噪音是什么？手机摄像头杀手

在我们的复习视频中，总是有一个对“noise”的描述。

那么噪音是什么呢？

让我们以Hammer's nut pro2 proof为例。天空出现红、绿、蓝、白等混合颜色，可以简单概括为rgbw点，就是噪声点。除了天空，建筑物上，树叶里面，都有各种各样的斑点。一些手机被涂成块状或片状。一般来说，彩色噪声比较难看，黑白噪声比较好，而且容易消除。

以百度百科全书的定义为例。噪声主要是指CCD (CMOS)在接收和输出光信号的过程中产生的图像的粗糙部分，也指图像中不应该出现的外部像素，通常是由电子干扰产生的。这些噪声信号会影响图像的纯度。

噪声信号主要包括椒盐噪声和条形噪声等，简单了解一下就行了。

椒盐噪声是图像传感器、传输通道、解码处理等产生的黑白光和黑点噪声。很容易看出来。

在第二幅图中，人的形状几乎看不见。就是在原图的基础上加了很多椒盐噪点。我们称之为黑白杂乱，或者黑白噪音。

条纹噪声是图像中具有一定周期性、方向性和条纹分布的一种特殊噪声。这种噪声是由于扫描探头元件正负扫描的差异、传感器的机械运动以及卫星传感器光和电气元件在重复扫描地物时成像过程中的温度变化造成的。

简单地说，就是几行。我就不详细讲了。它可以被消除。下面两幅图像是条带噪声和消去后的结果。这不是问题。当我们拍摄屏幕时出现的摩尔模式并不是条带噪声。

荒原线往往是不规则的。如下图所示

色噪我们以后再讲，有一些概念不看字，一下子就很难理解了。

为什么这么吵？

CCD和CMOS传感器都存在像素热的问题，即图像质量与温度有关。如果机器温度升高，噪声信号就会太强，在图中不应该出现的地方就会形成斑点。这些点是噪声点。

噪音有几个原因，

1. 敏感区域太小会产生噪音。换句话说，光转换成图像的效率很低，而且会有噪声。摄影区域最多就是我们所说的摄影基底，或单像素大小。事实上，我们看到的90%的噪音都来自敏感区域。这就是一级迪达杀人的原因。相机的cmos含量往往是手机的几倍，这意味着噪音要小得多。而且手机里面底部大，夜景噪音会少一些。

这是因为组成像素的光电二极管的转换效率与面积成非线性比例。假设一个面积为1平方厘米的光电二极管的转换效率约为35%，当面积减小到7平方微米(1 dsmk3像素面积)时，转换效率将急剧下降到1%以下。便携式相机或手机集成的CMOS越来越多，光电转换效率更低。

2. 温度引起的热噪声。

光电转换的低效率意味着从CCD/CMOS读取的信号必须被放大才能使用。其实ISO就是调整了这个信号的放大速率，而在信号放大的过程中，不可能只是放大分离电平的信号，必然伴随着噪声信号的同步放大，再加上CCD/CMOS的集成度越高，热量必然也就越高，热量噪声也就越大，噪声也就越严重。Iso是感光度。所以iso是决定噪声的一个因素。同时，更高的iso可以获得更高的亮度，这有助于降低快门速度，减少压力，防止抖动。无三脚架，高iso，低快门，高噪音。一个三脚架允许长快门，低iso和小噪音。

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4. JPEG格式图像压缩产生的噪声

由于JPEG图像在图像大小减小后仍然显得自然，因此可以使用特殊的方法来减小图像数据。此时，它处理一个单元中的顶部、底部、左侧和右侧88像素。特别地，88像素边的位置将与下一个88像素单位不自然地结合。

JPEG压缩产生的图像噪声也称为块噪声。压缩率越高，图像噪声越明显。

5模糊滤波产生的噪声

模糊滤波所产生的图像噪声与JPEG所产生的图像噪声是一样的。有时是数码相机内部处理时产生的，有时是使用图像抛光软件进行处理时产生的。我们不再多说了。

如何减少噪音

为了探索消噪原理，我们可以理解信噪比和灵敏度的概念，这是在最后添加的。但我们的最终目标是减少噪音。要减少的噪音不超过两种。黑白噪声，也叫亮度噪声或亮度噪声。而彩色噪声，或数字噪声，主要是由于信噪比。低光和高iso会造成很多颜色噪声。

有两种方法：一是硬件法，二是软件法

1. 硬件法，是为了便于理解和记忆，其实是在拍摄之前就可以做的事情。它是使用cmos与一个大的摄影底座，降低iso，增加光圈，并适当延长快门时间。Iso光圈快门这个容易理解，属于摄影参数。基板是通过cmos尺寸除以像素数得到的。假设低和固定的灵敏度，像素越高，cmos必须越大。这意味着一个新的。如果cmos是固定的，像素必须降低以使基板更大。手机的cmos尺寸基本是固定的，所以像素与摄影背景成反比。我们需要妥协。

