測(cè)試修復(fù)數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)

測(cè)試修復(fù)數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)作者：趙強(qiáng)隨著數(shù)碼相機(jī)的日益普及，廣大消費(fèi)者迫切需要了解一些數(shù)碼相機(jī)選購(gòu)時(shí)的基本知識(shí)。其中數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)情況，更是為消費(fèi)者所關(guān)切。作為攝影發(fā)燒友，對(duì)數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量有著比一般消費(fèi)者更高的要求，在購(gòu)買數(shù)碼相機(jī)，特別是購(gòu)買單反數(shù)碼相機(jī)時(shí)，檢驗(yàn)CCD/CMOS影像傳感器的質(zhì)量就成為一項(xiàng)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。那么到底應(yīng)該如何檢驗(yàn)CCD/CMOS影像傳感器的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)情況，從而挑選一臺(tái)你滿意的數(shù)碼相機(jī)呢？下面就為大家介紹一下檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)情況的方法。數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)首先我們先來了解一下什么是數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)，這將有助于加深你對(duì)檢測(cè)噪點(diǎn)和壞點(diǎn)的理解。數(shù)碼相機(jī)最核心的器件是CCD/CMOS，它可以把光的亮度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電流，然后通過記錄電流值來達(dá)到記錄圖像的目的。如果CCD/CMOS存在壞點(diǎn)或過多的噪點(diǎn)，在拍攝夜景或進(jìn)行其他低調(diào)影像拍攝時(shí)，照片會(huì)有較多的雜色等干擾點(diǎn)，影響成像質(zhì)量。CCD噪點(diǎn)和壞點(diǎn)可分成兩大類。第一類是噪點(diǎn)，它是由電子器件本身的噪聲、放大電路的噪聲以及干擾等形成的。這些噪聲主要包括散粒噪聲、熱噪聲、1/f噪聲、非均勻噪聲和固定圖像噪聲。其中散粒噪聲和熱噪聲是由載流子引起的，1/f噪聲和非均勻噪聲是由材料的缺陷和不均勻性引起的，固定圖像噪聲是因?yàn)楣に嚨恼`差使相鄰輸出信號(hào)的源跟隨器不匹配引起的。噪點(diǎn)的表現(xiàn)是位置并不固定，并且亮度一般不會(huì)很大，大多是隨機(jī)產(chǎn)生的，因此前期拍攝時(shí)也是沒有辦法完全避免和消除的，后期則可以方便地通過軟件彌補(bǔ)，這種情況一般大家不必在意。第二類是由于CCD元件制作工藝上的缺陷產(chǎn)生的大亮點(diǎn)，表現(xiàn)為位置固定，曝光時(shí)間越長(zhǎng)亮度越大，產(chǎn)生的原因是光電轉(zhuǎn)換器件本身有漏電的現(xiàn)象。如果比較嚴(yán)重的話，就成為我們通常所說的壞點(diǎn)了。其實(shí)對(duì)于數(shù)碼單反相機(jī)的影像傳感器來說，像素?cái)?shù)量從600萬(wàn)到800萬(wàn)、1000萬(wàn)不等，這么多像素點(diǎn)中產(chǎn)生一些壞點(diǎn)實(shí)際上也是難以避免的，只要不是在影像傳感器的中央部位，大多是不太影響照片質(zhì)量的。一般來說生產(chǎn)廠商在產(chǎn)品出廠前，會(huì)對(duì)壞點(diǎn)都進(jìn)行屏蔽處理，只有極少數(shù)壞點(diǎn)我們可以察覺到。檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)情況的方法檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)情況的方法有兩個(gè)，一個(gè)是目測(cè)法，另外一個(gè)是軟件檢測(cè)。這兩種方法都是簡(jiǎn)單有效的。下面具體介紹一下檢測(cè)方法。