اقرأ في هذا المقال
- ما هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء
- لماذا تعتبر نسبة الإشارة إلى الضوضاء مهمة في الوسائط
- نسبة الإشارة إلى الضوضاء في الكاميرات المدمجة
- خطوات لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء لجهاز الرؤية المدمج الخاص بك
- ما الذي يسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء
ربما لا تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) نقطة نقاش اليوم بقدر ما كانت قبل (20) عامًا، ما كان يُنظر إليه في السابق على أنه مهمة شاقة، أصبح تحقيق نسبة (SNR) عالية معيارًا من ميزة خاصة في العديد من التطبيقات اليوم، خاصة في الكاميرا والأجهزة القائمة على التصوير، والصوت والأجهزة القائمة على الصوت ومع ذلك، لا يزال المصطلح لغزا بالنسبة للكثيرين، على الرغم من أن الكثيرين قد سمعوا عنها، إلا أن الكثير منا لا يفهم ما يعنيه، أو كيفية قياسه، أو سبب أهميته في الكاميرات وتطبيقات الرؤية المضمنة.
ما هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء
تعد نسبة الإشارة إلى الضوضاء، المكتوبة غالبًا (S/N) أو (SNR)، مقياسًا لقوة الإشارة المرغوبة بالنسبة إلى ضوضاء الخلفية (إشارة غير مرغوب فيها)، حيث تعد نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ضرورية للتمييز بين إشارات الإخراج المختلفة لتحقيق إخراج فعال، وعادة ما يتم التعبير عن نسبة الإشارة إلى الضوضاء من حيث الديسيبل، كلما زادت قيمة (SNR)، كان الناتج أفضل والسبب هو أن هناك معلومات (إشارة) مفيدة أكثر من البيانات غير المرغوب فيها (ضوضاء) في مخرجات (SNR) عالية، على سبيل المثال، تعد نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) البالغة (100) ديسيبل أفضل من (70) ديسيبل.
لماذا تعتبر نسبة الإشارة إلى الضوضاء مهمة في الوسائط
تقارن نسبة الإشارة إلى الضوضاء مستوى قوة الإشارة بمستوى قوة الضوضاء، غالبًا ما يتم التعبير عنه بقياس ديسيبل (ديسيبل)، حيث تعني تعني الأرقام الأعلى عمومًا مواصفات أفضل نظرًا لوجود معلومات مفيدة (الإشارة) أكثر من البيانات غير المرغوب فيها (الضوضاء)، كما توجد نسبة الإشارة إلى الضوضاء في كثير من منتجات الصوت وسماعات الرأس ومكبرات الصوت والأقراص المضغوطة ومنتجات التصوير مثل الكاميرات وما إلى ذلك .
غالبًا ما يتم وصف الضوضاء الفعلية بأنها هسهسة بيضاء أو إلكترونية أو ثابتة أو منخفضة أو اهتزازية، مثلا إذا قمت برفع مستوى صوت مكبرات الصوت لأعلى أثناء تشغيل أي شيء؛ إذا سمعت هسهسة، فهذه هي الضوضاء، والتي يشار إليها غالبًا باسم “ضوضاء الأرضية”، حيث أنه طالما أن الإشارة الواردة قوية وأعلى بكثير من الضوضاء الأرضية، سيحافظ الصوت على جودة أعلى، وهو نوع نسبة الإشارة إلى الضوضاء المفضلة للحصول على صوت واضح ودقيق.
كيفية حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء
يمكن أن يختلف حساب (SNR) اعتمادًا على الجهاز، ومع ذلك، إذا كانت قيم الإشارة في شكل ديسيبل، يتم حساب (SNR) عن طريق طرح كمية الضوضاء من الإشارة المرغوبة، إذن (SNR= S-N)، حيث (S) هي كمية الإشارة و (N) هي مستوى الضوضاء، لتوضيح ذلك من خلال مثال، تخيل أن جهازك يستقبل إشارة (-50) ديسيبل (ديسيبل لكل ملي واط)، ومستوى الضوضاء هو (-70) ديسيبل مللي واط، ثم يمكن حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء على النحو التالي: (SNR = -50-(-70) = 20dB).
