Kada razmišljamo o šumu na fotografijama, prva asocijacija gotovo uvijek je visoka ISO vrijednost (npr. ISO 6400,12800 ili više). Naučeni smo da držanje postavke na ISO 100 jamči najčišću moguću sliku s maksimalnim dinamičkim rasponom. Pogledajte “Kada i koliko podizati ISO vrijednost” jer visoki ISO ima utjecaj i na pojavu termalnog šuma.
Međutim, svatko tko je radio izuzetno duge ekspozicije u noćnim uvjetima ili tamnim interijerima primijetio je čudnu pojavu čak i na ISO 100. Nakon ekspozicije od 30, 60 ili više sekundi, na fotografiji se pojavljuju sitne obojene točkice.
Ovdje nije riječ o klasičnom digitalnom (fotonskom) šumu, već o termalnom šumu. Evo fizike koja stoji iza njega i kako i zašto nastaje.
Što je termalni šum i kako nastaje
Za razliku od digitalnog šuma koji nastaje pojačavanjem slabog analognog signala (podizanjem ISO vrijednosti), termalni šum je izravna posljedica fizike i topline u fotoaparatu.
Digitalni senzor je elektronički sklop sastavljen od milijuna fotodioda (piksela). Kada kroz senzor prolazi struja tijekom duge ekspozicije, elektroni se počinju nasumično gibati i “ispadati” iz fotodioda uslijed toplinske energije, čak i kada na njih ne pada nikakvo svjetlo.
Aparat te “zalutale” elektrone registrira kao svjetlosni signal, stvarajući artefakte na slici koji nemaju nikakve veze sa stvarnim motivom koji fotografirate.
Kako prepoznati termalni šum na fotografiji?
Termalni šum se manifestira na dva karakteristična načina:
Vrući pikseli (Hot Pixels): pojedinačne, izuzetno sjajne točkice jarkih boja (crvena, zelena, plava i bijela) koje se pojavljuju na tamnim dijelovima kadra. Za razliku od klasičnog šuma koji je nasumičan, hot pixels se često pojavljuju na točno određenim, fizikalno osjetljivijim mjestima na senzoru.
Uzorak toplinskog sjaja (Amp Glow): blago, ljubičasto ili crvenkasto isijavanje na rubovima ili u kutovima fotografije. Nastaje na mjestima gdje se u tijelu aparata nalaze komponente koje se najviše zagrijavaju (poput procesora ili matične ploče tik uz senzor).
U kojim uvjetima će se pojaviti termalni šum
Termalni šum raste s vremenom i temperaturom. Ključni faktori za njegovu pojavu su:
- Ekstremno duge ekspozicije: svaka sekunda u kojoj je senzor aktivan generira dodatnu toplinu. Kod DSLR fotoaparata opcija “Live View” dodatno snažno zagrijava senzor kod dugih ekspozicija.
- Visoka vanjska temperatura: snimanje dugih ekspozicija u toplim ljetnim noćima dramatično ubrzava zagrijavanje senzora.
- Uzastopno snimanje: ako radite niz dugih ekspozicija zaredom (npr. kod timelapse fotografije ili astrofotografije), senzor nema vremena za hlađenje pa se toplina akumulira.
- Zagrijavanje baterije i procesora: rad senzora i obrada velikih datoteka u samom tijelu aparata stvaraju internu toplinu.
Utjecaj veličine senzora na pojavu termalnog šuma
Veličina senzora i gustoća piksela igraju ogromnu ulogu u tome koliko je vaš aparat podložan ovom problemu:
- Manji senzori s puno megapiksela (npr. APS-C ili Micro 4/3): imaju fizikalno manje piksele zbijene na malom prostoru. Manji pikseli imaju manji kapacitet pohrane elektrona, pa su znatno osjetljiviji na toplinska odstupanja. Također, kompresija elektronike na manjem prostoru otežava odvođenje topline.
- Full-Frame senzori: veće fotodiode mogu prikupiti više fotona svjetla u odnosu na toplinske elektrone (imaju bolji omjer signala i šuma Signal-to-Noise Ratio). Zbog veće površine, Full-Frame senzori lakše raspoređuju i odvode toplinu.
Gdje je termalni šum izraženiji, kod DSLR ili Mirrorless fotoaparata?
Kada govorimo o fizici i nastanku termalnog šuma, Mirrorless fotoaparati su u pravilu znatno podložniji termalnom šumu od DSLR-a. Evo i fizikalnih razloga zašto:
- Stalno aktivan senzor (Live View): kod DSLR-a senzor je “slijep” i odmara se sve dok ne pritisneš okidač i ogledalo se ne podigne. Kod mirrorlessa, senzor radi neprekidno , od trenutka kada uključiš aparat, jer mora stalno slati sliku na elektroničko tražilo (EVF) ili stražnji ekran. Senzor se zagrijava i prije nego što si uopće napravio prvu fotografiju!
- Gustoća komponenti i tijelo: mirrorless tijela su fizikalno manja i kompaktnija. Elektroničke komponente (procesor, matična ploča) zbijene su izuzetno blizu samog senzora. Kako procesor radi punom parom, toplina se lakše prenosi na rubove senzora (stvarajući onaj poznati ljubičasti Amp Glow).
- Gustoća piksela: moderni mirrorless aparati često imaju ogroman broj megapiksela na istim dimenzijama senzora, što znači manje fotodiode koje se brže zagrijavaju i lakše generiraju zalutale “toplinske” elektrone.
Ono što treba zapamtiti je kako se termalni šum javlja kod dugih ekspozicija (od 30 sekundi na više). Kod fotografiranja s kratkim ekspozicijama nećemo imati ovaj problem. A kako izbjeći pojavu termalnog šuma i kako ga maknuti s fotografija je tema idućeg blog posta.
