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과학

암 잡음

암 잡음과학
영문명
Dark noise
주요 원인
열적으로 생성되는 전하의 변동
관련 값
암전류와 적분 시간
포아송 모형
표준편차 = √(평균 암전하 수)
암 잡음은 빛이 없어도 검출기에서 생성되는 전하의 수가 통계적으로 달라지면서 생기는 변동이다. 영상 센서에서는 열적으로 발생한 암전하의 변동을 뜻하며, 평균 암신호와 그 주변의 무작위 잡음을 구분해야 한다.

어두운 상태에서도 생기는 전하

카메라의 센서는 빛에 의해 만들어진 전하를 읽지만, 빛과 무관하게 열적으로 생성되는 전하도 있다. 같은 노출 조건을 반복해도 그 개수는 항상 동일하지 않다. 암전류가 만드는 평균적인 신호와 측정마다 달라지는 부분을 따로 생각해야 한다.

노출 시간의 영향

암전류를 초당 생성되는 전자 수로 표현하면 여기에 적분 시간을 곱하여 평균 암전하 수를 구할 수 있다. 예를 들어 초당 0.2전자에 500초를 곱하면 평균 100전자다. 포아송 모형의 표준편차는 100전자가 아니라 그 제곱근인 10전자다.

배경을 빼도 남는 이유

어두운 상태에서 얻은 기준 영상을 빼면 평균 암신호를 보정할 수 있다. 그러나 시료 영상에서 실제로 발생한 암전하의 무작위 변동을 미리 정확히 아는 것은 아니다. 평균을 제거했다는 사실과 잡음이 사라졌다는 주장은 다르다.

냉각과 다른 잡음

암전류는 온도에 영향을 받으므로 센서를 냉각하여 암신호와 관련 잡음을 줄일 수 있다. 다만 실제 결과에는 읽기 잡음과 광자 샷 잡음 등 다른 요인도 포함된다. 모든 카메라에서 암 잡음이 항상 가장 크거나 항상 무시할 수 있다고 정해 놓을 수는 없다.

관련 문서

광자 샷 잡음 / 포아송 분포 / 표준편차 / 온도 / CCD / 실리콘 광증배기 / 광다이오드 / 측정