق را انتخاب کرده ایم که اولاً نسبتاً در مناطق سایه دار عکس است و ثانیاً در ناحیه مرکزی فوکوس بوده و طبعاً توجه بیشتری را به خود جلب می کند.

حالا اثرات تغییر ISO را در آن ناحیه بررسی می کنیم :

50 ISO

shutter speed: 1/5 aperture: f3.2

100 ISO

shutter speed: 1/10 aperture: f3.2

200 ISO

shutter speed: 1/20 aperture: f3.2

400 ISO

shutter speed: 1/40 aperture: f3.2

مشاهده می شود که با یک مقدار ثابت دیافراگم ( 2/3 ) ، افزایش حساسیت منجر به افزایش سرعت شاتر از 5/1 به 40/1 ثانیه شده است ، از لحاظ عملی این موضوع بسیار مفید است ، چرا که با سرعت 5/1 بایستی از سه پایه استفاده کنیم ، اما وقتی ISO را به 400 می رسانیم ، می توان با سرعت 40/1 ثانیه و بدون سه پایه عکس گرفت ، اگر موضوع مورد نظر روشن تر باشد همین افزایش در سرعت های بالاتر شاتر رخ می دهد ( مثلاً از 50/1 به 500/1 )

در مثال فوق با افزایش حساسیت ، میزان نویز در مناطق سایه دار عکس ، جلب توجه می کند ، اما در مناطقی که نور بیشتری دارند ، افزایش نویز کمتر است ، مثل مناطقی که در حد فاصل نواحی روشن و تاریک قرار دارند. (مربع زرد در شکل زیر ) ، به عبارت دیگر هرچه نور بیشتر باشد ، اثر نویز کمتر خواهد بود.

50 ISO

100 ISO

200 ISO

400 ISO

همان گونه که مشاهده می شود ، میزان افزایش نویز در این منطقه عکس کمتر است ، در این مثال مقدار ISO معادل 200 کاملاً قابل استفاده است ، چرا که از یک سو باعث افزایش 4 برابر در سرعت شاتر شده است و از سوی دیگر کیفیت عکس نیز نسبتاً خوب است ، این موضوع مهم ( یعنی نویز کمتر در نواحی پر نور ) در مورد عکس هایی که در نور طبیعی خورشید گرفته شوند ، بیشتر نمود پیدا می کند ، در عکس زیر ، گل در نور طبیعی خورشید قرار دارد ، در مورد چنین موضوعی که زیر نور طبیعی قرار دارد ، می توان بدون افزایش نویز ، میزان ISO را افزایش داد و با سرعت های بالای شاتر عکس گرفت.

100 ISOshutter speed: 1/1000 aperture: f5.6

200 ISOshutter speed: 1/1600 aperture: f5.6

400 ISOshutter speed: 1/2000 aperture: f5.6

البته در این مثال خاص با ISO 400 میزان نوردهی حتی در سرعت حداکثر شاتر و کمترین مقدار دیافراگم نیز بیش از حد لازم است.

به طور خلاصه می توان گفت که هرچند مقادیر بالای ISO باعث افزایش نویز می گردد ، اما این امکان را به عکاس می دهد که با سرعت های بالاتر شاتر عکس بگیرد و این موضوع گاه بسیار مفید و لازم است.

باید به خاطر داشت که نویز ، بیشتر در مناطق تیره و نیز نواحی که رنگ یکنواخت دارند ، ظاهر می شود ، بنابراین ابتدا باید موضوع مورد نظر را ارزیابی و مناطق فوق الذکر را در آن شناسایی کنیم ، سپس با تغییر کادر بندی ، این مناطق را در عکس به حداقل برسانیم و سپس از ISO بالا استفاده نماییم.

در محیط های کم نور ، نویز واضح تر خواهد بود و در نتیجه با افزایش ISO ، کیفیت عکس به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد ، در این موارد بهتر است که با استفاده از یک سه پایه ، از سرعت های پایین شاتر استفاده نماییم.

و اما چند نکته :

۱ - در محیط های کم نور ، در صورتی که از حالت اتوماتیک ISO استفاده شود ، سرعت شاتر نسبت به مقدار ISO در اولویت است ، یعنی دوربین حتی الامکان سعی می کند که از سرعت های بالای شاتر استفاده نماید ، هرچند که به علت ISO بالا سبب کاهش کیفیت تصویر گردد.

