Основные понятия и термины

В CCD-сенсоре свободные электроны захватываются в "потенциальную яму" (potential well) каждого пиксела. Перед началом экспозиции пикселы очищаются, а после завершения экспозиции электроны, собранные в "потенциальных ямах" пикселов, перемещаются последовательно. Когда все пакеты зарядов доходят до края сенсора, они попадают в конденсатор, преобразующий заряд в напряжение, причём величина напряжения пропорциональна количеству электронов в пакете. Ёмкость этого конденсатора выбирается так, чтобы при максимально возможном количестве электронов обеспечить амплитуду напряжения порядка 1 Вольта.

Каждый пиксел может хранить некоторое максимальное количество электронов, которое называется его полной ёмкостью (full well capacity). Если при экспозиции образуется большее количество электронов, чем может хранить пиксел, то эти электроны попадают в соседние пикселы, вызывая следующие дефекты на получаемом изображении:

• Расплывание изображения (блюминг - blooming) - явление возникает при захвате избыточных электронов соседними пикселами. При этом растёт яркость соседних пикселов, хотя свет туда может и не попадать.
• Размытие (smear) возникает при захвате электронов регистрами переноса заряда, которые перемещают электроны в направлении к конденсатору, преобразующему заряд в напряжение. При этом весь столбец становится более ярким. (fixed-pattern noise (FPN) is systematic variations in the image caused by parallel signal paths. FPN can result from pixel-to-pixel or column-to-column variations. It is calculated as the maximum variation that, on average, will be seen across the pixel array. A tolerable level for viewed images is 0:1% of the signal swing at the pixel.

Лаг изображения (Image lag) связан с процессом чтения данных, а именно с процессом удаления заряда из пиксела. Этот параметр определяется процентным соотношением заряда, оставшегося в пикселе после чтения (этот заряд впоследствии добавляется к следующему значению пиксела). is associated with readouts where the signal charge is removed from the pixel cell. It is the proportion of the signal charge that remains after readout and, hence, is added to the next pixel value.

Биннинг (binning) - суммирование зарядов с соседних N пикселов CCD матрицы. При этом происходит увеличение чувствительности в N раз, но нужно понимать, что пространственное разрешение падает в N раз. Таким образом, биннинг увеличивает чувствительность камеры, но уменьшает пространственное разрешение. Существует три типа биннинга: горизонтальный, вертикальный и полный.

Эффективность переноса заряда (Charge-transfer efficiency) имеет смысл только для CCD сенсора. Это часть (выраженная в процентах) заряда, который успешно был перенесён от одного элемента к другому.

Активный пиксел (Active pixel) - это пиксел, который имеет хотя бы один усиливающий транзистор.

Пассивный пиксел (Passive pixel) - это пиксел, который не имеет усиливающего транзистора

Коррелируемое двойное сэмплирование сигнала (Correlated-double sampling a signal) - метод обработки данных, при котором напряжение очистки пиксела вычитается из амплитуды сигнала для улучшения отношения сигнал/шум. Это схема двойной коррелированной выборки, которая служит для получения сигнала, пропорционального яркости засветки каждого пиксела.

Напряжение очистки пиксела (VRT, pixel reset voltage).

Динамаческий диапазон (Dynamic range) - отношение максимальной амплитуды сигнала на выходе пиксела к уровню шума системы. Обычно выражается в децибелах (Dynamic rangeis the ratio of the maximum voltage swing at the pixel output to the system noise floor. It is often expressed in decibels).

Шум фиксированного распределения (FPN, fixed-pattern noise). На каждой видео матрице существует разброс чувствительности начального уровня пикселов, что приводит к шуму на получаемом изображении.