۲۵/۰۹/۱۱په هر اندازه کولو سیسټم کې - د بېسیم مخابراتو څخه تر ډیجیټل عکاسي پورې - د سیګنال څخه تر شور تناسب (SNR) د کیفیت یو بنسټیز معیار دی. که تاسو د ټیلسکوپ عکسونه تحلیل کوئ، د مایکروفون ثبتونه ښه کوئ، یا د بېسیم لینک ستونزې حل کوئ، SNR تاسو ته وایي چې څومره ګټور معلومات د ناغوښتل شوي شالید شور څخه څرګندیږي.
خو د SNR په سمه توګه محاسبه کول تل اسانه نه وي. د سیسټم پورې اړه لري، اضافي عوامل لکه تیاره جریان، د لوستلو شور، یا د پکسل بین کول ممکن په پام کې ونیول شي. دا لارښود تاسو ته د تیوري، اصلي فورمولونو، عامو غلطیو، غوښتنلیکونو، او د SNR ښه کولو عملي لارو له لارې لارښوونه کوي، ډاډ ترلاسه کوي چې تاسو کولی شئ دا په پراخه کچه شرایطو کې په سمه توګه پلي کړئ.
د سیګنال څخه تر شور پورې تناسب (SNR) څه شی دی؟
په خپل اصل کې، د سیګنال او شور تناسب د مطلوب سیګنال د ځواک او د شالید شور ترمنځ اړیکه اندازه کوي چې دا پټوي.
● سیګنال = معنی لرونکې معلومات (د مثال په توګه، په زنګ کې غږ، په ټیلیسکوپ انځور کې ستوری).
● شور = ناڅاپي، ناغوښتل شوي بدلونونه چې سیګنال تحریفوي یا پټوي (د مثال په توګه، جامد، د سینسر شور، بریښنایی مداخله).
په ریاضيکي ډول، SNR په لاندې ډول تعریف شوی:
ځکه چې دا تناسبونه د اندازې په ډیری ترتیبونو کې توپیر کولی شي، SNR معمولا په ډیسیبل (dB) کې څرګندیږي:
● لوړ SNR (د مثال په توګه، 40 dB): سیګنال غالب وي، چې پایله یې روښانه او باوري معلومات وي.
● ټیټ SNR (د مثال په توګه، 5 dB): شور سیګنال ډیر زیات کوي، چې تفسیر یې ستونزمن کوي.
د SNR محاسبه کولو څرنګوالی
د سیګنال او شور تناسب محاسبه د دقت په مختلفو کچو سره ترسره کیدی شي چې د شور سرچینې پکې شاملې دي. پدې برخه کې، دوه بڼې به معرفي شي: یو چې د تیاره جریان حساب کوي او بل چې فرض کوي چې دا له پامه غورځول کیدی شي.
یادونه: د خپلواک شور ارزښتونو اضافه کول په څلور اړخیزه بڼه کې اضافه کول اړین دي. د شور هره سرچینه مربع کیږي، لنډیز کیږي، او د ټولټال مربع ریښه اخیستل کیږي.
د تیاره جریان سره د سیګنال او شور تناسب
لاندې معادله ده چې په هغه حالاتو کې کارول کیدی شي چیرې چې تیاره جریان شور دومره لوی وي چې شاملولو ته اړتیا ولري:
دلته د اصطلاحاتو تعریف دی:
سیګنال (e-): دا د فوتو الیکټرونونو کې د علاقې سیګنال دی، د تیاره جریان سیګنال کم شوی دی
د ټول سیګنال (e-) به د ګټو په پکسل کې د فوتو الیکټرون شمیره وي - په کلکه د خړ کچو واحدونو کې د پکسل ارزښت نه. د سیګنال (e-) دوهم مثال، د معادلې په ښکته برخه کې، د فوټون شاټ شور دی.
تیاره جریان (DC):د دې پکسل لپاره تیاره جریان ارزښت.
t: د افشا کیدو وخت په ثانیو کې
د:د کیمرې حالت کې شور ولولئ.
د نه منلو وړ تیاره جریان لپاره د سیګنال او شور تناسب
د لنډو ((د ۱ ثانیې څخه کم) د افشا کیدو وختونه، او همدارنګه سړې، لوړ فعالیت لرونکي کیمرې، تیاره جریان شور به عموما د لوستلو شور څخه ډیر ټیټ وي، او په خوندي ډول له پامه غورځول کیږي.
