Kiadó: Online Forgalomnövelő Marketing Kft.
Közzétéve:
Egy állandónak látszó fényforrásról két egymás utáni digitális kép kissé eltérhet. Ennek egyik oka a fotonok érkezésének statisztikai ingadozása. A fotonzaj a fény észlelésének alapvető tulajdonsága; a jól megtervezett érzékelőnél is jelen lehet.
Az abszolút és a relatív ingadozás
A szokásos, Poisson-eloszlással leírt idealizált modellben N észlelt fotoelektronhoz körülbelül √N szórás tartozik. A „szórás” a változékonyság mérőszáma, nem garantált legnagyobb eltérés. A modell kizárólag a fotonzajt vizsgálja, a kiolvasás és más folyamatok zaját most félretesszük.
| Átlagos észlelt jel | Szórás: √N | Szórás a jel arányában |
|---|---|---|
| 100 fotoelektron | 10 | 10% |
| 400 fotoelektron | 20 | 5% |
| 1600 fotoelektron | 40 | 2,5% |
A nagyobb jelnél a zaj abszolút szórása növekszik, a jelhez viszonyított aránya viszont csökken. Négyszeres begyűjtött jelnél a relatív fotonzaj ebben a modellben a felére mérséklődik. Ezért félrevezető lenne pusztán a 10 és a 40 közül a kisebb számot jobb képminőségként értelmezni.
A világosítás nem új fénygyűjtés
Ha egy már rögzített kép értékeit utólag négyszeresre szorzod, a meglévő jel és az abban lévő ingadozás együtt nő. A kép világosabbá válhat, de ettől nem kerül új foton a korábbi mérésbe. A kamera másik expozíciója és egy meglévő kép digitális világosítása tehát eltérő adatot eredményezhet.
Optikai bemutatónál ez azért számít, mert két egyformán világos export eltérő mennyiségű begyűjtött fényből készülhet. A sötétebb kiinduló felvétel erősebb felhúzása jobban láthatóvá teheti a szemcsézettséget. Az eredményből önmagában nem állapítható meg, hogy az optika, az expozíció vagy a feldolgozás mekkora részt vállalt a különbségből.
Hogyan értelmezd a mintaképet?
Előbb ellenőrizd az expozíciós időt és a megvilágítást, majd azonos megjelenítési méretben hasonlítsd össze a képeket. Finom textúrát is tartalmazó területet válassz, mert egy teljesen sima felületen az erős zajszűrés kedvezőnek látszhat, miközben a valódi részleteket is kisimítja.
A négyzetgyökös képlet tanulási alapmodell. Valós készülékben kiolvasási zaj, sötétáram, rögzített mintázat és képfeldolgozás is hat a látványra. A táblázatból ezért kamera-rangsor nem készíthető. Arra jó, hogy felismerd: a jelhez viszonyított ingadozás vizsgálata többet mond a puszta zajszámnál.
Három kérdés az önellenőrzéshez
Válaszd ki mindhárom kérdésnél az egyetlen legjobb választ, majd számold össze a helyes megoldásaidat. Minden helyes válasz egy pont.
- Csak fotonzajjal számolva 400 észlelt fotoelektronhoz mekkora szórás tartozik? A) 400. B) 20. C) 5.
- A begyűjtött jel négyszeresére nő. Mi történik a relatív fotonzajjal az alapmodellben? A) A felére csökken. B) Négyszeresére nő. C) Változatlan marad.
- A meglévő kép utólag négyszer világosabbra skálázása mit igazol? A) Négyszer annyi fény érkezett a korábbi felvételnél. B) A relatív fotonzaj biztosan a felére csökkent. C) A kódértékek változtak; új fénygyűjtés nem történt.
Megoldások és értelmezés
- B. √400 = 20; ennek a jelhez viszonyított aránya 5%.
- A. A jel négyszeresére, a szórás kétszeresére nő, ezért az arány feleződik.
- C. A digitális szorzás a korábban rögzített jelből és ingadozásból dolgozik.
3 pont: a cikkben tárgyalt különbségeket felismered, és a példára is alkalmazni tudod. 2 pont: jó az alap, az elrontott válasz indoklását és a kapcsolódó részt olvasd újra. 0–1 pont: kezdd újra a „Az abszolút és a relatív ingadozás” résszel, majd oldd meg ismét a kérdéseket. Ez a rövid önellenőrzés kizárólag a cikk megértéséről ad visszajelzést.