【導(dǎo)讀】除卻解像力和色彩還原力之外，訊噪比（S/N）、色像差（Chromatic Aberration）、動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range）以及白平衡（WB）也是常被拿來衡量一部數(shù)字相機(jī)的比較標(biāo)準(zhǔn)。其中訊噪比（S/N）或稱噪音抑制能力（Noise Reduction）占影響畫質(zhì)表現(xiàn)相當(dāng)大的比重，尤其是長時(shí)間間曝光拍照時(shí)，例如：夜景或是黎明黃昏時(shí)分，數(shù)字影像常常因?yàn)樵胍暨@一項(xiàng)敗給了傳統(tǒng)底片。
噪音如何產(chǎn)生？
區(qū)別數(shù)字與傳統(tǒng)影像，噪音（Noise）是一個(gè)重要的觀察指標(biāo)。取代傳統(tǒng)底片的數(shù)字感光原件 CCD / CMOS（相關(guān)電子感光原件的介紹請(qǐng)參考前面的講座）本身就是一個(gè)消耗能量（電力）的設(shè)備。有能源的消耗，自然就會(huì)產(chǎn)生熱量，『熱』導(dǎo)致晶片材質(zhì)的電子活動(dòng)加劇，受熱的電子不斷的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了電流，形成所謂的『暗電流』（Black Level）。
蓋上鏡頭蓋長時(shí)間曝光8秒的 Olympus E-10 畫面(放大16倍）上明顯出現(xiàn)噪音產(chǎn)生的白點(diǎn)（黃框）
一般感光原件的暗電流范圍通常在 0.075nA/cm2~2.0 nA/cm2之間
理想的光感測(cè)器其暗電流應(yīng)該是零，但現(xiàn)實(shí)世界里這樣的理想材質(zhì)還在研究階段。當(dāng)然，還有其他因素同樣會(huì)影響暗電流的產(chǎn)生，然而『熱』卻是最顯著的影響因素。暗電流的存在，讓即使沒有 光進(jìn)入數(shù)字相機(jī)之中，卻因光電二極管自行釋放的電流，彷彿開了另一道『窗口』感應(yīng)光線；當(dāng)暗電流電壓與低亮度光的電壓相當(dāng)時(shí)，感光原件的畫素就彷彿『看到了』景物，從而導(dǎo)致曝光，并將結(jié)果呈現(xiàn)在畫面上。
噪音消除 Noise Reduction
噪音的存在對(duì)早期的數(shù)字相機(jī)來說，就揮之不去的夢(mèng)魘！想像一下，當(dāng)你身在人群之中，多人講話的音量（Noise）蓋過了你原本說話的聲音（Signal），逼得你不得不提高嗓門大聲說話，來獲得短暫清楚的信息，可是與此同時(shí)更多人就必須提高更大的音量來彼此對(duì)談，信號(hào)（Signal）和噪音（Noise）就是在這樣里來我往之間取得平衡。這也導(dǎo)出 SNR訊噪比公式： SNR= Signal / Noise （單位 dB）。
上：ISO12233測(cè)試原圖 SN=116.4 / 下：加強(qiáng)銳利化后 SN 降到13.68 訊噪曲線也有了改變
SNR數(shù)據(jù)需要于光亮臨界點(diǎn)之處，想取得清楚影像時(shí)非常有用。由于開發(fā)低噪音比材質(zhì)之困難度太高，攜帶型相機(jī)設(shè)備又不適合運(yùn)用成本高的散熱機(jī)制。因此，處理噪音的方法轉(zhuǎn)而用內(nèi)建韌體或軟件的方式來執(zhí)行，例如：同時(shí)拍攝兩張照片，其中一張系關(guān)閉光圈拍攝之，用以比對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的噪音處，從而消除之，稱之 Noise Reduction。我們會(huì)在后續(xù)的章節(jié)中另開專文討論。
Noise 噪音檢測(cè)
關(guān)于數(shù)字相機(jī)的噪音檢測(cè)，你可以用很簡單的方式，蓋上鏡頭蓋，直接長時(shí)間曝光（一般消費(fèi)型數(shù)字相機(jī)約2秒，專業(yè)型可以手動(dòng)調(diào)整M模式，取得8秒甚至 bulb 的曝光時(shí)間）。再將影像拉回到電腦軟件之中，啟動(dòng)色調(diào)分佈圖（見下左），比較與純黑影像的區(qū)別（下右圖）。
數(shù)據(jù)化的噪音檢測(cè)
Imatest 這套軟件提供了多組 Noise 噪音測(cè)試方式，包括由 ISO12233、Q-13 與 ColorChecker 所構(gòu)成，方便使用者檢查各個(gè)階段相機(jī)噪音表現(xiàn)。其中 ISO12233的測(cè)試之中，提供了完整的 Noise 圖表，內(nèi)容包含平均 S/N 值（S/N mean），該值越大代表信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，影像也就越清晰。另外，右圖之中還提供 Shannon channel capacity，一般稱之為香濃定律或 Shannon information transmission capacity C 香濃容量，這是一個(gè)非常重要的電子學(xué)方程式，如下：
C = Wlog2(S/N+1)
該方程式原意是用來計(jì)算單一頻道中所能攜帶最大的訊息量（不包括 Noise 噪音），在這里被用來檢測(cè) L 明度之中所含正確信息的數(shù)量。在數(shù)據(jù)中顯示三種不同的反差狀況，100％代表正常反差下影像的香濃數(shù)量，10％代表低反差的表現(xiàn)，1％ 則是用來檢查大范圍區(qū)域（例如：天空）的信息含量。
加入 Shannon channel capacity 的主要用意在于避開數(shù)字相機(jī)內(nèi)建的 Noise Reduction 機(jī)制，多數(shù)的 NR 設(shè)計(jì)會(huì)將低反差的訊號(hào)移除，藉以達(dá)到平衡畫面的效果，但于此同時(shí)也會(huì)減低畫面細(xì)節(jié)的表現(xiàn)。對(duì)于一般的 Noise 檢測(cè)來說，NR 確實(shí)可以達(dá)到提升 S/N 比的效果。但對(duì) Shannon channel capacity 檢查來說，NR 的機(jī)制就不那么明顯，比較能夠正確的計(jì)算出 Noise 的范圍，提供使用者正確的資訊。
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