说到图像质量，就不能不提到“噪点”。它绝对是图像质量最强大的敌人。噪点会直接破坏照片的质量，影响观感。它会永远留在你的照片中。有些人甚至患有DNA，这被称为“数字噪音焦虑症”。

既然噪音是不可接受的，我们就应该努力认识它、理解它、改变它。

因此，这些也是我们应该思考的问题：

照片中的噪点到底是什么？

所有的噪音都一样吗？

噪声是如何形成的？

摄影师如何有效避免噪点增加？

有哪些常见的降噪技术可以有效提高图像质量？

这些问题你可能不关心，但你肯定会遇到。与其焦虑、迷茫，不如直面问题，寻求解决办法。

今天影像大师就和大家一起探讨这些关于“噪音”的话题。

一、噪点的由来

1.1 什么是噪声

在英语中，“noise”和“noise”都使用同一个词——noise。在摄影领域，我们通常所说的“噪点”一般指的是“图像噪声”，具体是指图像表面形成的一些随机或固定的斑点或彩色污点。图1-1 显示了一种常见的噪声类型：

图1-1

用声音来比喻。当我们收听调频收音机的广播节目时，主持人讲话的内容就是我们需要的有用信号，类似于摄影中的拍摄目标。如果调谐频道出现偏差或者遇到雷雨天气，收音机就会发出大量“嘶嘶、嘶嘶”的不规则声音。这就是噪音，严重影响我们辨别主持人声音的能力。

需要说明的是，当我们谈论“噪声”时，我们通常指的是数字成像系统中的噪声，一般不包括高感光度胶片在成像时产生的胶片颗粒（胶片颗粒）。后者主要是卤化银。准物质。两者虽然外表有些相似，但本质上是两种不同的东西。

为了更好地理解噪声，我们需要了解另一个与噪声密切相关的重要概念，——信噪比。

1.2 信噪比

所谓“信噪比”是指信号与噪声的强度比，其英文缩写为SNR（Signal-to-Noise Ratio）。在电子通信系统中，这是测量信号强度相对于噪声强度的常用方法。从广义上讲，信号是我们需要的有价值的信息，而噪声是我们丢弃的对信号传输有害的杂质。信噪比越高，系统中传输的信息越纯净，越有利于信号提取和解码。

图1-2是相机在高、低信噪比两种场景下的三维成像对比示意图：

图1-2

一般来说，越高端的数码相机，其信噪比越高，成像噪声越少，成像质量越高。众所周知，相机通过传感器感应物体的反射光或直射光来产生图像。该信号是从镜头进入相机传感器的入射光。那么，噪音从何而来？

1.3 噪声的形成

在之前的文章《CCD和CMOS：一起聊聊两种相机芯片，揭开数字摄影世界的神秘面纱》[1]中，Image Master已经给大家讲解了摄像头芯片的工作原理。光的路径大致是这样的：

光线经过镜头多次折射后，进入摄像头芯片。它首先穿过第一层微透镜，被折射（使入射光更加聚焦），然后进入第二层拜耳滤光片，然后照射到光电二极管上。发生光电效应，从而产生一系列电信号。

最后，在时钟控制电路、移位寄存器、放大器等各种复杂电子元件的配合下，将电信号转换为数字信号，然后传输到图像处理器，由图像处理器进行信号提取、编译、压缩等处理。

1.3.1 传感器尺寸

根据不同的市场定位和商业应用需求，数字成像系统的传感器可分为全画幅（36mm x 24mm）、APS-H、APS-C、4/3等不同尺寸，如图图1-3中：

图1-3

传感器面积直接决定了系统单位时间内采集到的光（光子）的数量。面积越大，收集的光子越多，光信号越强，信噪比越高，噪声抑制能力越强。摄影圈有一个笑话“底越大，底越大会把你压死”，基本上就是这个意思。

摄影师Roger Clark使用两种不同型号的相机，相同的参数，在同一地点拍摄了两张夜景照片[2]，如图1-4所示：

图1-4，摄影：Roger N. Clark

将图像部分剪切并放大，如图1-5所示：

图1-5，摄影：Roger N. Clark

我们可以清楚地看到两个不同数量级的噪声水平：在左图中，噪声严重到足以影响图像质量。在这种弱光环境下，ISO400基本无法使用；而右图中，噪点依然严重。图像质量出色，噪声极低，人眼几乎无法察觉。 ISO400对于这款相机来说没有压力。

