摄影理论基础--“噪点”

照片的噪点是什么？噪点的种类有哪些？

在给大家分享摄影知识时我经常都会提到“照片噪点”这个知识点，很多人不明白噪点是什么以及照片为什么会有噪点。今天给大家分享一下这方面的知识，希望对大家有帮助。

由于数码摄影的特点，基本上每一张数码照片或多或少都会出现噪点。做为数码时代的摄影者，充分了解噪点的起因，针对性进行前期拍摄时的设置，结合后期对照片进行降噪处理，才能输出满意的作品。

以下，我们就从几个方面带您了解噪点的产生原因，及如何针对性降低和避免噪点产生，如何利用后期技术去除噪点，助您得到高品质图像。

1、什么是噪点？

数码相机的噪点是指CCD（CMOS）将光线作为接收信号接收，在输出过程中产生的图像中粗糙的部分。这些粗糙的部分就是一些小糙点，所以被称为“噪点”。

另外，还有一个东西叫坏点，很多人容易把“噪点”和“坏点”混淆。当你的相机在相同参数条件下，所拍出来的照片中糙点总是在同一位置，那就说明这台相机有坏点。

相机厂商对相机的坏点数量是有规定的，如果该相机坏点的数量超过了相机厂商规定的坏点数量，那么你可以拿去换的。但是拍出来的照片中糙点并不是在同一个位置，那么说明是使用时产生的噪点。

2、产生噪点的原因

CCD（CMOS）都存在热稳定性的问题，就是成像的质量和温度有一定的关系。如果你的相机温度升高，那么噪音信号就会变强，就会在画面上形成一些杂色斑点，也就是我们说的噪点。

现在的相机厂商很注重对噪点的控制，所以才有了降噪功能的产生。但是噪点这东西是没办法完全克服的，这东西关系到感光度（ISO）、曝光时间、相机温度等东西，想要完全克服是很难的事情。

①CMOS的密度

密度越高，噪点越容易产生，可以理解为互相间靠的太近的电子元件会产生信号干扰。

比如佳能高端机和索尼的A7R4它们的高感都不太好。也就是说，当它们在ISO较低的时候，噪点没有或不太显眼，而使用略高一点的ISO时，噪点很明显，显然高像素会让单个像素的大小变小，单位像素接收到的光也就越少，从而影响了画质的纯净度。

CMOS密度取决于CMOS的面积及总像素值。所以，我们并不要单纯去追求相机的高像素，你看三大相机厂商最顶级的机器，sony a9II，佳能EOS 1DX2，尼康D5，目前这三款在售机器的总像素值都没有突破3000万。

同时我们也能理解为何全幅的画质会比半幅好，更是远超手机的原因，因为底大，底大一级压死人啊！

②影像处理器

影像处理器的作用之一就是对CMOS产生的电信号进行处理。其中涉及到对噪点的抑制。因此，相机也有买新不买旧之说，如果用同一个CMOS，但用的影像处理器更先进的话，也能给画质带来提升。

说个题外话，索尼的手机cmos是供应好多厂商的，例如华为，就是彩用索尼的成像单元，但华为能够在成像单元的基础上对图像进行优化，而索尼反而在算法上不够好，自家的手机在DxO的画质榜上落后了华为许多身位。

③长时间曝光产生噪点

相机是通过感光元件来记录图像信息的，而感光元件则需要通电才能工作的，而通电就一定会产生热量。

另外，感光元件在运行时也会受到自身温度的影响，所以当感光元件的温度升高时就会产生一些噪点，也就是大家经常说的“热噪”。

当我们进行长时间曝光拍摄时，感光元件的工作时间会更长；感光元件的温度也会升得更高，从而产生的噪点会非常明显。

曝光时长越长，背景噪音互相叠加，自然噪点就更多了。极端的例子是星空摄影，星空摄影为了降低噪点，对于曝光时长是需要控制的，所以，一般适合用于星空摄影的镜头要求，一是超广角，二是大光圈。

说直白点就是：长时间曝光之所以会产生噪点，是因为感光元件的温度升。

现在很多相机具备“长曝光降噪”功能，打开这个功能相机会自动进行降噪。但是会耗费掉一些时间，如果你急着拍摄，那么尽量不要打开这个功能。另外，打开降噪功能还会让画面的一些细节丢失。

④高感光度产生噪点

高感光度为什么会产生噪点，这个问题很宽泛，我举个例子让大家简单的做个了解。

高ISO可以理解为将电信号进行放大，这同时也放大了背景噪音，所以，噪点也就更明显了。

我们说一款相机的高感能力好不好，也就是指在使用高ISO时，是否会产生大量的噪点。所以，若有可能，不要使用过高的ISO。当然当我们要在暗光情况下获得清晰的图像，就必须使用ISO值。具体多少合适，还是要根据具体的机器而定。因为能拍到是最重要的，其次才是拍的好。

我们调整相机的感光度（ISO）就是调整CCD信号处理的放大量，由于放大量的提高，降低了输出信号的信噪比，噪点当然就显现出来了。说简单点就是感光度提高了，相机传感器会得到更多的杂讯，那就会产生更多的噪点。

就像大家用音响听音乐一样，你把音响的音量调小基本听不到杂音，但是你把音响的音量调大你仔细听就会听到杂音。相机感光度调高会出现噪点和音响音量调高出现杂音原理差不多。

高感光度和长时间曝光都会产生噪点，但是在正常的曝光范围下，高感光度带来的噪点更加明显。

⑤后期处理的影响

当我们在做后期调整的时候，有一些操作也会增强噪点，比如我们在做锐化处理，在将暗部提亮的时候，都有可能将噪点同步的进行强化，这里是需要注意的。所以我们在后期处理的顺序是很重要的。

