IMATEST信噪比测试

信噪比测试SNR
背景介绍
除却解像力和色彩还原力之外，信噪比（S/N）、动态范围（Dynamic Range）以及白平衡（WB）也是常被拿来衡量一部摄像机的比较标准。

其中信噪比（S/N）或称噪音抑制能力（Noise Reduction）占影响画质表现相当大的比重，尤其是长时间曝光拍照时，例如：夜景或是黎明黄昏时分，数字影像常常因为噪点这一项败给了传统底片。

我们可以将摄像机盖上镜头盖来简单地观察噪点情况，也可以借助一些手段来定量的检测出来。

下面就介绍一下用Imatest 这套软件检测和评估噪点的方法。

IMATEST软件简介
Imatest是一款专门对数码相机图像进行数据测试的软件包，能测试Resolution、Color Accuracy、Lens Shading And Color Shading、AWB、Gray Scale、Dynamic Range、 TV-Distortion、SNR... 等。

是目前最权威的成像分析软件。

其主界面如下图所示
Imatest提供了多组Noise 噪音测试方式，包括由ISO12233、Q-13 与ColorChecker 所构成，方便使用者检查各个阶段相机噪音表现。

ColorChecker 色表简介
ColorChecker 色表由上而下、由左而右，它总共有四排、24 个格子，如图所示
我们通常会给予编号#1 - #24，他们在摄影上其实有重要的涵义，例如：#1 可以代表dark skin，#2 可以代表light skin，跟肤色相关。

第三排的#13 - #18 ，是几个相当主要的颜色，从左而右：B、G、R 这是色彩三原色，然后是Y、M、C ，这又是重要的三补色。

第四排的六个格子，左边是白色、右边是黑色，可以想象这一排代表从影像的亮部、中间调，一直到暗部，都涵盖其中。

在测试不同的参数的时候所选择的区块也是不同的。

如#1 - #18 用来测试色彩倾向，最后一排( 第四排)的#19 - #24 ，我们则可以来看噪声的情况。

测试步骤：
1)将摄像机的拍照分辩率设为最大，将增益调到零，分别调mtcf=0和
mtcf=16；
2)2) 调节光源到指定的标准，一般用D65；
3)3) 将24色色卡置于灯源箱正面中心，调节摄像机的位置，使其正对该
Chart，保证该Chart的整个画面占预览界面的70%;
4)4) 待画面稳定后，拍摄照片；
5)5) 使用Imatest软件分析拍出的照片，分别得出mtcf=0和mtcf=16下的
Noise和SNR值；
照片噪声分析
1)采用Imatest的“colorcheck”来导入对应的图片，选择合适的测试范围，
如下红色矩形区域：
2)在“Results”中找到对应的x_gray.png文件进行分析
Mtcf=0
Mtcf=16
左下的部份是我们取GretagMacbeth ColorChecker色表上最后一排的灰阶区块来测试( 共有 6 个区块), 分别代表从相片的亮部、中间调及暗部, 在R、G、B、Y 的噪声表现。

有一个Middle Gray 的数值，它就是第四排的第四个（这里也称为Zone 4），也就是#22 ，我们用它来代表中灰阶的色调，或是影像的中间调。

Middle Gray 后面的 4 个数值就是在RGB 色频及Y 明度的噪声值，数值越高，噪声就越严重。

左上是色表最后一排的灰阶区块明度位置校正, 蓝色圈圈是理想值, 绿色叉叉是我们拍摄的实际值；右上角则是浓度的校正。

一般都取灰阶区来分析，也可以取GretagMacbeth ColorChecker色表第三排的BGRYMC 六个主要颜色, 分别观察, RGB 色频及Y 明度的噪声细节表现，作为参照。

照片信噪比分析
分析了噪声之后，我们来分析一下SNR。

信噪比SNR的计算方法如下：SNR=20log10((S19 -S24)/N22);
S19，S24分别为第19，24色块的信号亮度值，耍N22为第22色块的噪声值，Imatest软件可以直接计算出该值；
Mtcf=0
Mtcf=16
左下图中的SNR_BW后面的四个值分别记录了RGB 色频及Y 明度的
noise，图像质量优秀。

用imatest测试的结果都会记录在x.csv测试文件中，从中可以得到很多比较详细的值。

附：所有测试项目并不一定只有一种测试chart图。

比如我们这里用“colorchecker”来测试noise，gamma等，采用“gray scale chart”也一样可以测出上面的数据，也许还能拥有更好的精度。