Vybavení > Snímače > Šum digitálních snímačů obrazu

Šum digitálních snímačů obrazu

U klasických filmových fotografických materiálů bylo známo několik desítek více či méně významných efektů, které se většinou negativně projevovaly na výsledném podání obrazu a jeho odlišnosti od reality. Mezi jeden z nejznámějších jevů patřil tzv. Schwarzschildův jev, způsobující pokles citlivosti filmu při delších expozicích. Tento jev se projevoval při delších expozicích, obvyklých právě při astrofotografii. Při použití digitálních snímačů se tento a většina ostatních jevů neprojevuje, ale bohužel se projevují jiné efekty. Obecně se říká, že jde o šumy, protože právě nejvýznamnější z těchto efektů se projevují šumem v obraze. Dalo by se říci, že jistý šum, způsobený zrnitostí fotografické emulze, měl i klasický film, ovšem tento šum byl konstantní a byl dán vlastnostmi použité chemikálie. Šum digitálních senzorů obrazu je závislý na délce expozice a postupně jeho množství roste. Navíc má celkový šum několik původců.

Skutečný šum, tedy kolísání jasnosti jednotlivých pixelů kolem skutečné hodnoty, se v obrazu vyskytuje, ovšem jeho význam je jen malý. Výraznější jsou vlivy nazývané také šumy, ovšem způsobené vlastnostmi obrazových snímačů a deformujících skutečnou obrazovou informaci. Jedná se hlavně o temný proud a vyčítací šum.

Temný proud je způsoben kvantovými jevy v polovodičích, které se projevují generací náboje v potenciálových jamách pixelů, i když na snímač nedopadá žádné světlo. Temný proud je závislý na teplotě snímače, s jejíž nárůstem exponenciálně přibývá. Ve výsledku tento šum pokrývá fotografie po celé ploše, ovšem ne homogenně, protože v okolí snímacích prvků bývají další elektronické obvody produkující teplo. Obvykle bývá tento šum nejvýraznější na straně snímače, kde je zesilovač výstupního signálu, což je součástka produkující mnohdy značné teplo a která musí být umístěna nedaleko obrazového snímače.

Vyčítací šum má svůj původ právě v elektronickém obvodu mezi obrazovým snímačem a A/D převodníkem. Jednotlivé náboje jsou nejdříve vyčítány ze senzoru pomocí posuvného registru, který postupně čte jednotlivé řádky ze všech sloupců snímače a zde může vytvářet deformace jednotlivých sloupců tím, že jednotlivé buňky posuvného registru mohou mít trochu odlišné vlastnosti a více či méně pozmění nábojové hodnoty vyčtené z různých sloupců. Dále jsou úrovně jednotlivých pixelů zesilovány ve výstupním zesilovači a následně digitalizovány v A/D převodníku. Pokud není zesilovač v průběhu vyčítání zcela stabilní, zesílení není konstantní a úrovně některých pixelů jsou zesilovačem nadhodnoceny a některé podhodnoceny.

Temný proud
Temný proud fotoaparátu Canon EOS 350D při nastavení citlivosti ISO 1600 a délce expozice 30 minut. Výrazně vyšší šum v pravém dolním rohu je způsoben blízkým výstupním zesilovačem.
Výřez
Výřez 1:1 ze středu vedlejšího snímku
Obr. 2: Ukázka temného proudu
Stránka byla naposledy editována 15. ledna 2010 v 19:41.
Stránka byla od 15. 1. 2010 zobrazena 2189krát.

Vytištěno ze stránky projektu Astrofoto (astronomia.zcu.cz/astrofoto/snimace/868-sum-digitalnich-snimacu-obrazu)
Nahrávám...