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The dynamic range

Il range dinamico di una camera CCD indica la capacità di distinguere oggetti molto luminosi e molto deboli nella stessa immagine. I costruttori di CCD definiscono matematicamente il range dinamico con il seguente rapporto:

DR = FWC / RON

dove abbiamo indicato il range dinamico con DR , la full well capacity con FWC e il readout noise con RON , entrambi espressi in elettroni per fotoelemento quindi il range dinamico è una quantità adimensionale. Più questo numero è elevato, maggiore è la capacità della camera CCD di distinguere differenti livelli d'intensità luminosa. Chiaramente per aumentare il range dinamico è necessario agire o sulla qualità del sensore (ovvero con un basso RON ) o sulla dimensione dei photoelements its component which is closely linked to the FWC .

The dynamic range is also expressed in decibels:

Note that the readout noise to be used for this calculation is not usually indicated in the data-sheet of the sensor (also called RON "On-chip, generally less the total readout noise of the entire CCD camera). The type of readout noise that we used in the calculation is exactly what the total given in the specifications of the chamber. Just to be clear is that we actually measured previously with the analysis of the bias frame.

Example: to focus the telescope di Cavezzo è posta una telecamera Apogee Ap7p con sensore SiTE. I fotoelementi quadrati di dimensione 24 micron hanno una Full Well Capacity di circa 300000 elettroni. Il readout noise della camera CCD è di 11,9 elettroni. Calcolarne il range dinamico.

DR = 300000/11,9 = 25210

Con questa camera CCD è possibile riprendere sorgenti luminose che differiscono tra loro di oltre 25000 volte (con una pellicola fotografica per esempio la differenza si riduce a 100 volte).
La dinamica misurata in decibel si calcola facilmente:

DR db = 20 log (300000/11,9) = 20 log(25210) = 88.0 db

This report also gives an indication of the minimum level of digitization that is to apply for the best use of the sensor: in the following table we see that the CCD camera in the previous example is one of the 14 and 15 bits. Apogee's engineers have opted for an A / D converter with 16-bit and setting the gain to 4.5 e-/ADU.


The fact that they have a CCD camera "16-bit" is misleading and might think you have the ability to shoot images with a range of more than 65,000 levels of gray. In fact, as we have seen from the example above, the dynamics in the specific case of Apogee Ap7p is "only" 25,210 levels and is only determined by two characteristics full well capacity and readout noise .