25/09/11ڪنهن به ماپ سسٽم ۾ - وائرليس ڪميونيڪيشن کان وٺي ڊجيٽل فوٽوگرافي تائين - سگنل کان شور جو تناسب (SNR) معيار جو هڪ بنيادي معيار آهي. ڇا توهان ٽيلي اسڪوپ تصويرن جو تجزيو ڪري رهيا آهيو، مائڪروفون رڪارڊنگ کي بهتر بڻائي رهيا آهيو، يا وائرليس لنڪ کي خراب ڪري رهيا آهيو، SNR توهان کي ٻڌائي ٿو ته ناپسنديده پس منظر جي شور مان ڪيتري مفيد معلومات نمايان آهي.
پر SNR کي صحيح طريقي سان ڳڻڻ هميشه سڌو ناهي. سسٽم تي منحصر ڪري، اضافي عنصر جهڙوڪ ڊارڪ ڪرنٽ، ريڊ شور، يا پڪسل بائننگ تي غور ڪرڻ جي ضرورت پوندي. هي گائيڊ توهان کي نظريي، بنيادي فارمولن، عام غلطين، ايپليڪيشنن، ۽ SNR کي بهتر بڻائڻ جي عملي طريقن ذريعي هلائي ٿو، انهي کي يقيني بڻائي ٿو ته توهان ان کي مختلف تناظر ۾ صحيح طور تي لاڳو ڪري سگهو ٿا.
سگنل کان شور جي شرح (SNR) ڇا آهي؟
ان جي بنيادي طور تي، سگنل کان شور جو تناسب گهربل سگنل جي طاقت ۽ ان کي لڪائڻ واري پس منظر جي شور جي وچ ۾ تعلق کي ماپي ٿو.
● سگنل = معنيٰ خيز معلومات (مثال طور، ڪال ۾ آواز، ٽيلي اسڪوپ جي تصوير ۾ تارو).
● شور = بي ترتيب، ناپسنديده اتار چڙهاؤ جيڪي سگنل کي بگاڙين ٿا يا لڪائين ٿا (مثال طور، جامد، سينسر شور، بجلي جي مداخلت).
رياضي طور تي، SNR جي وضاحت ڪئي وئي آهي:
ڇاڪاڻ ته اهي تناسب شدت جي ڪيترن ئي حڪمن تي مختلف ٿي سگهن ٿا، SNR عام طور تي ڊيسيبل (dB) ۾ ظاهر ڪيو ويندو آهي:
● هاءِ ايس اين آر (مثال طور، 40 ڊي بي): سگنل غالب ٿئي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ صاف ۽ قابل اعتماد معلومات ملي ٿي.
● گھٽ SNR (مثال طور، 5 dB): شور سگنل کي گهيرو ڪري ٿو، جنهن جي ڪري تشريح ڏکيو ٿي پوي ٿي.
SNR جو حساب ڪيئن ڪجي
سگنل کان شور جي تناسب جو حساب مختلف سطحن جي درستگي سان ڪري سگهجي ٿو ان تي منحصر آهي ته ڪهڙا شور ذريعا شامل آهن. هن حصي ۾، ٻه صورتون متعارف ڪرايون وينديون: هڪ جيڪو ڊارڪ ڪرنٽ لاءِ حساب ڪري ٿو ۽ ٻيو جيڪو فرض ڪري ٿو ته ان کي نظرانداز ڪري سگهجي ٿو.
نوٽ: آزاد شور جي قدرن کي شامل ڪرڻ لاءِ انهن کي چورس ۾ شامل ڪرڻ جي ضرورت آهي. شور جي هر ذريعن کي چورس ڪيو ويندو آهي، خلاصو ڪيو ويندو آهي، ۽ ڪل جو چورس روٽ ورتو ويندو آهي.
ڊارڪ ڪرنٽ سان سگنل کان شور جو تناسب
هيٺ ڏنل مساوات آهي جيڪا انهن حالتن ۾ استعمال ڪرڻ لاءِ آهي جتي ڊارڪ ڪرنٽ شور شامل ڪرڻ جي ضرورت لاءِ ڪافي وڏو آهي:
هتي اصطلاحن جي تعريف آهي:
سگنل (e-): هي فوٽو اليڪٽران ۾ دلچسپي جو سگنل آهي، جنهن ۾ ڊارڪ ڪرنٽ سگنل کي گھٽايو ويندو آهي.
