የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾ፡ SNR በቲዎሪ እና የተለመዱ ስህተቶች እንዴት እንደሚሰላ |

በማንኛውም የመለኪያ ስርዓት - ከገመድ አልባ ግንኙነት እስከ ዲጂታል ፎቶግራፍ - የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾ (SNR) የጥራት መሠረታዊ መለኪያ ነው። የቴሌስኮፕ ምስሎችን እየመረመርክ፣ የማይክሮፎን ቅጂዎችን እያሻሻልክ ወይም የገመድ አልባ ማገናኛን መላ እየፈለግክ ከሆነ፣ SNR ምን ያህል ጠቃሚ መረጃ ካልተፈለገ የጀርባ ድምጽ እንደሚለይ ይነግርሃል።

ነገር ግን SNR በትክክል ማስላት ሁልጊዜ ቀላል አይደለም. በስርአቱ ላይ በመመስረት እንደ ጥቁር ጅረት፣ የንባብ ድምጽ ወይም የፒክሰል ቢኒንግ የመሳሰሉ ተጨማሪ ነገሮች ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው። ይህ መመሪያ SNRን ለማሻሻል በንድፈ ሃሳቡ፣ በዋና ቀመሮች፣ በተለመዱ ስህተቶች፣ አፕሊኬሽኖች እና ተግባራዊ መንገዶች ውስጥ ይመራዎታል፣ ይህም በተለያዩ አውዶች ውስጥ በትክክል መተግበር ይችላሉ።

የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ሬሾ (SNR) ምንድን ነው?

በዋናው ላይ፣ ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ በተፈለገው ምልክት ጥንካሬ እና እሱን በሚደብቀው የጀርባ ጫጫታ መካከል ያለውን ግንኙነት ይለካል።

● ሲግናል = ትርጉም ያለው መረጃ (ለምሳሌ በጥሪ ውስጥ ያለ ድምፅ፣ በቴሌስኮፕ ምስል ውስጥ ያለ ኮከብ)።

● ጫጫታ = የዘፈቀደ ፣ ምልክቱን የሚያዛባ ወይም የሚደብቅ የማይፈለግ መለዋወጥ (ለምሳሌ የማይንቀሳቀስ ፣ ሴንሰር ድምፅ ፣ የኤሌክትሪክ ጣልቃ ገብነት)።

በሒሳብ፣ SNR እንደሚከተለው ይገለጻል፡-

እነዚህ ሬሾዎች በብዙ የክብደት መጠኖች ሊለያዩ ስለሚችሉ፣ SNR ብዙውን ጊዜ በዲሲብል (ዲቢ) ይገለጻል፡

● ከፍተኛ SNR (ለምሳሌ፡ 40 ዲቢቢ)፡ ሲግናል የበላይነት አለው፣ በዚህም ምክንያት ግልጽ እና አስተማማኝ መረጃ።
● ዝቅተኛ SNR (ለምሳሌ፡ 5 ዲቢቢ)፡ ጫጫታ ምልክቱን ያሸንፋል፣ ትርጓሜውን አስቸጋሪ ያደርገዋል።

SNR እንዴት እንደሚሰላ

የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾን ማስላት በየትኛው የጩኸት ምንጮች እንደሚካተቱ ላይ በመመስረት በተለያዩ የትክክለኛነት ደረጃዎች ሊከናወን ይችላል። በዚህ ክፍል ውስጥ ሁለት ቅጾች ይተዋወቃሉ-አንደኛው የጨለማ ፍሰትን የሚያመለክት እና አንድ ችላ ሊባል ይችላል ብሎ የሚገምት።

ማሳሰቢያ፡ ገለልተኛ የድምጽ እሴቶችን መጨመር በአራት ማዕዘን መጨመር ያስፈልገዋል። እያንዳንዱ የጩኸት ምንጭ አራት ማዕዘን, የተጠቃለለ እና የጠቅላላው ካሬ ሥር ይወሰዳል.

የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ ከጨለማ ጅረት ጋር

የጨለማው የአሁኑ ድምጽ ማካተት በሚያስፈልግበት ሁኔታ ውስጥ ለመጠቀም የሚከተለው ቀመር ነው።

የቃላት ፍቺው ይኸውና፡-

ሲግናል (ኢ-)፡ ይህ በፎቶኤሌክትሮኖች ውስጥ ያለው የፍላጎት ምልክት ነው፣ የጨለማው አሁኑ ምልክት ሲቀንስ

ጠቅላላ ምልክት (ኢ-) በፍላጎት ፒክሴል ውስጥ ያለው የፎቶ ኤሌክትሮን ቆጠራ ይሆናል - በጥብቅ ግራጫ ደረጃዎች አሃዶች ውስጥ ያለው የፒክሰል እሴት አይደለም። ሁለተኛው የሲግናል (e-)፣ በቀመርው ግርጌ ላይ፣ የፎቶንሾት ድምጽ ነው።

ጥቁር ፍሰት (ዲሲ)ለዚያ ፒክሰል የጨለማው የአሁኑ ዋጋ።

t: የተጋላጭነት ጊዜ በሰከንዶች ውስጥ

አር:በካሜራ ሁነታ ውስጥ ድምጽን ያንብቡ.

ቸል ለሌለው የጨለማ ጅረት የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ

በአጭር ጊዜ (እ.ኤ.አ.)<1 ሰከንድ) የተጋላጭነት ጊዜዎች፣ እንዲሁም የቀዘቀዙ፣ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ካሜራዎች፣ የጨለማ አሁኑ ድምጽ በአጠቃላይ ከተነበበ ድምጽ በታች እና ደህንነቱ በተጠበቀ ሁኔታ ችላ ይባላሉ።

ከላይ እንደተገለፀው ቃላቶች እንደገና ሲሆኑ፣ የጨለማው ጅረት ምልክት ዜሮ እኩል መሆን ስላለበት ማስላት እና ከሲግናል መቀነስ አስፈላጊ ካልሆነ በስተቀር።

የእነዚህ ቀመሮች ገደቦች እና የጎደሉ ቃላት

ተቃራኒው ቀመሮች ለCCD እና ትክክለኛ መልሶችን ብቻ ይሰጣሉCMOS ካሜራዎች. EMCCD እና የተጠናከረ መሳሪያዎች ተጨማሪ የድምፅ ምንጮችን ያስተዋውቃሉ, ስለዚህ እነዚህ እኩልታዎች ጥቅም ላይ ሊውሉ አይችሉም. ለእነዚህ እና ለሌሎች አስተዋጽዖዎች የሚይዘው ለበለጠ የተሟላ የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾ።

በ SNR እኩልታዎች ውስጥ በተለምዶ የሚካተት (ወይም ጥቅም ላይ የሚውለው) ሌላ የድምጽ ቃል የፎቶ ምላሽ ወጥነት የሌለው (PRNU) ሲሆን አንዳንዴም 'የተስተካከለ ጥለት ጫጫታ' (FPN) የሚል ስያሜ ተሰጥቶታል። ይህ በሴንሰሩ ላይ ያለው የጥቅማጥቅም እና የምልክት ምላሽ አለመመጣጠን ይወክላል፣ ይህም በቂ ትልቅ ከሆነ በከፍተኛ ምልክቶች ላይ የበላይ ሊሆን ይችላል፣ ይህም SNRን ይቀንሳል።

