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과학

읽기 잡음

읽기 잡음과학
영문명
Readout noise
주요 발생 과정
센서 신호의 판독
대표 표기
전자 수 RMS
비교할 조건
화소 범위와 측정 및 보정 조건
읽기 잡음은 영상 센서에 모인 신호를 읽어 전기적 출력으로 변환하는 과정에서 더해지는 변동이다. 빛의 통계적 변동인 광자 샷 잡음이나 노출 중 생기는 암 잡음과 구별하며, 흔히 전자 수의 RMS 값으로 표현한다.

광자 수의 변동과 구분

빛을 모은 뒤에는 센서의 전하를 읽고 출력 신호로 바꾸는 과정이 필요하다. 이 판독 과정의 변동은 입사 광자 수 자체의 통계적 차이와 다른 잡음 성분이다. 매우 약한 신호를 측정할 때에는 같은 광자 수에서도 판독 특성이 결과에 중요해질 수 있다.

RMS와 중앙값

센서의 화소별 잡음이 서로 다르면 중앙값과 RMS 값이 같지 않을 수 있다. 중앙값은 절반의 화소가 그보다 작고 절반이 크다는 위치를 나타낸다. RMS는 값들을 제곱해 평균한 뒤 제곱근을 취하므로 큰 잡음을 가진 화소의 영향이 더 반영된다.

간단한 비교 예

세 화소의 잡음 크기를 각각 1, 1, 4라고 가정하면 중앙값은 1이다. RMS는 √((1+1+16)/3) = √6으로 약 2.45다. 중앙값 1만 보고 모든 화소가 잡음 1에 가깝다고 판단하면 분포의 큰 값을 놓치게 된다.

사양을 읽는 조건

잡음 수치를 비교할 때는 어느 화소까지 포함했는지 확인해야 한다. 일부 이상 화소를 제외했는지, 화소 보정 기능을 적용했는지도 결과에 영향을 줄 수 있다. 센서 전체를 대표하는 수치인지가 분명해야 시뮬레이션이나 신호 대 잡음비 계산에 알맞게 사용할 수 있다.

관련 문서

광자 샷 잡음 / 암 잡음 / 제곱평균제곱근 / 중앙값 / CCD / CMOS / 신호 대 잡음비 / 측정