攝影機信噪比S/N Ratio代表甚麼?
信噪比是有用影像訊號與背景雜訊的功率比值,以分貝表示。規格表寫上不低於某一分貝數值,代表在原廠指定的測試條件下,影像訊號相對雜訊的強度水平,數值愈高表示畫面雜訊相對愈少。
信噪比的定義與分貝表示
信噪比比較的是感光元件輸出的有用訊號與各種雜訊來源之間的比例。雜訊來源包括感光元件本身的讀出雜訊、暗電流造成的雜訊,以及在光線不足時提高增益所同時放大的隨機雜訊。由於兩者的差距跨度極大,業界以分貝這種對數方式表示,令數值範圍較易閱讀與比較。
採用對數表示帶來一個容易被忽略的後果:分貝數的差距與感觀差異並非線性關係。相差數個分貝在畫面上已可能是明顯的雜訊差別,因此比較規格時不宜以數字相減後的絕對值作直觀判斷,應理解為比例上的差距。
規格所列的數值必然對應一組測試條件,通常是在充足照明、增益關閉或設定於指定值、特定快門與特定影像處理設定下量測。若廠商未列出測試條件,該數值的可比性有限,因為同一台攝影機在提高增益後的實際信噪比會明顯低於規格所列水平。
訊號與雜訊之比
比較有用影像訊號與讀出雜訊、暗電流雜訊及增益放大雜訊之間的比例。
分貝屬對數表示
數值差距與感觀差異非線性,數個分貝的差別在畫面上已可能明顯可見。
依附測試條件
數值只在原廠指定的照度、增益與處理設定下成立,實際使用時會隨設定變化。
信噪比與其他影像規格的關係
下表列出與夜間畫質相關的常見規格項目,說明各自描述的內容,以避免把不同項目混為一談。
| 規格項目 | 描述內容 | 與信噪比的關係 | 比較時注意 |
|---|
| 信噪比 | 訊號相對雜訊的比例 | 直接反映畫面雜訊多寡 | 須核對量測時的照度與增益設定 |
| 最低照度 | 可輸出可用影像的最低光線水平 | 數值達成時往往已提高增益,信噪比隨之下降 | 需看是否註明快門、光圈與是否開啟慢快門 |
| 最大增益設定 | 影像放大倍數的上限 | 增益愈高雜訊放大愈明顯 | 設定值影響實際信噪比,屬可調項目 |
| 降噪處理 | 以演算法抑制雜訊 | 可改善觀感,但可能損失細節或造成拖影 | 需在移動場景實測,靜態畫面看不出代價 |
| 紅外照射距離 | 補光可覆蓋的距離 | 補光充足可令增益不必提高 | 需注意近距離過曝與遠處光線不足 |
由此可見,單看信噪比無法判斷夜間表現。實務比較應把信噪比、最低照度的測試條件、降噪設定的副作用及補光安排一併考慮,並以現場實測影像作最終依據。
香港夜間場景的實際情況
香港市區夜間光害普遍,街道與商場外圍多有招牌與路燈,攝影機所處環境往往不是全黑而是明暗交錯。此類條件下雜訊問題常出現在陰影區域:亮處曝光正常,暗處因增益作用而雜訊明顯。改善方向通常是調整測光區域與曝光策略,令需要辨識的位置落在合適曝光範圍,而非單純追求較高的信噪比規格。
另一類常見場景是屋苑後巷、天台、地下停車場與工廈走廊,這些位置照明微弱且維修不便。實務上較可靠的做法是配合固定照明或紅外補光,讓攝影機不必長時間以高增益運作;同時應留意近距離牆面或欄河反射紅外光造成的過曝,令主體反而看不清。
涉及新增照明時需注意供電與相關規定。機電工程署就電力安全發出的資料說明電力裝置須由合適人員處理,補光燈具的供電與接地應由持牌電業工程人員安排。若照明會影響鄰近住宅,亦應調整投射角度與亮度,減少對居民的干擾,並在設計文件記錄安排。