大家好
請較一下 各位前輩
一直以來常聽到信噪比這麼名詞,如下
http://imaging.nikon.com/products/imaging/lineup/microsite/d300s/tc/image-quality/#n1
那請教一下各位前輩,信噪比如何從一張照片或是測試圖片去量化? 又是用什麼軟體去作量化?
信噪比可以由一張照片或是測試圖片去量化嗎? 還是信噪比的算法必須從最源頭(Sensor端)才能計算出來
麻煩各位幫小弟解除移惑
信噪比又稱為訊噪比，英文叫Signal to Noise Ratio，是S：signal(信號電位)與N：noise(雜訊電位)之比。
用它來表示對於必要的信號電位與無用的雜訊電位有多大，單位用分貝(dB，Decibel)表示。
信噪比越高表明它產生的雜訊越少，也表示訊號品質越好。
CCD 或 CMOS，基本兩者都是用矽感光二極體 ( photodiode ) 進行光與電的轉換
這種轉換的原理 -效應相近光線越強、電壓越高；反之，光線越弱、電壓也越低，
將光影像轉換為電子數位訊號
CCD每曝光一次，進行畫素轉移處理，逐行把每一個畫素 ( pixe ) 的電荷信號依序寫入 [ 緩衝器 ]中，輸出至放大器進行放大，再串聯 ADC ( 類比 轉 數位 ) 輸出
CMOS 的設計中每個畫素旁就直接連著 ADC（放大兼類比數位信號轉換器），訊號直接放大並轉換成數位訊號
CCD的特色在於充分保持信號在傳輸時不失真（專屬通道設計），經由每一個畫素集合至單一放大器上再做訊號處理，可以保持資料的完整性
CMOS的制程較簡單，沒有專屬通道的設計，因此必須先行訊號放大再整合各個畫素的資料。
( 以舊型的ccd與cmos比較 ) 感光度差異- 由於 CMOS 每個畫素包含了放大器與A/D轉換電路，過多的額外電路壓縮單一畫素的 感光區域 的 表面積，因此在 相同畫素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會低於CCD
雜訊差異 - 由於CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，以百萬畫素計，那麼就需要百萬個以上的 ADC 放大器，雖然是統一製造下的產品，但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達到放大同步的效果，對比單一個放大器的CCD，CMOS最終計算出的雜訊就比較多。
但是這是屬於硬體方面 而硬體可以寫入軟體 (俗稱 - 韌體 ) 韌體要看看是屬哪種型態的硬體
硬體型態 - ARM; Micro C ; DSP -有些都要特別的編寫軟體 燒入器 等等!!
有些光源影像轉換也要專屬的CODE 等 都是專利 ( 尤其是日本大廠 )-類比訊號轉成
數位 0 , 1 訊號編碼後 處理訊號程式 ( 韌體 ) 都是專利而且具有硬體保護防拷燒斷 或 軟體編寫時故意
寫入特殊位元 你讀出後也是亂碼一堆..
最源頭(Sensor端) 以 NIKON 來說就是 RAW是 CCD 或 CMOS 最原始訊號
""信噪比的算法必須從最源頭(Sensor端)才能計算出來"" 這都是專利的CODE 無法得知
lee3939889 wrote:
信噪比如何從一張照片或是測試圖片去量化? 又是用什麼軟體去作量化?
一般照片沒辦法, 要用標準的測試圖才有辦法量化及比較.
用常見的 PhotoShop 就可以計算出數據了.
常見的標準測試圖片是: Macbeth Color Checker chart, 如下:
這裡有在賣, 一張約 70 USD.
FilmTool Color Checker
有了這張 chart 後, 相機盡量垂直此 chart, 且 chart 佔滿整個畫面. 對焦不需很清楚.
一般都會故意對焦完畢後, 再前後稍微移動 chart 或相機, 以求稍微失焦.(避免印刷品的網紋造成 moire pattern)
拍完後 ( JPG 檔), 把相片載入 Photoshop.
然後用方塊工具選最底下的灰階區塊其中一個的中心點, 約佔該區塊的 1/4 (不要太大).
接著選 Photoshop 上的 Window 功能項下的 Histogram (舊版的 PS 是在 Image 功能項裡面.)
如下圖:
選完 Histogram 後, 要選成 expand view (不要 compact view 就對了).
Channel 要選 Luminosity (明度 or 亮度), 不要選 RGB.
最後在下面的數值中, 有一項 Std Dev (Standard Deviation) 就是 S/N 比了.
如下圖:
-------
實際上正式的測試, 都用 DNP 出的透射 chart (transparent chart)在測.(要搭標準燈箱)
DNP ITE Test Chart (G=0.45)
為配合人眼, 通常都是用 Gamma=0.45 那張 chart, 不用 G=1.0 那張.
就醬子.
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yunnlai前輩再請教您一下
一般SNR比,都是以dB來當作單位.
請教一下,如果以SNR=20*1og*(Mean/Std dev)來換算SNR dB值.
(註:Mean為Photoshop色階的平均值,Std dev為標準差)
這樣合理嗎?
另外 不知yunnlai前輩是否有聽過Imatest這套軟體?
http://www.imatest.com/home
裡面也有類似計算SNR的的工具,只是這軟體的算法,跟用Photoshop所算出來的結果,是不是指同一樣的訊噪比?
麻煩您解惑一下
謝謝
小弟的相簿
http://www.wretch.cc/album/bibostable
lee3939889 wrote:
請教一下,如果以SNR=20*1og*(Mean/Std dev)來換算SNR dB值.
這樣合理嗎?
轉換成 dB 值不是用這算式, 正確的是:
20*log(256/StdDev) = SNR dB
因為在 8 bit 表示的顏色上, 256 是滿刻度 (full scale). 所以要用 256, 不是 Mean 值.
lee3939889 wrote:
另外 不知yunnlai前輩是否有聽過Imatest這套軟體?
Imatest 是比較進階的判讀軟體. 它的測試項目比較全面性且很多項目都量化了.
該軟體一般是搭配 ISO 12233 chart, 以進行自動判讀.
其中 SFR 項目是比較常參考的項目, 以作為 edage enhancement 調整的參考.
至於 ImaTest 的 S/N 測試是否與 PS 測試相同, 這我就沒特別去比較.
SN 測試比較常見還是用 PS 計算方法.
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.ee3939889 wrote:
請教一下,如果以SNR=20*1og*(Mean/Std dev)來換算SNR dB值.
這樣合理嗎?
合理, SNR (dB) = 20 log10(S/N) , Imatest 裡面也是這樣計算的
至於灰階也是可以平均來看
S/N or SNR (dB) as a simple (average) number.
SNRBW = 20 log10(( SWHITE – SBLACK ) / Nmid )
.yunnlai wrote:
20*log(256/StdDev) = SNR dB
如果是 ...PSNR
其實 SNR 可以有很多種, 只要知道定義就可以了....
. It is important to know precisely how SNR is defined whenever it is discussed.
如這套影像分析軟體 Quanper Raw Precision 在分析雜訊比時, 就有分 Imatest SNR 與 PSNR.
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