数码相机成像与噪声谈

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数码相机成像与噪声谈

很多新手在刚刚拿到数码相机的时候，对DC的暗部噪声非常敏感。因为在一般人的印象中，数码化的产品应该是没有噪声才对。然而事实并非如此。没错，数码相机的照片是数码化的。但其成像却是由CCD，模拟放大电路提供的。这部分电路却不是数码化的。这部分的噪声无可避免。毕竟，光学成像所面对的光强度变化比音响设备要高很多倍。但是为什么有的DC噪声小，有的DC噪声大呢？这牵扯到CCD成像和放大电路动态范围的设计，以及DC内部图像处理软件的设计。

从原理上讲，任何放大电路都存在热噪声。减小热噪声的最好办法是将放大电路放置于极低温的环境中。CCD 的成像同样是应该置于极低温的环境下才可以避免噪声。这也是数码成像最初应用于卫星中的主要原因。

在DC成像中，图像的高光部分不会出现噪声是因为外部信号比噪声信号高出很多倍，躁声被掩盖掉了。如果这时出现不规则亮点则是CCD本身的坏点。在暗部则噪声不能被完全掩盖，导致可见的噪声点。另外，曝光时间越长，电路热噪声积累越严重，越容易出现噪声。这也就是DC长时间曝光不如FC的一个原因。

如何减少噪声呢？最好的方法是加大CCD和放大电路的动态范围，特别是改进底端的放大特性，但限于成本的限制，在民用DC上不可能做的很好。这样一来，不同厂家的DC就采取了不同的方法。有的厂家特别注重减少噪声，电路设计上将动态范围下移，尽量满足暗部的放大，保证暗部有足够的信躁比，但由于整个动态范围的限制，高光部分则容易饱和，造成细节的丢失。有的厂家则注重整体细节，特别是光照充分时的表现，暗部动态范围小，信躁比差，噪声容易出现。

另外，减少噪声还有软件的手段。利用DC内部的软件进行消躁处理，但这样做的结果是图像的明锐度下降。高反差过渡被柔化。

从长远来看，CMOS 感光有助于减少噪声。也许很多人对此会不以为然，似乎很多评论都是讲CMOS噪声大，怎么能改进噪声呢？其实CMOS噪声大是因为目前的CMOS器件信躁比小。由于它是电压驱动型器件，工作点流小，不容易产生热噪声。但目前CMOS的动态范围太小，反差弱。提高反差的方法反而强化了它的噪声。如果今后能够发展出高反差，大动态的CMOS感光器件。噪声问题比CCD容易克服，相比之下 CCD是电流器件，好处是反差大，动态好，缺点是热噪声不可避免。

了解了噪声产生的有关知识，可以帮助我们选择自己喜欢的DC。我们必须在图像细节，动态，反差，噪声以及价格之间平衡做出决定。噪声毕竟不是唯一的选择标准。

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