影象去模糊中潛像是什麼

關於噪點控制，我會寫兩篇，這是第一篇，也是基礎篇。

數碼相機的噪點主要是指感光元件（CCD/CMOS）將光線作為接收訊號並輸出的過程中所產生的影象中的粗糙部分，也指影象中不該出現的外來畫素，通常由電子干擾產生。看起來就像影象被弄髒了，佈滿一些細小的糙點。如果在電腦上將拍攝到的高畫質數碼影象縮小看，也許就注意不到噪點。不過，如果將影象區域性放大，那麼就會出現本來沒有的顏色（假色/偽色），這種假色就是噪點或者叫做影象噪音。

手機拍攝夜景照片最容易出現噪點，因為它畫素密度大，電子干擾強。圖片由iPhone 6拍攝

數碼照片上的噪點就像在收音機裡聽到靜電干擾聲。幾乎所有數碼照相機都會產生噪點，只是多和少的差別。傳統攝影膠片上的銀鹽顆粒和噪點很像。當使用較高感光度拍攝照片時，照片上的噪點比較明顯，尤其在天空和陰影這種普遍性部分。當拍攝夜景或者光線較暗的場景使用長時間曝光時，數字感光元件上曝光不足的地方噪點會明顯增加。

感光度越高，噪點越明顯

相機噪點分佈於整個頻譜，良莠不齊。由於顏色和亮度不同，噪點也不盡相同。雖然每臺照相機或掃描器的噪點情況都不同，但是通常它們的藍通道噪點數量高於其它通道，陰影部分的其它數量高於亮部。另外，影象壓縮率越高，影象質量越差。擁有較大尺寸感光元件的數碼相機，即使有效畫素數並不高，也比擁有較小感光元件的相機的噪點少。這是因為大尺寸感光元件上的單個畫素尺寸較大，能吸收更多光線。

照片中的細處和暗處，噪點都會更明顯，更多。

如果你追求完美，想盡量減少噪點，那麼數字降噪（DNR）軟體會提供很大幫助。現在的很多數字降噪軟體是基於小波理論開發的，即透過數學演算法識別並抑制處於不同頻率、不同顏色通道、不同位置上的噪點。

電磁干擾造成的噪點

數字影像噪點是太陽黑子造成的嗎？沒錯。天文學家透過分析發現太陽黑子形成的太陽粒子和宇宙射線是噪點產生的間接原因。不過太陽黑子離我們太遠了，相機也能有效抵禦，但我們還是要注意身邊許多電磁源導致數字影像上的噪點。

所以，我們在拍攝數碼照片時，應注意以下情況：

1。 不要將外接電池盒放在數碼相機旁邊。一些外接電池盒的變壓器可以為閃光燈提供更長的使用時間和更快的回電速度，但同時它們也會發射出電磁干擾，在數字影像上產生帶狀效果，嚴重影響數字影像質量。在這種情況下，最好把電池盒放在腰帶上或攝影背心口袋裡，然後用電纜將其與閃光燈連線起來。

2。 還要避免在其它強電磁源附近拍攝其它。比如，在紐約帝國大廈的觀景臺上拍攝照片時，帶狀干擾非常嚴重，這是由於這座建築頂部巨大的天線產生的干擾所致。另外，如果拍照時周圍有電視攝製組正在將影片畫面傳回基站，也會產生類似的干擾。

溫度造成的熱噪點

CCD和CMOS感光元件都有熱穩定性（hot pixel熱噪點）問題，與元件電路質量和溫度有關。如果相機的溫度升高，噪音訊號過強，會在區域性畫面上形成雜色的斑點即熱噪點。各個品牌各種型號的相機對噪點的控制能力各不相同，同一型號的相機也存在個體差異。

熱噪點很容易分辨，請點選放大後檢視圖片示意。

熱噪點也經常出現在長時間曝光的拍攝中，即便使用低感光度，但如果拍攝環境溫度較高，時間較長，也容易產生熱噪點。這種現象主要出現在使用低ISO拍攝夜景時，在影象上黑暗的夜空中會出現一些雜亂的亮點。

