Звездное небо

Под негативным эффектом ‘звездного неба’ фотографы обычно понимают набор из горячих и битых пикселей, который напоминает реальный небосвод с миллиардами звезд. На фото ниже представлен кроп 1:1 снимка на очень длительной выдержке, на которой сильно проявляется такой эффект.

Звездное небо, созданное камерой Canon EOS Digital 350D на ISO 1600 и выдержке около 1 часа.

Звездное небо, созданное камерой Canon EOS Digital 350D на ISO 1600 и выдержке около 1 часа.

Сразу хочу предупредить, что в данной статье рассматриваются только горячие пиксели. В отличии от ‘битых’ или ‘мертвых’ пикселов их количество и интенсивность свечения увеличиваются при поднятии ISO и/или при увеличении выдержки. На низких ISO и/или относительно коротких выдержках (до 30 секунд) горячие пиксели могут себя никак не проявлять и являются своего рода бомбой замедленного действия. Битые/мертвые пиксели присутствуют на снимках всегда, при любых настройках.

Горячие пиксели вносят огромный вклад в общий цифровой шум изображения. Разница между горячими пикселами и обычным цифровым шумом состоит в том, что горячие пиксели обычно появляются только при длинных выдержках и даже на ISO 50 или ISO 100. Обычно горячие пиксели одиноки, но с очень длительными выдержками их количество возрастает, как показано в примерах из этой статьи.

Лично я крайне редко снимаю на очень длительных выдержках, а потому с проблемой горячих пикселов не сталкиваюсь. Но вот фотографы, которые в своей работе используют очень длительные выдержки, например, в астрофотографии, не раз сталкивались с тем фактом, что даже на самых низких значениях ISO появляются горячие пиксели.

Ниже приведены примеры снимков, полученных при очень длительных выдержках в режиме ‘BULB’ (ручное задание выдержки). Во время экспозиции байонет фотоаппарата был закрыт обычной байонетной крышкой. К сожалению, камера Canon EOS Digital 350D и Canon EOS 5D не совсем корректно записывает длительность выдержки в режиме BULB, но могу заверить, что экспозиция проводилась около одного часа. Такие очень длительные выдержки использовались только чтобы максимально наглядно показать сильный эффект звездного неба, в реальной жизни они используются редко.

Ссылка на архив с оригиналами. Снимки были сделаны в режиме RAW+JPEG с разными настройками функций подавления шума.

На примерах фотографий видно, что матрицы фотоаппаратов страдают не только эффектом ‘звездного неба’, но еще и имеют серьезные ‘засветки’ по углам и бокам матрицы. Из-за  того, что матрицы Nikon D80, Canon EOS 5D и Canon EOS Digital 350D имеют обычную байеровскую структуру, получаемые горячие пиксели соответствуют одному из оттенков красного, зеленого или синего, так как обычно ‘загорается’ один из субпикселов определенного оттенка.

Несмотря на довольно ужасную картину ‘звездного неба’ моих камер, какой-то серьезной проблемы для реальной повседневной съемки у меня нет. Я довольно легко отношусь к горячим пикселам. Мой опыт подсказывает мне, что количество горячих пикселов со временем может увеличиваться и их не следует серьезно опасаться. При съемке на коротких выдержках случаи появления горячих пикселов крайне невелики.

Горячие пиксели довольно легко лечатся включением функции ‘подавления шумов на длительных выдержках’. Данная функция убирает горячие пиксели посредством одной хитрости — после окончания экспозиции основного снимка камера проводит экспозицию дополнительного снимка с закрытыми шторками затвора, по времени равную экспозиции основного кадра. На втором, дополнительном кадре, который не записывается на карту памяти, процессор камеры находит горячие пиксели и ‘вычитает’ их из основного снимка. Функция работает очень хорошо и даже с таким апокалиптическим небом, как показано в моих примерах, справляется на ура, в том числе и убирает боковые засветки матриц. Но вот у нее есть одна серьезная беда — время съемки удваивается. И если фотограф использовал выдержку, равную двум часам, то в итоге ему придется ждать еще два часа, пока камера сделает дополнительный корректирующий снимок.

В некоторых камерах есть модификации данной функции для которых камера просто единожды запоминают ‘карту звездного неба’ и вычитает ее из всех последующих снимков. Такую ‘карту’ горячих пикселов можно обновлять через меню камеры. Функции, построенные на создании таких ‘карт’ обычно принято называть общим термином — ‘ремапинг’ (от английского ‘Remapping’). Если снимать в формате RAW и обрабатывать снятый материл на компьютере современными мощными средствами для работы c RAW файлами, то функция ремапинга включается автоматически. Современные программы обработки неплохо сами определяют горячие пиксели и удаляют их.

