에서 이 대답 , @jrista 상태가 완벽한와 심지어 카메라, 소음 센서는 여전히 잡음 "푸 아송 노이즈"일명에 의한 것 그 "광자 샷 노이즈" - 소음이 더 광자 하나를 입력하게 광자의 임의의 변화에 의해 발생 다른 것보다 감각적입니다.
궁금한 점이 있습니다. 실제 사진가에게 중요한 문제입니까? 나는이 잡음이 너무 작아서 기본적으로 0이라고 생각할 수 있다고 가정 할 것이다. 샷 노이즈에서 발생하는 노이즈의 양을 측정하는 다른 연구들 (전자 제품의 전기적 또는 열적 노이즈와 같은) 을 측정하는 연구가 있는가?
답변:
대부분의 사진의 대부분의 지역에서, 광자 샷 잡음에 가장 큰 기여를 잡음 .
대부분, 우리는 그것을 읽기 노이즈와 비교하고 있습니다. (단시간 노출에서는 암전류를 무시할 수 있으며 12 비트 및 14 비트 ADC에 대해 이야기 할 때 양자화 노이즈도 매우 작습니다.) 읽기 노이즈는 센서에 따라 다릅니다. 이 2007 백서는 몇 가지 DSLR에 대한 읽기 노이즈 측정을 제공합니다 . 예를 들어 ISO 200의 Canon 40D는 약 10 전자 (e-)의 읽기 노이즈를가집니다.
광자 샷 노이즈는 포아송 프로세스 이므로 노이즈는 신호 광전자 수의 제곱근입니다. 따라서 피사체의 픽셀에 100 개의 신호 광전자를 기록하면 픽셀 당 샷 노이즈는 40D의 읽기 노이즈와 같은 sqrt (100) = 10 e-가 될 것으로 예상됩니다.
100 광전자가 많이 있습니까? 동일한 종이는 40D 픽셀의 풀웰 용량이 56,000e- 인 것으로 추정하므로 100e- 만있는 픽셀은 장면에서 매우 어두운 부분이므로 풀웰보다 약 9 스톱 어둡습니다. 100e-를 초과하는 픽셀에서, 샷 노이즈는 풀웰에서 최대 sqrt (56000) = 236까지 계속 증가하므로, 샷 노이즈는 읽기 노이즈가 더 큰 마진으로 지배합니다. 노이즈가 신호의 제곱근이므로 신호 대 잡음비가 계속 증가하기 때문에 밝은 톤은 어두운 톤보다 노이즈가 덜 나타납니다. 소음을 읽습니다.)
매우 어두운 그림자에서는 읽기 노이즈가 클 수 있습니다. 길고 어두운 노출 (예 : 어두운 하늘 아래의 천체 사진)에서는 어두운 전류와 읽기 노이즈가 모두 중요 할 수 있습니다. 그러나 노출 시간이 짧은 노출이 잘 된 피사체를 촬영하는 데있어 촬영 노이즈는 노이즈의 주요 원인입니다.
광자 샷 노이즈 또는 센서에 도달 할 때 광자 포아송 분포로 인해 발생하는 노이즈는 실제 사진가가 적어도 알아야 할 문제 일 수 있습니다. ISO가 증가함에 따라 신호의 최대 전위도 떨어집니다. ISO가 증가 할 때마다 최대 신호가 2 배 떨어집니다. 대부분의 노출에서 광자 샷 노이즈는 노이즈에 가장 크게 기여합니다. 전자 소음원은 짙은 그림자에만 영향을 미치며 일반적으로 포스트에서 노출을 시작하기 시작할 때만 나타납니다 (즉, 그림자를 상당히 많이 들어 올림).
60,000 전자의 FWC (Full Well Capacity)를 가진 풀 프레임 센서를 가정하면 ISO 100에서 최대 포화 포인트 (MaxSat)는 60,000 전자 (e-)입니다. ISO 200에서 MaxSat는 30,000e-, ISO 400 / 15,000e-, ISO 800 / 7500e-, ISO 1600 / 3750e-, ISO 3200 / 1875e-입니다. ISO를 높이면 본질적으로 최대 잠재적 신호 대 잡음비가 줄어 듭니다.
이 요소는 어떤 카메라를 구입할지 결정할 때 가장 중요합니다. 풀 프레임 센서는 동일한 메가 픽셀 수의 APS-C 센서보다 큰 픽셀을 갖습니다. 가상 FF 센서의 60k FWC는 APS-C 센서의 20k-25k FWC 일 수 있습니다. 탁월한 저조도 성능이 필요한 경우 풀 프레임 센서와 더 적은 메가 픽셀을 사용하면 픽셀 크기가 증가하여 더 높은 ISO 설정에서 가시 노이즈의 양에 직접적인 영향을 미칩니다.