放大之後看到的天空就成了這樣

影像處理器效能不足或演算法缺陷帶來的噪點

由於影像處理器無法處理較慢的快門速度所帶來的巨大的工作量，致使一些特定的畫素失去控制造成噪點。現在的影像處理器基本上已經不存在效能不足的情況了，這種大多出現在幾年前的機型上，特別是消費級的數碼相機。

但是，如果你手裡拿著一臺工程樣機，在拍攝時出現了莫名其妙的噪點，那很可能就跟影像處理器的效能受到未完全成熟的處理程式和演算法影響導致噪點。

用JPEG格式對影象進行壓縮產生的噪點

由於JPEG格式的影象在縮小影象尺寸後圖像仍顯得很自然，因此就可以利用特殊的方法來減少影象資料。

例如，它就會以上下左右8×8個畫素為一個單位進行處理。因此尤其是在8×8個畫素邊緣的位置就會與下一個8×8個畫素單位發生不自然的結合。

放大之後，你會看到這樣的畫面。

由JPEG格式壓縮而產生的影象噪音也被稱為馬賽克噪音（Block Noise），壓縮率越高，影象噪音就越明顯。也就是我們常說的過度壓縮導致的圖片質量下降，畫面出現粗顆粒或失真。

這種叫圖片壞了。

雖然把影象縮小後這種噪點會變得看不出來，但放大列印時，經過色彩補償後噪點就會非常明顯。

USM銳化過渡造成的噪點

銳化和JPEG壓縮一樣，在對影象進行處理時形成影象噪音。

銳化可以增強畫面清晰度，但也會讓噪點變得更明顯。適當銳化是關鍵。

有時是在數碼相機內部處理過程中產生的，有時是影象後期軟體為了使影象顯得更清晰而強調其色彩邊緣產生的。

所謂的銳化處理就是指數碼相機具有的強調影象色彩邊緣的功能和影象編輯軟體的“USM銳化（Unsharp Mask）”功能（事實上其他銳化操作過度也會造成此問題，但USM銳化比較典型）。

過度銳化會將所有噪點問題暴露出來，很多照片都毀在後期銳化過度上。

有些數碼相機會對整個影象進行色彩邊緣強化，處理以後就會在原來的邊緣外側出現其他顏色的色線。產生了影象噪音的圖片，在進行第二次或第三次處理時，影象噪音會越來越明顯。

感光元件（CCD/CMOS）畫素密度過大造成噪點

通常情況下，單反數碼相機噪點數量要明顯少於普通消費類數碼相機，這是由感光元件面積和畫素密度大小決定的。

組成畫素的光電二極體轉換效率和麵積成非線性的正比關係。

單位面積中畫素數量越大，密度越高，畫素點越小，間隙越窄，電流乾擾越大，噪點越難控制。

舉例來說，如果一個面積在1平方釐米的光電二極體轉換效率是35%左右的話（本組資料是假設資料，僅供直觀說明問題之用），當面積縮小到7平方微米（佳能EOS-1Ds Mark III的像素面積）時，光電轉換效率會急劇下跌到1%以下，而在面積更小、整合度更高的便攜相機的感光元件（CCD/CMOS）上面，光電轉換效率之低也就可以想象了。

畫素大小跟受光面積相關，但也並不是絕對的。

轉換效率低下使得從感光元件（CCD/CMOS）上讀取的訊號必須經過放大才能使用。我們所調節的ISO數值，其實就是這個訊號的放大倍率，而在訊號放大過程中不可能僅將分離出來的電平訊號放大，噪音訊號也會同步放大，再加上更高整合度的感光元件（CCD/CMOS）發熱量增加，熱噪音會更大。

這時就需要各廠家的降噪演算法來出力了。當然，如果輸入訊號的質量相對低下的話，降噪演算法本身所能起到的作用也是有限的，我們在便攜數碼相機上常常見到的顆粒感比較重，或者乾脆色彩交界處模糊一片的情況，就是各家降噪演算法不同帶來的效果。

