Соответствует ли датчик шуму между камерами одной модели?

Question

Программа для редактирования фотографий RAW Darktable имеет фильтр " Denoise - profiled ", который уменьшает шум изображения, используя профили шума для вашей модели камеры и ISO, представленные другими пользователями:

Команда темных таблиц, с помощью многих пользователей, измерила профили шума для различных камер. Различаясь настройками ISO, мы оценили, как статистика шума развивается с яркостью для трех цветовых каналов. Наш набор профилей охватывает более 200 популярных моделей камер всех основных производителей.

Однако я бы подумал, что характер шума будет совершенно разным для всех камер, что определяется производственными допусками. Но, конечно, это не может иметь место, если этот фильтр существует?

Означает ли это, что все датчики одного типа будут демонстрировать одинаковую картину шума? Конечно, это не может иметь место, как если бы шумовая картина была предсказуемой и воспроизводимой на 100%, тогда производители датчиков могли бы продолжать изменять свой производственный процесс до тех пор, пока весь шум не будет удален.

Answer 1

Даже одна и та же точная камера не будет демонстрировать одинаковые «точные» шумовые характеристики при последовательных снимках. Но такие методы, как «вычитание темных кадров» или другие процессы снижения шума, которые измеряют неэкспонированные области датчика, и другие характеристики шума, генерируемого схемой камеры, будут «достаточно близки для работы правительства».

Шум изображениявызванный случайной природой самого света, который часто называют «выстрелом» шума или «шумом распределения Пуассона» после того, как французский математик Симеон Дени Пуассон, который разработал модель дискретной вероятности, которая математически выражает явление, наблюдаемое в природе, будет изменяться от кадра кРамка. Насколько это повлияет на изображение, будет зависеть от силы света, падающего на датчик, от того, как долго свет может падать на датчик, а также от размера и квантовой эффективности дискретных фотоприемников датчика a / k / a в пиксельных лунках, фотосайты или сенсоры.

Характеристики освещения, очевидно, не будут одинаковыми для разрозненных изображений, даже если они сняты одной и той же камерой. Но размер и чувствительность датчиков будут общими для данного модельного ряда в пределах довольно высоких (очень незначительных отклонений) производственных допусков при изготовлении схем на основе кремния.

Камеры с таким жеПроизводственные характеристики также будут очень похожи в отношении шума, создаваемого датчиком камеры и другой электроникой, когда они находятся в одинаковых условиях окружающей среды. Это часто называют «шумом чтения» при возникновении на датчике и «темновым шумом», когда он исходит из других мест в электронике камеры.

Шум изображения, который зависит от таких вещей, как температура окружающей среды, также, очевидно, такжене быть одинаковым в разных условиях окружающей среды. Разница между съемкой в ​​0 ° C (32 ° F) и съемкой в ​​40 ° C (104 ° F) с использованием одной и той же точной камеры будет намного больше, чем разница между двумя копиями одной и той же модели, когда обе находятся в одной и той же камере. условия окружающей среды.

Таким образом, факторы, которые зависят от самой камеры, будут очень, очень похожи в разных образцах одной и той же модели камеры. Это самое лучшее, что может сделать «общая» модель, не принимая во внимание такие вещи, как температура различных частей датчика камеры и электроники во время съемки конкретного изображения, а также различия, вызванные падением света надатчик.

Answer 2

Нет, это не означает, что шум является предсказуемым для любого датчика или любого типа датчика: что-то, что предсказуемо, не является шумом, почти по определению.

Что это означает, что датчикиданный тип, используемый данным способом, может иметь статистику , аналогичную их шуму: хотя фактический шум изменяется случайным образом, он подчиняется "модели шума", которая сообщает вам, какой тип шума существует. Если вам известна эта модель шума и, в частности, если вам известны ее различные настраиваемые параметры, вы можете использовать ее, чтобы попытаться удалить шум с изображения.