Los CCD se están volviendo bastante buenos en estos días, pero todos los sistemas están sujetos a ruido. Un valor típico para un CCD parece ser de 20 electrones RMS por píxel. Este artículo de qsimaging.com dice
El ruido de lectura de CCD es un rasgo fundamental de los CCD, desde el de una cámara web económica hasta los CCD del telescopio espacial Hubble. El ruido de lectura CCD limita en última instancia la relación señal/ruido de una cámara, pero siempre que este ruido muestre una distribución gaussiana o normal, su influencia en las imágenes se puede reducir combinando fotogramas y técnicas estándar de procesamiento de imágenes.
Sin embargo, en realidad no describe la fuente del ruido. Sé que a los astrónomos les gusta enfriar sus CCD, así que creo que se debe a que los fonones térmicos se convierten en electrones. Estoy preguntando específicamente sobre el CCD, así que supongamos que el ruido de disparo de la luz entrante está muy por debajo del ruido típico del CCD mencionado anteriormente.
Hay un par de fuentes principales de error intrínseco (es decir, no asociado con el conteo de fotones de su fuente) que tienen los CCD. El primero es, como ya ha mencionado, llamado ruido de lectura. Aquí hay una definición razonable de ruido de lectura (tomada del pdf gratuito de Romanishin sobre fotometría):
Después de una integración (exposición), se debe leer el CCD para encontrar el valor de la señal en cada píxel; debido a que la señal puede ser tan baja como unos pocos electrones por píxel, este paso involucra algunos amplificadores muy sofisticados que son parte del propio CCD. (en amplificadores de chip). Desafortunadamente, pero inevitablemente, el propio proceso de lectura genera algo de ruido electrónico. El ruido medio por píxel se denomina ruido de lectura. Los CCD modernos suelen tener un ruido de lectura de 5 a 20 electrones por píxel por lectura (el ruido de lectura es el mismo si la exposición es de 0,1 segundos o de 3 horas).
El segundo se llama ruido térmico (nuevamente, como ya ha mencionado), y es la señal con la que uno debe lidiar al tomar oscuridad. Nuevamente de Romanishin:
Si permitimos que el CCD se integre durante un tiempo, SIN que le caiga ninguna luz, habrá una señal (y, lo que es más importante, ruido asociado con esa señal) causada por la excitación térmica de los electrones en el CCD. Esto se llama la señal oscura. La señal oscura es muy sensible a la temperatura (temperatura más baja = señal oscura más baja), y es por eso que los CCD utilizados en astronomía se enfrían (a menudo a la temperatura del nitrógeno líquido). Incluso con enfriamiento, algunos CCD tienen una corriente oscura no despreciable. Esto debe medirse y restarse de la imagen. En cuanto al sesgo, queremos tomar muchos marcos oscuros y combinarlos para reducir el ruido. (¡El marco oscuro y los marcos diagonales NO son lo mismo!)
Espero que esto ayude a aclarar cualquier confusión.
Carlos Witthoft
Chris Müller