Elektronik Gürültü ve video…

Dünkü yazımızda temel olarak “veri oranı” kavramını ele almıştık ve anlamayı kolaylaştırabilmek için bir CİN hikayesi kullanmıştım. Bugün de gürültü (noise) konusuna girerken aynı türden bir benzetme ile devam etmek istiyorum.

Veri oranı cininin bize koştuğu bazı koşullar vardı: 14 kutumuzun her birinde kullanabileceğimiz misket sayısı bir önceki kutudan kalanın yarısı olabiliyordu. Gürültü dediğimiz cin ise bu noktada dahil olup başka türden bir koşul koyuyor önümüze:

Sen 14. kutudan başlayıp 1. kutuya doğru her kutuya CİN yazarak ilerlerken, ben de işini zorlaştırmak için her kutuya kendi cebimde getirdiğim misketlerde 10 tane atacağım. Değişik renklerden bu 10 misket her kutuya eşit sayıda ama rastgele konacak, yani kutular ilerledikçe sayısının artması ya da azalması söz konusu değil. Amacım, yazdığın yazının seçilmesini engellemek.

Yine 14. kutudan başlayarak yazmaya başlıyoruz. 14. kutuda 8.192 misket kullanarak CİN yazıyoruz ve ikinci cin gelip değişik renklerden oluşan 10 tane misketi rastgele kutunun içine atıyor. Gördüğünüz üzere çok da büyük bir sorun olmuyor çünkü biraz uzaktan bakınca, 8.192 misketin yanında 10 tane fark bile edilmiyor. Burada gürültü dediğimiz şeyle ilgili olarak en önemli nokta ortaya çıkıyor: Oran. Biraz daha teknik söyleyecek olursak içerik ile gürültü arasındaki oran. Hatta daha da teknik söyleyecek olursak, sinyal/gürültü oranı (signal to nosie ratio: SNR) Bu oran 14. kutuda 10/8.192 gibi çok küçük bir oran (yaklaşık 800’de 1). Ama ilerledikçe ve kutularda kullanılan misket sayısı azaldıkça SNR de değişiyor ve yükseliyor. Örneğin 8. kutuda bu oran 10/256 (256’da 1), 5. kutuda 10/32 (yaklaşık 3’te 1) gibi bir duruma geliyor. 4. kutuda oran 10/16 olunca artık yazdığımız yazı ile gürültü misketleri arasında bir yarış başlamış oluyor ve yazının gürültüden ayrılması sorunu ortaya çıkıyor. Bu noktadan itibaren gürültü ile içerik arasında bir fark kalmıyor çünkü 3. kutuda 10/8 durumu ile karşılaşınca gürültü yazıya baskın oluyor. Hatta, bu 10 misket rastgele renklerden oluştuğu ve yine rastgele atıldıkları için bizim kendi misketlerimizi tamamen bastırıyorlar ve yazımızı yazmak için zaten yetersiz hale gelmiş misketler (veri oranı), bu renkli misketlerin arasında artık seçilemiyorlar.

İşte gürültü budur. Hayatta herşeyin bir bedeli var. Gürültü de fiziksel bir durum ve kaçış yok. İster çanak antenden aldığınız uydu sinyali olsun, ister ADSL internet hattınız olsun, isterse de DSLR’nizin algılayıcısı olsun, üzerinde güç barındıran ve veri taşıyan tüm altyapılarda bu SNR oranı çok önemlidir. Gürültü belli bir oranın üzerine çıkarsa, uydu sinyaliniz ve internet bağlantınız kopar. Kopmasa bile televizyon ve modem artık gelen sinyal içinde hangisi veri hangisi gürültü seçemez olur. DSLR algılayıcıları da bundan muaf değil. Algılayıcı, üzerine düşen ışık miktarını elektrik sinyaline çevirirken yani görüntüyü dijital olarak oluştururken sinyale gürültü de karışır.

