デジタル写真のノイズとは何ですか？

「ノイズ」と呼ばれるデジタル画像にはどのような効果がありますか？

• ノイズのさまざまな原因は何ですか？

• 各タイプのノイズの原因は何ですか？

• さまざまなタイプのノイズの特性は何ですか？

• さまざまな種類のノイズが画像に視覚的にどのように現れますか？（つまり、異なる種類のノイズは、結果として得られる画像が「異なって見える」のか、目にとってどのように異なるのか？）

• どのようにして各タイプを最小化できますか？

• それぞれの種類に最も適した後処理技術は何ですか？

ノイズは、「純粋な」信号からの逸脱として定義されることがよくあります。信号は画像の輝度パターンとみなされるため、画像を表すピクセル値の変動はノイズです。これらの変動は主に次の理由で発生します。

• ショットノイズ。光源から光子がランダムに放出されると、画像の明るさがランダムに変化します。光子の数が少ないほど、このノイズが顕著になります。より多くの光をセンサーに当てることにより、減らすことができます。

• 暗電流（熱）ノイズ。カメラによって生成された熱（光と同様の電磁放射がセンサーに現れる可能性があります）。シーンの一部ではないため、ノイズです。センサーを冷却し、露出時間を制限する（センサーがより長く作動するほどセンサーが熱くなる）か、暗いフレームを撮影して（シャッターを閉じたり、レンズキャップをオンにして）元の画像から差し引く（一部カメラにはこれを自動化する設定があります）。

• 写真応答の不均一性（固定パターンノイズ）。これは、ピクセルの感度が隣のピクセルよりわずかに多かれ少なかれ、シリコンの欠陥から生じます。キャリブレーションはPRNUを減らすことができますが、露出時間などのパラメーターに依存する場合があります。

• 読み取りノイズ。センサーピクセルから値を読み取る回路によって生成される電気ノイズ。より高いものを使用することで減らすことができます（ノイズ信号の小さい割合で読み取る前読み出し手段に信号を増幅し、信号が最大化されていない場合）ISOを以下読み出しノイズとカメラを使用して。ベースISOのシャドウノイズの数値を見て、読み取りノイズの概念を知ることができます。

• 量子化ノイズ。アナログ信号が有限のデジタル値のセットに変換されるときの丸め誤差。通常は目立たないが、ピクセルあたりのビット数を増やすセンサーを使用することで削減できます（12ではなく14）。

以下は技術的にはノイズですが、めったにそう呼ばれません：

• モアレ/エイリアス。空間量子化ノイズの一種であるエイリアシングは、干渉パターンとセンサー要素の固定間隔によって発生します。アンチエイリアシングフィルター（通常はセンサーに標準装備）を使用するか、サンプリング周波数（単位面積あたりのピクセル数）を増やすことで、同じレンズでより多くのメガピクセルを減らすことができます。

• 画像がJPEGとして保存されている場合の圧縮アーチファクト。JPEGに最高品質の設定を選択するか、RAWで撮影することにより、削減できます。

• ホットピクセル、スタックピクセル、ダークピクセル。常にゼロまたは可能な限り最大の応答を与えるセンサー要素。

「カラーノイズ」という用語は、ノイズがどのように現れるかを表します。上記のようなノイズの原因ではありません。カラーノイズとは、明るさだけでなく、ピクセルの色のランダムな変化を指します。色ノイズは、目が色の空間的変化にあまり敏感ではないため、簡単に除去できます。ノイズ低減によるディテールの損失は目立たなくなります。

再び「高周波ノイズ」とは、別の特性、空間周波数、またはノイズのピークがどれだけ近いかを指します。

高感度で見えるすべてのカメラに付属する2種類のノイズを知るだけで済みます。

• クロマノイズ-色付きのしみのあるタイプのノイズ。
• 輝度ノイズ-粒子、フィルムのようなノイズ。

このようなノイズを最小限に抑えるには、画質が低下し始める高感度ISOで撮影しないようにします（カメラごとに異なります）。f2.8やF1.4などの高速レンズを使用すると、暗い場所でISOを上げすぎてシャッタースピードを十分に高く保つことができない場合があります。シーンが暗すぎる場合、ノイズを最小限に抑える唯一の方法はフラッシュを使用することです。

最後に、IQを犠牲にせずにノイズを取り除くのに役立つNoise NinjaやDnoiseなどのソフトウェアがあります。