关于sensor sensitivity的学习
- 从数字图像信号的来源分析
Sensor 的成像是由光照射到 Pixel 上，再经过光电转换，模数转换。完成光信号的数字 化。 光是由一组移动的光子组成。光的能量也就是这组光子所有的能量。（光的能量是焦耳， 而不是 Lux。Lux 只是人眼对光的响应的一种权重表示。）当光子照射到 Sensor 上时， 只有一部分被转换成了电子，这种转换的效率常用 Quantum Efficiency 来表述。所以更 大的 sensor Pixel 和更高的 QE 可以获得更多的电子，也就是 sensor 的 sensitivity 更高。 被转换的电子都存在 sensor 上一个一个的像素里。每一个像素可以保存的最大电子量 称为 Full Well Capacity。这些被保存的电子不是每一个都是通过光电转换而来的，有一 些则是通过暗电流产生的。暗电流是由热量产生的，通常情况下，温度每升高 5°C~8° C，暗电流就会增长一倍。这些电子被转换成电压信号，再经过放大、模数转换 ADC， 形成数字图像信号
在 Low lux 场景，光线弱，Pixel Diode 输出信号值小，需要 high CG (conversion gain它描述 的是光电转换后产生的单位电子经过放大达到多大的电压，很显然达到的电压越高，CG 越大)把信号放大，也 就是所谓的 camera sensitivity 更高，在 sensor 的特性里一般叫 responsivity。High CG 在提高 sensitivity/responsivity 的同时，也降低 readout noise 了。如何从指标的方面评价 sensor 的夜景能力呢？有 很多的 sensor 厂商使用 sensor 的 Sensitivity 作为 Sensor 的暗光表现的常用指标。 我们先看一下 Sensitivity 的测试方法, Set the measurement conditionto the standard imaging condition I. After setting the electronic shutter modewith a shutter speed of 1/75 s, measure the Gr and Gb signal outputs (VGr, VGb)at the center of imaging area, and substitute the values into the followingformula. 58
S = {((VGr + VGb) /2) × (75/120)} [LSB]
上面这一段是截取的某 sensor 厂商提供的 Sensitivity 的测试方法，不难看出，Sensitivity 只考虑了 G 通道，也就是说，测试的值是 Image 对亮度信号的响应。但是 Image sensor 不是 光感传感器，它是对可见光光谱（QE） 响应的传感器，也就是说不仅要考虑亮度也要考虑色彩。所以显然用 Sensitivity 并不太适合作 为 sensor 的夜景能力的具体体现。实际上如果要更好的评价 sensor 的夜景能力或者测试动态范围或者 sensor 一些能力需要比 较准确的环境和对应的测试方法。如果大家有时间推荐大家可以看下 PTC（Photon Transfer Curve）里面有相对详细的测试方法。