3、怎么控制噪点？

噪点这玩意儿是无法控制和避免的，它就像一种特殊的电信杂波。虽然不能控制和避免噪点，但是大家可以尽量去减少噪点。

①使用低感光度

有可能的话，尽量使用低ISO；使用低感光度进行拍摄能保证画质，降低噪点。但是不能一味用低感光度进行拍摄，还是要根据自己的拍摄题材来，有些时候必须要用高感进行拍摄。另外，现在的数码相机高感能力很强，用稍微高点的感光度拍都没什么问题。

如果要进行长时间曝光的话，最好选择使用三脚架用低ISO。

②减少屏幕取景

如果你长时间用屏幕取景，那么会让CMOS发热，从而产生热噪。如果大家不是急着拍摄可以打开“长时间曝光降噪”功能，它能有效的减少噪点，让画质变得更好。

③高光照条件，曝光时间缩短

④通常建议“向右过曝法”

也就是说，过曝拍摄会比欠曝拍摄所产生的噪点就少。

4、降噪处理

①机内降噪

相机一般都有机内降噪，如相机一般都有这样的选项：

数码照片，我的理解是都需要有后期的处理过程，哪怕是很少的一点处理，也是一个必备过程。

②前后期结合的堆栈方式

所谓的堆栈就是将同一机位拍摄的同一场景的多张照片合成一张，可以去除不必要的杂色、噪点。

这对于夜景拍摄、模拟慢门等都是非常有价值的方法。

后期方法在photoshop里，从菜单依次选择：文件 → 脚本 → 将文件载入堆栈，勾选“尝试自动对其源对象”。然后在从菜单依次选择：编辑 → 自动混合图层 ，应用“堆叠图像”。这里我们就略过具体的过程了。

③后期降噪

这是我们的重点。建议拍摄时保存raw格式，raw格式的好处就不在此多说了，我们主要说说raw格式如何降噪；不管理ACR或是Lightroom都有降噪的选项。

后期降噪有两个大优势：一是可控性很强，二是能避免长时间降噪占用大量拍摄时间，为了拍摄节省时间。

5、噪点的种类

①高斯噪点Gaussian Noise

高斯噪点是一种传感器噪点。这主要是由于传感器发热所产生的副作用。发热通常是由传感器的电流和照度水平决定的。

高斯噪点最容易被人发现的，在曝光不足、ISO被调的太高的情况下，画面中会出现恒定的噪点闪动。在大多数传感器中，这种噪点在曝光不足的图像中往往是蓝色的。

②固定模式噪点Fixed-Pattern Noise

固定模式噪点通常是由特定传感器制造过程中的缺陷引起的。当不同的像素具有不同的感光敏度水平时就会出现这种情况。

在视频中，由于受影响像素的输出水平差异较小，这种噪点比较容易识别。FPN不像其他形式的噪点那样会移动或闪动。相反，它表现为比实际记录的信息更亮的像素叠加。在光线较暗的情况下最容易被发现，但其他因素也会加剧这种情况。

③椒盐噪点Salt and Pepper Noise

这个名字听起来有点好吃。其实椒盐噪点(salt-and-pepper noise)是两种噪点类型，一种是盐噪点( salt noise )，另一种是胡椒噪点( pepper noise )。

为什么会有这么别致的名字呢？因为，盐=白色(0)，椒=黑色(255)。所以前者是高灰度噪点，后者属于低灰度噪点。一般两种噪点同时出现，呈现在图像上就是黑白杂点。盐和胡椒噪声的成因可能是影像讯号受到突如其来的强烈干扰而产生、类比数位转换器或位元传输错误等。

视觉上看，它很像某些像素“坏掉了”。除了椒盐噪点会产生这种效果，通常从模拟到数字的转换也会造成这种噪点出现。

④散粒噪点Shot Noise

散粒噪点是图像较暗部分的主要噪点类型。在技术上被称为“Photon Shot Noise”，这种噪点是由于光子在任何给定时间撞击每个像素时的自然固有变化(基于曝光级别）造成的。

听起来有点复杂。总之散粒噪点是造成欠曝镜头阴影呈现“块状”的最大原因。在极端情况下，散粒噪点会变成椒盐噪点。

⑤各向异性噪点Anisotropic Noise

当传感器读数被取样或量化时，会产生各向异性(An-Isotropic )噪点。这种类型的噪点通过将精细的细节混合在一起，造成画面中出现了实际上不存在的图案，或将直线解析为锯齿状从而降低了受影响镜头中的图像分辨率。

任何熟悉视频的人都应该遇到过这样的情况，想想前几代数码单反的可怕混叠和摩尔纹就知道了。

摄影机中的这种噪点通常在原生传感器分辨率远高于记录分辨率时出现。许多老摄影机选择将高分辨率采样到记录的分辨率，而不是简单地缩放输出以适应，导致早期大格式尺寸视频传感器的严重混叠和摩尔纹。

⑥周期噪点Periodic Noise

外部噪点通常来说出现最多的就是，周期噪点。它发生在一些自然，或人为信号干扰记录的画面中。它通常以固定的模式覆盖在图像上。

在处理视频时，学会在拍摄过程中，正确识别出画面噪点类型是非常重要的，这样你就可以相应的采取措施来减少噪点对画面的负面影响。

如果你在画面中发现了噪点，可以先在脑海中浏览一下以上每种噪点的类型，以便你制定出合理的策略来解决。