Waarom weinig licht niet hoeft te leiden tot veel ruis: voorzieningen voor ruisreductie in EOS- en Cinema EOS-camera’s

Beeldruis is een terugkerend probleem voor fotografen en videomakers wanneer zij opnamen maken bij weinig licht. Laat je echter niet tegenhouden door de angst voor ruis. Dankzij de technologieën en mogelijkheden die de Canon EOS- en Cinema EOS-camera’s hebben, kun je dit beter dan ooit beheersen.

Vergis je niet: elk digitaal beeld heeft een willekeurige ‘korrel’ of visuele ruis, maar dat is duidelijker als je hoge ISO-instellingen (of scherpte-instellingen) gebruikt of een lange sluitertijd, omdat in de opnameomstandigheden waarbij deze instellingen noodzakelijk zijn, de verhouding tussen beeldinformatie en ruis slechter is. Het verhogen van de ISO versterkt zowel de informatie als de ruis, waardoor de ruis duidelijker wordt. Op dezelfde wijze lijkt het herstellen van schaduwdetails tijdens de nabewerking ruis te introduceren, maar eigenlijk wordt hierdoor de ruis die altijd al aanwezig was in het beeld alleen maar zichtbaar gemaakt. De schaduwen zijn gebieden waar per definitie minder licht de sensor heeft bereikt en er zijn daarom minder beeldgegevens in verhouding tot ruis.

Het is dus mogelijk om ruis te reduceren in foto en video’s die met weinig licht zijn gemaakt? Hier is een beknopte gids over ruisreductie, in het bijzonder over de technologieën en opties die in Canon-camera's beschikbaar zijn.

"Er zijn in wezen twee ruiscategorieën”, zegt Mike Burnhill, Senior Product Specialist bij Canon Europe. "In de eerste plaats is er de ruiscategorie die in de fase voorafgaand aan het vastleggen wordt gecreëerd door elektromagnetische fenomenen, zaken zoals opnameruis door fotonen of overspraak. Bij Canon proberen we dit type ruis altijd te reduceren door het sensorontwerp aan te passen, zodat de signaal-ruisverhouding beter wordt.

"Vervolgens is er de ruiscategorie die in de digitale beeldverwerkingsfase wordt gegenereerd en die kan worden opgedeeld in kleurtoonruis en luminantieruis”. Deze twee typen ruis kunnen worden aangepakt met ruisreductie, die in de camera of met behulp van software kan worden toegepast. De mogelijkheden voor ruisreductie in de huidige Canon EOS- en Cinema EOS-camera’s zijn geavanceerder dan ooit. De verwerkingskracht die je bovendien krijgt met een computer en software zoals Canon’s gratis Digital Photo Professional (DPP) maakt nog meer ruisreductie mogelijk.

De nieuwste EOS-camera’s zoals de Canon EOS R5 en EOS R6 hebben drie types ingebouwde automatische ruisreductie: hoge ISO-waarde, Multi-Shot en lange sluitertijd.

Ondanks de naam kan hoge ISO-ruisreductie op alle ISO-instellingen worden toegepast. De effecten hiervan zijn echter het duidelijkst zichtbaar bij hogere ISO-waarden. "Elke camera heeft kleurtoon- en luminantiepatronen die in het systeem in kaart zijn gebracht”, legt Mike uit. "Deze vooraf ingestelde patronen, die door technici bij Canon zijn ontworpen, zijn gebaseerd op de sensorspecificaties en ISO-instellingen. Ze vertellen de camera dat wanneer een JPEG wordt gemaakt met een bepaalde ISO, er een specifieke ruisreductiewaarde moet worden toegepast.”

Je kunt de algehele sterkte van hoge ISO-ruisreductie op drie niveaus instellen, maar je kunt de kleurtoon- en luminantie-instellingen niet op dezelfde manier verfijnen als met software zoals DPP. "De vooraf ingestelde patronen moeten vooraf in kaart worden gebracht voor snelheid”, zegt Mike. "Wanneer je bijvoorbeeld opnamen maakt van een voetbalwedstrijd met 30 fps met de Canon EOS R3, dan moet je een vaste instelling hebben waardoor het hele proces bliksemsnel is."

Net als hoge ISO-ruisreductie, kan multi-shot-ruisreductie alleen worden toegepast op JPEG’s in de camera. "Het is een techniek die kan werken met RAW-bestanden, maar ook hierbij is weer de opzet om het hele proces eenvoudiger en sneller te maken”, zegt Mike.

"Multi-shot-ruisreductie werkt net zo als focus stacking, aangezien er voor het samenvoegen en vergelijken meerdere beelden vereist zijn die vanaf dezelfde positie zijn gemaakt. De camera kan vervolgens de willekeurige ruis verwijderen door alleen die data te houden die in elk frame op dezelfde plaats staat.

