噪音總結(jié)
分辨率測試卡有兩種基本類型的噪音。
每次拍攝圖像時隨機變化的噪點。由分辨率測試卡、灰階卡和24色卡使用兩個相同的輸入圖像進行測量。
空間或固定圖案。由傳感器不均勻引起的噪音。傳感器設計師已經(jīng)做出了優(yōu)化和大部分有效方法來最小化固定模式噪聲。這些方法可以通過減小平均時間噪聲信號,這涉及到求和?圖像,然后通過分割?。Picture Window Pro使用復合圖像或堆疊圖像變換進行信號平均,如在“天文攝影術”中使用Picture Window Pro中所述。當單個圖像被求和?倍,由信號的像素級的增加?。但是由于時間噪聲是不相關的,因此將噪聲功率(而不是電壓或像素級別)相加。由于電壓與功率的平方根成比例,噪聲像素電平(與噪聲電壓成正比)增加了sqrt(N)。信噪比(S/N或SNR)提高N/sqrt(N)= sqrt(N)。當四個圖像被平均時,S/N被改善了2倍。
影響噪音的幾個因素
1、像素大小 簡單來說,像素越大,光子越多,因此給定曝光的信噪比(SNR)越好。光子產(chǎn)生的電子數(shù)與傳感器面積(以及量子效率)成比例。分辨率測試卡噪聲功率也與傳感器面積成比例,但是噪聲電壓與功率的平方根和面積成比例。如果您將像素的線性尺寸加倍,則將SNR加倍。像素的電子能量也與其面積成比例。這直接影響動態(tài)范圍。
2、傳感器技術和制造。最大的技術問題是CMOS與CCD。直到2000年,CMOS被認為具有更差的噪聲,但是已經(jīng)提高到兩種技術是可比的,不同之處僅在于細節(jié)。CMOS更便宜,因為它很容易為傳感器芯片添加功能。技術還涉及傳感器設計和制造的其他方面,所有這些都將隨時間逐漸改善。
3、ISO感光度。數(shù)碼相機通過放大像素處的信號(以及噪聲)來控制ISO感光度。因此,ISO感光度越高噪音越差。要充分表征傳感器,必須以幾個ISO速度進行測試,包括最低和最高。
4、曝光時間?;璋倒饩€的長時間曝光往往比亮度較短的曝光較嘈雜,即互易性對于噪音無法正常工作。要完全表征傳感器,應在長時間的曝光下(至少幾秒鐘)進行測試。
5、數(shù)字處理。傳感器通常具有12位模數(shù)(A到D)轉(zhuǎn)換器,因此數(shù)字化噪聲在傳感器級別通常不是問題。但是,當圖像轉(zhuǎn)換為8位(24位顏色)JPEG時,噪點稍微增加。如果需要廣泛的圖像處理(閃避和燃燒),則噪音增加可能會變差(“綁定”可能會出現(xiàn))。因此,通常最好將其轉(zhuǎn)換為16位(48位色)文件。但輸出文件位深度在(未操作)文件的測量噪聲方面幾乎沒有差異。
6、原始轉(zhuǎn)換。原始轉(zhuǎn)換器經(jīng)常應用降噪(低通濾波)和銳化(見下面的噪聲頻譜),無論你是否想要,即使關閉NR和銳化這個步驟也會執(zhí)行。這使得難以測量傳感器的固有特性。