[ Σκοτεινό ρεύμα ] – Είναι σημαντικό το χαμηλό σκοτεινό ρεύμα για την απεικόνισή μου; |

Σκοτεινό ρεύμαείναι μια πηγή θορύβου κάμερας που εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τον χρόνο έκθεσης, μετρούμενη σε ηλεκτρόνια ανά pixel, ανά δευτερόλεπτο χρόνου έκθεσης. Για εφαρμογές που χρησιμοποιούν χρόνους έκθεσης μικρότερους από ένα δευτερόλεπτο, με σκοτεινό ρεύμα μικρότερο από 1e-/p/s, μπορεί συνήθως να αγνοηθεί στους υπολογισμούς λόγου σήματος προς θόρυβο.

Για παράδειγμα, σε τιμή ρεύματος σκότους 0,001 e/p/s, χρόνοι έκθεσης 1ms ή 60 δευτερολέπτων οδηγούν και οι δύο σε αμελητέα συμβολή θορύβου, όπου η τιμή θορύβου δίνεται από την τιμή ρεύματος σκότους πολλαπλασιασμένη με τον χρόνο έκθεσης, όλα κάτω από την τετραγωνική ρίζα. Ωστόσο, μια διαφορετική κάμερα με 2e-/p/s σε έκθεση 60s θα συνέβαλε με ένα επιπλέον √120 = 11e- θόρυβο ρεύματος σκότους, ο οποίος μπορεί να είναι πολύ πιο σημαντικός από τον θόρυβο ανάγνωσης σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού. Ωστόσο, σε έκθεση 1ms, ακόμη και αυτό το υψηλότερο επίπεδο ρεύματος σκότους θα ήταν αμελητέο.

Σχήμα 1: Το Σχήμα 1(α) προέρχεται από κάμερα CMOS με ψύξη TucsenΦλόριντα 20BWότι το σκοτεινό ρεύμα είναι τόσο χαμηλό όσο 0,001e/pixel/s. Το Σχήμα 1(β) δείχνει ότι το Σχήμα 1(α) έχειa εξαιρετικό υπόβαθρο πουaΣχεδόν άτρωτο στον θόρυβο του σκοτεινού ρεύματος, αν και ο χρόνος έκθεσης είναι έως και 10 δευτερόλεπτα.

Ο θόρυβος σκοτεινού ρεύματος προκαλείται από τη θερμική κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στον αισθητήρα της κάμερας. Όλα τα άτομα υφίστανται θερμική δονητική κίνηση και περιστασιακά ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να «πηδήξει» από το υπόστρωμα του αισθητήρα της κάμερας σε ένα πηγάδι εικονοστοιχείων όπου αποθηκεύονται τα ανιχνευμένα φωτοηλεκτρόνια. Είναι αδύνατο να γίνει διάκριση μεταξύ αυτών των «θερμικών» ηλεκτρονίων και των ηλεκτρονίων που έχουν προκύψει μέσω της επιτυχούς ανίχνευσης ενός φωτονίου. Κατά την έκθεση μιας εικόνας, αυτά τα θερμικά ηλεκτρόνια μπορούν να συσσωρευτούν, συμβάλλοντας σε ένα σήμα σκοτεινού ρεύματος υποβάθρου. Ωστόσο, ο ακριβής αριθμός ηλεκτρονίων είναι τυχαίος, οδηγώντας στη συμβολή του θορύβου σκοτεινού ρεύματος. Στο τέλος της έκθεσης, όλα τα φορτία μετρώνται και αφαιρούνται από το εικονοστοιχείο, έτοιμα για την επόμενη έκθεση.

Ο θόρυβος του σκοτεινού ρεύματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία, αλλά εξαρτάται επίσης σε μεγάλο βαθμό από το σχεδιασμό και την αρχιτεκτονική του αισθητήρα της κάμερας και τα ηλεκτρονικά της κάμερας, επομένως μπορεί να διαφέρει σημαντικά από κάμερα σε κάμερα στην ίδια θερμοκρασία αισθητήρα.

Είναι σημαντικό το χαμηλό σκοτεινό ρεύμα για την απεικόνισή μου;Το αν μια δεδομένη τιμή ρεύματος σκότους θα συμβάλει σημαντικά στην αναλογία σήματος προς θόρυβο και στην ποιότητα της εικόνας των εικόνων σας εξαρτάται αποκλειστικά από το σενάριο απεικόνισης που χρησιμοποιείτε.

Για σενάρια απεικόνισης με έντονο φωτισμό με χιλιάδες φωτόνια ανά pixel μετά από έκθεση στην κάμερα, το σκοτεινό ρεύμα είναι πολύ απίθανο να έχει σημαντική επίδραση στην ποιότητα της εικόνας, εκτός εάν η έκθεση είναι...mΤα es είναι πολύ μεγάλα (δεκάδες δευτερόλεπτα έως λεπτά) όπως σε εφαρμογές αστρονομίας.