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【打造光學系統】第十一集:影像亮度的最終救援—調整Gain值

增益(Gain) :

在使用數位相機或是手機拍照時,為了讓照片更亮,我們會去調整iso值,因為iso值的高低會影響相機的感光與雜訊表現,高iso值越高表示相機感光能力提高但雜訊也會隨之變得更明顯,而iso值對應到工業相機上就是增益(Gain),因此調整工業相機的Gain值就會改變影像的亮度。 

從上圖中可以觀察到調整Gain值就是調整斜率,例如 :
Gain 1X時,灰階255階,訊號與灰階值是1 : 1的轉換,
Gain 2X時,若原始灰階只有50%(127.5階),Gain 2X會得到灰階255階,簡單說就是亮度加倍。
故可以把Gain值當作乘法(原始灰階乘上多少倍輸出),由於輸出的內容包含訊號與雜訊,當調整Gain值時,會同時放大訊號與雜訊,如下圖所示: 

因此可以得到以下結論 :
1. 調整Gain值時會同時放大訊號與雜訊
2. 調整Gain值並不會增加影像的品質
3. 調整Gain值是提高影像亮度的最終手段

Analog Gain vs Digital Gain :

如果我們一定需要調整Gain值時該怎麼做呢?
大部分工業相機都會有Analog Gain與Digital Gain,而訊號在轉換時會經過A/D轉換,訊號轉換成數位訊號前調整的Gain稱為”Analog Gain”;訊號已經轉後數位化後調整的gain為”Digital Gain”由於訊號在A/D轉換時會產生雜訊,故一般來說若要調整Gain值會優先選擇Analog Gain,其次為Digital Gain,但有些工業相機只會寫Gain,不會特別標明是Analog或是Digital,或是只有其中一種可以使用,若不清楚您手頭相機的Gain是哪一種類型,歡迎聯繫LINX Taiwan詢問。