在参数方面，iso越高，噪声越亮越重。方便缩短快门时间，减少抖动。如果iso降低，亮度就会降低，快门时间就会变长。光圈越大，亮度越高，同时会失焦，还可能造成画质下降和失真等副作用。而且由于光圈很大，硬件也会很贵。

2软件法。事实上，有很多方法。你不是算法团队的一员，所以你不需要知道这些细节。只要知道你要涂抹和替换噪音。

多帧合成，也称为hdr，也有助于降低噪声。由于多帧构图有多张照片相互比较，可以消除噪声，保留清晰的部分进行构图。同时多幅合成图像的亮度会更好，不需要像高iso一样，可以降低高iso的降噪压力。HDR还使图像完成需要更长的时间。拍摄多个镜头需要时间。我们将在每次评测中比较不同手机的hdr水平，作为夜景优化的重要组成部分。

以参考文献结束并编辑

信噪比和灵敏度

信噪比中的“字母”指的是信号本身，这是有用的部分；“噪声”是指外界干扰或设备本身因素所产生的噪声，信号在传输过程中受到各种干扰，或设备加热都能产生噪声，而噪声与信号本身无关，即噪声的功率不随有效信号的强度而变化，对于一个固定的系统，噪声的功率一般是恒定的。信噪比是指信噪功率的比值。信噪比越高，信号中有用成分越多，噪声越小，表明信号质量越好；反之，信噪比越低，信号中噪声越多，说明信号质量越差。

有两种方法可以提高信噪比。一种是增加信号本身的振幅。例如，当我们用数码相机拍摄时，我们会发现画面中明亮部分的噪声波明显小于黑暗部分的噪声波，而且噪声波总是先从黑暗部分产生。所以光的部分比暗的部分信噪比更高。为了提高图片的质量，降低图片中的噪声，可以采用增加曝光的方式来提高信噪比。

在实际拍摄过程中，增加曝光的方法并不总是可行的。709模式拍摄时，数码相机对高光部分的信号切割非常牢固。只要曝光大于一定值，所有高光部分就会被“屏蔽”，导致画面呈现“死白”，没有层次。因此，降低摄像系统本身产生的噪声是提高信噪比最有效的手段。在目前的技术条件下，数码相机的主要噪声源是CCD或CMOS。

我们知道，CCD或CMOS产生的模拟信号要经过放大后再转换成数字信号，数字信号抗干扰能力强，其存储、传输和各种处理一般不会影响信噪比，所以噪声主要产生在模数转换这一阶段之前。在这个阶段，传感器对噪声的“贡献”是最大的，它自身的性能在一定程度上决定了整个数字摄影系统的信噪比。

感光度，又称胶片速度，是指感光材料产生光化学作用的能力，是衡量参考密度相互曝光的一种标准。一般来说，就是事先规定一个参考密度，以达到这个密度所需的曝光量的倒数为感光度，那么，达到规定密度所需的曝光量越小，感光度越高。

电子传感器“曝光”的过程实际上是光电转换的过程，将光能转化为电荷，电荷的多少取决于曝光的多少。我们可以把电荷量与薄膜的密度作比较。两者都与一定范围内的曝光量呈线性相关。我们能不能把电荷看作胶片的密度，用电荷的多少来定义数码相机的感光度？虽然两者具有相同的性质，但电荷是瞬态的，无法测量，因此数码相机不使用电荷的概念。

数码相机的速度与信噪比密切相关，信噪比决定了最大速度。目前，许多数码相机的感光度是可调的。在高灵敏度下，信噪比较低，图像噪声更明显。因此，如果条件允许，我们应该尽量使用较低的灵敏度来获得较好的图像质量。此外，在数字世界中，灵敏度也被称为灵敏度。

事实上，有很多种方法来定义数码相机的ISO感光度。本文主要讨论信噪比的定义，以便了解数码相机ISO感光度的性质。采用CCD或CMOS作为传感器的数码相机，会先将电荷转换成电压，然后对电压进行放大，而噪声主要出现在电荷积累和电荷转换成电压的过程中，所以在电压放大的过程中，噪声会随着信号一起放大。一般认为，暴露量与累积的电荷量成正比，而与噪音的绝对水平无关。如果有一种不产生噪音的CCD或CMOS，我们就可以制造出无限高灵敏度的数码相机，因为即使只产生非常微弱的电荷，我们也可以将其转化为可用的信息，但这只是一种假设。在实际系统中，信号总是伴随着噪声，灵敏度应根据信噪比要求来确定。例如，作为民用的低端数码相机，制造商可能认为相机信噪比为40dB是可以接受的。当信噪比仅为40dB时，其灵敏度可高达ISO6400;假设另一家专业厂家也生产完全相同的相机，他们认为信噪比必须是49dB才能满足专业用户的需求，那么厂家只能将最大灵敏度设置为ISO800，因为一旦灵敏度超过ISO800，信噪比就会低于49dB。因此，我们在了解数码摄影系统的灵敏度时，不仅可以看厂家的灵敏度标称值，还可以看达到一定灵敏度时的信噪比水平。往往厂家在宣传中并不强调信噪比，但一般可以在产品宣传手册中查询。