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理解並改善訊號雜訊比#

理想的相機感光元件能將已知量的光線轉換成完全可預測的輸出電壓。

不幸的是,這樣的感光元件並不存在。由於溫度條件、電子干擾等因素,感光元件無法 100% 精確地轉換光線。有時候,輸出電壓會比預期稍大,有時候則會稍小。您所期望的理想訊號與實際看到的真實世界訊號之間的差異,通常稱為雜訊。

訊號與雜訊之間的關係稱為訊號雜訊比 (SNR)。

SNR 通常以倍數表示,例如 20 比 1、30 比 1 等。訊號雜訊比也經常以分貝 (dB) 表示。以 dB 計算訊號雜訊比的公式為:

SNR = 20 x log (訊號 / 雜訊)。

一旦雜訊成為訊號的一部分,就無法再進行過濾或減少。因此,最好採取措施來減少雜訊的產生,例如:

  • 在您的相機中使用高品質的感光元件與電子裝置
  • 在設計相機時採用良好的電子架構
  • 降低相機中感光元件與其他類比裝置的溫度
  • 採取措施防止吵雜的環境條件影響訊號(例如使用隔離電纜)

一個常見的錯誤是提高 Gain 設定來改善 SNR。由於提高 Gain 會同時增加訊號與雜訊,因此當提高 Gain 時,SNR 並不會有顯著的變化。Gain 並不是增加訊號所含資訊量的有效工具。Gain 只會改變現有影像的對比度。

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