ٽوٽل سگنل (e-) دلچسپي جي پڪسل ۾ فوٽو اليڪٽران جي ڳڻپ هوندي - گرين ليول جي يونٽن ۾ پڪسل ويليو سختي سان نه. سگنل (e-) جو ٻيو مثال، مساوات جي تري ۾، فوٽو شاٽ شور آهي.
اونداهو وهڪرو (ڊي سي):انهيءَ پڪسل لاءِ اونداهي موجوده قدر.
t: سيڪنڊن ۾ نمائش جو وقت
س:ڪئميرا موڊ ۾ شور پڙهو.
گهٽ ۾ گهٽ ڪاري ڪرنٽ لاءِ سگنل کان شور جو تناسب
مختصر جي حالتن ۾ (< 1 سيڪنڊ) جي نمائش جا وقت، گڏوگڏ ٿڌي، اعليٰ ڪارڪردگي وارا ڪيمرا، ڊارڪ ڪرنٽ شور عام طور تي پڙهڻ واري شور کان گهٽ هوندو، ۽ محفوظ طور تي نظرانداز ڪيو ويندو.
جتي اصطلاح هڪ ڀيرو ٻيهر مٿي بيان ڪيل آهن، سواءِ ان جي ته ڊارڪ ڪرنٽ سگنل کي ڳڻڻ ۽ سگنل مان گھٽائڻ جي ضرورت ناهي ڇاڪاڻ ته اهو صفر جي برابر هجڻ گهرجي.
انهن فارمولن جون حدون ۽ گم ٿيل اصطلاحون
سامهون ڏنل فارمولا صرف CCD لاءِ صحيح جواب فراهم ڪندا ۽CMOS ڪئميرا. EMCCD ۽ تيز ڊوائيسز اضافي شور ذريعن کي متعارف ڪرائين ٿا، تنهن ڪري اهي مساواتون استعمال نه ٿيون ڪري سگهجن. هڪ وڌيڪ مڪمل سگنل-کان-شور تناسب مساوات لاءِ جيڪو انهن ۽ ٻين تعاونن لاءِ حساب رکي ٿو.
هڪ ٻيو شور اصطلاح جيڪو عام طور تي SNR مساواتن ۾ شامل ڪيو ويندو آهي (يا استعمال ڪيو ويندو هو) اهو فوٽو-ريسپانس نان-يونيفارمٽي (PRNU) آهي، جنهن کي ڪڏهن ڪڏهن 'فڪسڊ پيٽرن شور' (FPN) پڻ سڏيو ويندو آهي. هي سينسر ۾ حاصلات ۽ سگنل جي جواب جي غير مساوي هجڻ جي نمائندگي ڪري ٿو، جيڪو ڪافي وڏو هجڻ تي اعليٰ سگنلن تي غالب ٿي سگهي ٿو، SNR کي گهٽائي ٿو.
جڏهن ته شروعاتي ڪيمرائن ۾ ڪافي اهم PRNU هئا ته ان جي شموليت جي ضرورت هئي، گهڻا جديدسائنسي ڪيمراخاص طور تي بورڊ تي سڌارا لاڳو ٿيڻ کان پوءِ، انهن ۾ PRNU ڪافي گهٽ آهي ته جيئن فوٽون شاٽ شور کان گهٽ حصو ڏئي سگهجي. تنهن ڪري، هاڻي، عام طور تي SNR حسابن ۾ نظرانداز ڪيو ويندو آهي. تاهم، PRNU اڃا تائين ڪجهه ڪيمرائن ۽ ايپليڪيشنن لاءِ اهم آهي، ۽ مڪمل ٿيڻ لاءِ وڌيڪ ترقي يافته SNR مساوات ۾ شامل آهي. ان جو مطلب آهي ته مهيا ڪيل مساواتون اڪثر CCD/CMOS سسٽم لاءِ ڪارآمد آهن پر انهن کي عالمگير طور تي لاڳو نه سمجهيو وڃي.
SNR حسابن ۾ شور جا قسم
SNR جي ڳڻپ صرف هڪ سگنل جي هڪ شور جي قيمت سان مقابلو ڪرڻ بابت ناهي. عملي طور تي، ڪيترائي آزاد شور ذريعا حصو وٺندا آهن، ۽ انهن کي سمجهڻ ضروري آهي.
شاٽ شور
● اصل: فوٽان يا اليڪٽران جي شمارياتي آمد.
● سگنل جي چورس روٽ سان ترازو.
