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信噪比

/signal-to-noise ratio/
条目作者林诒洪

林诒洪

最后更新 2024-12-13
浏览 253
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信号与噪声之比。

英文名称
signal-to-noise ratio
所属学科
摄影学

信息在转换与传输过程中会掺入一些不规则的内容,这类与主信息无关的内容被称为噪声。

信息的编码与传输数字化后,传输过程可能加入的噪声没有了。主要的噪声都来源于转换过程。

数字照相机先将视觉信息的光信号转换为电压信号,再由模数转换元件将模拟的电压信号转换为数字信号。在这个过程中,噪声主要来源于光电转换。光电转换的器件如CCD或CMOS,在没有外界光信号输入时并不是稳定地输出0电压,而是在输出一些随机的低电压,电压幅度在某一范围内。这种电压往往由器件内分子的无规律热运动造成。这种电压就是噪声信号。拍摄得到的最终信号是光电压与噪声电压的叠加。如果平均噪声电压是1×10-4V(0.1微伏),光电信号平均电压是1V,在模拟信号中它的信噪比可能就是80分贝。但转换为数字信号就不同了。如果编码为8比特的信号,噪声信号全部为0,被舍去。信噪比就极大。但由于编码过程中的舍入误差,信息量也因此大减。当编码为13比特时,信息能完全保留,噪声也开始出现,这时的信噪比大约就是80分贝。如果平均光电压降低,相当于在弱光环境下拍照,由于噪声不变,信噪比也同步降低。由此可见,拍照时环境光越强,信噪比可能越高。但光强到一定程度,超出器件的记录范围,信息大量丢失,信噪比不能提高,而且还失去了实用意义。如果编码后,光信号在0-16383,噪声信号在0-15,则可以说这个器件的宽容度大约为11EV。也就是11级光圈或快门。器件的宽容度是信噪比的另一种度量方法,也很实用。

经数字化后的图像信息信噪比是不确定的。如果拍摄时用足了器件的宽容度,图像信号电压高,图像文件的信噪比就比较高。如果曝光不足,光电信号低,图像文件的信噪比就低。因此图像文件的信噪比不仅和器件相关,还与拍摄相关。在拍摄时充分曝光是提高图像信噪比的重要手段。

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