Kdo nešumí s námi, šumí proti nám

2. června 2004
TWEET SDÍLET
Kdo nešumí s námi, šumí proti nám
Digitální šum je tu s námi už od počátku digitální fotografie. Rozlišení snímacích čipů stouplo desetinásobně, přístroje se zmenšily, ceny šly dolů, ale šum je stále na obtíž. I přes mnohá vylepšení výrobců je čip, který by při nastavené vyšší citlivosti nešuměl, v nedohlednu. Proč tomu tak je a jak se dá nad digitálním šumem alespoň částečně zvítězit.

S výrazným šumem se setkáte u každého digitálního fotoaparátu, který nemá pokročilé funkce pro jeho potlačení. Mnohdy stačí, aby se sluníčko schovalo za mrak a automatika fotoaparátu je nucena použít vyšší citlivost snímače. Nebe pak na výsledném snímku obsahuje "fleky", v barevných plochách se nacházejí body jiných odstínů a hrany jsou kostrbaté. Černé plochy na nočních fotografiích mají taky k dokonalosti daleko. Za to všechno může konstrukce snímacího čipu. Přitom není velký rozdíl v tom, jestli se jedná o fotoaparát s CCD čipem, CMOS snímačem, nebo nejnovějším Foveonem X3. Šum si zkrátka nevybírá.

Klepněte pro větší obrázek      Klepněte pro větší obrázek
Minolta DiMAGE A1, ISO: 800, foto Jan Novák

Jak funguje snímač
Snímací čip je hustá síť malých fotodiod, které při dopadu světla produkují náboj. Velikost náboje odpovídá jasu (množství fotonů), který dopadá na fotodiodu. Vzhledem k tomu, že fotodioda reaguje pouze na jas a ne na barvu světla, je před každou z nich zařazen barevný filtr, který propouští pouze určitou část viditelného světla. Buňky jsou uloženy vedle sebe (v případě čipu Foveon X3 nad sebou) zvlášť pro záznam červené modré a zelené složky. Výsledná barva se vypočítá pomocí interpolace hodnot naměřených v nejbližším okolí jedné buňky. Výsledný náboj je pak transportní vrstvou čipu přenášen až k analogově/digitálnímu převodníku. Každý řádek CCD čipu funguje jako posuvný registr a jednotlivé náboje musí projít přes sousední buňky až ke kraji. Náboje se nepomíchají, protože vyrazí všechny ve stejnou chvíli. Jako když si řada lidí předává nádoby s vodou.

Kde se vzal, tu se vzal
A/D převodník přiřadí každému signálu z příslušné buňky hodnotu od 0 do 255 podle naměřeného náboje. Celá cesta náboje (elektronů) je analogová, a tudíž může snadno dojít ke ztrátám náboje nebo k chybám. Jednotlivé buňky nikdy neobsahují absolutně nulový náboj a každá má spodní hladinu minimálního náboje trochu jinou. Právě tato nevyrovnanost hladin je původcem digitálního šumu. Pokud je odstup maximálního náboje od spodní hladiny velký, tato odchylka se ve výsledném obraze neprojeví. A/D převodník přiřazuje pouze celá čísla, a tak při malé odchylce dojde k zaokrouhlení na stejnou hodnotu. Možná vás teď napadlo, proč se jednoduše při výrobě čipu nezměří odchylky jednotlivých buněk. Vždyť by pak stačilo, aby A/D převodník od každého signálu odečetl příslušnou odchylku a bylo by vymalováno. Bohužel, tak snadné to není.

Témata článku: Technika, Technologie


Supermani mezi počítači. Příběhy superpočítačů od českých univerzit po kvantovou budoucnost

Supermani mezi počítači. Příběhy superpočítačů od českých univerzit po kvantovou budoucnost

Letos se ostravský superpočítač Salomon umístil na 69. místě žebříčku nejvýkonnějších počítačů světa. V České republice však není jediný, superpočítače u nás fungují v průmyslu, vědě nebo zdravotnictví. Které patří mezi ty nejvýznamnější u nás a ve světě?

Jan Spěšný
Superpočítače
Nejlepší aplikace pro tento týden: Výuka cizích jazyků, dětská chůvička a kódování pro děti

Nejlepší aplikace pro tento týden: Výuka cizích jazyků, dětská chůvička a kódování pro děti

**V marketech najdete množství titulů, ale jak objevit ty kvalitní? **Každý týden je vybírá Apple, ale řada z nich má i verzi pro Android. **Výsledkem jsou kolekce těch nejlepších aplikací svého druhu.

Adam Kos
Mobilní aplikace
Plaťte chytře. Tohle jsou triky, které do světa peněz přinesly technologie

Plaťte chytře. Tohle jsou triky, které do světa peněz přinesly technologie

V posledních letech se vyrojilo hned několik nových způsobů, jak platit bezhotovostně. Každý má své specifikum a hodí se pro různé účely trochu jinak. Jak se v nich orientovat?

Jiří KurucJakub MichlovskýJan Spěšný
FintechRevolutPlacení mobilem
Mohutné „erupce“ supermasivních černých děr ovlivňují vesmír široko daleko

Mohutné „erupce“ supermasivních černých děr ovlivňují vesmír široko daleko

** Materiál vyvrhovaný z bezprostředního okolí supermasivních černých děr vytváří bubliny v jejich okolí ** Ty se postupně rozpínají a zasahují velkou oblast okolního vesmíru ** Při tom vznikají úchvatné a obrovské struktury hřibovitého tvaru, prstence či vlákna

Stanislav Mihulka
Černé díryVesmír