● فوٽون-محدود تصويرن ۾ غالب (فلڪيات، فلوروسينس مائڪروسڪوپي).
حرارتي شور
● ان کي جانسن-نائيڪوسٽ شور پڻ سڏيو ويندو آهي، جيڪو ريزسٽرز ۾ اليڪٽران جي حرڪت سان پيدا ٿئي ٿو.
● گرمي پد ۽ بينڊوڊٿ سان وڌي ٿو.
● اليڪٽرانڪس ۽ وائرليس ڪميونيڪيشن ۾ اهم.
اونداهو وهڪرو شور
● سينسر اندر ڪاري ڪرنٽ ۾ بي ترتيب تبديلي.
● ڊگھي نمائش يا گرم ڊيٽيڪٽرن ۾ وڌيڪ اهم.
● سينسر کي ٿڌو ڪرڻ سان گھٽجي ٿو.
شور پڙهو
● ايمپليفائر ۽ اينالاگ کان ڊجيٽل ڪنورشن مان شور.
● في ريڊ آئوٽ مقرر ٿيل، گهٽ سگنل واري نظام ۾ تمام ضروري.
مقداري شور
● ڊجيٽلائيزيشن (ڊسڪريٽ ليول تائين گول ڪرڻ) ذريعي متعارف ڪرايو ويو.
● گھٽ-بٽ-ڊيپٿ سسٽم ۾ اهم (مثال طور، 8-بٽ آڊيو).
ماحولياتي/سسٽم شور
● اي ايم آءِ، ڪراس ٽالڪ، پاور سپلاءِ ريپل.
● جيڪڏهن شيلڊنگ/گرائونڊنگ خراب هجي ته غلبو حاصل ڪري سگهي ٿو.
انهن مان ڪهڙو غالب آهي اهو سمجهڻ صحيح فارمولا ۽ گهٽتائي جو طريقو چونڊڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
SNR جي حساب ۾ عام غلطيون
تصوير ۾ سگنل کان شور جي تناسب جو اندازو لڳائڻ لاءِ ڪيترائي 'شارٽ ڪٽ' طريقا ڳولڻ آسان آهن. اهي يا ته مخالف مساواتن کان گهٽ پيچيده هوندا آهن، ڪئميرا پيرا ميٽرز جهڙوڪ پڙهڻ جو شور، يا ٻئي جي ڄاڻ جي ضرورت جي بدران تصوير مان آسان حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏيندا آهن. بدقسمتي سان، اهو ممڪن آهي ته انهن طريقن مان هر هڪ غلط آهي، ۽ اسڪيو ۽ غير مددگار نتيجن جو سبب بڻجندو. اهو سختي سان صلاح ڏني وئي آهي ته مخالف مساواتون (يا ترقي يافته نسخو سڀني صورتن ۾ استعمال ڪيو وڃي).
ڪجھ عام غلط شارٽ ڪٽس ۾ شامل آهن:
1، سگنل جي شدت ۽ پس منظر جي شدت جو مقابلو گرين ليولز ۾ ڪرڻ. هي طريقو ڪئميرا جي حساسيت، سگنل جي طاقت يا سگنل کان شور جي تناسب کي چوٽي جي شدت کي پس منظر جي شدت سان ڀيٽڻ سان جانچڻ جي ڪوشش ڪري ٿو. هي طريقو تمام گهڻو غلط آهي ڇاڪاڻ ته ڪئميرا آفسيٽ جو اثر من ماني طور تي پس منظر جي شدت کي سيٽ ڪري سگهي ٿو، حاصل من ماني طور تي سگنل جي شدت کي سيٽ ڪري سگهي ٿو، ۽ سگنل يا پس منظر ۾ شور جي ڪنهن به حصي تي غور نه ڪيو ويندو آهي.
2، پس منظر جي پکسلز جي علائقي جي معياري انحراف سان سگنل جي چوٽي کي ورهائڻ. يا، چوٽي جي قدرن جو مقابلو پس منظر ۾ بصري شور سان جيڪو هڪ لائن پروفائل پاران ظاهر ڪيو ويو آهي. فرض ڪيو ته آفسيٽ کي تقسيم کان اڳ قدرن مان صحيح طور تي گھٽايو ويو آهي، هن طريقي ۾ سڀ کان اهم خطرو پس منظر جي روشني جي موجودگي آهي. ڪا به پس منظر جي روشني عام طور تي پس منظر جي پکسلز ۾ شور تي غالب هوندي. وڌيڪ، دلچسپي جي سگنل ۾ شور، جهڙوڪ شاٽ شور، اصل ۾ بلڪل نه سمجهيو ويندو آهي.
