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Gain, ISO与动态范围

作者: 椰风123 | 分类:天文资料| 发布:2021年10月08日
关键词(标签):Gain ISO 动态范围

【特别声明】 本文摘自网络,原文 作者/网站: 椰风123

最近南方阴雨连绵,没得拍摄。自己又打算今年内入一款全副相机以拍星野以及广域深空,于是就学习了一下相机和CCD/CMOS的知识。很有意思的一部分是关于Gain, ISO动态范围的。知道原理后,Gainoffset其实都不难设。而ISO完全就是单反上的Gain,以前用相机的时候看书上都是写说把ISO设在400, 800,1600,现在终于不仅知其然,还知其所以然了。把自己的一些理解写出来,希望大家指点。


什么是Gain
所谓数码相机,就是指图像全部用数字来表示。拍摄完写入raw文件后,每个像素,都用一个数值来表示它的亮度。当几千万个不同数值不同亮度的像素组在一起的时候,就构成了图画。这个数值,通常用ADU或者DN来表示。下面这个图,就是某张单反相机拍的照片各个颜色通道的ADU分布图。横轴是像素值,即ADU,相机是14bit的,所以最大值16383。纵轴是对应的ADU值在这个文件中的像素数量。


Gain, ISO与动态范围 



那个CCD/CMOS是怎样把光子转换成数值的呢?这中间经过了一个重要的介质,电子。当光子撞击到CCD/CMOS上的时候,会在CCD/CMOS上激发出电子,然后再根据激发出的电子数目,转换成ADU数值。这个过程绝大多数都是线性的。


光子– >  电子 -->  ADU


我们常说的量子效率(QE),就是指光子激发电子的效率。100%就表示每个光子都没有被浪费,有相应的电子被激发出来。所以量子效率当然是越高越好。QE通常由CCD/CMOS内定了,不同CCD/CMOS有不同的QE。给定CCD/CMOS, 用户没得调QE。我们只有通过选不同的CCD/CMOS,来改变QE


Gain是用来描述电子是怎样转换成ADU的,单位是 e-/ADU。假设CCD/CMOS上一个像素曝光后激发出了1000个电子,如果gain0.5 e-/ADU的话,那转换成ADU的读数即为2000


Gain值的定义来看,一点很重要的结论就是:不考虑读出噪声情况下,改变Gain值不会让你的CCD对光子更加敏感,它只是放大了信号,但是同时也放大了噪声,无助于提高性噪比。改变gain的放大效应,后期处理也一样可以做到。但也不意味着Gain值设成什么都一样,因为它会影响CCD/CMOS动态范围,现在单反CMOS的Gain值也会影响读出噪声,具体看下节。



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08 10月

2021-10-08 02:13:22

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