የመጀመሪያዎቹ ካሜራዎች ማካተትን የሚፈልግ በቂ PRNU ቢኖራቸውም፣ በጣም ዘመናዊሳይንሳዊ ካሜራዎችከፎቶን ሾት ጫጫታ በታች ያለውን አስተዋፅኦ ለማበርከት በበቂ ሁኔታ ዝቅተኛ PRNU አለው፣ በተለይም በቦርዱ ላይ እርማቶች ከተተገበሩ በኋላ። አሁን, ስለዚህ, ብዙውን ጊዜ በ SNR ስሌት ውስጥ ችላ ይባላል. ሆኖም፣ PRNU አሁንም ለአንዳንድ ካሜራዎች እና አፕሊኬሽኖች አስፈላጊ ነው፣ እና ለተሟላ የላቁ የ SNR እኩልታ ውስጥ ተካትቷል። ይህ ማለት የቀረቡት እኩልታዎች ለአብዛኛዎቹ የCCD/CMOS ስርዓቶች ጠቃሚ ናቸው ነገርግን እንደ ሁለንተናዊ ተፈጻሚነት ሊወሰዱ አይገባም።

በ SNR ስሌቶች ውስጥ የድምጽ ዓይነቶች

SNRን ማስላት ምልክትን ከአንድ የድምፅ እሴት ጋር ማወዳደር ብቻ አይደለም። በተግባር፣ በርካታ ገለልተኛ የድምፅ ምንጮች አስተዋጽዖ ያደርጋሉ፣ እና እነሱን መረዳት አስፈላጊ ነው።

የተኩስ ድምጽ

● መነሻ፡ የፎቶኖች ወይም ኤሌክትሮኖች ስታትስቲካዊ መምጣት።
● ከሲግናል ካሬ ሥር ጋር ሚዛኖች።
● በፎቶን-ውሱን ምስል (ሥነ ፈለክ ፣ የፍሎረሰንስ ማይክሮስኮፒ) የበላይ ነው።

የሙቀት ድምጽ

● በተጨማሪም የጆንሰን-ኒኩዊስት ጫጫታ ተብሎ ይጠራል፣ በኤሌክትሮን እንቅስቃሴ በተቃዋሚዎች የሚፈጠር።
● የሙቀት መጠን እና የመተላለፊያ ይዘት ይጨምራል.
● በኤሌክትሮኒክስ እና በገመድ አልባ ግንኙነት ውስጥ አስፈላጊ።

የጨለማ ወቅታዊ ድምጽ

● በሰንሰሮች ውስጥ የጨለማ ጅረት የዘፈቀደ ልዩነት።
● ለረጅም ጊዜ ተጋላጭነት ወይም ሙቅ ጠቋሚዎች የበለጠ ጉልህ።
● ሴንሰሩን በማቀዝቀዝ ይቀንሳል።

ጩኸት ያንብቡ

● የድምጽ ማጉያዎች እና ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ልወጣ።
● በእያንዳንዱ ንባብ ቋሚ፣ በዝቅተኛ የሲግናል አገዛዞች ውስጥ በጣም ወሳኝ።

የቁጥር ጫጫታ

● በዲጂታይዜሽን (የተለያዩ ደረጃዎች መዞር) አስተዋውቋል።
● በዝቅተኛ-ቢት-ጥልቀት ስርዓቶች ውስጥ አስፈላጊ (ለምሳሌ፣ 8-ቢት ኦዲዮ)።

የአካባቢ/ስርዓት ጫጫታ

● EMI, crosstalk, የኃይል አቅርቦት ሞገድ.
● መከላከያ/መሬትን መከላከል ደካማ ከሆነ የበላይ ሊሆን ይችላል።

ከእነዚህ ውስጥ የትኛው የበላይ እንደሆነ መረዳት ትክክለኛውን ቀመር እና የመቀነስ ዘዴን ለመምረጥ ይረዳል.