拍攝測(cè)試樣片不管是目測(cè)檢測(cè)，還是軟件檢測(cè)，我們都需要拍攝測(cè)試樣片。樣片的拍攝要符合下列條件：其一，必須是全黑影像而不是我們?nèi)粘Ｋ臄z的圖片，日常的圖片是看不出什么東西的。因?yàn)?9%以上的壞點(diǎn)是那種不管什么條件下都亮著的點(diǎn)，所以用全黑影像來測(cè)試最容易發(fā)現(xiàn)。對(duì)于數(shù)碼單反相機(jī)來說，這一點(diǎn)很簡(jiǎn)單，蓋著鏡頭蓋拍攝就可以了。不過有些DC是沒有手動(dòng)模式或者無法蓋上鏡頭蓋拍攝，這就需要在暗室中或暗袋里進(jìn)行拍攝。其二，設(shè)置相機(jī)的圖像質(zhì)量為最高的JPEG格式，并使用最高像素拍攝。拍攝前將相機(jī)內(nèi)的色彩、反差、銳度都調(diào)節(jié)到初始默認(rèn)數(shù)值。有些相機(jī)在曝光時(shí)間超過1?4s的時(shí)候會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)降噪功能，因此還要關(guān)閉相機(jī)的自動(dòng)降噪功能。那么應(yīng)該拍攝什么樣的全黑圖片呢？一般來說，如果想更加準(zhǔn)確的話，就要拍攝各種ISO下的不同光圈和快門速度的組合。不過這樣比較麻煩，可以簡(jiǎn)化一下。推薦的組合是這樣的：如果購(gòu)買的是數(shù)碼單反相機(jī)的話，可以拍攝這樣的圖片：ISO1600，光圈F16,曝光30s（某知名公司的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是ISO1600，光圈F16，曝光4s，如果有1個(gè)壞點(diǎn)的話，可以更換相機(jī)）。好多朋友會(huì)在不同感光度下都拍攝全黑測(cè)試片，其實(shí)我覺得大可不必。筆者推薦的拍攝方法，幾乎可以稱為是一種極限測(cè)試法了，除了涉及天文攝影的發(fā)燒友（經(jīng)常曝光幾十分鐘，甚至一兩個(gè)小時(shí)），一般很少有朋友會(huì)用到“ISO1600、光圈F16、曝光30s”的組合。如果相機(jī)在這種情況下都沒有壞點(diǎn)，或者噪點(diǎn)很少的話，在其他低感光度、短時(shí)間快門情況下，更不會(huì)有壞點(diǎn)或者噪點(diǎn)。所以我覺得在筆者推薦的這一種曝光組合情況下進(jìn)行測(cè)試就足以了。如果購(gòu)買的是小DC的話，如果圖省事的話只測(cè)試最低感光度或中等感光度就可以了（實(shí)際使用中一般不推薦使用高感光度拍攝）：ISO50或ISO100，曝光4?15s，光圈一般無法控制，就按照相機(jī)設(shè)定好了。對(duì)于小DC來說，實(shí)際使用中筆者建議大家盡量使用最低感光度拍攝，盡量不要使用ISO200以上的感光度。雖然有很多小DC的最高感光度已經(jīng)達(dá)到7ISO3200，但是由于影像傳感器面積小，高感光度噪點(diǎn)增加是無法避免的，測(cè)試最高感光度的實(shí)際意義不大。拍攝好測(cè)試用的全黑照片，下面我們就可以檢測(cè)了。目測(cè)法這種方法適合于在購(gòu)買數(shù)碼相機(jī)時(shí)沒有隨身攜帶電腦，或者無法通過電腦檢測(cè)的朋友。拍攝好測(cè)試用的全黑照片后，我們可以通過數(shù)碼相機(jī)后背的LCD取景器回放剛才拍攝的照片，按相機(jī)的放大按鈕，將照片放大到最大（一般數(shù)碼相機(jī)都提供8~12倍的放大比例）。放大到最大后，按動(dòng)數(shù)碼相機(jī)的導(dǎo)航鍵，反復(fù)觀察照片的不同位置，各個(gè)位置都不要漏掉。照片中央要重點(diǎn)觀察，仔細(xì)觀察全黑的照片上是否有亮度很高的亮點(diǎn)或彩色的點(diǎn)。如果發(fā)現(xiàn)亮點(diǎn)或彩色點(diǎn)，也不要著急，再重新拍攝兩張新的全黑測(cè)試照片，繼續(xù)觀察。如果亮點(diǎn)或彩色的點(diǎn)，位置不停的變化，一般就是亮度較高的噪點(diǎn)。如果亮點(diǎn)或彩色的點(diǎn)，總是在相同位置出現(xiàn)，那么很可能就是CCD的壞點(diǎn)。當(dāng)然對(duì)于數(shù)碼相機(jī)來說曝光時(shí)間越長(zhǎng)而噪點(diǎn)越少是最理想的。這種檢測(cè)方法比較直觀，但是對(duì)于準(zhǔn)確的數(shù)量統(tǒng)計(jì)比較困難，而且比較主觀，推薦大家在沒有準(zhǔn)備的情況下使用這種目測(cè)法。