Šum – mýty a realita

Ptá se náš čtenář, zdali je pravda, že při nastaveném nižším rozlišení je šum menší. Odpověď je složitě jednoduchá, ano a ne, jak kdy. Pojďme se na ten problém podívat blíže.

Šum není nic jiného, než obrazový projev elektrického náboje, který vzniká na čipu v jeho fotodiodách nikoli jako následek dopadu fotonů, nýbrž je vyvolán jinými vlivy, především teplem a elektromagnetickým vlněním. Šum je tím víc vidět, čím je ISO vyšší – z toho důvodu, že vysoké ISO není nic jiného, než vyšší stupeň zesílení elektrického náboje. Při nízkých hodnotách ISO a při dobrém světle je poměr žádoucího a nežádoucího elektrického náboje velký, čím horší světlo, čím delší doba osvitu a čím vyšší ISO, tím je poměr náboj:šum menší (hovoříme o odstupu), až dosahuje hodnot 1:1 a to pak je zle.

Kompakty mají malé snímače a při daném počtu megapixelů se u nich šum projevuje víc, enž v zrcadlovkách, jež mají řádově 10x větší čipy, nemluvě o full frame zrcadlovkách. Výrobci se snaží o dva nesmysly najednou:
a) navyšovat počet megapixelů -> tudíž na ploše čipu je víc, leč menších fotodiod-> náboj z menších fotodiod se musí víc zesilovat -> roste šum
b) navyšovat hodnotu ISO, což jde proti směru předchozího nesmyslu. Takže od určité hranice výrobci sdružují fotodiody, typicky po 4, aby z nich vytahali elektrický náboj a pak ho brutálně zesílili. Proto – dejme tomu – má 12 Mpx přístroj volbu navýšit ISO, dejme tomu, až na 3200, ale při rozlišení jen 3 Mpx . Odtud tedy asi plyne ten mýtus.

Není tedy pravda, že snížením rozlišení automaticky snížíme šum. Podívejme se na naše příklady. Canonem 450D jsem pořídil sérii tří snímků v rozlišení large (12 Mpx), medium (6 Mpx) a small (4 Mpx). Zde jsou výřezy téhož místa v obraze:

Toto je výřez z toho velkého obrázku. Na následující ukázce je stejné místo, avšak vyseknuté ze šestimegového snímku:

No a nakonec s epodívejme na výřez ze „small“ obrázku, tedy ze čtyřmegového snímku:

Na první pohled se zdá, jako by šum na velkém obrázku byl opravdu větší, ale to je dáno jen projekcí na monitoru. Kdybychom ale udělali pevnou kopii, tedy vytiskli fotografii z těchto tří předloh, fotka z velké předlohy by nutně byla kvalitnější než z té střední, neřkuli malé.

Když si ukážu na monitoru tyto tři snímky a sejmu obrazovku a výsledek porovnám, získám následující obraz:

Vidíte, že šum je na všech třech obrázcích v podstatě stejný. Jiná ale vec jsou kanály. Šum totiž nebývá totožný v červeném jako zeleném jako modrém kanálu. Podívejme se na to, jak to vypadá s naším snímkem. Nejdřív si prohlédneme červený kanál, zase jde o výřez 1:1:

Šum je zde markantní, velmi závažný. Na zeleném kanále to vypadá mnohem lépe:

Zato modrý kanál je o něco horší než zelený, avšak ne ta katastrofální jako červený.

Co s tím? Editory jako je Photoshop umožňují editaci jednotlivých kanálů. Snížíme tedy šum jenom červeného kanálu a abychom muziku dotvrdili, poněkud ho rozostříme Gaussovským rozostřením. Tím samozřejmě přijdeme o ostrost – ale jen v tomto kanálu, kresba načtená z modrého a zeleného nás vytáhne z bryndy. Tímto opatřením snížíme šum na rozumné minimum, ukažme si to zase na srovnání:

I na zmenšeném obrázku je vidět, že šum je podstatně menší. Obrázek před a po úpravě si můžete stáhnout:

Snad se dočkáme doby, kdy výrobci budou nabízet dvě varianty fotoaparát s menším rozlišením v Mpx, na př. 6 Mpx což je až až dobré rozlišení na zvětšeninu A2 a větší) a pak pro milovníky velkých čísel (a velkého šumu). Ale zatím to na to nevypadá.