大像素还是高像素？

主题：大像素还是高像素？ [主题管理员:法无定法]

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法无定法

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2010-01-15 19:37

原文由 imareal 在2010-01-15 19:32发表

千言万语一句话：信噪比。
噪音大小不重要，是信噪比决定了照片的质量。

这一点我同意。

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第 976 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-15 19:33

原文由 prayingring 在2010-01-15 19:28发表
哈哈俺是外行就不翻您老前边的帖子啦
你们讲的都有道理我们大家都学到很多如果辩论中口气再柔和一些那就更加完美了
有时候不要揪着某人的某句话辨，明白他的意思即可
希望该贴继续能讨论出更多有意思的东西来哈哈

知错必改，并且向指出我错误的人表示感谢，向被我的错误所伤害的人道歉，这是我做人的一贯原则，请prayingring兄理解并务必指出我的错误，以便我认错和道歉，再一次感谢！

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第 974 帖

imareal

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2010-01-15 19:32

原文由法无定法在2010-01-15 19:11发表

按照你给出的资料：
One of the most important pixel attributes that changes with pixel size is the ability to capture photons. As shown in figures 1a and 1b, pixels capture photons proportional to pixel area. More photons captured in an exposure time means lower noise. This is because most common ......

千言万语一句话：信噪比。
噪音大小不重要，是信噪比决定了照片的质量。

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第 973 帖

prayingring

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2010-01-15 19:28

哈哈俺是外行就不翻您老前边的帖子啦
你们讲的都有道理我们大家都学到很多如果辩论中口气再柔和一些那就更加完美了
有时候不要揪着某人的某句话辨，明白他的意思即可
希望该贴继续能讨论出更多有意思的东西来哈哈

原文由法无定法在2010-01-15 19:22发表

我先前以为CMOS像素中有A/D转换电路并据此认为ISO放大电路应该在A/D之后，经柯纳和DVCOM兄指出后我已经承认错误并修改了我此前的观点。这一点你如果将所有的贴子都看过，应该能够找到。更何况我在首贴关于ISO放大电路的原理和机制一节也有说明。

不知除此之外，我还有哪些“帖子偷换了自己前边的论点”？希望prayingri ......

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第 972 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-15 19:27

原文由 imareal 在2010-01-15 19:21发表

这第一条有不严谨的地方。应该改成：
1 　在恒定光强下作用单位时间后，图像传感器产生的光电压是定值，与传感器面积无
关。
或：像素产生的光电压，和单位面积接受的光通量成正比。所以与面积无关，与光的能量
密度有关。

用一号电池和五号电池的电压相同的道理比喻面积不同，会造成误解。我本意是电池电 ......

看来我们的分歧主要是在光通量函数的自变量是否包括像素的感光面积，你认为不包括，而我认为包括。也许这一点我们无法达成共识，那就各自保留自己的观点吧。这个问题到此结束，不知imareal兄同意否？

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第 971 帖

法无定法

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2010-01-15 19:22

原文由 prayingring 在2010-01-15 19:09发表
法老自我推论结合新知识推论较多，概念不够扎实，后边很多帖子偷换了自己前边的论点，有点狡辩的意思。不过自我思考的精神很值得赞扬，真理越辨越明，不过要有一个海纳百川的胸怀，错了就错了，既然能对柯老认错，为啥不能对spot认错，我看完28页觉得spot一直是讲道理的主要人员（当然他言辞过于激烈，可能让lz比较反感，先入为主了，但知识普及的感觉很有道理）

我先前以为CMOS像素中有A/D转换电路并据此认为ISO放大电路应该在A/D之后，经柯纳和DVCOM兄指出后我已经承认错误并修改了我此前的观点。这一点你如果将所有的贴子都看过，应该能够找到。更何况我在首贴关于ISO放大电路的原理和机制一节也有说明。