Durum yine çok farklı değil demek ki: Gürültü, aydınlık noktalarda oranının düşüklüğü nedeniyle ayırdedilemez ve hatta yokmuş gibi algılanır. Daha alt kutulara inildikçe daha belirgin hale gelir. bu arada misketlerin değişik renklerden olduğu hatırlanırsa gürültünün de kendisini görüntü üzerinde her karede rastgele dağıtılmış renkli noktacıklar şeklinde görülmesi daha net anlaşılmış olacaktır. Karanlık kısımlarda veri eksikliği nedeniyle anlamsız sonuçlar veren misketlerimizin yanında hariçten gazel okuyan bu misketler girmiştir ve rastgele oldukları için saptanıp elenmeleri güçtür. Birçok kişi “karanlıklarda korkunç gürültü var ve bu çekim kullanılamaz” derken aslında hata yapıyor. Gürültü her yerde yani aydınlıklarda da vardır ve tüm resme eşit dağılmıştır.

Gürültünün değişik türleri var: Foton gürültüsü (photon noise, shot noise), elektronik gürültü (electronic noise, read noise) vb ve bunlar kendilerini değişik şekillerde gösterebiliyorlar ama bu ayrıntılara girmeyeceğim. Sonuçta her daim yaptığımız çekimlere dahil olduğunu bilmek yeterli. Kameralar bazı sabit gürültü türlerini kendileri temizleyebiliyorlar ama rastgele olana bir şey yapmaları mümkün değil.

Gürültü nasıl artar?

1- Sıcaklık: Kameranın algılayıcısı ısındıkça gürültü artar. Demek ki görece soğuk olan bir algılayıcı daha az gürültü üretecektir. DSLR kullanarak gece ve astronomi çekimi yapan bazı kullanıcıların yanlarında buzluk gibi kutular taşıdıklarını ve gözlem yerlerine giderken kameralarını bu kutularda soğuk tuttuklarını gördüm. Tamamen karanlıkta yani düşük sinyalde çalışacak bir DSLR için bu çok önemli bir ayrıntı ama bu türden bir önlemin sıradan DSLR kullanıcıları için geçerli olduğunu sanmıyorum ve kesinlikle kameranızı çekimden önce buzdolabına koymanızı vb önermem. Poşete sarıp buzdolabına DSLR koymak ortamdaki rutubetin algılayıcı üzerinde ve kamera içinde yoğuşmasına yol açacak ve kameranız çalışmaz duruma gelebilecektir. Ayrıca kamera sıcakken birden soğutmak da doğru değildir çünkü hızlı büzüşme nedeniyle lehim vb metalik parçalarda kırılma meydana gelebilir. Sadece kameranızın yeni açılmış iken daha az gürültü içerdiğini bilmeniz, kullanmadığınız zaman kapatmanız yeterlidir. Bu kısmi bir gürültü düşüşü sağlar.

2- Çekim profilleri: Profiller gürültü miktarınız değiştirmezler ama gürültüyü daha az görünür hale getirebilirler. Ayrıca profillerin keskinlik ayarları (sharpness) da diğer ayrıntıları olduğu gibi, gürültüyü de ön plana çıkarabilirler. Keskinlik arttıkça gürültü de daha görünür hale gelir. Technicolor Cinestyle bu noktada iddialı. En alt kutulara veri koymayan bu profil (0 ile 16 arasındaki değerler kullanılmaz ve en siyah nokta 16’dan başlar) gürültünün yoğun olduğu noktalara inmemenizi sağlar ama bunun da bedeli orta aydınlıktaki yerlerde kısmen gürültü oranı artar.

