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。

規格核對與現場評估流程

  1. 核對測試條件——查閱規格書是否列出量測信噪比時的照度、增益、快門及降噪設定,缺少條件的數值只作參考。
  2. 檢視最低照度註腳——留意是否使用慢快門或開啟紅外模式達成,兩者對實際可用性影響很大。
  3. 設定增益上限——在攝影機設定中限制最高增益,以雜訊水平換取可辨識畫面,避免夜間畫面滿佈雜點。
  4. 分開檢視靜態與動態——降噪功能在靜止畫面效果明顯,應同時觀察移動目標是否出現拖影或細節流失。
  5. 評估補光方案——若夜間需辨識面容或車牌,優先改善現場照明或紅外補光,效果通常勝於單靠調高增益。
  6. 記錄實測結果——把日間與夜間截圖、設定參數及可辨識距離納入驗收文件,作為日後比較基準。

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。

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常見問題

信噪比數值愈高是否代表畫質一定較好?
不一定。信噪比只描述訊號相對雜訊的比例,並且依附於原廠的測試條件。兩款攝影機若在不同照度與增益設定下量測,數值無法直接比較;此外解像度、鏡頭質素、寬動態表現與降噪處理方式同樣影響觀感。判斷畫質應以相同場景下的實測影像為主要依據。
為何夜間畫面的雜訊比規格所示明顯得多?
因為規格數值通常在充足照明且增益關閉或固定於低值的條件下量測。夜間光線不足時,攝影機會自動提高增益以維持亮度,雜訊隨訊號一併放大,實際信噪比因此低於規格所列水平。要改善此情況,較有效的方向是增加現場照明或紅外補光,而非只調整攝影機設定。
開啟降噪功能是否可以解決雜訊問題?
可以改善觀感,但存在代價。降噪多以時域或空域方式抑制隨機雜訊,時域方式在移動目標上容易造成拖影,空域方式則可能令細節與紋理變得平滑。若場景需要辨識面容、車牌或文字,降噪強度過高反而不利,應在有移動目標的實際場景中逐級測試後選定設定。
信噪比與最低照度規格有何分別?
信噪比描述在指定條件下訊號與雜訊的比例,最低照度描述攝影機仍可輸出可用影像所需的最低光線水平。兩者相關但不等同:達到最低照度時,攝影機往往已提高增益甚至啟用慢快門,此時信噪比會明顯下降,影像雖有輸出但雜訊多且可能出現動態模糊。
標書應如何處理信噪比要求?
建議要求投標方同時提交數值與量測條件,包括照度、增益、快門及降噪設定,避免收到條件不同而無可比性的數字。更實際的做法是加入現場示範或試裝條款,在實際安裝位置的夜間條件下拍攝樣本影像,並以能否辨識指定距離的目標作為驗收依據。

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