不知除此之外，我还有哪些“帖子偷换了自己前边的论点”？希望prayingring兄能够指出，这一点很重要，我不能违反我自己在首贴中提出的规则，哪怕是我自己没有意识到的。所以，首先感谢prayingring兄发现了我的问题，同时，请务必指出具体的贴子和矛盾之处。谢谢！

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第 970 帖

imareal

泡菜

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2010-01-15 19:21

原文由法无定法在2010-01-15 18:32发表

既然imareal兄回复了，那我就再问最后一个问题吧。你现在是否还认为你下述第1条前提成立吗？

原文由 imareal 在2010-01-14 12:06发表
1 　在恒定光强下图像传感器的光电压是恒定的，与传感器面积无关。这与一号电池和五
号电池的电压相同的道理一样。当然指面积不同，其他相同的传感器。
２　传感器本 ......

这第一条有不严谨的地方。应该改成：
1 　在恒定光强下作用单位时间后，图像传感器产生的光电压是定值，与传感器面积无
关。
或：像素产生的光电压，和单位面积接受的光通量成正比。所以与面积无关，与光的能量
密度有关。

用一号电池和五号电池的电压相同的道理比喻面积不同，会造成误解。我本意是电池电压不管体积多大多小，电压都一样。但是你却着重于电池电压恒定了。再好的例子还一下想不出。

[imareal 编辑于 2010-01-15 19:23]

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第 969 帖

法无定法

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2010-01-15 19:11

原文由 imareal 在2010-01-15 18:45发表
我已经说过了，再说一遍。量子噪声对亮部的影响很小，几乎看不出。对暗部的影响很大。因为光子少了，量子效应明显了。除非像素的面积足够大。量子噪声和热噪声哪个主要，取决于像素面积和光强。

按照你给出的资料：
One of the most important pixel attributes that changes with pixel size is the ability to capture photons. As shown in figures 1a and 1b, pixels capture photons proportional to pixel area. More photons captured in an exposure time means lower noise. This is because most common light sources emit photons randomly, and the statistics associated with a random process of this kind are such that the uncertainty in the number of photons in a sample is equal to the square root of the total number of photons captured. As shown in figures 1a and 1b, this means the signal to noise ratio increases directly with an increase pixel pitch, so if the pixel size doubles from 4 um to 8 um, the signal to noise ratio limited by the random arrival of photons (referred to as photon shot noise) will also double. So larger pixels will provide higher useful ISO ratings for a digital camera.
http://www_outbackphoto_com/dp_essentials/dp_essentials_02/essay.html

显然，暗部捕获的光子很少，那么光子噪声就更小（捕获光子数的平方根）。如果引文的作者是对的，光子噪声不可能是暗部噪点的主要来源。

此外，我在其它资料上看到过我表述过的说法，实际上这并非我的观点，我只是简单翻译了一下，但我认同这个观点。如果需要的话，我可以找一下贴出来。

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第 967 帖

prayingring

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2010-01-15 19:09

苍天啊我居然花了2h把28页帖子看了一遍旁观者清说说感受

学习到很多东西，呵呵，不过确实对提高摄影技术没啥用

全部看完后的感觉spot imareal基本知识比较好，观点比较明确，但是有点和法老较真的意思
其实，也许他现实中年龄较大，拉不下面子来认错，只好变着法修改自己的理论和发言，情有可原。所以还是要让让他就好，不然双方都生气

法老自我推论结合新知识推论较多，概念不够扎实，后边很多帖子偷换了自己前边的论点，有点狡辩的意思。不过自我思考的精神很值得赞扬，真理越辨越明，有很多观点还是好的，电路上的一些概念没必要深究了。不过要有一个海纳百川的胸怀，错了就错了，既然能对柯老认错，为啥不能对spot认错，我看完28页觉得spot一直是讲道理的主要人员（当然他言辞过于激烈，可能让lz比较反感，先入为主了，但知识普及的感觉很有道理）

