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使用灰阶卡轻松搞定图像信噪比

发布时间:2017-01-11 16:17:00 点击:

灰阶卡是影像测试学家专门为图像的信噪比检测研发一种测试图卡。噪声是指图像密度的随机变动,具体指的是胶片的颗粒或者说数字图像上像素级的变动。这是一个关键的图像质量因素,和图像清晰度一样重要。它和图像的动态范围相关性较强——即一定亮度范围内相机可以提供的优秀的信噪比和反差。因为它和

基本的物理学相关——光的光子性质和热度的热效应——所以它是必然存在的。幸运的是我们能做到的是极大的降低噪声——对于数码相机,尤其是大像素的数码单反相机(4mm2或更大)。但是,在小型的数码相机的微小像素的噪音,特别是在高的感光度,通过降噪软件处理时,会带有明显的副作用。

一般监控摄像机的图像信噪比是在50dB,像美电贝尔系列BL-CB800ATM-N。  

信噪比是信号电压对于噪声电压的比值,通常用符号s/n来表示。由于在一般情况下,信号电压远高于噪声电压,比值非常大,信噪比的单位用db来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在agc(自动增益控制)关闭时的值,因为当agc接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。 信噪比的典型值为45~55db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图像质量优良,不出现噪声。     

大多数情况下,噪声被认为是质量的退化。但一些黑白摄影师却偏偏喜欢它的图像效果,有很多人青睐35mm Tri-X胶片。(胶片颗粒和数字噪声在算法上有比较大的区别,前者用的是乘法并且光谱依赖于图像密度,后者用的是加法。)点彩派画家,代表人物George Seurat,s手动创造出图像“噪声”,而今天可以用Photoshop在几秒内完成。但是对于大多数摄影家,当然不希望噪声的出现。 噪声的测试可以通过Imatest的很多模块来实现: Multicharts,Multitest,eSFR ISO,Colorcheck,Stepchart,SFR,SFRplus和Uniformity。其中Multicharts,Multitest和eSFR ISO是功能最全面的三个噪声测试模块。 

噪声在灰阶卡中的表现如下图所示。噪声的计算通常用的是均方根RMS,A到C列是通过灰阶卡来模拟的信号噪声。这种方法是通过最小密度0.05并且密度阶梯为0.1,等同于柯达Q-13和Q-14测试卡。他们是经过了伽马值1/2.2(根据标准)的调整。此图增加了比常规相机更多的信号噪声,如A列和B列,而C列是无噪声,D列则是佳能EOS-10D在感光度1600下拍摄Q-13灰阶卡时的一个真实情况。可以明显的看出噪声,但是对于1600感光度的相机来说已经是非常好的表现了,无疑是经过了软件后期的降噪处理。A列灰阶反映的是传感器内部的常量噪声,也就是说在进行伽马编码处理之前。而当它进行1/2.2伽马编码之后,噪声在暗区增强,而在亮区减弱。柯达方面指出这并不是一个真实的情况。因为传感器噪声应该是在亮区趋向于增强。 

B列的灰阶图案中噪声则显得比较均匀,也就是说在像素层面上它是一个不变量。噪声应该因此而在传感器中随着亮度升高得到增强(在进行伽马编码之前),因此相对于A更加接近实际传感器的表现。 

噪声趋向于是一个常量,除非是在非常暗的区域,因为肉眼很难观察到。而噪声在最亮的区域则会比较低,因为色调相应曲线“S”与伽马曲线叠加。基于 

这些原因,处于中间的灰度区——噪声最容易看到的区域,经常用来计算噪声平均值。通常省略掉图像密度大于1.5或者小于0.1的那些区域。

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