3، دلچسپي جي پکسلز ۾ اوسط سگنل بمقابله پکسل ويليوز جي معياري انحراف: پاڙيسري پکسلز يا لڳاتار فريم ۾ چوٽي سگنل ڪيتري تبديلي آڻي ٿو ان جو مقابلو ڪرڻ يا مشاهدو ڪرڻ ٻين شارٽ ڪٽ طريقن جي ڀيٽ ۾ صحيح هجڻ جي ويجهو آهي، پر ٻين اثرن کان بچڻ جو امڪان ناهي جيڪي قدرن کي خراب ڪن ٿا، جهڙوڪ سگنل ۾ تبديلي جيڪا شور مان حاصل نه ٿئي. مقابلي ۾ گهٽ پکسل ڳڻپ جي ڪري هي طريقو پڻ غلط ٿي سگهي ٿو. آفسيٽ ويليو جي گھٽتائي کي پڻ نه وسارڻ گهرجي.
4، فوٽو اليڪٽران جي شدت يونٽن ۾ تبديل ڪرڻ کان سواءِ، يا آفسيٽ کي هٽائڻ کان سواءِ SNR جو حساب ڪرڻ: جيئن ته فوٽون شاٽ شور عام طور تي شور جو سڀ کان وڏو ذريعو آهي ۽ ماپ لاءِ ڪئميرا جي آفسيٽ ۽ حاصل جي ڄاڻ تي ڀاڙي ٿو، اهو ممڪن ناهي ته SNR حسابن لاءِ فوٽو اليڪٽران ڏانهن واپس حساب ڪتاب کان پاسو ڪيو وڃي.
5، اکين سان SNR جو فيصلو ڪرڻ: جڏهن ته ڪجهه حالتن ۾ اکين سان SNR جو فيصلو ڪرڻ يا مقابلو ڪرڻ ڪارآمد ٿي سگهي ٿو، اتي غير متوقع نقصان پڻ آهن. گهٽ قدر يا پس منظر واري پکسلز جي ڀيٽ ۾ اعلي قدر واري پکسلز ۾ SNR جو فيصلو ڪرڻ ڏکيو ٿي سگهي ٿو. وڌيڪ نازڪ اثر پڻ ڪردار ادا ڪري سگهن ٿا: مثال طور، مختلف ڪمپيوٽر مانيٽر تمام مختلف برعڪس سان تصويرون پيش ڪري سگهن ٿا. وڌيڪ، سافٽ ويئر ۾ مختلف زوم سطحن تي تصويرون ڏيکارڻ شور جي بصري ظاهر کي خاص طور تي متاثر ڪري سگهي ٿو. اهو خاص طور تي مسئلو آهي جيڪڏهن مختلف اعتراض جي جڳهه واري پکسل سائيز سان ڪئميرا جو مقابلو ڪرڻ جي ڪوشش ڪئي وڃي. آخرڪار، پس منظر جي روشني جي موجودگي SNR کي بصري طور تي فيصلو ڪرڻ جي ڪنهن به ڪوشش کي رد ڪري سگهي ٿي.
ايس اين آر جون درخواستون
SNR هڪ عالمگير ميٽرڪ آهي جنهن ۾ وسيع ايپليڪيشنون آهن:
● آڊيو ۽ موسيقي جي رڪارڊنگ: وضاحت، متحرڪ رينج، ۽ رڪارڊنگ جي وفاداري جو تعين ڪري ٿو.
● وائرليس ڪميونيڪيشن: SNR سڌو سنئون بٽ ايرر ريٽس (BER) ۽ ڊيٽا ٿرو پُٽ سان لاڳاپيل آهي.
● سائنسي تصوير: فلڪيات ۾، پس منظر واري آسماني چمڪ جي خلاف ڪمزور تارن کي ڳولڻ لاءِ اعليٰ SNR جي ضرورت هوندي آهي.
● طبي سامان: اي سي جي، ايم آر آءِ، ۽ سي ٽي اسڪين جسماني شور کان سگنلن کي ڌار ڪرڻ لاءِ اعليٰ ايس اين آر تي ڀاڙين ٿا.