所以，各让一步，就事论事，知识少的千万不要狡辩，知识多的也不要咄咄逼人。

[prayingring 编辑于 2010-01-15 19:18]

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第 966 帖

imareal

泡菜

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2010-01-15 18:45

原文由法无定法在2010-01-15 18:18发表

这与我的观点并不矛盾啊。我说的就是你所指出的亮部噪声的主要来源是光子噪声，而光子噪声对暗部噪点的影响不大。暗部噪点的主要来源是本底噪声而不是光子噪声。并没有说暗部的噪点不明显或没有噪点，不知qiezhuan兄为何会认为我的意思是说暗部没有噪点或噪点不明显的？

我已经说过了，再说一遍。量子噪声对亮部的影响很小，几乎看不出。对暗部的影响很大。因为光子少了，量子效应明显了。除非像素的面积足够大。量子噪声和热噪声哪个主要，取决于像素面积和光强。

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第 964 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-15 18:32

原文由 imareal 在2010-01-15 18:27发表

已经说了没有本质区别。光电池未饱和前也和光通量成正比。

既然imareal兄回复了，那我就再问最后一个问题吧。你现在是否还认为你下述第1条前提成立吗？

原文由 imareal 在2010-01-14 12:06发表
1 　在恒定光强下图像传感器的光电压是恒定的，与传感器面积无关。这与一号电池和五
号电池的电压相同的道理一样。当然指面积不同，其他相同的传感器。
２　传感器本地噪音主要是热噪音，其值与面积无关，是恒定的。还有多种噪音，但不是
主要因素。其中有一种叫电容噪音，随面积增加还会减少。
３　像素面积与噪音的关系主要要是量子效应引起的，就是说，光子射入各像素中的数量
　　宏观上是恒定的，实际上是随时间起伏的。这是信噪比与感光器面积有关的原因。像
　　素面积增加四倍，噪声电压减小一半。

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第 963 帖

imareal

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2010-01-15 18:27

原文由法无定法在2010-01-15 18:11发表

不知imareal兄是否同意CMOS像素的输出信号电压是光通量的函数，而不是如光电池那样输出电压是不变的？

已经说了没有本质区别。光电池未饱和前也和光通量成正比。

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第 962 帖

法无定法

资深泡菜

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帖子: 8116

2010-01-15 18:23

原文由 imareal 在2010-01-15 17:39发表

qiezhuan和我一个意思。从你这段话中只能得到这个结论。

[imareal 编辑于 2010-01-15 17:41]

我对qiezhuan兄的贴子已经回复，就不再贴了。也许是我的话说得不够清楚，但我的观点确实不是他或者你所理解的意思。既然是我没有说清楚，这个问题就到此结束。谢谢imareal兄参与讨论，从与你的讨论中我学到了很多东西，真的是非常感谢。祝周末愉快！

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第 961 帖

法无定法

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帖子: 8116

2010-01-15 18:18

原文由 qiezhuan 在2010-01-15 17:26发表
很简单，无论像素大小、任何ISO，目前我所见的所有CCD/CMOS相机，都是噪声总是暗部最明显，亮部噪声感觉最轻微，只有富士的R-S复合像素机可能例外。

这与我的观点并不矛盾啊。我说的就是你所指出的亮部噪声的主要来源是光子噪声，而光子噪声对暗部噪点的影响不大。暗部噪点的主要来源是本底噪声而不是光子噪声。并没有说暗部的噪点不明显或没有噪点，不知qiezhuan兄为何会认为我的意思是说暗部没有噪点或噪点不明显的？

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第 960 帖

法无定法

资深泡菜

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帖子: 8116

2010-01-15 18:11

原文由 imareal 在2010-01-15 17:22发表
这些问题其实关键在于对感光元件原理的认识。CMOS传感器和光电池原理上没有什么区别，他们的输出都是光强度的函数，在没有饱和的情况下，都是时间的积分。只是一个偏重于信号，一个偏重于功率。
像素是模拟电压，A/D转换就分布在芯片上，具体怎么我组织不清楚。这是和CCD的主要区别。
我现在也搞不清你说的电压和我说的 ......

