Wie kann ich das Rauschen auf dem Foto messen?

Mit höherem ISO kommt "größeres" Rauschen. Gibt es eine Möglichkeit zu messen, wie viel Rauschen das Foto hat? Vielleicht können einige Programme es berechnen?

Film hat Körnung. Schnellerer Film hat eine größere Körnung. Digitale Bilder haben Rauschen. Bilder mit mehr Rauschen sind genau das, Bilder mit mehr Rauschen. Aber das Rauschen ist nicht unbedingt "größer", es verteilt sich nur stärker über das Bild.
Danke für die Antwort. Gibt es eine Möglichkeit Lärm zu messen?
Dafür fallen mir im Wesentlichen drei Gründe ein. Erstens, um Kameras miteinander zu vergleichen. Zweitens, um dieselbe Kamera in verschiedenen Situationen zu vergleichen, damit Sie die Kamera später in diesen Situationen besser verwenden können. Und drittens, um einem Foto eine Art Gütepunktzahl zuzuweisen , ohne es tatsächlich anzusehen. Welche davon interessieren Sie? Oder etwas ganz anderes?
Habe ich, danke für die Erinnerung. Ich mache meinen Bachelor in Fotografie und vergleiche zwei Fotos von verschiedenen Kameras mit der gleichen ISO. Wie könnte ich messen, welches mehr Rauschen hat?
Handelt es sich um zwei Fotos derselben Szene unter denselben Bedingungen? Vergleichen Sie aus (buchstäblich!) akademischem Interesse, um etwas über Lärm zu lernen, oder aus einem anderen Grund?
Zunächst müssen Sie das Rauschen so definieren, dass Sie es messen können, und Ihre Testbedingungen einrichten. Bildrauschen ist gut untersucht, wenn auch oft für monochrome Sensoren (vielleicht möchten Sie damit beginnen, Farbdaten zu verwerfen). Leicht zugängliche Einführungen in die Wissenschaft finden sich in Astrofotografie-Quellen. Ich bin mir sicher, dass ich in der Vergangenheit etwas gesehen habe. Seien Sie vorsichtig, da sich Ihre Rauschquellen (oder wie sie verstärkt werden) geringfügig von CCD-Sensoren unterscheiden.
Hier ist eine Methode, die ich zur Analyse von JPG-Komprimierungsartefakten verwendet habe. Dasselbe kann verwendet werden, um Rauschen zu analysieren. Ich werde später eine vollständigere Antwort posten. Verwenden Sie bitte Google Übersetzer: otake.com.mx/Apuntes/PruebasDeCompresion2/…

Antworten (2)

Rauschen ist die Differenz zwischen dem, was der Sensor misst, und dem, was er hätte messen sollen. Wenn Sie ein Foto mit aufgesetztem Objektivdeckel machen (oder mit einem anderen Mittel, um das Eindringen von Licht vollständig in das Objektiv zu blockieren), erwarten Sie einen Rahmen, in dem jedes Pixel vollständig schwarz ist. In Wirklichkeit erhalten Sie ein Bild, bei dem die Pixel aufgrund von Rauschen im Sensor leicht von einem zum nächsten variieren. Probieren Sie es mit verschiedenen ISO-Einstellungen aus und Sie werden feststellen, dass höhere ISO-Einstellungen Ihnen mehr Variationen zwischen den Pixeln in einem dunklen Bild geben.

In Anbetracht dessen könnten Sie die durchschnittliche Helligkeit der Pixel in einem Dunkelbild berechnen und diese als einfaches Maß für das Rauschen verwenden. Ein Vergleich dieser Mittelwerte für verschiedene ISO-Werte würde Ihnen eine Vorstellung vom relativen Rauschpegel bei verschiedenen Einstellungen geben. Es ist jedoch alles andere als perfekt – Rauschen kann vermutlich positiv oder negativ sein, und indem wir den erwarteten Wert auf Null setzen, ignorieren wir im Grunde die Hälfte der Wirkung von Rauschen.

Die wichtige Idee dabei ist, dass Sie wissen, was der Wert für ein bestimmtes Pixel sein sollte . Die Verwendung eines dunklen Rahmens ist nicht die einzige Möglichkeit, dies zu erkennen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Foto mit absichtlich defokussiertem Objektiv aufzunehmen, z. B. ein Foto von einem entfernten Objekt mit dem Objektiv, das auf seine engste Einstellung fokussiert ist, oder umgekehrt. Dadurch sollten Sie ein Bild erhalten, bei dem die Änderungen von einer Farbe zur nächsten sehr allmählich erfolgen sollten – Unterschiede zwischen benachbarten Pixeln sollten sehr gering sein, und alle großen Unterschiede zwischen einem Pixel und seinen Nachbarn sind wahrscheinlich auf Rauschen zurückzuführen. Sie werden Ihre Analyse hier wahrscheinlich etwas ausgefeilter machen wollen, vielleicht mit der Standardabweichung statt nur mit einem einfachen Mittelwert.