SNR በማስላት ውስጥ የተለመዱ ስህተቶች

በምስል ውስጥ የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾን ለመገመት ብዙ 'አቋራጭ' ዘዴዎችን ማግኘት ቀላል ነው። እነዚህ ከተቃራኒዎቹ እኩልታዎች ያነሱ ወይም ውስብስብ የመሆን አዝማሚያ አላቸው፣ እንደ ጫጫታ ወይም ሁለቱንም ያሉ የካሜራ መለኪያዎች እውቀትን ከመጠየቅ ይልቅ ከራሱ ምስል በቀላሉ ማግኘት ያስችላል። እንደ አለመታደል ሆኖ, እያንዳንዳቸው እነዚህ ዘዴዎች የተሳሳቱ ሊሆኑ ይችላሉ, እና ወደ የተዛባ እና የማይጠቅሙ ውጤቶች ይመራሉ. ተቃራኒዎቹ እኩልታዎች (ወይም የላቀ ስሪት በሁሉም ሁኔታዎች ጥቅም ላይ መዋል አለባቸው) በጥብቅ ይመከራል።

በጣም ከተለመዱት የውሸት አቋራጮች መካከል ጥቂቶቹ፡-

1, የምልክት ጥንካሬን ከጀርባ ጥንካሬ ጋር በማወዳደር በግራጫ ደረጃዎች። ይህ አካሄድ የካሜራ ትብነትን፣ የሲግናል ጥንካሬን ወይም ምልክትን ወደ ጫጫታ ሬሾን ከፍተኛ ጥንካሬን ከበስተጀርባ ጥንካሬ ጋር በማነፃፀር ለመዳኘት ይሞክራል። ይህ አካሄድ የካሜራ ማካካሻ ተጽእኖ በዘፈቀደ የጀርባውን ጥንካሬ ሊያቀናጅ ስለሚችል፣ ትርፍ በዘፈቀደ የሲግናል መጠንን ሊወስን ስለሚችል እና በምልክትም ሆነ ከበስተጀርባ ምንም አይነት የድምጽ አስተዋፅዖ ስለማይታሰብ ይህ አካሄድ በጣም የተሳሳተ ነው።

2. የምልክት ቁንጮዎችን ከበስተጀርባ ፒክስሎች አካባቢ መደበኛ መዛባት በማካፈል። ወይም፣ ከፍተኛ እሴቶችን በመስመር መገለጫ ከተገለጠው ከበስተጀርባ ካለው የእይታ ድምጽ ጋር ማወዳደር። ማካካሻው ከመከፋፈሉ በፊት ከዋጋዎች በትክክል እንደተቀነሰ በማሰብ, በዚህ አቀራረብ ውስጥ በጣም አስፈላጊው አደጋ የጀርባ ብርሃን መኖር ነው. ማንኛውም የበስተጀርባ ብርሃን ከበስተጀርባ ፒክስሎች ውስጥ ያለውን ጫጫታ ይቆጣጠራል። በተጨማሪም ፣ በፍላጎት ምልክት ውስጥ ያለው ጫጫታ ፣ እንደ የተኩስ ድምጽ ፣ በእውነቱ በጭራሽ አይታሰብም።

3. የፍላጎት ፒክሰሎች አማካኝ ሲግናል እና የፒክሰል እሴቶች መደበኛ መዛባት፡- በአጎራባች ፒክሰሎች ወይም ተከታታይ ክፈፎች ላይ ያለው ከፍተኛ ሲግናል ምን ያህል እንደሚቀየር ማወዳደር ወይም መመልከት ከሌሎች አቋራጭ ዘዴዎች ይልቅ ትክክል ወደመሆን የቀረበ ነው፣ነገር ግን ከድምፅ የማይመነጭ የምልክት ለውጥን የመሳሰሉ እሴቶችን የሚያዛቡ ሌሎች ተጽእኖዎችን ለማስወገድ እድሉ የለውም። ይህ ዘዴ በንፅፅር ዝቅተኛ የፒክሰል ብዛት ምክንያት ትክክል ላይሆን ይችላል. የማካካሻ ዋጋ መቀነስ እንዲሁ መርሳት የለበትም።