不知imareal兄是否同意CMOS像素的输出信号电压是光通量的函数，而不是如光电池那样输出电压是不变的？

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第 959 帖

imareal

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2010-01-15 17:39

原文由法无定法在2010-01-15 16:45发表

我的原话是：
原文由法无定法在2010-01-14 23:24发表
光子噪声与信号的强度正相关，信号越强，光子噪声也越多，也就是说光子噪声会出现在较亮的地方（亮部）。而在信号较弱的地方（暗部）光子噪声也较小（信号强度的平方根），因此不是暗部噪点的主要来源。

这句话没有说到过成正比的关系啊。此外 ......

qiezhuan和我一个意思。从你这段话中只能得到这个结论。

[imareal 编辑于 2010-01-15 17:41]

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第 957 帖

qiezhuan

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帖子: 942

2010-01-15 17:26

很简单，无论像素大小、任何ISO，目前我所见的所有CCD/CMOS相机，都是噪声总是暗部最明显，亮部噪声感觉最轻微，只有富士的R-S复合像素机可能例外。

原文由法无定法在2010-01-15 17:00发表
欢迎qiezhuan兄加入讨论，能否指出这个巨大的错误错在哪里？谢谢！

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第 956 帖

imareal

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帖子: 885

2010-01-15 17:22

原文由法无定法在2010-01-15 15:52发表

一、CMOS-APS像素的有源指什么是有定义的，不过与要讨论的问题无关，就不再说了。区别CMOS-APS的输出信号电压与光电压的意义有三：

1、说明CMOS像素与光电池是不同的。光电池的输出电压就是你所说的光电压，也许是恒定的，但CMOS-APS像素的输出的信号电压不是恒定的，而是光通量的函数。

2、实际上加在MOS管栅极上的电压并非完全是你所说的光电压，而是其在快门开启时段的积累或者用你的话来说是其对时间的积分。

3、因此，放大前的这个电压与你说的光电压不同，也不可能是恒定的，而是光通量的函数。光通量越大，此电压越高。而我这里所说的光通量是像素的感光面积、快门开启时间以及照度的函数，换句话说，光通量与这三个自变量正相关。

二、也许你说的光电压是同时和像素的面积成反比。电压取决于光强度（单位面积上的光通量）,但我说的这个信号电压应该不是你所认为的那一个，理由如前所述。

三、不知道imareal兄说CMOS的输出信号是数字的，这句话中的CMOS是指CMOS像素呢还是CMOS传感器？

也许不是文字游戏而是智力游戏吧。不管是什么游戏，我都喜欢，希望imareal兄能够继续。

这些问题其实关键在于对感光元件原理的认识。CMOS传感器和光电池原理上没有什么区别，他们的输出都是光强度的函数，在没有饱和的情况下，都是时间的积分。只是一个偏重于信号，一个偏重于功率。
像素是模拟电压，A/D转换就分布在芯片上，具体怎么我组织不清楚。这是和CCD的主要区别。
我现在也搞不清你说的电压和我说的电压有什么区别。

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第 955 帖

法无定法

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帖子: 8116

2010-01-15 17:00

原文由 qiezhuan 在2010-01-15 16:58发表
巨大的错误！

欢迎qiezhuan兄加入讨论，能否指出这个巨大的错误错在哪里？谢谢！

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第 954 帖

qiezhuan

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帖子: 942

2010-01-15 16:58

引用:
--------------------------------------------------------------------------------
原文由法无定法在2010-01-14 23:24发表
光子噪声与信号的强度正相关，信号越强，光子噪声也越多，也就是说光子噪声会出现在较亮的地方（亮部）。而在信号较弱的地方（暗部）光子噪声也较小（信号强度的平方根），因此不是暗部噪点的主要来源。
--------------------------------------------------------------------------------

巨大的错误！

原文由法无定法在2010-01-15 16:45发表

我的原话是：
原文由法无定法在2010-01-14 23:24发表
光子噪声与信号的强度正相关，信号越强，光子噪声也越多，也就是说光子噪声会出现在较亮的地方（亮部）。而在信号较弱的地方（暗部）光子噪声也较小（信号强度的平方根），因此不是暗部噪点的主要来源。

这句话没有说到过成正比的关系啊。此外 ......