Auch ohne Defokussierung können Sie das Rauschen in einem Bild messen, indem Sie nach Bereichen in einem Bild suchen, in denen Sie glatte Übergänge zwischen Farben haben, z. B. am Himmel. Rauschen wirkt sich im Allgemeinen mehr oder weniger auf den gesamten Sensor auf die gleiche Weise aus, daher ist es sinnvoll, das Rauschen nur in einem Teil des Bildes zu messen und davon auszugehen, dass der Rauschpegel im gesamten Bild ähnlich ist.

Es gibt noch viel mehr über das Messen von Rauschen in Bildern zu wissen. Wenn Sie es wirklich richtig machen wollen, sollten Sie sich über das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die Berechnung von Geräuschpegeln in Dezibel (dB) informieren. Die Suche nach Begriffen wie Software zur Messung des Bildrauschens hilft Ihnen dabei, vorhandene Tools zu finden, die Ihnen helfen können.

Ich denke, Sie werden vielleicht über die Geräuschverteilung überrascht sein. Es hängt häufig mit Hitze zusammen, daher ist es wahrscheinlich, dass Sie Hotspots finden. Aus diesem Grund kühlen die Astronomen ihre Kameras häufig und einige verkaufen Mod-Kits (wie dieses für die Canon 700D , das den Sensor auf etwa -15 bis -20 ° C kühlt!
@JamesSnell Lesegeräusche sind Hotspots und Hitze ausgesetzt. Photonenschussrauschen ist zufällig und die Verteilung des Schussrauschens wird nicht durch wärmere Bereiche des Sensors beeinflusst.
@MichaelClark Lassen Sie mich dem ein wenig nachgehen. Schrotrauschen wirkt sich auch nicht auf den gesamten Sensor gleich aus. Es wächst mit der Quadratwurzel der Lichtintensität, ebenso wie sein SNR (x/sqrt(x)=sqrt(x)). Pixel im Bild mit vierfacher Intensität erhalten also das doppelte Schrotrauschen und das doppelte SNR.
@relatively_random Shot Noise ist zufällig verteilt, aber nur im mikroskopischen Maßstab. Unter der Annahme, dass die Feldintensität des Lichts innerhalb des FoV des Objektivs gleich ist, wird das Schrotrauschen mehr oder weniger gleichmäßig über den gesamten Sensor verteilt, wenn es in Bereichen gemessen wird, die beispielsweise 1/10.000 der Oberfläche eines APS-C-Sensors bedecken 1/20.000.000 der Oberfläche des gleichen Sensors.

Wenn Sie daran interessiert sind, das Kamerarauschen zu messen, hat Dr. Roger Clark eine Reihe von Artikeln zu diesem Thema, einschließlich dazu, wie man es misst .

Das Messen von Rauschen in einem nicht kontrollierten Bild ist jedoch etwas schwieriger. Sie könnten versuchen, die Geräuschpegel aus den glatten Bereichen abzuschätzen. Dazu könnten Sie etwas in dieser Richtung versuchen:

  • Konvertieren Sie das Bild zunächst in ein Format, das negative Zahlen verarbeiten kann (Gleitkomma oder vorzeichenbehaftete Ganzzahl).
  • Glätten Sie das Bild stark (z. B. Gauß- oder Medianfilter).
  • Subtrahieren Sie das glatte Bild vom Original, um das Differenzbild zu erhalten. In gleichmäßigen Bereichen sollte dies nur Rauschen sein: einige Werte schwanken +- um Null.
  • Berechnen Sie für jeden dieser Bereiche die Standardabweichung der Werte, um den Geräuschpegel abzuschätzen.
  • Teilen Sie den Durchschnittswert des geglätteten Bildes im ausgewählten Bereich durch die Standardabweichung, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu schätzen.

Beachten Sie, dass diese Zahlen das Rauschen pro Pixel beschreiben. Eine höher auflösende Kamera des gleichen Formats und der "gleichen" Sensorqualität wird in diesem Vergleich naturgemäß lauter sein. Das Rauschen pro Pixel sagt Ihnen nicht, wie verrauscht das Objekt im Bild zu sein scheint, sondern nur, wie verrauscht ein kleiner Teil davon aussieht, wenn es vergrößert wird, damit Sie die Pixel sehen können.