[ Pimeävirta ] – Onko heikko pimeävirta tärkeä kuvantamiselleni? |

Pimeä virtaon kameran kohinanlähde, joka on lämpötilasta ja valotusajasta riippuvainen ja mitataan elektroneina pikseliä kohti valotusaikasekuntia kohti. Sovelluksissa, joissa valotusajat ovat alle sekunnin ja pimeävirta alle 1 e-/p/s, se voidaan tyypillisesti jättää huomiotta signaali-kohinasuhdelaskelmissa.

Esimerkiksi pimeävirran arvolla 0,001 e/p/s sekä 1 ms:n että 60 sekunnin valotusajat johtavat molemmat merkityksettömään kohinaan, jossa kohinan arvo saadaan kertomalla pimeävirran arvo valotusajalla, kaikki neliöjuuren alapuolella. Toinen kamera, jonka valotusaika on 2 e⁻/p/s ja valotusaika 60 sekuntia, aiheuttaisi kuitenkin ylimääräisen √120 = 11 e⁻ pimeävirran kohinaa, joka voi olla paljon merkittävämpää kuin lukukohina alhaisissa valaistustasoissa. Silti 1 ms:n valotuksella jopa tämä korkeampi pimeävirran taso olisi merkityksetön.

Kuva 1: Kuva 1(a) on peräisin Tucsenin jäähdytetystä CMOS-kamerasta.FL 20BWettä pimeävirta on niinkin alhainen kuin 0,001 e/pikseli/s. Kuva 1(b) osoittaa, että kuvassa 1(a) ona erinomainen tausta, jokaaLähes immuuni pimeän virran kohinalle, vaikka valotusaika on jopa 10 sekuntia.

Pimeävirtakohina syntyy elektronien lämpöliikkeestä kameran kennossa. Kaikki atomit kokevat lämpövärähtelyliikettä, ja joskus elektroni voi "hypätä" kameran kennon alustasta pikselin kuoppaan, jossa havaitut fotoelektronit ovat varastoituneita. Näitä "lämpö"elektroneja on mahdotonta erottaa fotonin onnistuneen havaitsemisen seurauksena syntyneistä elektroneista. Kuvan valotuksen aikana nämä lämpöelektronit voivat kerääntyä ja myötävaikuttaa taustalla olevaan pimeävirtasignaaliin. Elektronien tarkka lukumäärä on kuitenkin satunnainen, mikä johtaa pimeävirtakohinaan. Valotuksen lopussa kaikki varaukset mitataan pikselin tyhjentyneenä seuraavaa valotusta varten.

Pimeävirtakohina on lämpötilasta riippuvainen, mutta se on myös erittäin riippuvainen kameran kennon suunnittelusta ja arkkitehtuurista sekä kameran elektroniikasta, joten se voi vaihdella suuresti kamerasta toiseen samassa kennon lämpötilassa.

Onko heikko pimeävirta tärkeä kuvantamiselleni?Se, vaikuttaako tietty pimeävirran arvo merkittävästi kuviesi signaali-kohinasuhteeseen ja kuvanlaatuun, riippuu täysin kuvausskenaariostasi.

Kirkkaasti valotetuissa kuvaustilanteissa, joissa on tuhansia fotoneja pikseliä kohden kameran valotuksen jälkeen, pimeävirta ei todennäköisesti vaikuta merkittävästi kuvanlaatuun, ellei valotusaika olemovat hyvin pitkiä (kymmenistä sekunneista minuutteihin), kuten tähtitieteen sovelluksissa.