[Ruído de leitura] – O que é ruído de leitura?

Quando uma câmera mede a quantidade de luz capturada em cada pixel de uma aquisição, sempre há algum grau de erro. Essa imprecisão é chamada de Ruído de Leitura ou Ruído de Leitura.

Como sinais compostos por diferentes números de fótons são capturados e convertidos em sinais elétricos medidos em elétrons, o ruído de leitura é especificado em números de elétrons (e-). Devido à precisão da eletrônica em câmeras científicas modernas, esse ruído de leitura é tipicamente muito pequeno, da ordem de 1 a 3e- para câmeras de imagem com pouca luz.

Para aplicações com altos níveis de iluminação, como onde milhares de fótons são capturados por cada pixel, essa barra de erro é minúscula em comparação com o sinal, portanto, ruídos de leitura inferiores a 5e- podem ser efetivamente ignorados. Por exemplo, comparado a um sinal de 2.000 fotoelétrons, um ruído de leitura de até 10e- faria uma diferença inferior a 3% na relação sinal-ruído e provavelmente seria imperceptível. No entanto, para baixos níveis de iluminação, onde a contagem de fótons pode estar na casa das dezenas de fótons, um baixo ruído de leitura pode desempenhar um papel significativo na relação sinal-ruído e na qualidade da imagem.

Devido à sua arquitetura paralela, todas as câmeras CMOS apresentam uma distribuição de valores de ruído de leitura de pixel para pixel. Portanto, às vezes, dois valores para o ruído de leitura em e- são citados nas folhas de especificações. O valor da Mediana é especificado de forma que 50% dos pixels tenham um valor de ruído de leitura igual ou inferior a esse valor, fornecendo informações sobre o valor típico de ruído de leitura para a câmera. O valor da Raiz Quadrada Média (RMS) especifica a raiz quadrada média de toda a distribuição do ruído de leitura, fornecendo informações sobre a extensão dos pixels com alto ruído de leitura que não estão incluídos na medição da Mediana.

Algumas câmeras especializadas em imagens com pouca luz possuem um modo de baixo ruído chamado modo de Multiamostragem Correlacionada, ou CMS. Nesse modo, uma certa redução na taxa de quadros é compensada por uma medição de sinal mais precisa, resultando em valores de ruído de leitura de apenas cerca de 1,1e- (Mediana) / 1,2e- (RMS).