ARTIKEL

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

Je hoeft niet bang te zijn voor onacceptabele ruisniveaus wanneer je opnamen maakt bij weinig licht. Experts van Canon leggen de ruisreductie-technologieën en -opties uit die in de nieuwste Canon EOS- en Cinema EOS-camera’s zijn opgenomen.
Het silhouet van een man die opzij kijkt terwijl hij een camera voor zijn gezicht houdt, tegen een paarse en oranje lucht bij zonsondergang.

Fotograferen met een hoge ISO bij weinig licht leidt zeker tot beeldruis. In veel situaties betekent de stabiliteit die door de combinatie van een objectief met beeldstabilisatie en in-body IS in de Canon EOS R5 wordt geleverd, dat je de ISO niet te hoog hoeft in te stellen. "Vroeger was een statief vaak de oplossing", zegt Canon Europe's Mike Burnhill. "Maar statieven zijn niet altijd praktisch. Het vanuit de hand kunnen fotograferen met een lange sluitertijd en een lagere ISO opent dus tal van mogelijkheden."

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.

Een foto met weinig licht van een landschap met zicht op een meer en steile heuvels op de achtergrond. Het rechtergedeelte, gemaakt met hoge ISO-waarden, geeft duidelijk meer ruis weer.

Ruis is een bekend probleem bij beelden met hoge ISO-waarden. Het linkergedeelte van deze foto is gemaakt met ISO100 en een sluitertijd van 2,6 sec, maar door de lange sluitertijd is het bewegende water onscherp. Het rechtergedeelte is gemaakt met een sluitertijd van 1/125 sec, maar om voldoende licht binnen te laten bij deze sluitertijd was de ISO verhoogd naar 25600. Hierdoor is het wateroppervlak veel gedetailleerder vastgelegd, maar de beeldruis is significant slechter, dit is met name zichtbaar in de lucht. Beide foto's zijn gemaakt met een Canon EOS 850D en een Canon EF 16-35mm f/2.8L II USM-objectief (nu opgevolgd door de EF 16-35mm f/2.8L III USM), ingesteld op 23mm en f/8.

Een Canon EOS R6-camera waaraan geen objectief bevestigd is, zodat de full-frame sensor zichtbaar is.

Een hogere signaal-ruisverhouding produceert mooiere beelden, het ‘signaal’ is de beeldinformatie die door de camera is vastgelegd. "Het komt in wezen neer op pixelgrootte, de werkelijke fotoreceptoren of ‘lichtbronnen’ op de sensor”, vertelt Mike. "In een soortgelijke sensor geldt dat hoe groter de lichtbron is, hoe meer fotonen deze kan absorberen en hoe beter de signaal-ruisverhouding is.” Dit is een belangrijke reden voor de uitstekende prestaties bij weinig licht van de Canon EOS R6: de 20.1MP full-frame sensor van deze camera heeft minder pixels verspreid over het sensorgedeelte dan bijvoorbeeld een 45MP full-frame sensor, dit betekent dat ze groter zijn.

In-camera ruisreductie gebruiken

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."

Een screenshot van Digital Photo Professional waarop het silhouet van een boom tegen een paarse lucht te zien is, met de regeling voor ruisreductie aan de rechterkant.

Met de opties voor ruisreductie in Canon's Digital Photo Professional-software kun je de ruis van kleurtonen (kleur) afzonderlijk van de ruis van luminantie (helderheid) aanpakken. Dit is handig en het maakt daarbij niet uit welke camera je hebt gebruikt. "Als je opnamen maakt met een camera met hoge resolutie, kun je misschien iets meer luminantie-ruisreductie toepassen, omdat je dat met de resolutie kunt opvangen”, stelt Mike voor. "Maar als je een camera met een lage resolutie hebt, kan het reduceren van de luminantieruis betekenen dat je meer detail verliest.”

Een cutaway-illustratie van een Canon EOS R3-camera, waarop een RF-objectiefvatting en de camerasensor worden weergegeven.

Door het ontwerp van de van achteren verlichte sensor van de Canon EOS R3 kan meer van het processorcircuit in de sensor zelf worden opgenomen. "Doordat de AD-converter dichter naar het signaal kan worden verplaatst, is er minder kans op hinder van interferentie waardoor meer ruis wordt gegenereerd voordat je het signaal converteert naar een digitaal verwerkt signaal”, legt Mike uit.

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."

Ruisreductie bij lange sluitertijden kan voor JPEG- en RAW-bestanden worden gebruikt. Hiervoor is een tweede belichting nodig in de camera om de ruis van een vast patroon die tijdens een lange sluitertijd is gegenereerd, in kaart te brengen. "Het proces is in wezen een moderne versie van donker-framesubstractie”, legt Mike uit. "Hiervoor moeten twee foto’s na elkaar worden gemaakt, maar daarbij zit de objectiefdop voor één van deze opnamen op het objectief. Bij de huidige EOS-camera’s wordt de sluiter echter automatisch gesloten voor de tweede blootstelling”. Er komt geen licht bij de sensor, waardoor deze opname alleen een ruispatroon bevat.

“De camera vergelijkt de ruis in het donkere frame met het beeld en kan zo vastzittende pixels of ruis in kaart brengen die willekeurig door het systeem zijn gegenereerd in plaats van door de camera.”

De warmte die door de camera wordt geproduceerd tijdens een lange sluitertijd is een potentiële bron van interferentie. Mike adviseert om de camera een beetje te laten afkoelen tussen opnamen. "Met iets eenvoudigs als het uitvouwen van het scherm kun je ervoor zorgen dat de camera iets koeler blijft”, voegt hij toe.