● ڪئميرا ۽ فوٽوگرافي: صارف ڪئميرا ۽ سائنسي CMOS سينسر ٻئي گهٽ روشني ۾ ڪارڪردگي جي معيار لاءِ SNR استعمال ڪن ٿا.
ايس اين آر کي بهتر بنائڻ
جيئن ته SNR هڪ اهم ماپ آهي، ان کي بهتر بڻائڻ لاءِ اهم ڪوشش جي ضرورت آهي. حڪمت عملين ۾ شامل آهن:
هارڊويئر طريقا
● گهٽ ڊارڪ ڪرنٽ سان بهتر سينسر استعمال ڪريو.
● EMI گهٽائڻ لاءِ شيلڊنگ ۽ گرائونڊنگ لاڳو ڪريو.
● حرارتي شور کي دٻائڻ لاءِ ٿڌي ڊيٽيڪٽر.
سافٽ ويئر جا طريقا
● ناپسنديده فريڪوئنسي کي ختم ڪرڻ لاءِ ڊجيٽل فلٽر لاڳو ڪريو.
● گھڻن فريمن ۾ سراسري استعمال ڪريو.
● تصوير يا آڊيو پروسيسنگ ۾ شور گهٽائڻ وارا الگورتھم استعمال ڪريو.
پکسل بننگ ۽ SNR تي ان جو اثر
سگنل کان شور جي تناسب تي بائننگ جو اثر ڪئميرا ٽيڪنالاجي ۽ سينسر جي رويي تي منحصر آهي، ڇاڪاڻ ته بائن ٿيل ۽ غير بائن ٿيل ڪيمرائن جي شور جي ڪارڪردگي خاص طور تي مختلف ٿي سگهي ٿي.
سي سي ڊي ڪيمرا چپ تي لڳل پڪسل جي چارج کي گڏ ڪري سگهن ٿا. پڙهڻ جو شور صرف هڪ ڀيرو ٿيندو آهي، جيتوڻيڪ هر پڪسل مان ڊارڪ ڪرنٽ سگنل کي به گڏ ڪيو ويندو.
گھڻا CMOS ڪئميرا آف-چپ بائننگ ڪندا آهن، مطلب ته قدر پهريان ماپيا ويندا آهن (۽ پڙهڻ جو شور متعارف ڪرايو ويندو آهي)، ۽ پوءِ ڊجيٽل طور تي خلاصو ڪيو ويندو آهي. اهڙن مجموعن لاءِ پڙهڻ جو شور جمع ٿيل پکسلز جي تعداد جي چورس روٽ سان ضرب ذريعي وڌي ٿو، يعني 2x2 بائننگ لاءِ 2 جي عنصر سان.
جيئن ته سينسرز جو شور جو رويو پيچيده ٿي سگهي ٿو، مقداري ايپليڪيشنن لاءِ اهو صلاح ڏني وئي آهي ته ڪئميرا جي آفسيٽ، گين، ۽ ريڊ شور کي بِن موڊ ۾ ماپيو وڃي، ۽ انهن قدرن کي سگنل کان شور جي تناسب جي مساوات لاءِ استعمال ڪيو وڃي.
ٿڪل
سگنل کان شور جو تناسب (SNR) سائنس، انجنيئرنگ ۽ ٽيڪنالاجي ۾ سڀ کان اهم ميٽرڪس مان هڪ آهي. فون ڪالن ۾ وضاحت کي بيان ڪرڻ کان وٺي دور دراز ڪهڪشائن جي ڳولا کي فعال ڪرڻ تائين، SNR ماپ ۽ مواصلاتي نظام جي معيار کي مضبوط ڪري ٿو. SNR تي عبور حاصل ڪرڻ صرف فارمولن کي ياد ڪرڻ بابت ناهي - اهو مفروضن، حدن، ۽ حقيقي دنيا جي واپار کي سمجهڻ بابت آهي. هن نقطه نظر کان، انجنيئر ۽ محقق وڌيڪ قابل اعتماد ماپون ۽ ڊيزائن سسٽم ٺاهي سگهن ٿا جيڪي شور جي حالتن ۾ به بامعني بصيرت حاصل ڪن ٿا.
وڌيڪ سکڻ چاهيو ٿا؟ لاڳاپيل مضمونن تي نظر وجهو:
ٽڪسن فوٽونڪس ڪمپني لميٽيڊ سڀ حق محفوظ آهن. حوالو ڏيڻ وقت، مهرباني ڪري ذريعو تسليم ڪريو:www.tucsen.com
