Lors de la configuration d’un appareil photo, il existe plusieurs façons de rendre l’image plus lumineuse : augmenter le temps d’exposition, ouvrir l’iris de l’objectif ou augmenter le gain analogique de l’appareil photo. Chaque application a généralement des limites pour chaque paramètre. Par exemple, l’augmentation du temps d’exposition peut rendre les objets en mouvement trop flous pour être imagés. L’ouverture de l’objectif réduira la profondeur de champ de l’appareil photo (certains objectifs n’ont pas non plus la possibilité de modifier leur ouverture). Et, en augmentant le gain analogique, le bruit dans l’image augmentera.
L’expérience
Dans l’expérience suivante, nous réglons l’ouverture de chaque objectif identique à f / 16 pour créer une scène sombre pour les caméras. Nous avons ensuite imité une cible de résolution avec deux caméras différentes (Lumenera Lt425C et Lumenera Lt965RC) pour démontrer l’impact de la sensibilité d’une caméra sur le temps d’exposition et le gain requis pour obtenir des résultats similaires. Parce que nous avons travaillé avec une scène sombre, nous pourrons également observer l’impact du gain sur le bruit.
Voici un tableau comparant les deux caméras dans les zones pertinentes explorées.
La caméra Lumenera Lt425C a des pixels plus grands et est donc plus sensible que la caméra Lumenera Lt965RC. Cela signifie qu’il nécessite moins de lumière que le Lt965RC pour produire une image de luminosité similaire avec les mêmes paramètres de caméra.
Voici deux images recadrées de la cible de résolution prises avec chaque caméra. Le fond blanc de la cible est mis en évidence par le rectangle rouge dans l’image de configuration de l’expérience ci-dessus. Ils ont tous deux été capturés en utilisant un gain analogique de 3,2 et une ouverture de f / 16. Le temps d’exposition utilisé pour le Lt425C était de 23,5 ms et de 91 ms pour le Lt965RC. Un gain numérique de 4 a été ajouté aux deux images pour aider l’œil humain à voir les données visuelles.
Comme prévu, le Lt425C produit une image plus bruyante en moins de temps car il est plus sensible que le Lt965RC et a un niveau de bruit de lecture plus élevé.
Si une situation se présente où le temps d’exposition ne peut dépasser une certaine durée, le gain analogique de la caméra devrait être augmenté pour créer deux images de réactivité correspondante. Pour illustrer cela, le temps d’exposition du Lt965RC a été réglé à 23,5 ms et son gain a été porté à 9.2 pour maintenir le même niveau de luminosité de la scène que la première image capturée par le Lt425C. Les résultats de ces changements sont visibles ci-dessous dans l’image recadrée de la même zone vue dans les images précédentes (gain numérique de 4 ajouté, une fois de plus).
En comparant les trois images, on peut voir que lorsque le gain est ajouté à une image, le bruit est également amplifié. Cela se voit numériquement par l’augmentation de la plage entre les valeurs de pixels minimum et maximum ainsi que de la variance de l’image.
Les résultats
Les résultats de l’expérience montrent que l’augmentation du gain d’une caméra augmentera le bruit dans l’image. Selon l’application, cela peut être un compromis acceptable en fonction des exigences d’ouverture et de vitesse d’obturation de l’appareil photo. La seule façon de réduire davantage le bruit est de sélectionner une caméra avec moins de bruit.
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