[Szum odczytu] – Czym jest szum odczytu?

Kiedy kamera mierzy ilość światła zarejestrowaną w każdym pikselu akwizycji, zawsze występuje pewien stopień błędu. Ta niedokładność nazywana jest szumem odczytu.

Ponieważ sygnały składające się z różnej liczby fotonów są rejestrowane i konwertowane na sygnały elektryczne mierzone w elektronach, szum odczytu jest określany w liczbie elektronów (e-). Ze względu na precyzję elektroniki współczesnych kamer naukowych, ten szum odczytu jest zazwyczaj bardzo mały, rzędu 1 do 3e- w przypadku kamer o słabym oświetleniu.

W zastosowaniach o wysokim poziomie oświetlenia, na przykład tam, gdzie każdy piksel rejestruje tysiące fotonów, ten błąd jest minimalny w porównaniu z sygnałem, więc szum odczytu mniejszy niż 5e- można skutecznie zignorować. Na przykład, w porównaniu z sygnałem 2000 fotoelektronów, szum odczytu nawet 10e- spowodowałby różnicę w stosunku sygnału do szumu mniejszą niż 3% i prawdopodobnie byłby niezauważalny. Jednak przy niskim poziomie oświetlenia, gdzie liczba fotonów może sięgać dziesiątek fotonów, niski poziom szumu odczytu może mieć znaczący wpływ na stosunek sygnału do szumu i jakość obrazu.

Ze względu na architekturę równoległą, wszystkie kamery CMOS charakteryzują się rozkładem wartości szumu odczytu z piksela na piksel. Dlatego w specyfikacjach czasami podawane są dwie wartości szumu odczytu w e-. Wartość mediany jest określana tak, aby 50% pikseli miało wartość szumu odczytu równą lub niższą od tej wartości, co pozwala określić typową wartość szumu odczytu dla danej kamery. Wartość średniej kwadratowej (RMS) określa średnią kwadratową całego rozkładu szumu odczytu, dając wgląd w zakres pikseli o wysokim poziomie szumu odczytu, które nie są uwzględniane w pomiarze mediany.

Niektóre specjalistyczne kamery do obrazowania w słabym oświetleniu oferują tryb niskiego szumu, zwany trybem skorelowanego wielokrotnego próbkowania (CMS). W tym trybie, pewne zmniejszenie liczby klatek na sekundę jest rekompensowane dokładniejszym pomiarem sygnału, co prowadzi do odczytu szumu na poziomie zaledwie około 1,1e- (mediana) / 1,2e- (RMS).