Diese Antwort listet 3 Techniken zur Rauschunterdrückung auf:
Kann jemand mehr Licht in die letzten beiden Techniken bringen?
Wie können viele Fotos aufgenommen und gemittelt werden, um das Rauschen zu reduzieren? Wie mittelt man sie? Und warum sollte das funktionieren?
Wie reduziert das Verringern der Auflösung das Rauschen?
Die letzten beiden sind wirklich dasselbe und funktionieren aufgrund der Tatsache, dass Rauschen in den meisten Fällen den Wert eines Pixels genauso wahrscheinlich nach oben drückt wie den Wert nach unten.
Angenommen, der "wahre" Wert eines bestimmten Pixels beträgt 100 (von 255). Nehmen Sie 10 Bilder derselben Szene unter lauten Bedingungen auf und zeichnen Sie möglicherweise die folgenden Werte auf:
104, 99, 98, 100, 101, 105, 99, 102, 94, 105
Das Mitteln dieser Werte (durch Addieren und Teilen durch 10) ergibt den folgenden Pixelwert: 100,7, der auf 101 gerundet wird, was dem wahren Wert viel näher kommt, als Sie es erwarten würden, wenn Sie nur einen der Werte auswählen müssten 10 Bilder nach dem Zufallsprinzip.
Für das Wie gibt es spezielle Softwarepakete (Suche nach Bildstapelung, ich denke Deep Sky Stacker ist eine beliebte Wahl). Alternativ können Sie dies bei den meisten Bildbearbeitungen tun, indem Sie mehrere Ebenen laden und Ebenenpaare zusammenführen (neuere Versionen von Photoshop verfügen über spezielle Stapelfunktionen, die etwas besser sind).
Das gleiche Prinzip steckt hinter der Reduzierung der Auflösung. Eine Technik, um dies zu tun, heißt "Binning", bei der Sie vier benachbarte Pixel zu einem kombinieren. Stellen Sie sich also vier Pixel vor, die einem Bereich mit flacher Farbe im Bild entsprechen und einen einheitlichen Wert von 100 haben sollten:
102, 103
93, 101
Die Mittelung ergibt ein einzelnes Pixel mit einem Wert von 99,75, das auf 100 gerundet wird.
Das Aufnehmen und Mitteln mehrerer Bilder entspricht im Übrigen einer längeren Belichtung, außer:
- -
Wenn es darum geht, das Rauschen zu minimieren, lautet die goldene Regel, so viel Licht wie möglich zu bekommen. Die Mittelung mehrerer Belichtungen bewirkt dies (es kommt auf das gesamte eingefangene Licht an). Beim Downsampling wird Rauschen wirklich gegen Auflösung eingetauscht.
Temperatur
In Silizium gibt es einen Effekt, der als thermisches Rauschen (Johnson-Rauschen) bezeichnet wird. Dies sind im Grunde genommen Elektronen, die vom Substrat losgerissen wurden und zu den Elektronen beitragen, die von Photonen losgeschlagen werden. Diese Elektronen werden dann als Teil des "Signals" vom Sensor betrachtet, wodurch Rauschen erzeugt wird. Diese Art von Rauschen ist Gauß-verteilt und hat einen Mittelwert von Null.
Das thermische Rauschen nimmt mit der Temperatur zu, deshalb arbeitet ein kühlerer Sensor besser.
Mittelwertbildung
Dies funktioniert nur für zufälliges Rauschen mit einem Durchschnitt von Null. Wenn das Rauschen zufällig (genug) ist, ist es nie ganz dasselbe, während die Szene, von der Sie ein Bild machen, sein sollte. Da Informationen über die Szene mehrmals aufgezeichnet werden, ist es jedes Mal mit leicht unterschiedlichem Rauschen möglich, die Pixel zu mitteln und ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis als bei einer Aufnahme zu erhalten. Dies bedeutet, dass die Szene statisch sein muss.
Fotodetektor unterschiedlicher Größe
Je nachdem, wie der größere Sensor erreicht wird, kann es zu weniger Rauschen kommen. Eine Technik besteht darin, die Größe des physischen Sensors konstant zu halten und dann mehrere physische Pixel zu einem logischen zu kombinieren. Oder die physikalische Größe des Sensors kann unterschiedlich sein.
Durch Kombinieren mehrerer physischer Pixel zu einem logischen Pixel können Sie dieselbe Art der Rauschreduzierung erzielen wie durch Kombinieren mehrerer Aufnahmen.
Durch Erhöhen der physischen Größe des Pixels ist es möglich, das Rauschen durch Auslesen und Verstärken zu reduzieren. Bei einem größeren Pixel ist die Anzahl der Elektronen im Signal größer. Da das Auslese- und Verstärkungsrauschen für jede gegebene Produktionstechnologie (Transistorgröße) nahezu fest ist, ist es möglich, ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
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In diesem Artikel wird das Konzept der Mittelwertbildung und die manuelle Ausführung mit Photoshop ausführlich erläutert. Dieselbe Technik kann in jeder Bildbearbeitungssoftware verwendet werden, die Ebenen und Ebenenopazität unterstützt.
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