چیرې چې اصطلاحات یو ځل بیا لکه څنګه چې پورته تعریف شوي، پرته له دې چې تیاره جریان سیګنال محاسبه او له سیګنال څخه کمولو ته اړتیا نلري ځکه چې دا باید صفر سره مساوي وي.
د دې فورمولونو محدودیتونه او ورک شوي اصطلاحات
مخالف فورمولونه به یوازې د CCD لپاره سم ځوابونه چمتو کړي اود CMOS کیمرې. EMCCD او شدت لرونکي وسایل د شور اضافي سرچینې معرفي کوي، نو دا معادلې نشي کارول کیدی. د سیګنال څخه شور تناسب معادلې لپاره چې د دې او نورو ونډو لپاره حساب کوي.
د شور بله اصطلاح چې (یا کارول کیږي) په عام ډول د SNR معادلو کې شامله ده د عکس غبرګون غیر یونیفورمیت (PRNU) ده، چې ځینې وختونه د 'ثابت نمونې شور' (FPN) په نوم هم یادیږي. دا د سینسر په اوږدو کې د ګټې او سیګنال غبرګون نابرابري څرګندوي، کوم چې کولی شي په لوړ سیګنالونو کې غالب شي که چیرې کافي لوی وي، SNR کموي.
که څه هم لومړني کیمرې دومره مهم PRNU درلود چې د هغې شاملولو ته اړتیا ولري، ډیری عصريساینسي کیمرېPRNU په کافي اندازه ټیټ لري ترڅو د فوټون شاټ شور څخه ډیر ټیټ ونډه ولري، په ځانګړي توګه وروسته له دې چې په بورډ کې سمونونه پلي شي. له همدې امله، اوس معمولا په SNR محاسبو کې له پامه غورځول کیږي. په هرصورت، PRNU لاهم د ځینو کیمرونو او غوښتنلیکونو لپاره مهم دی، او د بشپړتیا لپاره په پرمختللي SNR معادلې کې شامل دی. دا پدې مانا ده چې چمتو شوي معادلې د ډیری CCD/CMOS سیسټمونو لپاره ګټورې دي مګر باید په نړیواله کچه د تطبیق وړ ونه ګڼل شي.
د SNR محاسبې کې د شور ډولونه
د SNR محاسبه کول یوازې د یو واحد شور ارزښت سره د سیګنال پرتله کولو په اړه ندي. په عمل کې، د شور ډیری خپلواکې سرچینې مرسته کوي، او د دوی پوهیدل اړین دي.
د ډزو شور
● منشاء: د فوټونونو یا الکترونونو احصایوي راتګ.
● د سیګنال د مربع ریښې سره پیمانه.
● په فوټون محدود انځورګرۍ کې غالب (ستورپوهنه، فلوروسینس مایکروسکوپي).
حرارتي شور
● دې ته د جانسن-نیکویسټ شور هم ویل کیږي، چې په مقاومت کونکو کې د الکترون حرکت لخوا تولید کیږي.
● د تودوخې او بینډ ویت سره زیاتیږي.
● په الکترونیکي او بېسیم اړیکو کې مهم.
تیاره جریان شور
● د سینسرونو دننه په تیاره جریان کې ناڅاپي بدلون.
● په اوږده تماس یا ګرمو کشف کونکو کې ډیر مهم.
● د سینسر د سړېدو له امله کم شوی.
شور ولولئ
● د امپلیفیرونو او انالوګ څخه ډیجیټل ته د بدلون غږ.
● د هر لوستلو لپاره ثابت، د ټیټ سیګنال رژیمونو کې خورا مهم.
د کوانټائزیشن شور
● د ډیجیټل کولو له لارې معرفي شوی (مجازی کچو ته ګردي کول).
● د ټیټ بټ ژوروالي سیسټمونو کې مهم (د مثال په توګه، 8-بټ آډیو).
د چاپیریال/سیستم شور
● EMI، کراسټالک، د بریښنا رسولو ریپل.
● که چیرې محافظت/ځمکنی حالت کمزوری وي، نو غالب کیدی شي.
د دې پوهیدل چې کوم یو غالب دی د سم فورمول او کمولو میتود غوره کولو کې مرسته کوي.
د SNR په محاسبه کې عامې غلطۍ
په انځورګرۍ کې د سیګنال او شور تناسب اټکل کولو لپاره ډیری 'لنډ کټ' میتودونو سره مخ کیدل اسانه دي. دا یا د مخالف مساواتو په پرتله لږ پیچلي دي، د کیمرې پیرامیټرو لکه د لوستلو شور، یا دواړه پوهې ته اړتیا پرځای د عکس څخه اسانه استخراج ته اجازه ورکوي. له بده مرغه، احتمال لري چې د دې میتودونو څخه هر یو غلط وي، او د پیچلو او غیر ګټورو پایلو لامل شي. دا په کلکه سپارښتنه کیږي چې مخالف مساوات (یا پرمختللې نسخه باید په ټولو قضیو کې وکارول شي).
