典型的Truesense成像線性CCD的輸出放大器噪聲

在理想的數(shù)碼相機中，CCD的噪聲性能決定著輸出圖像的動態(tài)范圍。噪聲有兩種主要類型：時間噪聲和空間噪聲。盡管可以使用差分技術(shù)來補償空間噪聲，但時間噪聲卻無法提供這種機會。

散粒噪聲是一種時間噪聲，它是由光子隨機到達(dá)傳感器引起的。噪聲與收集的光子數(shù)的平方根成比例。因此，收集更多的光子，意味著更長的曝光時間或傳感器上更大的像素，意味著更高的SNR。例如，具有100個電子的信號具有10個散粒噪聲電子。這是自然界對噪聲的下限：假設(shè)成像儀中的所有其他部件都是完美的，則總噪聲將永遠(yuǎn)不會低于此。

有兩個暫時的白噪聲源：復(fù)位噪聲和輸出放大器噪聲。在這兩種情況下，噪聲源都是電阻。使用相關(guān)雙采樣之類的技術(shù)幾乎可以消除復(fù)位噪聲。降低放大器輸出電阻并增加放大器增益可以減輕輸出放大器的白噪聲。同樣，低通濾波可以減少有效信號帶寬，從而減少產(chǎn)生的噪聲。

有源硅器件還存在暫時的閃爍噪聲，有時稱為1 / f噪聲。對于低于轉(zhuǎn)折頻率的頻率，此1 / f噪聲支配噪聲功率，而對于高于轉(zhuǎn)折頻率的頻率，此噪聲支配噪聲。在轉(zhuǎn)折頻率以下，頻率每降低十倍，噪聲功率就會增加十倍。閃爍噪聲是由氧化硅界面處的陷阱引起的。捕獲在這些陷阱中的電子會阻礙電流的流動，就像流中的卵石一樣。

暫時的暗電流散粒噪聲可能來自兩個來源：表面或整體。無論哪種情況，噪聲電流產(chǎn)生部位都會引入“禁止”能量狀態(tài)，這些狀態(tài)使電子能夠利用熱能從價態(tài)躍遷到導(dǎo)帶。這些電子然后添加到累積的信號中。表面暗電流散粒噪聲是體積噪聲的100倍。這些表面暗電流產(chǎn)生位點也位于氧化硅界面附近。表面暗電流散粒噪聲可通過反向操作降低。大量暗電流散粒噪聲產(chǎn)生部位出現(xiàn)在耗盡區(qū)邊界附近。生成位點的數(shù)量是整體硅中金屬雜質(zhì)的函數(shù)。

典型的Truesense成像線性CCD的輸出放大器噪聲

空間噪聲有兩種主要類型。第一個是光響應(yīng)不均勻，第二個是暗電流不均勻。光響應(yīng)空間噪聲是由于并非每個像素都對光具有同等響應(yīng)這一事實而產(chǎn)生的?？梢酝ㄟ^從所需圖像中減去“平場”圖像來消除這種噪聲。暗電流空間噪聲是由于所有像素均產(chǎn)生不同數(shù)量的暗電流噪聲而產(chǎn)生的。也可以通過從所需圖像中減去深色參考圖像來減少這種噪聲。但是由于一些暗噪聲是散粒噪聲，因此在執(zhí)行微分時，該噪聲將增加兩倍的平方根。

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