感光元件的尺寸與噪點的關係

我們常見的感光元件有3種尺寸：全畫幅感光元件，尺寸大約是36×24毫米，和35毫米膠片相同。一些數碼單反使用APS-H尺寸的感光元件，尺寸大約是29×19毫米。更廣泛使用的是APS-C尺寸的感光元件，尺寸大約是22×15毫米。還有如奧林巴斯開發的4/3系統，松下和徠卡也採用。4/3系統的感光元件尺寸大約為18×13。5毫米，成像面積為17。3×13毫米。

雖然是否有必要在數碼單反中使用大尺寸全畫幅（36×24毫米）感光元件曾引起激烈爭論，但是有一點很明顯，即大尺寸全畫幅感光元件能將高畫質晰度和大畫素完美結合。這是因為感光元件面積越大，單個畫素越大，相同條件下，不僅能記錄更多的影象細節，而且各畫素間的干擾更小，成像質量更好。

每個畫素的作用就是將接收到的光線轉換成電訊號，就像測光表。較大的畫素能收集到更多光線，而更多光線就意味著不需要將收集到的光線在轉換為電訊號時進行放大而產生噪點。

舉例來說，如果一塊感光元件的面積是普通感光元件的5倍，那麼它的感光能力和儲存能力也會是普通感光元件的5倍。筆者經過弱光環境測試發現，當把感光度調到800或更高時，全畫幅感光元件的信噪比具有明顯優勢。

快門速度和感光度速度

要想有效減少噪點。筆者的經驗是，儘可能地選擇條件允許的最低感光度（可以有效減少噪點）。如果身邊有三腳架，也可以選擇較長的曝光時間，因為數字感光不像傳統膠片受曝光時間和色彩平衡倒易律限制。

倒易律是指快門速度（曝光時間）與光圈大小（通光量）之間相互影響的關係。長時間曝光時，膠片的響應速度會變慢，直接影響色彩還原和感光度。這就是為什麼有時彩色膠片產生色彩偏移時必須透過“迫衝”予以糾正的原因。

膠片的感光銀鹽顆粒必須在限定的時間內接受到一定數量的光子才能形成潛像。以同樣的曝光量作用於同一種感光膠片，而產生不同的密度，叫做倒易律失效。

每種不同的膠片乳劑對長時間曝光都有不同的反應。有些膠片受倒易律影響比較大，在正常照明水平和正常曝光時間內，它們的感光度非常準確，但是在長時間曝光時，它們的感光度會變得飄忽不定。很多膠片製造商會向使用者提示避免倒易律失效的資料，而數字相機使用者不用為這個問題操心。

進行噪點測試 瞭解相機的最高可用感光度

人們總是無意中將感光度設定在1600或者更高，然後用1/4秒甚至更長的快門速度拍攝，之後卻對噪點之多之大感到驚訝不已。如果你喜歡拍攝的是自然光下的景物，在買回新相機時首先應該進行噪點測試。別擔心，進行這個測試不會耗費太長時間，但是結果會讓你獲益匪淺。

搭建一個可以使用較長快門速度的環境，然後使用高感光度拍攝，依次使用數碼單反所能提供的各擋感光度（可直接從ISO 800開始）。謹記要使用包圍曝光拍攝。即使數字拍攝不受低速快門導致的曝光變化影響，包圍曝光還是能讓你看出輕微的過曝或欠曝對於噪點多少的影響。最好在拍攝對像中放置一塊標準色卡。這樣做不是要檢查相機的色彩還原度，而是透過色卡光滑的表面可以很清楚地看清噪點，比有紋理的材料更好辨別，當然有的相機隨著感光度提高顏色會變淡。

之後，在你熟悉的照片編輯軟體中開啟拍好的數碼照片，然後用放大工具檢查噪點情況，根據實測結果選擇產生噪點最少的感光度。你可以再花點兒時間比較一下過曝和欠曝的照片上噪點的變化。雖然這個測試並不能完全消除噪點，但它可以使你明白，使用400以上的感光度時，每調高一擋感光度，噪點會隨之增加。

這種是對降噪效果的測試，方法一樣。只是開啟降噪功能大小不同。

也許你對於噪點的存在根本就不在乎，不過如果你追求完美，筆者建議你在以後的拍攝中儘量多使用三腳架，以便使用更低的感光度。

注意，較長的快門速度或者欠曝都會增加噪點。