هناك طريقة أخرى لحساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) وهي أخذ النسبة الخطية بين الإشارة المسجلة وإجمالي جذر متوسط الضوضاء التربيعية، وفي هذه الحالة يطلق عليها (SNR) الخطي.
نسبة الإشارة إلى الضوضاء في الكاميرات المدمجة
تشير نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) في الكاميرات إلى جودة الإشارة الموجودة في الصورة، حيث يجب أن تكون نسبة (SNR) عالية في العديد من تطبيقات الرؤية المضمنة، كما يتعين على خوارزميات الذكاء الاصطناعي / تعلم الآلة وتحليل الصورة المعالجة لاتخاذ قرارات ذكية.
هذا لأن إخراج الصورة في مثل هذه الكاميرات الذكية يحتاج إلى توفير التفاصيل الضرورية للوظائف مثل عد الأشخاص (في أنظمة المراقبة)، والتحليل الديمغرافي (في اللافتات الذكية)، واكتشاف المحاصيل (في الروبوتات الزراعية، المركبات، الطائرات بدون طيار)، والتعرف على الأشياء (في أنظمة التسوق المستقلة، الروبوتات)، تحليل العينات (المجاهر الطبية، أجهزة التشخيص).
تصبح نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية (SNR) ضرورية أيضًا في وحدات الكاميرا ذات الإضاءة المنخفضة حيث يمكن أن يكون لمستويات الضوضاء تأثير أكثر وضوحًا ووضوحًا على جودة الصورة مقارنةً بالكاميرات التي تعمل في ظروف الإضاءة العادية.
خطوات لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء لجهاز الرؤية المدمج الخاص بك
في بعض الأحيان لتحقيق نسبة (SNR) عالية، هناك ميل لزيادة الكسب إلى أقصى حد لتحسين قوة الإشارة، لكن هذا يؤدي إلى ارتفاع الإشارة وكذلك الضوضاء، وستلاحظ أنه لا توجد تغييرات كبيرة على قيمة (SNR)، مما يعني أن إخراج التصوير الخاص بك قد يحصل على تباين أفضل، لكنه سيستمر في مواجهة مشكلات الجودة نفسها، لذلك، أثناء نشر الكاميرات المدمجة في تطبيقات (SNR) عالية (مثل المجاهر)، يجب اتباع بعض الخطوات العملية لضمان إخراج جودة أفضل (مع ضوضاء أقل)، ومن ثم يحتاج المرء إلى بناء / تخصيص / نشر الكاميرا بالتصميم المعماري الصحيح واستخدام مستشعرات عالية الجودة.
تأتي الكاميرات منخفضة الضوضاء مزودة بمستشعر صورة ضوضاء قراءة منخفضة، سيساعد في إدارة مصادر الضوضاء الأخرى في مستشعر الصورة. ومع ذلك، قد يضيف هذا إلى التكلفة الإجمالية للحل.
ما الذي يسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء
جميع القياسات الحقيقية تزعجها الضوضاء. يعتمد مستوى ضوضاء الخلفية في بيئة ما على العديد من العوامل، بما في ذلك:
- الأنظمة الإلكترونية.
- ظاهرة مثل الرياح والأمطار والثلج ودرجة الحرارة والرطوبة وجاذبية القمر وما إلى ذلك.
- كثافة الموجات الصوتية والراديوية.
- المجالات المغناطيسية.
المواقف الأكثر شيوعًا التي تظهر فيها نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة هي مزيج من إشارة إدخال ضعيفة (أو إشارة في بيئتك) مقترنة بتيارات كهربائية قوية بشكل غير طبيعي في مكان قريب، مثل خطوط النقل والمولدات ومحطات الطاقة وما إلى ذلك، في منطقة صغيرة، مثل أجهزة الكمبيوتر أو الهواتف المحمولة، يمكن أيضًا رفع مستوى الضوضاء.