Een technicus met witte handschoenen maakt de sensor van een Canon-camera schoon.

Heb je Canon-apparatuur?

Registreer je apparatuur voor gratis advies van experts, onderhoud van apparatuur, toegang tot inspirerende evenementen en exclusieve aanbiedingen met Canon Professional Services.
Een beeld waarin door de bladeren van hoge palmbomen omhoog wordt gekeken naar de nachtelijke hemel met sterren en de Melkweg.

Bij astrofotografie moet je een relatief lage ISO gebruiken en ruis minimaliseren tijdens het fotogaferen. "Je wilt ruis niet overbewerken in een astrofoto, omdat je daardoor de sterren kunt verwijderen”, zegt Mike. Gefotografeerd met een Canon EOS R6 en een Canon RF 16mm F2.8 STM-objectief, ingesteld op 25 sec, f/2.8 en ISO6400.

Een close-upbeeld van bloemen in een veld, met een histogram dat sterk naar de rechter kant (hooglichten) helt.

In foto's kan het gebruik van de ETTR-techniek (rechts belichten) helpen ruis te minimaliseren in de donkerder gebieden van een RAW-bestand dat bij daglicht is gemaakt. Voor het proces moeten de schaduwen in-camera overbelicht worden, zodat deze gebieden zo weinig mogelijk ruis bevatten, en de belichting wordt vervolgens gecorrigeerd in software voor het verwerken van RAW-bestanden zoals Canon’s Digital Photo Professional (DPP).

Ruis in video reduceren

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.”

Een diagram van het concept van de DGO-sensortechnologie van Canon: een uitlezing met hoge scherpte is gecombineerd met een uitlezing met lage scherpte om één HDR-beeld te produceren.

In Canon's DGO-sensortechnologie (Dual Gain Output), die in de professionele videocamera’s EOS C300 Mark III en EOS C70 is ingebouwd, wordt elke pixel op de sensor op twee versterkingsniveaus gelezen en de twee uitlezingen worden vervolgens gecombineerd tot één beeld. Het hogere versterkingssignaal legt subtiele details in schaduwen vast en vermindert ruis, terwijl het lagere niveau informatie in de lichte delen optimaliseert. Door deze twee te combineren, krijg je prachtige, strakke HDR-beelden.

“Ruisreductie in de Cinema EOS-camera’s van Canon werkt samen met hardware en software”, zegt Aron. ‘Wat betreft de hardware is Canon de geavanceerde beeldsensortechnologie blijven ontwikkelen om ervoor te zorgen dat het licht met zo weinig mogelijk ruis wordt vastgelegd.

“Vanaf de introductie van de originele Canon EOS C300, hebben we het innovatieve ontwerp van de Dual Pixel CMOS-technologie gebruikt om ruisniveaus te reduceren. Dit wordt gedaan door het vastleggen van licht met twee afzonderlijke fotodiodes per pixel, waardoor de sensor deze lezingen normaliseert en mogelijke ruis wordt gereduceerd.”

De videosensortechnologie van Canon is voortdurend verder ontwikkeld en de Canon EOS C300 Mark III en EOS C70 hebben beide de revolutionaire Dual Gain Output-sensor (DGO) van Canon. “Hiermee worden twee afbeeldingen gemaakt die met verschillende versterkingsniveaus worden gelezen en dan samengevoegd tot een beeld met weinig ruis en een dynamisch bereik van 16 stops”, legt Aron uit.

DoP Ben Sherlock filmt met de Canon EOS C300 Mark III in een afgelegen plek met bossen en water op de achtergrond.

Een revolutie van sensors – DGO

Ontdek hoe de EOS C300 Mark III en EOS C70 een dynamisch bereik van meer dan 16 stops kunnen bieden dankzij Canon's revolutionaire nieuwe sensortechnologie.
Een close-up van het LCD-scherm van een Canon EOS C70 waarop twee personen staan afgebeeld die worden gefilmd en de instellingen die worden gebruikt.

Met Cinema EOS camera’s heb je de optie om opnamen te maken in Canon Log 2 of Canon Log 3. Op het scherm wordt bevestigd dat hier Log 3 wordt gebruikt op een Canon EOS C70. "Canon Log 2 biedt het grootste dynamische bereik, maar hierdoor kunnen ook de ruisniveaus in de schaduwen toenemen”, legt Aron uit. "Canon Log 3 vereist minder nabewerking van de afbeelding. Dankzij de voordelen van de nieuwe DGO-sensor van Canon, wordt Canon Log 2 echter toegankelijker voor iedereen, zelfs voor hen die een snelle doorlooptijd wensen en minder tijd kwijt willen zijn aan nabewerking.”

Cinema EOS: opties voor ruisreductie

"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."

Een cinematograaf filmt met een Canon EOS C300 Mark III op een autokerkhof vol met wrakstukken.

"Als je op een Cinema EOS-camera naar het hogere deel van het ruimtelijke filter gaat, van 1 tot 12, bestaat het grootste nadeel eruit dat het beeld aanzienlijk zachter wordt”, zegt Aron. "Dit kan een probleem vormen als je in een hoogwaardige cinemaproductie zit, maar als je een documentairemaker bent die opnamen maakt voor de televisie kan het acceptabeler zijn". © Ron Batzdorff

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.

Marcus Hawkins

Gerelateerde artikelen

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Klik hier voor inspirerende verhalen en het laatste nieuws van Canon Europe Pro