使用灰階卡輕松搞定圖像信噪比

灰階卡是影像測試學家專門為圖像的信噪比檢測研發(fā)一種測試圖卡。噪聲是指圖像密度的隨機變動，具體指的是膠片的顆粒或者說數(shù)字圖像上像素級的變動。這是一個關(guān)鍵的圖像質(zhì)量因素，和圖像清晰度一樣重要。它和圖像的動態(tài)范圍相關(guān)性較強——即一定亮度范圍內(nèi)相機可以提供的優(yōu)秀的信噪比和反差。因為它和基本的物理學相關(guān)——光的光子性質(zhì)和熱度的熱效應——所以它是必然存在的。幸運的是我們能做到的是極大的降低噪聲——對于數(shù)碼相機，尤其是大像素的數(shù)碼單反相機（4mm2或更大）。但是，在小型的數(shù)碼相機的微小像素的噪音，特別是在高的感光度，通過降噪軟件處理時，會帶有明顯的副作用。

一般監(jiān)控攝像機的圖像信噪比是在50dB，像美電貝爾系列BL-CB800ATM-N。 ?

信噪比是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號s/n來表示。由于在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，信噪比的單位用db來表示。一般攝像機給出的信噪比值均是在agc（自動增益控制）關(guān)閉時的值，因為當agc接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。?信噪比的典型值為45~55db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60db，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。 ? ??

大多數(shù)情況下，噪聲被認為是質(zhì)量的退化。但一些黑白攝影師卻偏偏喜歡它的圖像效果，有很多人青睞35mm?Tri-X膠片。（膠片顆粒和數(shù)字噪聲在算法上有比較大的區(qū)別，前者用的是乘法并且光譜依賴于圖像密度，后者用的是加法。）點彩派畫家，代表人物George?Seurat，s手動創(chuàng)造出圖像“噪聲”，而今天可以用Photoshop在幾秒內(nèi)完成。但是對于大多數(shù)攝影家，當然不希望噪聲的出現(xiàn)。?噪聲的測試可以通過Imatest的很多模塊來實現(xiàn)：?Multicharts，Multitest，eSFR?ISO，Colorcheck，Stepchart，SFR，SFRplus和Uniformity。其中Multicharts，Multitest和eSFR?ISO是功能最全面的三個噪聲測試模塊。?

噪聲在灰階卡中的表現(xiàn)如下圖所示。噪聲的計算通常用的是均方根RMS，A到C列是通過灰階卡來模擬的信號噪聲。這種方法是通過最小密度0.05并且密度階梯為0.1，等同于柯達Q-13和Q-14測試卡。他們是經(jīng)過了伽馬值1/2.2（根據(jù)標準）的調(diào)整。此圖增加了比常規(guī)相機更多的信號噪聲，如A列和B列，而C列是無噪聲，D列則是佳能EOS-10D在感光度1600下拍攝Q-13灰階卡時的一個真實情況?？梢悦黠@的看出噪聲，但是對于1600感光度的相機來說已經(jīng)是非常好的表現(xiàn)了，無疑是經(jīng)過了軟件后期的降噪處理。A列灰階反映的是傳感器內(nèi)部的常量噪聲，也就是說在進行伽馬編碼處理之前。而當它進行1/2.2伽馬編碼之后，噪聲在暗區(qū)增強，而在亮區(qū)減弱。柯達方面指出這并不是一個真實的情況。因為傳感器噪聲應該是在亮區(qū)趨向于增強。?

B列的灰階圖案中噪聲則顯得比較均勻，也就是說在像素層面上它是一個不變量。噪聲應該因此而在傳感器中隨著亮度升高得到增強（在進行伽馬編碼之前），因此相對于A更加接近實際傳感器的表現(xiàn)。?

噪聲趨向于是一個常量，除非是在非常暗的區(qū)域，因為肉眼很難觀察到。而噪聲在最亮的區(qū)域則會比較低，因為色調(diào)相應曲線“S”與伽馬曲線疊加。基于?

這些原因，處于中間的灰度區(qū)——噪聲最容易看到的區(qū)域，經(jīng)常用來計算噪聲平均值。通常省略掉圖像密度大于1.5或者小于0.1的那些區(qū)域。

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