4. ወደ የፎቶ ኤሌክትሮኖች የኃይለኛነት አሃዶች ሳይቀይሩ ወይም ማካካሻውን ሳያስወግዱ SNRን ማስላት፡ የፎቶን ሾት ጫጫታ በተለምዶ ትልቁ የድምጽ ምንጭ እና የካሜራውን ማካካሻ እና መለካት በማወቅ ላይ የተመሰረተ እንደመሆኑ መጠን ለ SNR ስሌት ወደ ፎቶ ኤሌክትሮኖች መመለስ አይቻልም።

5. SNRን በአይን መገምገም፡- በአንዳንድ ሁኔታዎች SNRን በአይን ማወዳደር ጠቃሚ ሊሆን ቢችልም ያልተጠበቁ ወጥመዶችም አሉ። SNRን በከፍተኛ ዋጋ ፒክሰሎች መፍረድ ከዝቅተኛ እሴት ወይም ከበስተጀርባ ፒክሰሎች የበለጠ ከባድ ሊሆን ይችላል። የበለጠ ስውር ተፅእኖዎች እንዲሁ ሚና ሊጫወቱ ይችላሉ፡ ለምሳሌ፡ የተለያዩ የኮምፒውተር ማሳያዎች ምስሎችን በጣም የተለያየ ንፅፅር ሊያሳዩ ይችላሉ። በተጨማሪም ምስሎችን በተለያዩ የማጉላት ደረጃዎች በሶፍትዌር ማሳየት የጩኸት ምስላዊ ገጽታ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። ይህ በተለይ ካሜራዎችን ከተለያዩ የነገር ቦታ የፒክሰል መጠኖች ጋር ለማነፃፀር ከሞከርን በጣም ችግር ያለበት ነው። በመጨረሻም፣ የበስተጀርባ ብርሃን መኖሩ SNRን በእይታ ለመዳኘት የሚደረገውን ማንኛውንም ሙከራ ውድቅ ያደርጋል።

የ SNR መተግበሪያዎች

SNR ሰፊ አፕሊኬሽኖች ያሉት ሁለንተናዊ መለኪያ ነው፡-

● ኦዲዮ እና ሙዚቃ ቀረጻ፡ ግልጽነት፣ ተለዋዋጭ ክልል እና የቀረጻዎች ታማኝነት ይወስናል።
● የገመድ አልባ ግንኙነት፡ SNR በቀጥታ ከቢት ስህተት ተመኖች (BER) እና ከውሂብ ፍሰት ጋር ይዛመዳል።
● ሳይንሳዊ ምስል፡ በሥነ ፈለክ ጥናት ደካማ ኮከቦችን ከበስተጀርባ የሰማይ ብርሃን መለየት ከፍተኛ SNR ያስፈልገዋል።
● የህክምና መሳሪያዎች፡ ECG፣ MRI እና CT ስካን ምልክቶችን ከፊዚዮሎጂያዊ ጫጫታ ለመለየት በከፍተኛ SNR ላይ ይመረኮዛሉ።
● ካሜራዎች እና ፎቶግራፊ፡ የሸማቾች ካሜራዎች እና ሳይንሳዊ CMOS ሴንሰሮች SNRን በዝቅተኛ ብርሃን አፈጻጸምን ይጠቀማሉ።

SNR በማሻሻል ላይ

SNR ይህን ያህል ወሳኝ መለኪያ ስለሆነ እሱን ለማሻሻል ከፍተኛ ጥረት ይደረጋል። ስልቶቹ የሚከተሉትን ያካትታሉ:

የሃርድዌር አቀራረቦች

● ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰት ያላቸው የተሻሉ ዳሳሾችን ይጠቀሙ።
● EMIን ለመቀነስ መከላከያ እና መሬቶችን ይተግብሩ።
● የሙቀት ጫጫታ ለማፈን አሪፍ ጠቋሚዎች።

