Was verursacht Chroma-Rauschen in einem Bildsensor?

Ich versuche zu verstehen, was Chroma-Rauschen in einem Bildsensor verursacht, insbesondere warum es so sichtbar ist, wenn der ISO-Wert auf einen sehr hohen Wert eingestellt ist (was für CMOS meiner Meinung nach bedeutet, dass vorher ein Verstärker mit einem hohen Verstärkungswert vorhanden ist der Auslese-ADC?). Seine Rauschstruktur scheint ein sehr niedriges räumliches Frequenzverhalten zu haben, da ich einen digitalen Bildverarbeitungsfilter mit einem sehr großen Kernel benötige, um es zu entfernen. Ich glaube nicht, dass dies durch typisches Photonenschussrauschen verursacht wird. Vielleicht irgendeine Form von Dunkelstrom-Schussrauschen oder möglicherweise thermische Effekte?

Alle Kommentare, Vorschläge oder Links zu Papieren usw. sind sehr willkommen. Danke vielmals!

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Ich freue mich, dass diese Frage verschoben wird. Meine Begründung für das Posten der Frage hier ist, dass es anscheinend sehr wissende Sensorleute gibt, die hier Fragen beantworten
Physikalisch gibt es so etwas wie "Chroma-Rauschen" nicht, da ein Pixel (Sensel) nicht einmal weiß, welche Farbe aus seiner Ausgabe erzeugt wird. Es gibt nur "normale" Rausch- und Bildverarbeitung. Ein hoher Rauschpegel führt dazu, dass der Demosaicing-Algorithmus fehlschlägt und Farbkleckse erzeugt. Je nach Einstellung können Sie mehr oder weniger Farbrauschen oder mehr oder weniger Details aus demselben Rohbild herausholen.
@szulat, größtenteils würde ich dieser Aussage zustimmen, aber abhängig von der CFA-Position und damit der Wellenlänge des Photons dringt das Photon für eine Farbkomponente tiefer in das Silizium ein als für eine andere. Ich stimme nicht zu, dass das Chroma-Rauschen auf Demosaik-Fehler zurückzuführen ist

Antworten (1)

Das Schrotrauschen geht mit der Quadratwurzel der Anzahl der Photonen einher, sodass Sie jedes Mal, wenn Sie 1/4 der Photonen haben, das 2-fache des Rauschens haben (in Bezug auf das Signal). (Beispiel – 400 Photonen haben 20 durchschnittliches Rauschen, 100 Photonen haben 10, also gehen Sie von Rauschen zu 1/20 bis 1/10.)

Beachten Sie, dass die Pixelelektronenkapazität mit steigendem ISO-Wert sinkt, da es eine Grenze gibt, wie weit Sie das Signal multiplizieren können, bevor Sie den Bereich verlassen. Beispielsweise hat eine Nikon D800 eine Kapazität von 81.000 Elektronen pro Pixel bei ISO 100, aber nur 175 bei ISO 51.200. Weiß ist immer noch ein voller Pixel, sodass Sie sehen können, wie viel mehr Rauschen Sie erhalten, wenn Sie den ersten Absatz anwenden.

Auch das Leserauschen (von Sensor/Elektronik) wird durch den ISO-Verstärker zusammen mit dem Signal verstärkt. Wenn Sie 10.000 Signalelektronen haben, ist 2 Elektronen Leserauschen sehr wenig (insbesondere im Vergleich zu den durchschnittlichen 100 Elektronen Schrotrauschen). Wenn Sie 16 Elektronen haben, müssen die 4 Elektronen des Schrotrauschens und 2 des Leserauschens sehr groß aussehen, insbesondere nachdem der ISO-Verstärker das Ganze mit 32x oder was auch immer multipliziert hat.

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