軟件檢測(cè)現(xiàn)在最流行的噪點(diǎn)、壞點(diǎn)測(cè)試軟件之一是DeadPixelTest。這個(gè)軟件很小，而且不需要安裝，解壓后可以直接使用，比較簡(jiǎn)單、方便（如圖1）。首先按圖右上角的Browse（瀏覽）按鈕選中已從數(shù)碼相機(jī)導(dǎo)入電腦的測(cè)試圖像，然后再按Test（測(cè)試）按鈕，就可完成測(cè)試。軟件默認(rèn)的噪點(diǎn)/壞點(diǎn)閾值參數(shù)是：60是噪點(diǎn)（hot）的閾值參數(shù)，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)的亮度值高于60的話，此點(diǎn)就被判斷為噪點(diǎn)；250是壞點(diǎn)（dead）的閾值參數(shù)。軟件中部是噪點(diǎn)數(shù)和壞點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，該圖表示從導(dǎo)入的圖像中檢測(cè)出21個(gè)噪點(diǎn)，0個(gè)壞點(diǎn)。Histogram（柱狀圖）是這些點(diǎn)的亮度直方圖，可以用不同的放大倍率來觀看。柱狀圖右側(cè)顯示的是噪點(diǎn)和壞點(diǎn)的詳細(xì)情況。Type（類型）表明檢測(cè)出的是噪點(diǎn)（Hot）還是壞點(diǎn)（Dead）；x、y是該點(diǎn)在圖像上的坐標(biāo)。Luminance（亮度）是噪點(diǎn)或壞點(diǎn)的亮度值。我們可以在上圖中選中某一點(diǎn)來查看其影像。60和250是軟件默認(rèn)的噪點(diǎn)/壞點(diǎn)臨界值，應(yīng)用中要根據(jù)實(shí)際靈活調(diào)整。比如我們?cè)跍y(cè)試ISO100?800感光度時(shí)，這個(gè)默認(rèn)值就有些偏高了，可以將閾值參數(shù)調(diào)低一些。需要注意的是一些亮度在180?249之間的熱噪點(diǎn)，你需要反復(fù)多拍攝幾張照片進(jìn)行測(cè)試，看看是否反復(fù)出現(xiàn)在相同的位置。如果固定不動(dòng)，那么這些被軟件定義為噪點(diǎn)的點(diǎn)，很有可能也是壞點(diǎn)，只不過亮度略低而已。需要說明的是，數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)要受到很多因素的影響。比如溫度可以影響數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)數(shù)量，一般冬季拍攝的數(shù)碼照片的噪點(diǎn)，要比夏季拍攝的數(shù)碼照片噪點(diǎn)少一些。而數(shù)碼相機(jī)隨著使用時(shí)間增加，即使原本沒有壞點(diǎn)，也不保證以后使用一段時(shí)間后不會(huì)出現(xiàn)新的壞點(diǎn)。其實(shí)不管是對(duì)于目測(cè)法，還是軟件測(cè)法來說，僅僅是我們購(gòu)買數(shù)碼相機(jī)時(shí)的一個(gè)參考，它們都存在一定的局限性。而絕大多數(shù)廠商，對(duì)于數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)到底應(yīng)該以什么樣的標(biāo)準(zhǔn)來定義，目前仍然沒有明確的說法。使用軟件降噪和屏蔽壞點(diǎn)雖然數(shù)碼相機(jī)的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)，在前期拍攝時(shí)是無法完全避免的，但是在后期我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^軟件來進(jìn)行一定的彌補(bǔ)。下面為大家推薦兩款不錯(cuò)的軟件，用于消除照片中的噪點(diǎn)和壞點(diǎn)。①專業(yè)降噪軟件一NeatImageProNeatImage是一款功能強(qiáng)大的專業(yè)圖片降噪軟件，非常適合處理因各種原因而產(chǎn)生大量噪點(diǎn)的數(shù)碼照片。該軟件界面簡(jiǎn)潔易懂，使用簡(jiǎn)單，既可以單獨(dú)運(yùn)行，也能作為Photoshop的濾鏡插件，在PS中直接調(diào)用。降噪過程主要分四個(gè)步驟：打開輸入圖像、分析圖像噪點(diǎn)、設(shè)置降噪?yún)?shù)、輸出圖像。輸出的圖像可以保存為TIF、JPEG或者BMP格式。第一步，打開要處理的照片，根據(jù)自己需要剪裁好，復(fù)制一個(gè)圖層。