传感器的误差及信噪比，大家来了解下

传感器内容这篇开始标题更改下，之前用的标题看起来不直观，看不到内容。所以从今开始要改变下。后面还有会有几章，具体介绍不同类型的传感器。大家多多关注我，空闲的时候看看。我会尽力写的简单，让大家看的明白。避免长篇大论，浪费大家时间还看不明白。

一、什么是传感器的误差及信噪比

1、关于误差： 误差不用多解释，就是输入和输出的差别。比如，实际输入温度为30度，但是输出信号给出后得到的温度却是29.9度。这个0.1度就是误差。误差总会有的。引起误差的原因就是传感器的灵敏度与噪音。

关于传感器的灵敏度前面有介绍过，这里在说一下。

1）灵敏度: 灵敏度是输出增量与输入增量的比值。如下图

在实际应用中灵敏度可以表达传感器对输入信号的放大程度。例如：在输入信号变化范围相同的前提下，输出信号变化范围越大，说明传感器的灵敏度越高。

2）噪音： 这里的噪音可是声音的噪音，这里的噪音指的是经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号（或信息），并且该种信号并不随原信号的变化而变化。

2、关于信噪比： 有用信号与噪音信号的比值。可以这个比例越大越好。信噪比是表示传感器检测微弱信号能力的一种评价指标。

二、传感器误差

如图，S为传感器的灵敏度，ΔS为环境因素引起的灵敏度变化，N为外界干扰的等效噪声。由图可知，噪音与灵敏度决定了输出信号和输入信号的误差。

那么灵敏度和噪音是怎么影响传感器的呢，换句话说灵敏度和噪音对传感器有什么样的影响呢，我们应该怎么减小他们呢。来看下面。

1、高阶传感器有三种基本结构形式：直接变换型，差动型和平衡型。现按这三种形式来讨论其误差。

高阶传感器： 可以理解为有两个以上的输入输出环节

直接变换型 ：各输入输出单元串联，前一个的输出是后一个的输入，如图

差动型： 各输入并联，输出最后汇总为一个输出，如下图，由差动型结构是由两个相同的通道和一个减法器组成

平衡型： 平衡型是一个小型反馈系统，如下图

2、结论

直接变换型 ：

1）灵敏度变化所引起的相对误差等于各个环节灵敏度相对变化值的代数和；

2）可以利用各环节灵敏度变化的符号不同而相互补偿（即正负相消）。

3）由噪声引起的误差等于各环节噪信比（噪声功率与有用信号功率之比）（此处为噪信比不是信噪比） 的总和；

4）在传感器总灵敏度一定的情况下，提高前面各环节的灵敏度有利于减少后面环节中噪声的影响；

5）传感器第一个环节输入端噪声的影响，只取决入口处的噪信比，与整个系统的灵敏度无关，故第一个环节是十分重要的。

差动型：

1）差动型结构的灵敏度是单个系统的两倍

2）差动型结构有很好的补偿作用

3）对非线性具有一定的补偿作用

平衡型：

1）正向通道灵敏度对传感器影响很小；

2）反馈点应尽可能接近被测变量，以降低对前置变换的要求；

3）逆变换的特性及特性稳定性对传感器影响很大。

4）平衡式传感器是运用两种互逆传感元件的复合传感器

「摄影101」：传感器真的是越大越好吗？

说完了卡口的那些事，我们终于要来到相机真正的一大核心组件——传感器。在摄影圈里有这样一句经典得不能在经典的“金句”——“底大一级压死人”。这里说的“底”就是所谓的传感器。咱们今天的文章就要讨论一下，底大一级压死人这句话到底对不对，或者说，相机传感器真的越大越好吗？

谈大小之前，不妨先来简单了解一下相机上的那块传感器吧。相机上的图像传感器是一种将光信号转变为电信号的组件，目前常用的传感器有两类：CCD（感光耦合器件）和CMOS（互补式金属氧化物半导体），关于这两样的具体分析有些复杂，本文暂时不讨论。简单来说，我们现在所用的相机也好，手机也好，均使用的是CMOS。

不同传感器的大小区别

在相机领域，你可能会听到这样的一些名词：一英寸、M4/3、APS-C、全画幅、中画幅等等，他们的根本不同就在于传感器的大小：比如APS-C画幅的传感器尺寸为23.6mm×15.7mm，全画幅则为36mm×24mm。

单看这点，其实道理很简单，像素相同的传感器，传感器尺寸越小，单位像素面积越小，接受光信号的能力越差，于是信噪比降低——最直接的反馈就是画质，特别是高感光度情况下的画质劣化将会更加严重。反之，传感器越大，照片的质量越好，细节更加丰富。可以说，传感器的尺寸是画质的决定性因素之一。

但是这一点也有一个大前提——以相同技术和工艺水平为前提。就像CPU会有制程和架构上的升级，传感器也是如此。打个比方，你可能看见的只是一块2400万像素全画幅传感器，但实际上同像素的传感器也会有迭代发展，会有不同的型号，加入不同的功能等，同像素不同代传感器在画质上有区别也并不奇怪。

D800与D810虽然都为3630万像素级别，但使用了不同的传感器，后者高感效果明显更佳

技术层面，相信大家最常听见的一项技术就是背照式传感器，这是由传统的前照式传感器进化而来，在前照式传感器中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响，而背照式传感器则把他们两个调转了位置，光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，进而提升在低光照条件下拍摄效果。而更进一步的则是堆栈式传感器，不过堆栈式更多是提升了传感器的“速度”，我们这里就不多谈了。

其实吧，笔者认为，“传感器是不是越大越好”更像是一个伪命题，脱离需求谈性能是不切实际的，比如只是平常记录生活的用户而言，全画幅已经是天花板，而那些需要拍摄雄伟风景的摄影师，带一个一英寸的卡片机着实有些不太合适。而且APS-C画幅、M4/3系统自带了裁切系数在某些题材的拍摄中，反倒会起到帮助拍摄的作用。其实归根结底，如果单看传感器本身，那确实是越大越好，毕竟画质的好坏是取决于传感器大小的。但是伴随着小型化趋势的增强，抛开价格和需求因素，在性能能够满足需求的前提下，对于基数更加广大的普通用户而言，谁会不喜欢“小而美”的产品呢？更何况伴随着算法的加强，“计算摄影”也成为一个新兴发展的趋势，通过算法来弥补硬件上的不足，也不失为一种解决方式。

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