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S/N比(信号対雑音比)の理解と向上#

理想的なカメラセンサーであれば、既定の光量を完全に予測可能な出力電圧に変換します。

残念ながら、そのようなセンサーは存在しません。温度条件や電磁干渉などの要因により、センサーは光を100%正確には変換できません。出力電圧が予想よりもわずかに大きくなることもあれば、小さくなることもあります。期待される理想的な信号と、実際に観測される現実世界の信号との差は、一般的にノイズ(雑音)と呼ばれます。

信号とノイズの関係は、信号対雑音比(SNR:Signal-to-Noise Ratio)と呼ばれます。

SNRは通常、20対1、30対1などの係数で表されます。また、信号対雑音比はデシベル(dB)単位で表されることもよくあります。dB単位での信号対雑音比を計算する式は次のとおりです。

SNR = 20 x log (信号 / ノイズ)

ノイズが信号の一部になると、それをフィルタリングしたり削減したりすることはできません。そのため、以下のようなノイズ発生を抑制するための対策を講じることが最善です。

  • 高品質なセンサーと電子デバイスをカメラに使用する
  • カメラの設計時に優れた電子回路アーキテクチャを使用する
  • センサーおよびカメラ内のその他のアナログデバイスの温度を下げる
  • ノイズの多い環境条件が信号に影響を与えるのを防ぐ対策を講じる(シールドケーブルの使用など)

一般的な間違いとして、SNRを改善するためにゲイン設定を上げることが挙げられます。ゲインを上げると信号とノイズの両方が増加するため、ゲインを上げてもSNRは大きく変化しません。ゲインは、信号に含まれる情報量を増やすための有効な手段ではありません。ゲインは既存の画像のコントラストを変更するだけです。

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