전체 신호의 비율에 따라 광자 샷 노이즈는 신호 강도가 증가함에 따라 감소합니다. 절대 계수 (평균 신호 레벨 주변의 표준 편차)로서 광자 샷 노이즈는 거의 일정 할 것입니다. 표준 편차가 5 단위라고 가정 할 때 신호 강도가 5 인 경우 대부분 노이즈 인 것처럼 보일 수 있지만 부분적이지만 뚜렷하지 않은 "모양"의 이미지가있을 수 있습니다. 신호 강도가 10 단위이면 SNR은 50 %입니다. 여전히 매우 시끄러운 이미지가 있지만 더 뚜렷한 모양과 구조를 가진 이미지가됩니다. 실제로 포아송 분포 함수를 따르는 광자 샷 노이즈는 신호 레벨의 제곱근과 같습니다. ISO 100에서 60,000e-FWC의 FF 센서는 244e-에 해당하는 광자 샷 노이즈를 갖습니다. 20의 APS-C 센서, 000e-FWC는 141e-에 해당하는 광자 샷 노이즈를 갖습니다. ISO 200에서 광자 샷 노이즈는 각각 173e 및 122e, ISO 400은 122e 및 70e 등입니다. 비율에 따라 ISO 100에서 FF 광자 노이즈는 신호의 0.004 %, ISO 200입니다. 0.006 %, ISO 400 0.008 % 등입니다. 반대로 APS-C의 경우이 값은 ISO 100 / 0.007 %, ISO 200 / 0.012 %, ISO 400 / 0.014 % 등입니다.
더 작은 센서는 행 / 열 활성화 및 판독 배선이 상대적으로 상대적인 광 다이오드 공간을 소비하는 경향이 있기 때문에 FF 센서보다 SNR이 약간 낮습니다. 더 작은 FWC와 결합하면 ISO를 높이는 즉시 단점이 있습니다. FF 센서는 약 60 %의 노이즈 이점을 제공합니다 (기준 : 244/60000 / 141/20000 = 0.577). 동일한 ISO 설정에서 노이즈가 일반적으로 해당 설정에서 보인다고 가정하면 FF 센서는 항상 APS-C 센서보다 노이즈가 적은 것으로 나타납니다. 두 개의 가상 센서의 경우 APS-C의 ISO 100은 FF의 ISO 400보다 약간 뛰어나며, 상대적 노이즈 성능의 거의 2 단계 차이가 거의 없습니다! 두 개의 FF 센서도 마찬가지입니다. 하나는 큰 픽셀을 갖고 다른 하나는 1.6을 곱한 픽셀입니다. 이것은 100 % 자르기 (즉, 픽셀 엿보기) 관찰을 가정합니다.
샷 노이즈에서 발생하는 노이즈 양과 다른 소스에서 발생하는 노이즈 양에 관해서는 "기타 소스"는 실제로 센서에 따라 다릅니다. 읽기 노이즈는 일반적으로 DU (디지털 장치 또는 포스트 ADC) 또는 e- (전자, 아날로그 신호 전하)로 측정됩니다. Canon 7D는 ISO 100에서 8.6e-, ISO 200에서 4.7e-, ISO 400에서 3.3e-의 읽기 잡음을 갖습니다. Canon 1D X는 ISO 100에서 38.2e- (!)의 읽기 잡음을 갖습니다. 더 큰 판독 잡음은 궁극적으로 광 다이오드의 면적에 비례한다. 더 큰 픽셀은 더 많은 전류를 전달하므로, 암전류는 더 높아질 것이고, 하류 증폭은 신호에 비해 많은 양의 전자 잡음을 증가시킬 것이다. 1D X의 FWC 90,300은 38e 상당의 읽기 노이즈가 최대 잠재적 ISO100 신호 (정확히 0.00042 %)의 극히 일부임을 의미합니다.
소음의 모든 경우에, 그것은 실제로 당신의 목표에 달려 있습니다. 저 조명을 촬영하거나 매우 빠른 셔터 속도가 필요한 경우 더 큰 픽셀의 카메라를 찾으면 최상의 노이즈 특성을 얻을 수 있습니다. 디테일이 높은 피사체를 촬영하는 경우 노이즈가 적은 것보다 높은 픽셀 밀도가 더 중요합니다. 여기에는 실제적이고 건전한 대답이 없습니다.
† 고정 광원을 가정하고, 주어진 조리개 및 셔터 속도에 대해 센서에 도달하는 광량 또는 이와 동등한 비율 : f / 16 1 / 100s, f / 8 1 / 200s, f / 4 1 / 800 초, 모두 같은 EV.
샷 노이즈 대 신호를 식별하려고 할 때 프린지 촬영 범위에 확실히 도달하고 있습니다. 운 좋게도, 천체 사진가들은 전에 여기에있었습니다.
Craig Stark에 의해 출판 된 잡음 대 신호를 이해하는 평신도들을위한 적절한 시리즈의 기사가 있습니다.
여기서 1 부 에서는 샷 노이즈의 기본 전제와 스카이 글로우가 천문학에 왜 그렇게 나쁜지 설명합니다. 더 많은 정보를 추가하지 않고 샷 노이즈를 증가시킵니다. 기본적으로 조명 수준이 더 높을 수 있지만 평평하고 강렬한 대비입니다.
2 부 에서는 사진과 같이 샷 대 읽기와 열 노이즈의 차이에 대해 자세히 설명합니다.
3 부 에서는 특정 카메라의 성능을 측정하여 노이즈 프로파일의 모델을 얻는 방법에 대해 설명합니다. "소음 유형의 차이점은 무엇입니까?"라는 질문에 가장 잘 응답 할 수 있습니다.
기본 질문으로 돌아 가기 : 대부분의 사진과 관련이 있습니까? 실제로 SNR이 왜곡 될 때 극한의 다른 유형의 노이즈 (열 및 읽기)에서 촬영을 시작할 때까지는 아닙니다.