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第 953 帖

法无定法

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帖子: 8116

2010-01-15 16:45

原文由 imareal 在2010-01-15 16:38发表

你说的是：“因此不是暗部噪点的主要来源”（912帖）。

我的原话是：

原文由法无定法在2010-01-14 23:24发表
光子噪声与信号的强度正相关，信号越强，光子噪声也越多，也就是说光子噪声会出现在较亮的地方（亮部）。而在信号较弱的地方（暗部）光子噪声也较小（信号强度的平方根），因此不是暗部噪点的主要来源。

这句话没有说到过成正比的关系啊。此外，这句话错在哪里？请imareal兄指教。谢谢！

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第 952 帖

imareal

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帖子: 885

2010-01-15 16:38

原文由法无定法在2010-01-15 15:56发表

这个观点错了吗？我记得我好像也没有说过成正比之类的话吧？

你说的是：“因此不是暗部噪点的主要来源”（912帖）。

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第 951 帖

法无定法

资深泡菜

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帖子: 8116

2010-01-15 15:56

原文由 imareal 在2010-01-15 15:14发表

是暗部噪点的主要来源之。

这个观点错了吗？我记得我好像也没有说过成正比之类的话吧？

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第 949 帖

法无定法

资深泡菜

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帖子: 8116

2010-01-15 15:54

原文由 imareal 在2010-01-15 15:07发表

主要是像素里面的热噪声。是像素里面的原子随温度无序的运动。温度不变的情况下，就是恒定的本底噪音了。放大器中也存在，但是次要的。

知道了，谢谢！

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第 948 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-15 15:52

原文由 imareal 在2010-01-15 14:57发表
像素有源的意思我的理解是它可表示为一个电压（信号）源或电流（信号）源。注意不是电源。CMOS-APS的像素上面是光电压，输出到外面的是经过放大的光电压信号。

非也，这个电压同时和像素的面积成反比。电压取决于光强度（单位面积上的光通量）。

有点文字游戏。像素上是光电压（光生伏打），像素的输出是光电压，输出到MOS管的栅极。MOS管的输出你叫做什么？是放大后的光电压，你也可以说它不是原生的，我不知道区别它们有什么用。

当然最终CMOS的输出信号是数字的。它还是光转变后的电信号。

一、CMOS-APS像素的有源指什么是有定义的，不过与要讨论的问题无关，就不再说了。区别CMOS-APS的输出信号电压与光电压的意义有三：

1、说明CMOS像素与光电池是不同的。光电池的输出电压就是你所说的光电压，也许是恒定的，但CMOS-APS像素的输出的信号电压不是恒定的，而是光通量的函数。

2、实际上加在MOS管栅极上的电压并非完全是你所说的光电压，而是其在快门开启时段的积累或者用你的话来说是其对时间的积分。

3、因此，放大前的这个电压与你说的光电压不同，也不可能是恒定的，而是光通量的函数。光通量越大，此电压越高。而我这里所说的光通量是像素的感光面积、快门开启时间以及照度的函数，换句话说，光通量与这三个自变量正相关。

二、也许你说的光电压是同时和像素的面积成反比。电压取决于光强度（单位面积上的光通量）,但我说的这个信号电压应该不是你所认为的那一个，理由如前所述。

三、不知道imareal兄说CMOS的输出信号是数字的，这句话中的CMOS是指CMOS像素呢还是CMOS传感器？

也许不是文字游戏而是智力游戏吧。不管是什么游戏，我都喜欢，希望imareal兄能够继续。

[法无定法编辑于 2010-01-15 15:55]