Две части одного и того же снимка с ремапингом и без. Автоматический ремапинг с помощью Adobe Camera Raw

Две части одного и того же снимка с ремапингом и без. Автоматический ремапинг с помощью Adobe Camera Raw. Этот снимок можете найти в архиве с оригиналами под именем ‘IMG_1265.CR2’

Также горячие пиксели частично убираются функцией ‘подавления шумов на высоких значениях чувствительности ISO’. Данная функция может определить горячий пиксель как обычную часть цифрового шума и программно его убрать.

Опишу одно интересное наблюдение за функцией подавления шумов на высоких значениях чувствительности ISO на примере камеры Nikon D80. В меню данная функция имеет название ‘СШ высокой ISO’ и четыре режима работы: ‘Norm Нормальный’, ‘Low Низкий’, ‘High Высокий’, ‘Выкл.’. И если нажать на кнопку помощи, то можно увидеть интересное объяснение работы данной функции:

Обрабатывайте снимки, снятые с чувствительностью выше эквивалента ISO 400, для уменьшения шума (ряби). Емкость буфера памяти снижается во время удаления шума со снимков. Обратите внимание на то, что когда для параметра СШ высокой ISO выбрано значение ‘Выкл.’, удаление шума, тем не менее, производится с чувствительностью выше ISO 800, хотя и количество удаляемого шума уменьшается.

Если говорить короче — на значениях ISO 800 и выше камера всегда использует функцию подавления шума. В итоге получить ‘голый’ JPEG файл на высоком значении ISO не получится. Самое интересное, что из-за принудительного подавления шума порой складывается ситуация, когда шум на ISO 640 больше, чем на ISO 800. В галерее из этой статьи есть два снимка с Nikon D80 на ISO 640 и на ISO HI-1 (эквивалент ISO 3200), принудительное подавление шума сделало картинку на ISO 3200 более чистой.

Много лет назад я видел тесты некоторых камер на уровень шума. В тех тестах после прохождения средних значений ISO, на которых мог работать фотоаппарат, графики показывали скачок с понижением шума, а потом опять его дальнейший рост. Тогда никто не смог разгадать загадку такого поведения матрицы. Но разгадка скорее всего кроется как раз в том, что при съемке в JPEG после определенного значения ISO включается автоматическое принудительное подавление шума, что делает картинку более чистой.

Кстати, принудительное подавление шума относится не только к Nikon D80, большинство камер Nikon всегда производят подавление шума на максимальных значениях ISO. У каждого фотоаппарата имеется свой отдельный порог, с которого включается принудительное подавление шума. Насчет камер других брендов я точных сведений не имею.

Также у многих камер есть порог ISO, до которого подавление шума не будет проводиться, даже если функция подавление шума на высоких ISO включена вручную. К примеру, вот что можно найти в меню камеры Nikon D700 насчет функции ‘Под. шума для выс. ISO’:

Уменьшает количество шума при чувствительности ISO 1600 или выше (также уменьшает число снимков, которые можно сделать за одну серию). Даже если выбрано значение ‘Выкл.’, при значениях чувствительности ISO HI 0.3 или выше будет проводиться минимальное подавление шума.

Получается, что у Nikon D700 обработка шума начинается на ISO 1600, а у Nikon D80 на ISO 400.

И еще одно наблюдение насчет Canon EOS 5D — на снимках заметно, что горячие пиксели на ‘звездном небе’ скапливаются в особые созвездия и даже виден ‘кеноновский млечный путь :)’ по центру снимка.

Млечный путь?

Млечный путь? Эта фотография с усилением контраста. Остальные фото в статье без какой либо дополнительной обработки. Оригинал этого снимка находится в архиве под именем ‘IMG_5374.CR2’

Горячие пиксели действительно появляются даже на самых низких значениях ISO, достаточно просто выдержку сделать подлиннее (см. файл ‘IMG_5372.JPG’ из архива с исходниками).

Подавление шумов выключено в архиве файл имеет имя IMG_5377.CR2/JPEG

Подавление шумов выключено. В архиве файл имеет имя ‘IMG_5377.CR2/JPEG’

В реальных условиях съемки все эти горячие пиксели будут просто накладываться на получаемое изображение :(.

Можете провести свои эксперименты со своими цифровыми камерами. Для этого просто закройте байонет камеры, или переднюю линзу объектива крышкой, найдите режим ‘Bulb’ или ‘B’ (‘От руки’) или режим ‘Time’ (‘Время’) и снимайте с реально длинными выдержками и с разными настройками шумоподавления, и на разных значениях ISO. Режим ‘Bulb’ чаще всего можно выбрать в режиме ‘M’ после установки самой длинной выдержки (30 или 60 секунд).