3- Işık: Aslında her şeyin çözümü bu. Ne kadar çok ışık, o kadar az gürültü oranı. Dikkat; “o kadar az gürültü” demedim, “o kadar az gürültü oranı” dedim. Gürültü madem her zaman aynı miktarda var, o zaman yine olabildiğince içeriğimizi üst kutulara taşıyacağız. Bunu yapmak için öncelikle sağa yaslama (ETTR) yapılmalı çünkü herkesin yapabileceği ve ek bir donanım gerektirmeyen bir çözüm. Ardından, pozlama telafisi (exposure compensation) kullanılabilir. Örneğin bir çok DSLR kullanıcısı standart olarak 1/3EV fazla pozlama yapmayı tercih ediyorlar. Her ne kadar büyük çözümler olmasa da kameranın aldığı ışık miktarının artışı SNR’yi düşürecektir. Ardından lens/objektif etmeni devreye girer. Diyaframınız ne kadar açıksa o kadar ışık alabilirsiniz. DSLR ile gelen kit lensler genelde en hızlı f/3.5 diyaframa sahip olduğu için asla ve asla iç mekan çekimlerinde işe yaramazlar. İç mekan çekiminde ışık desteği olmaksızın kullanılabilecek en yavaş lens f/2.0’dır. Bir önceki sayfadaki fotoğrafta dahi f/2.8 kullanılmıştı ve hala ne kadar çok karanlık bölge olduğunu görüyorsunuz. Bu nedenle elinizde bir 50mm f/1.8 olmaksızın iç mekan çekimi düşünmeyin. Bu noktada açık diyaframın alan derinliğini değiştireceğini unutmamalı. Kit lensler gündüz ve dış mekan çekimi için “belki” kullanılabilirler. Lens gürültü yapmaz, ışıksızlık yapar. Son olarak da, en doğru çözümü söyleyelim: Kontrollü ışık kullanımı. Ortamın aydınlık eşiğini, karşıtlıkları ortadan kaldırmadan düzenleyebilirseniz istediğiniz sonuca ulaşabilirsiniz. Ne kadar ışık, o kadar az gürültü oranı.

Bu noktada aklınıza en başta gelen sorunun açıklamasını en sona sakladım: ISO?

Elbette kameradan bakınca ve istediğimiz aydınlık durumunun elde edilemediğini görünce parmağımız doğrudan ISO düğmesine uzanır ve ISO 100’den başlayarak artış yaparız. Eski ve film kullanan analog kameraların aksine, elektronik kameralarda ISO denen şey resmen voltaj artırımıdır. Yani algılayıcıdan daha yüksek performans elde edebilmek için daha yüksek voltaj veririz. ISO 100 için 0,2V gönderiliyorsa ISO 200 yaptığımızda bu 0,4V olur. Elektronik sinyal güçlenir ama gürültü de güçlenir. Fakat SNR değişmez. Çünkü aslında daha fazla ışık kullanmamaktayız, yani algılayıcı üzerine düşen ışık miktarı aynı iken daha fazla verim için daha çok elektrik harcıyoruz. Gürültünün artmış gibi algılanmasının nedeni aslında gürültünün daha görülür hale gelmiş olmasıdır. Misket sayısı aynıdır fakat ortam ışığı değişince (güneş ya da ay doğunca) hem kendi yazdığınız yazıyı hem de rastgele misketleri daha net görürsünüz. ISO 100’deki gürültü ile ISO 1600’deki aslında aynıdır ama ISO 1600’de yapılan şey sonradan bilgisayarda yapacağınız aydınlatma işinin kamera içinde yapılması, yani sinyalin güçlendirilmesidir.

Bu noktada bir yanlış anlamayı düzeltelim: ISO artınca gürültü artmaz, hatta aslında ISO 1600 değeri ISO 100’e göre daha az gürültü içerir ve bunu duymak birçok kişinin kafasını karıştıracaktır. ISO 1600’de yaptığınız çekimi aynen ISO 100’de yapın. Sonra bilgisayarda ISO 100’lü çekimi ISO 1600’lü ile denk olacak şekilde aydınlatın/pozlama ayarı yapın. ISO 100’lü görüntü daha çok gürültü sergileyecektir.