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imareal

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2010-01-15 15:14

原文由法无定法在2010-01-15 14:12发表

当然你是这样叙述的。但我问的是你认为我的结论错了，我想知道的是我的哪个结论错了？错在哪里？还望imareal兄赐教为盼。
"因此不是暗部噪点的主要来源"
[法无定法编辑于 2010-01-15 14:13]

是暗部噪点的主要来源之。

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imareal

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帖子: 885

2010-01-15 15:07

原文由法无定法在2010-01-15 14:08发表

我想知道的是高斯噪声与CMOS感光传感器的哪些部分有关系？或者说对CMOS感光传感器来说，高斯噪声的噪声源是什么？请imareal兄不吝赐教，谢谢！

主要是像素里面的热噪声。是像素里面的原子随温度无序的运动。温度不变的情况下，就是恒定的本底噪音了。放大器中也存在，但是次要的。

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imareal

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2010-01-15 14:57

原文由法无定法在2010-01-15 14:02发表
1、我只是想要说清楚我所说的CMOS-APS像素是有源的含义，并且说明CMOS-APS的输出信号电压不是光电压，说清楚这一点似乎也不需要懂得这个定理吧。既然imareal兄对CMOS-APS的输出信号电压不是光电压没有提出异议，那么说是同意我的这个观点了？

像素有源的意思我的理解是它可表示为一个电压（信号）源或电流（信号）源。注意不是电源。
CMOS-APS的像素上面是光电压，输出到外面的是经过放大的光电压信号。

2、既然imareal兄同意像素上的光电压和光通量成正比，而光通量是通光面积的函数，通光面积越大，光通量也越大，以摄影为例，就是光圈开启的越大，光通量越大。那么，我们可以推论出光电二极管的受光面积越大，其光通量也越大，因此，像素上的光电压与光电二极管的受光面积正相关，受光面积越大，像素输出的信号电压也就越高。不知imareal兄同意否？

非也，这个电压同时和像素的面积成反比。电压取决于光强度（单位面积上的光通量）。

3、将Msf管的栅极说成是基极，确实是我说错了，将Msf管当作三极管了，谢谢imareal兄指正。除此之外，我的其它观点与imareal兄的观点（当然说的比我说的专业）从原理上来看并无本质区别，不知imareal兄是否同意？

有点文字游戏。像素上是光电压（光生伏打），像素的输出是光电压，输出到MOS管的栅极。MOS管的输出你叫做什么？是放大后的光电压，你也可以说它不是原生的，我不知道区别它们有什么用。

[imareal 编辑于 2010-01-15 14:59]

[2010-01-15 15:10 补充如下]

当然最终CMOS的输出信号是数字的。它还是光转变后的电信号。

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法无定法

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2010-01-15 14:12

原文由 imareal 在2010-01-15 13:38发表
我这样论述：信号越强，信噪比越高，光子噪声不容易出现在较亮的地方。信号较弱的地方，信噪比低，噪音大，因此是暗部噪音的主要来源之一。

当然你是这样叙述的。但我问的是你认为我的结论错了，我想知道的是我的哪个结论错了？错在哪里？还望imareal兄赐教为盼。

[法无定法编辑于 2010-01-15 14:13]

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法无定法

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2010-01-15 14:08

原文由 imareal 在2010-01-15 13:26发表

就是热噪声。温度使物质中的分子内能增加，就是原子的动能增加。电子无序骚动的振幅加大，宏观上表现为电压起伏不定。这只和温度有关，物质的电阻值电容值有关。任何一本高校电子教材都会有论述。

[imareal 编辑于 2010-01-15 13:27]

我想知道的是高斯噪声与CMOS感光传感器的哪些部分有关系？或者说对CMOS感光传感器来说，高斯噪声的噪声源是什么？请imareal兄不吝赐教，谢谢！

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