第二步，調(diào)用NeatImage降噪工具。第三步，使用自動(dòng)分析功能，自動(dòng)分析照片中哪些是噪點(diǎn)。軟件會(huì)自動(dòng)尋找一個(gè)單一色塊的地方來自動(dòng)處理，少數(shù)情況下，你的圖片沒有一個(gè)適合的地方做分析或自動(dòng)選擇在不太適合的地方的時(shí)候，你也可以手工去調(diào)定這個(gè)分析區(qū)域。注意區(qū)域要大于100X100像素。分析完成后，軟件會(huì)顯示三個(gè)色彩通道上的噪聲分布水平。對(duì)于同一機(jī)型同一條件下拍攝的照片，噪聲水平基本上是一樣的?？梢园堰@個(gè)分析結(jié)果貯存起來，作為一個(gè)記錄，簡(jiǎn)化相同照片的處理，如批量處理等。第四步是應(yīng)用分析結(jié)果，正式執(zhí)行降噪的處理。點(diǎn)擊“NoiseFilterSettings”菜單，先預(yù)覽一下降噪的效果，操作鼠標(biāo)框選圖片的的任意位置，可以即時(shí)顯示該處降噪后的效果，檢查分析是否正確。執(zhí)行正式處理前，這里還可以選擇細(xì)分為多種的處理方式。對(duì)于一般使用者來講，選擇“Default”默認(rèn)設(shè)置即可。點(diǎn)擊“Apply”按鈕開始降噪處理，就可以得到一張經(jīng)過降噪處理后的照片。一般情況下，Neatimage都可以很好地完成任務(wù)，把噪聲與細(xì)節(jié)區(qū)分開來，如果主體上有與噪聲非常相近的細(xì)節(jié)時(shí)，可能會(huì)使主體有點(diǎn)模糊。開始復(fù)制圖層的作用也就體現(xiàn)出來了?？梢赃m當(dāng)調(diào)節(jié)圖層的透明度，讓降噪效果較好而又不是太模糊，也可以使用橡皮擦工具，把不需要降噪的位置擦去，露出下面原圖的內(nèi)容。有許多朋友也把Neatimage用于拍攝MM后的臉部處理，就是通常我們說的“磨皮”，效果也不錯(cuò)，不過這應(yīng)該算作該軟件的“副作用”啦。②nEOiMAGING（光影魔術(shù)手）去除壞點(diǎn)其實(shí)不論是佳能，還是尼康，都有自己專業(yè)的軟件，可以對(duì)CCD/CMOS的壞點(diǎn)進(jìn)行硬件屏蔽和修復(fù)，只不過出于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和專利保護(hù)的需要，這樣的專門軟件往往對(duì)外都嚴(yán)格保密。其實(shí)廠商的屏蔽和修復(fù)也不是完全物理意義上的修復(fù)，現(xiàn)在的科技水平還不具備更換CCD芯片上數(shù)百萬(wàn)支光電二極管中的一只壞管。壞點(diǎn)修復(fù)屏蔽實(shí)際上也是通過軟件程序的插值運(yùn)算，將壞點(diǎn)周邊的像素以最優(yōu)的方式代替壞點(diǎn)像素（又稱死像素）。經(jīng)這樣屏蔽修復(fù)的數(shù)碼相機(jī)再拍攝出來的影像就不會(huì)有壞點(diǎn)了。下面為大家推薦的nEOiMAGING是一款可以在后期對(duì)照片上的CCD/CMOS壞點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)的國(guó)產(chǎn)軟件。nEOiMAGING是一款非常小巧，但功能實(shí)用的圖像處理軟件，通過一些自動(dòng)化的特效處理，可以有效改善數(shù)碼照片畫質(zhì)。該軟件是免費(fèi)軟件，無需安裝，下載后直接運(yùn)行就可以。nEOiMAGING具備正片效果、白平衡一指鍵、黑白效果、數(shù)碼補(bǔ)光、正片負(fù)沖、褪色舊相、晚霞渲染、夜景抑噪、CCD死點(diǎn)修補(bǔ)、負(fù)片效果等基本功能。所有的特效處理，用戶都可以自由調(diào)整參數(shù)，以獲得滿意的效果。其中CCD死點(diǎn)修補(bǔ)功能可以幫助我們修補(bǔ)CCD死點(diǎn)造成的圖像瑕疵。其實(shí)這個(gè)軟件不僅有CCD壞點(diǎn)修復(fù)功能，還有CCD壞點(diǎn)審查判斷功能。該軟件的CCD壞點(diǎn)確認(rèn)類似DeadPixelTest，直觀清楚。有壞點(diǎn)的影像則確認(rèn)壞點(diǎn)個(gè)數(shù)和具體位置，無壞點(diǎn)的影像便告之“錯(cuò)誤”。具體修復(fù)過程是這樣的：?jiǎn)?dòng)“光影魔術(shù)手”（nEOiMAGING），打開需要修復(fù)的照片，單擊“工具”后出