ځینې خورا عام غلط شارټ کټونه پدې کې شامل دي:
۱، د سیګنال شدت د شاليد شدت سره پرتله کول، په خړ کچو کې. دا طریقه هڅه کوي چې د کیمرې حساسیت، د سیګنال ځواک یا د سیګنال څخه شور تناسب قضاوت وکړي د لوړ شدت د شاليد شدت سره پرتله کولو سره. دا طریقه په ژوره توګه نیمګړتیا لري ځکه چې د کیمرې آفسیټ نفوذ کولی شي په خپل سر د شاليد شدت تنظیم کړي، لاسته راوړنه کولی شي په خپل سر د سیګنال شدت تنظیم کړي، او په سیګنال یا شاليد کې د شور هیڅ ونډه په پام کې نه نیول کیږي.
۲، د شاليد پکسلونو د ساحې د معیاري انحراف له مخې د سیګنال څوکو ویش. یا، د کرښې پروفایل لخوا څرګند شوي په شاليد کې د بصري شور سره د چوکۍ ارزښتونو پرتله کول. فرض کړئ چې آفسیټ په سمه توګه د ویش دمخه ارزښتونو څخه کم شوی، پدې طریقه کې ترټولو مهم خطر د شاليد رڼا شتون دی. هر شاليد رڼا به معمولا د شاليد پکسلونو کې شور غالب کړي. برسېره پردې، د ګټو په سیګنال کې شور، لکه د شاټ شور، په حقیقت کې په پام کې نه نیول کیږي.
۳، د پکسل ارزښتونو د معیاري انحراف په پرتله د ګټو په پکسلونو کې اوسط سیګنال: د نورو لنډو میتودونو په پرتله د ګاونډیو پکسلونو یا پرله پسې چوکاټونو په اوږدو کې د لوړ سیګنال بدلون پرتله کول یا مشاهده کول سم کیدو ته نږدې دي، مګر د نورو اغیزو څخه د ارزښتونو تحریف څخه مخنیوی امکان نلري، لکه په سیګنال کې بدلون چې له شور څخه نه ترلاسه کیږي. دا طریقه هم کولی شي په پرتله کولو کې د ټیټ پکسل شمیرو له امله غلط وي. د آفسیټ ارزښت کمول هم باید هیر نشي.
۴، د فوتو الیکترونونو د شدت واحدونو ته د بدلولو پرته، یا د افسیټ لرې کولو پرته د SNR محاسبه کول: څرنګه چې د فوټون شاټ شور معمولا د شور ترټولو لوی سرچینه ده او د اندازه کولو لپاره د کیمرې د افسیټ او ګټې په پوهه تکیه کوي، نو دا ممکنه نه ده چې د SNR محاسبې لپاره د فوتو الیکترونونو ته د محاسبې څخه مخنیوی وشي.
۵، د سترګو له لارې د SNR قضاوت کول: پداسې حال کې چې په ځینو شرایطو کې د سترګو له لارې د SNR قضاوت یا پرتله کول ګټور کیدی شي، غیر متوقع زیانونه هم شتون لري. د لوړ ارزښت پکسلونو کې د SNR قضاوت کول د ټیټ ارزښت یا شالید پکسلونو په پرتله سخت کیدی شي. ډیر فرعي اغیزې هم کولی شي رول ولوبوي: د مثال په توګه، مختلف کمپیوټر مانیټرونه کولی شي د خورا مختلف برعکس سره عکسونه وړاندې کړي. برسېره پردې، په سافټویر کې د مختلف زوم کچو کې د عکسونو ښودل کولی شي د شور بصري بڼه باندې د پام وړ اغیزه وکړي. دا په ځانګړي توګه ستونزمن دی که چیرې د مختلف شیانو ځای پکسل اندازو سره د کیمرې پرتله کولو هڅه وشي. په پای کې، د شالید رڼا شتون کولی شي د SNR بصري قضاوت کولو هر هڅه باطله کړي.
د SNR غوښتنلیکونه
SNR یو نړیوال میټریک دی چې پراخه غوښتنلیکونه لري:
● د غږ او موسیقۍ ثبتول: د ثبتونو وضاحت، متحرک حد، او وفاداري ټاکي.