Peki, çektiğimiz videoda belli bir miktarda gürültü var ve bunu rahatsız edici buluyoruz. Bu durumda ancak ve ancak gürültü giderme (denoise) işlemi işe yarayabilir. Fakat, hiçbir yazılım hangi misket kalacak hangisi gidecek bunu bilemez. Bu konuda en akıllı yazılım şu anda NeatVideo fakat o dahi istemediğiniz misketleri sizin ona öğretmenizi bekliyor. Bundan sonra da tüm videonuzun üzerinden geçip verdiğiniz tanıma uygun şeyleri eliyor. Bu arada elbette bizim kendi misketlerimiz de eksiliyor. Sonuçta, tüm gürültü giderme işlemleri içerikte kayba yolaçar. Yani videonuzda bir görsel yumuşama, bulanıklaşma meydana gelir. Fakat amaç istenmeyen noktaların elenmesidir. Bu aşamadan sonra istenirse az da olsa bir keskinleştirme (sharpening) efekti uygulanıp yine kısmi bir iyileşme sağlanabilir ama hiçbir şey var olmayan bir şeyi varmış gibi gösteremez. Giden ayrıntı gitmiştir.

Özetle: An az gürültü, aşırı pozlamaya kaçmadan algılayıcı üzerine düşen ışığın olabildiğince en üst düzeye çıkarılması ile mümkündür. Demek ki dönüp dolaşıp ışık konusunda düğümleniyoruz.

Film Greni (film grain): Son olarak da bu terim kargaşasını düzeltelim. Gren terimi, analog film döneminden kalma bir terimdir ve sayısal görüntü teknolojisinde yeri yoktur. Üzerinde kimyasal bir tabaka bulunduran film şeridi, ışığa tepki veren bu kimyasal maddelerin büyüklüklerine göre sınıflandırılırdı. Hala kullanılan ISO 200-400 gibi değerler esasen bu maddelerin büyüklüklerini kastederdi. ISO 400lü film ışığa daha çok tepki veren ama daha iri grenler gösteren filmdi. Sayısal dünyada gren terimi bazen elektronik gürültü yerine kullanılmakta olsa da, bugün daha çok sayısal çekilmiş bir görüntüye yine sayısal tekniklerle sanal grenler eklenmesi ve böylece de klasik film havası yaratılması işleminde kullanılır. Yani garip bir biçimde, öncelikle gürültüden kurtulmaya çalışıyoruz ama sonrasında da görüntüye bu türden sanal grenler ekleyerek psikolojik da olsa bir tür film görüntüsü ortaya çıkarmaya çalışıyoruz. “Ne gerek var o zaman? Bırakırım gürültülü kalsın” diyebilirsiniz ama gren daha dokulu ve tekdüze bir hava veren bir unsurken, elektronik gürültü ise keyfi renklerden oluşan bir özelliğe sahiptir. Bu nedenle gürültü istenmezken, gren kişisel tercih konusudur.

Son olarak da, artık yavaştan ISO-suz kameraların ortaya çıkmaya başladığını hatırlatalım (Sony’nin son modelleri algılayıcılarını kullanan Pentax K5 ve Nikon D800 gibi). Bu kameralarda ilk okuma sinyalindeki gürültü o kadar az ki, ISO değerini arttırmanız durumunda bile yüksek ISO değerlerinde gürültüde bir değişiklik olmuyor. Voltaj artırımının daha görünür hale getirdiği gürültüler çok az. Demek ki hakikatten gürültünün nedeni ISO artışı değilmiş.

Demek ki çekim yaparken bu cinlerin başımızda olduğunun bilgisiyle hareket etmemiz gerekmekte.

Bu kadar ders anlattık; şimdi sınav:

Aşağıdaki resimler güpegündüz sokak ortasında çekim yapan bazı setlerden alınmıştır. Bol gündüz ışığına karşın hala bu derece yoğun ışık kullanımının nedeni nedir?

6243889277_2893a1dba3_b

800px-FilmLightingEquipmentLowerBroadwayNYC060709

4499177598_04e0b5236a_z

Cevabı zaten vermiştik.

Genelde karşımıza çok çıkan veri oranı ve gürültü kavramlarından sonra bunlarla yine beraber hareket eden bir başka kavram/sorun/cin daha var ve bu da DSLR kullanıcıları başta olmak üzere amatör sinemacıların canının sıkan kavramlardan. Sıkıştırma (compression) ve Makrobloklar. Bu da bir sonraki yazının konusu olacak.

Reklamlar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s