Предлагаю в комментариях обсудить следующие вопросы, на которые у меня нет однозначного ответа:

  1. Увеличивается ли количество горячих пикселей с возрастом камеры, т.е. присутствует ли эффект ‘выгорания матрицы’ от постоянной ее работы?
  2. От чего зависит появление новых горячих пикселов?
  3. Какие матрицы — CCD, CMOS, FAVEON, LBCAST и т.д. более устойчивы к появлению горячих пикселов? Насколько пленка защищена от этого цифрового недуга?
  4. От чего происходят ‘засветки’ по углам и краям изображения, про которые описано в статье?
  5. Что за вертикальные полосы появляются на снимках с Canon EOS 5D?
  6. Производят ли некоторые камеры Canon, Sony, Pentax принудительное подавление шума на высоких значениях ISO, если сама функция шумоподавления была выключена?
  7. Как четко различить цифровой шум и горячие пиксели на очень длинных выдержках? Или цифровой шум на длинных выдержках состоит полностью из горячих пикселов разной степени ‘горячести’?

↓↓↓ Ставим лайк :) ↓↓↓ Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Добавить комментарий:

 

 

Комментарии: 80, на тему: Звездное небо

  • Денис

    Небольшая история из моей практики, возможно, будет полезной… Захотелось мне сделать интересное фото на длинной выдержке на моем Nikon D80, но не звезд, а совсем обычного предмета. С помощью тросика я установил время съемки час. Однако, когда вернувшись раньше на место съемки, обнаружил, что снимок уже сделан, т.е. не полностью отработав нужное мне время, не могу сказать точно, что повлияло на это, но с вероятностью в 97% можно сказать — низкий оставшийся заряд батареи, еще я подумал, что это может быть функцией предохранения от перегрева матрицы. Естественно, снимок был недоэкспонирован, вместо 1 часа — 25 минут (1505,4 сек) и вот что из этого вышло https://yadi.sk/i/ot2dHO1qdxmkT съемка велась, скорее всего, без ОВИ (вроде бы еще пожалел об этом), так как была засветка по верхним углам кадра. Позже я все же решил посмотреть, что же можно получить из этого снимка, и, увеличив в ЛР экспозицию на 10 стопов и поправив ББ, получил следующее https://yadi.sk/i/Ikg9BGp5dxn6z . Так что данный вопрос может быть полезен не только при съемке астрофотографии. Спасибо Аркадию за статью и читателям за комментарии.

    • Денис

      В помещении была температура около 10 градусов С +- 5 градусов.

  • Аноним

    Так это усилитель греет — от этого и характерная засветка, у Canon усилиитель отключается в отличии от Nikon, этим и объясняется, что астрофотографы или canon или спецкамеры.

  • Дмитрий

    1. «На сколько» -> насколько
    2. «Что за вертикальные полосы появляются на снимках с Canon EOS 5D?» — бандинг
    3. «Производят ли некоторые камеры Canon, Sony, Pentax принудительное подавление шума на высоких значениях ISO, если сама функция шумоподавления была выключена?» — производят. даже в RAW. с определенного порога. полной информации пока нет по всем производителям. вот, например, по Sony

  • Алексей

    Владею несколько лет Nikon D600.
    Недавно заметил красный горячий пиксель возле центра.
    Как мне его убрать навсегда?
    Связано ли это с тем, что в последнее время много снимал видео, ведь матрица работает постоянно и греется?

    • Юрий

      нести камеру в сервис или искать в сети сервисный софт и убирать самостоятельно

  • Сергей

    Здравствуйте Аркадий!
    У меня Никон Д700! Решил проверить его на битые, горячие пиксели. Обнаружил 2 горячих, но это не страшно! Обнаружил другое! При приближении и увеличении этой черной фотографии, она то черная, но не однородно черная, она вся в квадратиках и прямоугольниках разных оттенков, каких то светло-черных, серых, светло-серых, темно-серых, хаотично расположенных, и создается такое впечатление, как будто матрица вся порепана и покоцана, вообщем не понятно! И при каждой черной фотографии, эти квадратики и прямоугольники меняют свое месторасположения! Хотя по сравнению с другими черными фотографиями других фотоаппаратов, почему то на других все однородно черно, как бы ты ее не приближал! Аркадий, что это может быть? Что то с матрицей, или так должно быть? Разъясните пожалуйста! Заранее спасибо!!! попытался вставить эту фотку, но не вставляется!

  • Александр

    Глянул. Повседневно, более 30сек снимать абсолютно смысла нет. На ISO100/30сек — если не смотреть попиксельно, то не заметно. На ISO6400/30сек — звездное небо в пределах большого мегаполиса.
    Как я решил проблему — просто не заморачиваюсь, чего и всем желаю)

  • Сергей

    О «шальных альфа-частицах».
    Пробег альфа-частиц в воздухе составляет единицы сантиметров.
    Для воздействия альфа-излучения на матрицу следует разместить перед матрицей источник альфа-излучения и удалить все находящиеся перед матрицей стекла.

Добавить комментарий

Магазин фототехники

Copyright © Radojuva.com. Автор блога - Фотограф в Киеве Аркадий Шаповал. Google+ 2009-2016