۲ - ارتباط تراز سفیدی ( White Balance ) و ISO : فرض کنید که زیر نور چراغ معمولی در اتاق عکس می گیرید ، تنظیم خودکار تراز سفیدی باعث افزایش بهره کانال رنگ آبی می شود تا بر طبیعت زرد- قرمز نور چراغ غلبه کند ، در چنین محیط های کم نوری ، اگر از ISO بالا استفاده کنید ، بهره کانال رنگ آبی مجدداً افزایش خواهد یافت و در تصویر حاصله رنگ آبی به طور نامناسبی غلبه خواهد داشت ، در این موارد برای غلبه بر این مشکل باید از فیلتر های اصلاح کننده رنگ استفاده شود.

۳ - در مورد دوربین هایی که امکان تنظیم کنتراست دارند ، یک نکته جالب عملی در رابطه با ISO وجود دارد : اگر دوربین روی حالت کنتراست پایین تنظیم و جبران نوردهی (EV) 3/2+ انتخاب شود ، می توان مقدار ISO را نصف کرد ، یعنی اگر ISO مورد نیاز 200 است می توان از مقدار100 استفاده کرده و تصویر بهتری تهیه نمود.

نویز و کاهش آن ( Noise Reduction )

هر چه سطح سنسور دوربین بیشتر باشد میزان نویز کمتر است ، به همین علت دوربین های دیجیتال حرفه ای SLR ، نسبت به دوربین های معمولی ، نویز کمتری تولید می کنند ، سطح سنسور بعضی از دوربین های دیجیتال SLR تقریباً 4 برابر دوربین های معمولی است ، بنابراین در دوربینی مانند Canon EOS 1D که برای عکاسی از صحنه های پر تحرک ورزشی نیز استفاده می شود ، انتخاب ISO بالا دیگر یک موضوع کم مصرف نیست ، در این دوربین محدوده انتخاب ISO بین 100 تا 1600 می تواند باشد.

نکته دیگر آن است که دوربین های دیجیتال جدید به طور خودکار نویز موجود در تصاویر را کاهش می دهند ، مثلاً در دوربین های Nikon D1X و Canon EOS 1D امکان کاهش نویز به صورت یک انتخاب در اختیار عکاس گذاشته شده است و در نتیجه حتی در ISO های بالا نیز تصاویر همچنان بدون نویز قابل توجه خواهند بود.

کاهش نویز توسط نرم افزار نیز قابل انجام است ، اما این کار با نرم افزارهای معمولی ویرایش تصویر چندان نتایج قابل قبولی ارائه نمی دهد ، چرا که این نوع نویزها در تمام طیف فرکانسی نور پراکنده بوده و بر اساس رنگ و روشنایی و حتی نوع دوربین متغیر است ، در روش های معمولی کاهش نویز ، مانند استفاده از فیلتر های Median و روش های آستانه ای ( Thresholding ) ، میزان اصلاح نویز کم بوده و در عوض بسیاری از جزئیات تصویر از دست می رود.

اما نرم افزارهای اختصاصی کاهنده نویز ، از تکنولوژی های پیشرفته و جدیدی استفاده می کنند تا ضمن حفظ دقت و جزئیات تصویر ، حداکثر کاهش نویز را اعمال کنند ، مثلاً نرم افزار Noise Ninja ( شکل فوق ) از یک الگوریتم پیشرفته ریاضی استفاده می کند تا تصویر را به صورت طیف فرکانسی 3 بعدی تحلیل نماید و امکان شناسایی دقیق و در نتیجه حذف نویزها در فرکانس ها و کانال های رنگی مختلف فراهم شود.

بهترین نرم افزارهای کاهنده نویز ( به ترتیب اولویت ) برای کامپیوترهای PC و MAC :

PC

Noise Ninja ( Picture Code )

Neat Image ( AB Soft )

Grain Surgery ( Visual Infinity )

MAC

Grain Surgery ( Visual Infinity )

Noise Ninja ( Picture Code )

Ultra ISO ( Imaging Concepts )

منابع :

Digital Noise and ISO Control, BetterDigitalOnline

High ISO Setting , MegaPixel.Net

Digital Dirt and Noise , Peter Marshall ,About.com/Photography

Features and advantages of Noise Ninja , PictureCode.com

Noise Reduction Tool Comparison , Michael Almond