"Om die reden is dit type ruisreductie alleen ontworpen voor stationaire objecten. Alles dat zich verplaatst tussen de frames zou als ruis worden beschouwd en in kaart worden gebracht."

Het maken van video-opnamen kan ook relatief hoge warmteniveaus genereren en het is veel moeilijker om iets te doen aan ruis in een bewegend beeld. "Met sommige EOS-camera’s kun je RAW-video-opnamen maken, zodat je achteraf veel meer verwerkingen kunt uitvoeren”, zegt Mike. "Het is wel moeilijk om video te bewerken, omdat je zoveel frames hebt. Het is daarom verstandig om een zo laag mogelijke ISO te gebruiken en dan gebruik te maken van de in-camera ruisreductie om te proberen deze bij de bron te reduceren."

Aron Randhawa, Pro Video Marketing Specialist bij Canon Europe, is het ermee eens dat in-camera ruisreductie een essentieel aspect van het maken van video’s is. "Gebruikers van videocamera’s hebben minder flexibiliteit bij het regelen van de belichting via de sluitertijd, en ruispatronen kunnen duidelijker opvallen in bewegende beelden. Daarnaast is het nu essentieel geworden dat ruis tot een minimum wordt teruggebracht in videocamera’s om het uitgebreide dynamische bereik te bieden dat voor HDR-content verwacht wordt.”

"Canon’s videocamera’s beschikken ook over DIGIC DV-processoren die verfijnde softwarealgoritmes gebruiken voor ruisreductie, terwijl een hoge beeldkwaliteit behouden blijft”, vervolgt Aron. "De gebruiker kan dit proces volledig beheersen in de Cinema EOS-serie via het ruimtelijke filter en de framecorrelatie-ruisreductiebediening. Met het ruimtelijke filter wordt een enigszins zacht scherpstellingseffect op het beeld toegepast, terwijl met framecorrelatie het ruisniveau van verschillende frames wordt vergeleken en die informatie vervolgens wordt gebruikt voor om dit te reduceren.”

De nieuwste Cinema EOS-camera’s bieden 1-12 ruisreductieniveaus door het ruimtelijk filter te gebruiken en 1-3 niveaus van framecorrelatie. De standaardinstelling voor het ruimtelijke filter verschilt per camera. Op de Canon EOS C500 Mark II is dit bijvoorbeeld niveau 1, maar op de EOS C300 Mark III en de EOS C70 is het uitgeschakeld. "Dat spreekt boekdelen over hoe goed de DGO-sensor ruis beheerst”, zegt Aron. "Er wordt natuurlijk geen ruisreductie toegepast op opnames wanneer deze zijn vastgelegd in RAW. De reden hiervoor is dat gebruikers dan bij de nabewerking meer controle hebben op de beeldkwaliteit.

"Framecorrelatie is standaard altijd uitgeschakeld in de Cinema EOS-serie. Eén van de redenen dat het niet is ingeschakeld, is het potentiële prestatieverschil tussen verschillende scènes. De framecorrelatie kan in sommige scènes behoorlijk inwerken, omdat deze de ruis tussen verschillende frames goed kan oppikken, terwijl in andere de subtiele ruis juist niet zo goed wordt opgepikt."

Naast het toepassen van ruisreductie, zijn er meer manieren om de kans op ruis in videobeelden te minimaliseren. “Eén van de fundamentele elementen voor hoogwaardige beelden bij het maken van video’s en foto’s is een sterke signaal-ruisverhouding”, legt Aron uit. "Eén van de eerste dingen die je kunt doen om deze verhouding te versterken, is je scène goed te belichten. Voeg meer lampen toe voordat je overweegt om het beeld in de camera te versterken met een hogere ISO of hoger gain-niveau.

"Vervolgens open je het diafragma om meer licht in je camera te krijgen. Je kunt ook denken aan de sluitertijd: vind je het acceptabel om naar 1/25 sec te gaan of moet je 1/50 sec aanhouden? Je kunt ten slotte overwegen om je Canon Log 2-gammacurve te veranderen in een Canon Log 3-gammacurve als je ervoor wilt zorgen dat de schaduwen iets mooier zijn.

"Pas als je al deze opties hebt geprobeerd, kun je beginnen met het aanpassen van de ISO.”

Door dergelijke strategieën te combineren met de geavanceerde technologieën in de huidige camera's van Canon, onder meer de baanbrekende sensoren en beeldprocessoren die zijn ontworpen voor een verbeterde signaal-ruisverhouding en de krachtige ruisreductie in de camera, kun je mooiere beelden en video’s maken, zelfs bij weinig licht.