103、模拟增益vs数字增益:信噪比、动态范围与噪声放大的权衡艺术及调试陷阱
103、模拟增益vs数字增益:信噪比、动态范围与噪声放大的权衡艺术及调试陷阱一个让我熬夜三天的bug去年做某旗舰机前置摄像头调试,客户反馈暗光自拍噪点爆炸。我一看raw图,信噪比指标明明达标,但预览画面就是脏兮兮的。折腾三天,最后发现是数字增益偷偷开了6dB——算法团队为了“提亮暗部”在ISP后端加了数字增益,结果把量化噪声和暗电流噪声一起放大了。这个坑,我记到现在。模拟增益:物理世界的放大器模拟增益发生在sensor读出阶段,在ADC量化之前。它的本质是放大光电二极管产生的电荷信号,包括信号和噪声一起放大。关键点:模拟增益放大的是“原始信号+散粒噪声+读出噪声”。散粒噪声服从泊松分布,信号越大噪声越大,但信噪比随信号增加而改善。读出噪声是sensor底噪,固定不变。举个例子:sensor原生增益下读出噪声约2e-,模拟增益6dB后,读出噪声变成4e-。但信号从100e-变成200e-,信噪比从100/2=50提升到200/4=50——没变?不对,因为散粒噪声也变了。散粒噪声是sqrt(信号),6dB后散粒噪声从10e-变成14.14e-,总噪声从sqrt(100+4)=10.2e-变成sqrt(200+16)=14.7e-,信噪比从9.8提升到13.6。这就是模拟增益的价值:它让信号增长快于噪声增长。数字增益:数字域的“伪增益”数字增益发生在ADC之后,在数字域直接乘系数。它放大的是已经量化好的数字信号,包括量化噪声。这里踩过坑:数字增益6dB,意味着把1