两张照片使用相同的拍摄参数（忽略白平衡）：ISO400、4秒、f/7.1。不同的是，左边照片中使用的相机是佳能Powershot S70，右边的相机是佳能1D Mark II，两者都是在2004年发布的。前者的传感器尺寸是1/1.8\’（ ~ 7.11 x 5.33 mm），而后者为28.7 19.1 mm，是前者面积的14倍多。

当然，这是一个非常极端的比较例子。毕竟选择的样品是消费级低端卡片机和高端单反相机，而前者使用的传感器是CCD，后者是CMOS。虽然这样的比较并不严谨，但还是有一定的参考价值的。

说到这里，很多人就会想到另一个高频问题：为什么高ISO会带来高噪点？

关于这个问题，Image Master已经在文章《感光度越高曝光量就越大吗？为什么高ISO会带来噪点？干货答案在此》[3]中给出了答案：

提高相机的感光度本质上就是放大图像传感器的输出信号……在放大有用信号的同时，也不可避免地放大了有害噪声，这会干扰图像数据的处理。

换句话说，高ISO适合弱光环境。 ISO值越高，信号放大程度越高。由于噪声对信号的干扰和影响并不是线性增加的，所以在一定的ISO值之后，照片上的噪声会恶化。

1.3.2 填充系数

即使芯片尺寸相同，系统的噪声抑制能力也可能不一样，因为还有另一个可变的——填充因子。

所谓“填充因子”是指摄像头芯片中感光面积占整个芯片的比例。在之前关于芯片的文章中，我们已经知道CCD有三种架构（如图1-6所示）。其中，全画幅架构比行间转移架构的CCD具有更高的填充因子，即在相同的芯片尺寸下，前者比后者具有更大的感光面积。因此，在噪声抑制方面，前者的表现优于后者，具有更好的图像质量。

图1-6

对于CMOS 来说，并不是100% 的面积都是感光的。除了部分有源像素区域（主要是光电二极管）外，还有一部分电路单元内置于芯片中（如图1-7所示），与行间传输架构的CCD有些类似，而这种设计直接影响摄像头芯片的填充因子。但影响CMOS噪声抑制能力的更重要因素是它有更多的信号放大器（每个像素都有一个独立的放大器）。

图1-7

1.3.3 电路热噪声

研究表明[4]，CCD芯片的温度每升高8，其暗电流就会呈指数增长。这就是为什么天文相机需要配备热电冷却器，用于对CCD进行散热和冷却，以降低噪声。

二、噪点的分类

噪声的复杂性不仅在于其形成过程中涉及的变量较多，而且还在于其分类。

为了更好地理解和分析图像噪声的成因，人们从特征和模式两个维度对噪声进行分类。

2.1 按特性分类

从特征来看，噪声可以分为两类：“亮度噪声”和“颜色噪声”。事实上，在摄影实践中（主要是彩色摄影），它们并不是独立存在的，而是同时出现的，只不过程度不同而已。将它们分开并解释，以便更好地分析和比较。

图2-1

2.1.1 亮度噪声

“亮度噪声”，顾名思义，是一种与光的亮度直接相关的噪声。其形状如图2-2所示：

图2-2

当我们谈论亮度噪点时，默认指的是黑白摄影，无论颜色因素如何。

如图2-3所示，在相同的光源环境下，不同灰度的纸板反射的光强度也不同，导致照片的噪点程度存在差异：

图2-3

从上图可以看出，被摄体表面的光线越亮，进入相机的光信号越强，信噪比越高，因此噪声越少，反之亦然。

亮度噪声与胶片颗粒非常相似，但它们并不相同。前面已经提到过，这里不再重复。这种类型的噪声会根据传感器尺寸、各个像素单元的大小、ISO值、曝光时间等参数而变化。低光、高ISO（噪声被放大）、长时间曝光（导致热噪声）等因素，等都会直接导致亮度噪声的恶化。