የሶፍትዌር አቀራረቦች

● የማይፈለጉ ድግግሞሾችን ለማስወገድ ዲጂታል ማጣሪያዎችን ይተግብሩ።
● አማካኝ በበርካታ ክፈፎች ላይ ተጠቀም።
● የድምፅ ቅነሳ ስልተ ቀመሮችን በምስል ወይም በድምጽ ማቀናበሪያ ውስጥ ይጠቀሙ።

Pixel Binning እና በ SNR ላይ ያለው ተጽእኖ

የታሰሩ እና ያልተጣመሩ ካሜራዎች ጫጫታ አፈፃፀም በከፍተኛ ሁኔታ ሊለያይ ስለሚችል በሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ ላይ ያለው ተጽእኖ በካሜራ ቴክኖሎጂ እና በሴንሰር ባህሪ ላይ የተመሰረተ ነው።

የሲሲዲ ካሜራዎች የአጎራባች ፒክሰሎች ክፍያ 'በቺፕ' ላይ ድምር ሊያደርጉ ይችላሉ። የንባብ ጩኸት አንድ ጊዜ ብቻ ነው የሚመጣው፣ ምንም እንኳን ከእያንዳንዱ ፒክሰል የጨለማው ጅረት ምልክት እንዲሁ ቢጠቃለልም።

አብዛኛዎቹ የCMOS ካሜራዎች ከቺፕ ውጪ ማስያዣን ያከናውናሉ፣ ይህም ማለት በመጀመሪያ ደረጃ እሴቶች ይለካሉ (ድምፅን ያንብቡ እና ይተዋወቃሉ) እና ከዚያም በዲጂታል ይጠቀለላሉ። ለእንደዚህ አይነት ማጠቃለያዎች የሚነበበው ጫጫታ ቢጨምርም የፒክሰሎች ብዛት በካሬ ስር ማባዛት፣ ማለትም በ2 እጥፍ ለ 2x2 ቢኒንግ።

የሰንሰሮች ጫጫታ ባህሪ ውስብስብ ሊሆን ስለሚችል፣ ለቁጥር አፕሊኬሽኖች የካሜራውን ማካካሻ፣ ማግኘት እና ጫጫታ በቢነድ ሁነታ መለካት እና እነዚህን እሴቶች ለምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ እኩልነት መጠቀም ተገቢ ነው።

ማጠቃለያ

የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (SNR) በሳይንስ፣ ምህንድስና እና ቴክኖሎጂ ውስጥ በጣም አስፈላጊ ከሆኑት መለኪያዎች ውስጥ አንዱ ነው። በስልክ ጥሪዎች ላይ ግልጽነትን ከመግለጽ ጀምሮ የሩቅ ጋላክሲዎችን መለየት እስከ ማስቻል፣ SNR የመለኪያ እና የግንኙነት ስርዓቶችን ጥራት ይደግፋል። SNRን ማስተር ፎርሙላዎችን ማስታወስ ብቻ አይደለም - ግምቶችን፣ ውስንነቶችን እና የገሃዱ አለም የንግድ-ውጤቶችን መረዳት ነው። ከዚህ አንፃር፣ መሐንዲሶች እና ተመራማሪዎች ጫጫታ በሚበዛባቸው ሁኔታዎች ውስጥም እንኳ ትርጉም ያለው ግንዛቤን የሚያወጡ ይበልጥ አስተማማኝ ልኬቶችን እና የንድፍ ሥርዓቶችን ሊሠሩ ይችላሉ።

የበለጠ መማር ይፈልጋሉ? ተዛማጅ መጣጥፎችን ይመልከቱ፡-

[ተለዋዋጭ ክልል] - ተለዋዋጭ ክልል ምንድን ነው?

[ንባብ ጫጫታ] - የተነበበ ድምጽ ምንድን ነው?

ቱሴን ፎኒክስ ኩባንያ፣ ሊሚትድ መብቱ በህግ የተጠበቀ ነው። ሲጠቅሱ፣ እባክዎን ምንጩን እውቅና ይስጡ፡-www.tucsen.com