● بېسیم مخابرات: SNR په مستقیم ډول د بټ غلطۍ کچې (BER) او د معلوماتو تروپټ سره تړاو لري.
● علمي انځورګري: په ستورپوهنه کې، د اسمان د رڼا په شاليد کې د کمزورو ستورو کشف کول لوړ SNR ته اړتیا لري.
● طبي تجهیزات: ECG، MRI، او CT سکینونه د فزیولوژیکي شور څخه د سیګنالونو توپیر کولو لپاره په لوړ SNR تکیه کوي.
● کامرې او عکاسي: د مصرف کونکي کیمرې او ساینسي CMOS سینسرونه دواړه په ټیټ رڼا کې د فعالیت معیاري کولو لپاره SNR کاروي.
د SNR ښه کول
څرنګه چې SNR یو مهم اقدام دی، نو د هغې د ښه کولو لپاره د پام وړ هڅې ته اړتیا ده. ستراتیژیانې پدې کې شاملې دي:
د هارډویر طریقې
● د ټیټ تیاره جریان سره غوره سینسرونه وکاروئ.
● د EMI کمولو لپاره شیلډینګ او ګراونډینګ تطبیق کړئ.
● د تودوخې شور د مخنیوي لپاره د یخولو کشف کونکي.
د سافټویر طریقې
● د ناغوښتل شویو فریکونسیو د لرې کولو لپاره ډیجیټل فلټرونه تطبیق کړئ.
● د څو چوکاټونو په اوږدو کې د اوسط څخه کار واخلئ.
● د انځورونو یا غږیز پروسس کولو کې د شور کمولو الګوریتمونه وکاروئ.
د پکسل بیننګ او په SNR باندې یې اغیز
د سیګنال او شور تناسب باندې د بین کولو اغیزه د کیمرې ټیکنالوژۍ او سینسر چلند پورې اړه لري، ځکه چې د بین شوي او غیر بین شوي کیمرې شور فعالیت د پام وړ توپیر کولی شي.
د سي سي ډي کامرې کولی شي د چپ په اوږدو کې د نږدې پکسلونو چارج راټول کړي. د لوستلو شور یوازې یو ځل رامینځته کیږي، که څه هم د هر پکسل څخه تیاره جریان سیګنال به هم لنډ شي.
ډیری CMOS کیمرې د چپ څخه بهر بیننګ ترسره کوي، پدې معنی چې ارزښتونه لومړی اندازه کیږي (او د لوستلو شور معرفي کیږي)، او بیا په ډیجیټل ډول لنډیز کیږي. د دې ډول لنډیزونو لپاره د لوستلو شور د لنډیز شوي پکسلونو شمیر د مربع ریښې لخوا ضرب کولو سره زیاتیږي، د بیلګې په توګه د 2x2 بیننګ لپاره د 2 فکتور لخوا.
څرنګه چې د سینسرونو د شور چلند پیچلی کیدی شي، د کمیتي غوښتنلیکونو لپاره دا مشوره ورکول کیږي چې د کیمرې آفسیټ، لاسته راوړنه، او لوستلو شور په بنډ حالت کې اندازه کړئ، او دا ارزښتونه د سیګنال څخه تر شور تناسب مساوات لپاره وکاروئ.
پایله
د سیګنال او شور تناسب (SNR) په ساینس، انجینرۍ او ټیکنالوژۍ کې یو له خورا مهم معیارونو څخه دی. د تلیفون زنګونو کې د وضاحت تعریف کولو څخه نیولې د لرې کهکشانونو کشف کولو ته، SNR د اندازه کولو او مخابراتو سیسټمونو کیفیت پیاوړی کوي. د SNR ماسټر کول یوازې د فورمولونو یادولو په اړه ندي - دا د انګیرنو، محدودیتونو او ریښتینې نړۍ سوداګرۍ پوهیدو په اړه دي. له دې لید څخه، انجینران او څیړونکي کولی شي ډیر باوري اندازه ګیري وکړي او سیسټمونه ډیزاین کړي چې حتی په شور شرایطو کې معنی لرونکي بصیرتونه استخراج کړي.
غواړئ نور معلومات ترلاسه کړئ؟ اړوندو مقالو ته یو نظر وګورئ:
د ټوسن فوټونیکس شرکت، لمیټډ ټول حقونه خوندي دي. د حوالې ورکولو پرمهال، مهرباني وکړئ سرچینه ومنئ:www.tucsen.com
