هل يُعدّ انخفاض التيار المظلم مهمًا لتصويري؟

التيار المظلميُعدّ مصدرًا للضوضاء في الكاميرا، ويعتمد على درجة الحرارة وزمن التعريض، ويُقاس بالإلكترونات لكل بكسل في الثانية الواحدة من زمن التعريض. بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم أزمنة تعريض أقل من ثانية واحدة، مع تيار مظلم أقل من إلكترون واحد لكل بكسل في الثانية، يمكن عادةً تجاهله في حسابات نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

على سبيل المثال، عند قيمة تيار مظلم تبلغ 0.001 إلكترون/فوتون/ثانية، يؤدي كل من زمن التعريض 1 مللي ثانية و60 ثانية إلى مساهمة ضئيلة في الضوضاء، حيث تُحسب قيمة الضوضاء بضرب قيمة التيار المظلم في زمن التعريض، وكل ذلك تحت الجذر التربيعي. مع ذلك، فإن كاميرا أخرى بقيمة 2 إلكترون/فوتون/ثانية عند زمن تعريض 60 ثانية ستُضيف 11 إلكترونًا إضافيًا من ضوضاء التيار المظلم، وهو ما قد يكون أكثر أهمية بكثير من ضوضاء القراءة عند مستويات الإضاءة المنخفضة. ومع ذلك، عند زمن تعريض 1 مللي ثانية، حتى هذا المستوى الأعلى من التيار المظلم سيكون ضئيلاً.

الشكل 1: الشكل 1(أ) مأخوذ من كاميرا CMOS المبردة من شركة TucsenFL 20BWأن التيار المظلم منخفض للغاية، حيث يصل إلى 0.001 إلكترون/بكسل/ثانية. يوضح الشكل 1(ب) أن الشكل 1(أ)a خلفية ممتازةaيكاد يكون محصناً ضد ضوضاء التيار المظلم على الرغم من أن وقت التعرض يصل إلى 10 ثوانٍ.

ينتج تشويش التيار المظلم عن الحركة الحرارية للإلكترونات داخل مستشعر الكاميرا. تخضع جميع الذرات لحركة اهتزازية حرارية، وقد يقفز إلكترون أحيانًا من طبقة مستشعر الكاميرا إلى بئر البكسل حيث تُخزَّن الإلكترونات الضوئية المُكتشفة. من المستحيل التمييز بين هذه الإلكترونات "الحرارية" والإلكترونات الناتجة عن الكشف الناجح للفوتون. أثناء تعريض الصورة، قد تتراكم هذه الإلكترونات الحرارية، مما يُساهم في إشارة التيار المظلم الخلفية. مع ذلك، فإن العدد الدقيق للإلكترونات عشوائي، مما يؤدي إلى ظهور تشويش التيار المظلم. في نهاية التعريض، تُقاس جميع الشحنات وتُزال من البكسل استعدادًا للتعريض التالي.

يعتمد تشويش التيار المظلم على درجة الحرارة، ولكنه يعتمد أيضًا بشكل كبير على تصميم وهيكل مستشعر الكاميرا والإلكترونيات الخاصة بالكاميرا، لذلك يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا من كاميرا إلى أخرى عند نفس درجة حرارة المستشعر.

هل يُعدّ انخفاض التيار المظلم أمراً مهماً بالنسبة للتصوير؟يعتمد ما إذا كانت قيمة التيار المظلم المعينة ستساهم بشكل كبير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء وجودة الصورة في صورك بشكل كامل على سيناريو التصوير الخاص بك.

في سيناريوهات التصوير عالية الإضاءة التي تحتوي على آلاف الفوتونات لكل بكسل بعد تعريض الكاميرا، من غير المرجح أن يكون للتيار المظلم تأثير كبير على جودة الصورة إلا إذا كان زمن التعريضmتكون هذه العمليات طويلة جدًا (من عشرات الثواني إلى دقائق) كما هو الحال في تطبيقات علم الفلك.