Кіріспе
Цифрлық бейнелеу сенсорларындағы шу үлгісі және бейне проекторларындағы тұрақты шу үлгісі. Фиксирленген шу үлгісі (FPN) – бұл цифрлық бейнелеу сенсорларында кездесетін, әсіресе ұзақ экспозицияда түсірілген суреттерде көзге түсетін, белгілі бір пиксельдердің орташа жарықтылықтан артық жарық беруімен сипатталатын нақты бір шу үлгісін атау үшін қолданылатын термин.
fixed pattern noise in video projectors
Fixed pattern noise (FPN) is the term given to a particular noise pattern on digital imaging sensors often noticeable during longer exposure shots where particular pixels are susceptible to giving brighter intensities above the average intensity.
Шолу
FPN – бірнеше детектор немесе сурет элементтерінен (пиксельдерден) тұратын бейнелеу жүйесінде уақытша тұрақты бүйірлік біркелкі еместікті (тұрақты үлгі құрайтын) анықтайтын жалпы термин. Ол бейнелеу массивінде бірдей жарықтандыру жағдайында түсірілген суреттерде байқалатын пикселдің жарықтығының өзгеруінің бірдей үлгісімен сипатталады. Бұл мәселе сенсорлық массивінің жеке жауап беру қабілетінің (оның ішінде кез келген жергілікті күшейткіш сатыларын қоса алғанда) шағын айырмашылықтарынан туындайды, бұл пикселдің мөлшері, материалы немесе жергілікті тізбектерге кедергі келтіру сияқты факторлардың әсерінен болуы мүмкін. Ол температура, экспозиция уақыты сияқты қоршаған ортаның өзгеруіне де сезімтал. "Тұрақты үлгідегі шу" термині көбінесе екі параметрді білдіреді: қара сигналдың біркелкі еместігі (DSNU), ол белгілі бір параметрлерде (температура, интеграция уақыты) сыртқы жарықтандыру болмаған кезде бейнелеу массиві бойынша орташа мәннен ауытқуды көрсетеді, және фотожауаптың біркелкі еместігі (PRNU), ол пикселге түсетін оптикалық қуат пен электрлік сигналдың шығысы арасындағы қатынасты сипаттайды. Соңғысы көбінесе 50% қанығу деңгейінде өлшенетін бір мәнмен қарапайымдастырылады, бұл толық сызықтық емес фотожауаптың сызықтық еместігінің (PRNL) сызықтық жуықтауын білдіреді. PRNU жоғарыда айқындалғандай, температура мен интеграция уақытына тәуелді емес "таза (оффсет) FPN" және интеграция уақыты мен температураға тәуелді "DSNU" болып бөлінеді. Кейде пикселдік шу әртүрлі жарықтандыру және температура жағдайында массив бойынша орташа мәннен ауытқу ретінде беріледі. Пикселдік шу, осылайша, барлық рұқсат етілген бейнелеу жағдайларында FPN-ді анықтайтын санды (әдетте, ортаквадраттық қатемен – rms) көрсетеді, және қосымша электрлік күшейту (және шу) енгізілген жағдайда ол күрт нашарлауы мүмкін. PRNU-ның соңғы қолданылуларының бірі – кинопираттыққа қарсы күрес шаралары. Іс жүзінде, ұзақ экспозиция (интеграция уақыты) пикселдің жауап беруіндегі табиғи айырмашылықтарды күшейтеді, осылайша олар көзге көрінетін ақауға айналып, кескінді нашарлатады. FPN түсірілімдер сериясы бойынша айтарлықтай өзгере қоймаса да, ол интеграция уақытына, бейнелеу температурасына, бейнелеу күшейтуіне және түсетін жарыққа байланысты өзгеруі мүмкін, бірақ ол кездейсоқ (байланыссыз немесе өзгеретін) кеңістіктік үлгіде көрінбейді, тек белгілі бір, тұрақты пикселдік орналасқан жерлерде ғана пайда болады.
FPN-ді басу
FPN көбінесе жазық өрісті түзету (FFC) арқылы жойылады, ол DSNU және PRNU-ны сызықтық интерполяция үшін пайдаланып, жергілікті фотожауапты (біртекті емес PRNL) массивтің орташа деңгейіне дейін төмендетеді. Сондықтан, массив бойынша бірдей жарықтандырумен екі экспозиция қажет (біреуі жарықсыз, екіншісі қанығуға жақын) – мәндерді алу үшін. Бұл түзету жүйе параметрлерінің өзгеруіне (мысалы, экспозиция уақыты, температура) өте сезімтал екенін ескеріңіз. Басты қиындық – қысқа уақыттар мен толқын ұзындықтары үшін біркелкі жарықтандыруды жасау, ұяшықтықтың (монохроматикалық жарық жағдайында) пайда болуын болдырмау және қысқа интеграция уақытында ең анық көрінетін жарық ағынының статистикалық ауытқуларын азайту. Цифрлық бейнелеу құрылғыларындағы тұрақты үлгідегі шуды азайту немесе жою үшін көптеген патенттер мен әдістер бар. Жоғарыда анықталғандай, "оффсет FPN" шуын жою үшін чиптегі өзара байланысты екі рет өлшеу сияқты арнайы техникалар бар.