2.1.2 颜色噪声

“色度噪声”是一种与颜色相关的噪声。它是由像素之间的颜色波动引起的，通常显示为彩色斑点，主要出现在图像的低光区域。如图2-4所示：

图2-4

在之前关于CCD和CMOS的科普文章中，Image Editor给大家介绍了一种叫做“背照式传感器”的CMOS，如图2-5所示：

图2-5

当光线通过传感器中的彩色滤光片时，部分光线由于集成电路中金属线的反射而越过边界，闯入相邻像素（独立感光单元），造成光污染并增加系统噪声。

突然的色彩噪声很容易让人烦恼和不安，其对图像质量的破坏作用比亮度噪声更强、更显着。

2.2 按风格分类

如果按照噪声点的“风格”来划分，噪声点还可以分为三类：

2.2.1 固定噪声

固定图案噪声，也称为“热像素”，通常在相机长时间曝光或环境温度较高的场景中形成。在拍摄参数（曝光时长、ISO、温度等）相同的前提下，这类噪点的形状基本保持不变。

图2-6显示了长时间曝光和低ISO条件下形成的固定噪声：

图2-6

可以看出，这类噪声多为杂乱的彩色斑点，且颜色噪声尤为突出。

2.2.2 随机噪声

随机噪声是一种无论曝光时间如何都存在的噪声。主要受相机ISO值的影响。与固定噪声相比，随机噪声的纹理相对细腻，形式随机变化。即使使用相同的参数进行拍摄，噪点的表现也会有所不同。

图2-7显示了短曝光和高ISO条件下形成的随机噪声：

图2-7

2.2.3 带内噪声

带状噪声是一类与相机密切相关的噪声（如图2-8所示）。不同的相机型号会产生不同的层次。它主要是从芯片移位寄存器读取数据的过程中产生的。过于明亮的阴影区域和白平衡设置可能会导致条带噪声。

图2-8

2.3 影响噪声感知的因素

2.3.1 空间频率

空间频率描述了噪声分布的密度。噪声分布越密集，空间频率越高，纹理越细腻。反之亦然。图2-9是低频噪声和高频噪声对比图：

图2-9

2.3.2 幅度

幅度描述了噪声点的数量和有序性。为此，研究人员引入了统计学中的“标准差”。标准差越大，幅度越大，噪声样本的多样性越丰富，噪声显得越无序。两种不同噪声水平的对比图如下：

图2-10

三、如何降噪

毫无疑问，噪声是图像质量的最大敌人。在这种情况下，“如何降低噪点”就成为了很多摄影爱好者首要关心的问题。

按照惯例，我从前期和后期两个方面简单介绍一下实用的降噪技巧。

3.1 前期降噪

根据上面的介绍，我们已经知道了噪音产生的原因。因此，为了尽可能减少噪点，提高图像质量，我们可以在前期拍摄时进行针对性的操作：

(1)如果光线充足，尽量使用低ISO值；

（2）在弱光环境下拍摄时，如果条件允许，优先使用“低ISO+长曝光+三脚架”的组合；

（3）在弱光环境下拍摄人像时，尽量利用环境光或外部光源（手机、手电筒）对人脸进行补光。不要只希望后期变亮，因为后期会引入更多的颜色。噪音；

（4）如果必须使用高ISO来保证安全快门，建议使用最佳图像质量存储格式，例如RAW，为后期处理留出更多空间。

3.2 后级降噪

早期的方法本质上是尽量减少噪点成因的权重，但照片拍完后，噪点仍然不可避免地存在，就留待后期处理了。

根据操作平台，后级降噪可分为手机端和电脑端：

3.2.1 手机版：Snapseed

操作非常简单：

转到“工具”-“详细信息”-“结构”并降低结构值。具体数值根据个人需求而定。

前后对比如图3-1所示：

图3-1

结构降噪本质上是降低了噪声色块之间的对比度，从而给人视觉上细腻的感觉。

当然，如果您不习惯Snapseed的操作，也可以使用其他应用程序代替，例如polarr。或者，直接使用手机系统自带的降噪功能（例如iOS13内置降噪功能）。

3.2.2 电脑：Lightroom PS

(1)灯室

步：

打开lightroom-导入素材-点击右上角“修改照片”-右侧“详细信息”菜单-噪声消除-亮度。

运行路径如图3-2所示：

图3-2

图3-3为降噪前后对比：

图3-3

操作时请注意：“细节”和“对比度”要根据具体情况进行调整。否则，随机增加亮度会使图像“塑化”，使色块之间的过渡看起来非常不自然。

(2)Photoshop

说到PS，不得不推荐杀手级免费且专业的校色插件——Nik Collection。虽然它主打色彩校正，但它的降噪功能也很不错。

插件安装后，在PS中的“Filter-Nik Collection-Dfine2”中开启降噪功能：

图3-4

进入Dfine2界面后，根据噪声的数量和特征分别调整“对比度噪声”和“颜色噪声”，如图3-5所示：

图3-5

此外，该插件还提供了伪影去除、带状噪声去除、RGB通道预览模式等各种功能，专业程度令人印象深刻，最终的降噪效果也确实没有让人失望（如图3-6） ）。

图3-6

以上就是Image Master介绍的一些实用的降噪技巧。我希望它们对大家有所帮助。

结语

纵观整篇文章，通过对噪声的各种成因和分类的详细分析，我们对噪声有了一个全面的重新认识。虽然噪音无处不在，无法完全消除，但好在噪音是可控的，前期可以尽量避免。后期可以通过软件进行部分降噪，以提高图像质量。

回到本文开头，其实我们不必担心“数字噪音”。如果你坦然地面对它的存在，与它相处，你会发现它并没有那么可怕；我们不需要追求“极致画质”，因为“极致”并不存在，“画质”也不是摄影的核心。如果你的作品内容足够好，谁会在乎你照片中的噪点呢？

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参考文献

[1]影像学院，《CCD和CMOS：一起聊聊两种相机芯片，揭开数字摄影世界的神秘面纱》，头条号；

[2]Roger N. Clark，数码相机： 像素大小重要吗？第2: 部分使用不同像素大小的示例图像，clarkvision.com

[3]影像学院，《感光度越高曝光量就越大吗？为什么高ISO会带来噪点？干货答案在此》，头条号；

[4] Steve B. Howell，CCD 天文学手册，第二版。剑桥大学出版社，2006；

【往期文章精选】

1.关于光圈，这是我给大家整理的最详细的资料，值得摄影爱好者收藏。

2. CCD和CMOS：我们来谈谈这两种相机芯片，揭开数码摄影世界的神秘面纱。

3、白平衡：一个被低估的参数。掌握好它可以提高摄影中的色彩管理水平。

4.曝光：这些技巧将有助于提高你控制光和影的能力。摄影爱好者不容错过。

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6、遇见乌镇：泉水天蓝，画船听雨眠

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用户评论

无寒

哇，终于找到一篇讲照片噪点的文章！我一直想知道那些奇怪的颗粒是怎么来的。

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念初

照片噪声太烦人了，希望能学到一些降低噪声的方法，让照片更清晰。

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可儿

好文章！终于理解了照片噪声的成因，原来是光线不足和高感光度造成的。

    有20位网友表示赞同！

繁华若梦

以前一直以为噪声是相机坏了，现在终于知道是怎么回事了。

    有5位网友表示赞同！

孤街浪途

文章很实用，介绍了很多降低噪声的技巧，感觉可以试试。

    有19位网友表示赞同！

泡泡龙

原来噪声还可以通过后期处理来消除，之前都是直接放弃了。

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孤单*无名指

照片噪声太影响观感了，希望能学到更多降噪方法。

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冷月花魂

现在相机技术越来越先进，噪声问题应该会慢慢解决吧？

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拥菢过后只剰凄凉

感觉这篇文章挺专业的，讲得很详细，终于搞懂了噪声的原理。

    有7位网友表示赞同！

情深至命

学习了！以后拍照片要注意光线和感光度，尽量避免噪声。

    有19位网友表示赞同！

来瓶年的冰泉

用手机拍的照片噪声太多，有没有什么简单的方法可以降低？

    有19位网友表示赞同！

隔壁阿不都

这篇文章讲得太棒了！感觉受益匪浅，以后再也不怕噪声了。

    有14位网友表示赞同！

伱德柔情是我的痛。

现在很多软件都能降噪，效果怎么样？

    有9位网友表示赞同！

箜篌引

除了降低感光度，还有哪些方法可以减少噪声？

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稳妥

照片噪声真是个难题，希望能找到有效的解决办法。

    有5位网友表示赞同！

逃避

谢谢分享！这篇文章让我对照片噪声有了新的认识。

    有6位网友表示赞同！

念旧是个瘾。

原来噪声还可以通过后期软件来处理，学到了新知识！

    有8位网友表示赞同！

拽年很骚

照片噪声影响画面质量，真希望能找到彻底解决办法。

    有7位网友表示赞同！

爱你心口难开

看了这篇文章，感觉自己对摄影又有了更深的理解。

    有10位网友表示赞同！

涐们的幸福像流星丶

希望以后拍出来的照片都能像样片一样清晰，没有噪声。

    有17位网友表示赞同！