سنسور دوربین مداربسته یک قطعه الکترونیکی است که انعکاس نور اجسام را دریافت کرده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. تمام چیپ های تصویر کنونی از نیمه هادی های حساس به نور استفاده می کنند.
سنسور دوربین مداربسته چیست
سنسور تصویر یک قطعه الکترونیکی در دوربین های مداربسته است که انعکاس نور اجسام را دریافت کرده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. تمام چیپ های تصویر کنونی از نیمه هادی های حساس به نور استفاده می کنند. این نیمه هادی ها طوری ساخته شده اند که با برخورد نور به آنها مقدار مشخصی از نور را عبور می دهند. با قرار دادن تعداد زیادی از نیمه هادی ها (که به آنها سلول نوری می گویند) در کنار هم می توان سطحی پدید آورد که با برخورد نور انعکاس یافته از یک جسم، تصویر آن به صورت سیگنال الکتریکی تولید شود.
سنسور دوربین مداربسته (چیپ تصویر/حسگر تصویر) به رنگ حساس نیست و تنها می تواند تصویر سیاه و سفید را ثبت کنند. برای حل این مشکل از راه حلی ساده استفاده می شود. سه فیلتر متفاوت (برای سه رنگ اصلی سبز، قرمز و آبی) بر روی چیپ تصویر قرار داده می شود و سلولهای مختلف نوری مسئول اندازگیری رنگ های متفاوت در تصویر می شوند. از کنار هم قرار دادن این رنگ ها، یک تصویر یکپارچه و رنگی تولید می شود.
طبقه بندی سنسور های دوربین مداربسته
رزولوشن یا تفکیک پذیری سنسور: مشخصه ای که احتمالا همه شما با آن آشنا هستید، تفکیک پذیری یا رزولوشن سنسور تصویر است. رزولوشن یک حسگر نشان میدهد که چقدر می تواند جزئیات مختلف را دریافت کند. برای نشان دادن رزولوشن تصویر یک چیپ تصویر از واحد پیکسل یا مگا پیکسل (به معنای میلیون پیکسل) استفاده می شود. برای ساختن هر پیکسل حداقل به یک سلول نوری نیاز است. پس هر مگا پیکسل از رزولوشن نیاز به یک میلیون سلول نوری دارد. طبیعتا هرچقدر تعداد سلول های نوری یک چیپ تصویر بالاتر برود قیمت آن هم بالاتر می رود.
تکنولوژی ساخت سنسور: از نظر تکنولوژی ساخت یک چیپ تصویر یا می تواند CMOS یا CCD باشد. هر یک از این دو تکنولوژی نقاط قوت و ضعف خود را دارد. تفاوت ساختار این دو چیپ کمی تخصصی است و در ادامه به آن می پردازیم. در گذشته چیپ های CCD از CMOSها گران قیمت تر بودند و البته کیفیت تصویر بهتری داشتند. با گذشت زمان و پیشرفت علم، چیپ های CMOS توانستند در رقابت برنده شوند. امروزه تقریبا تمام دوربین های مداربسته از سنسور دوربین مداربسته CMOS استفاده می کنند. از آنجایی که سنسورهای CCD روزی بهتر بودند، هنوز هم عده ای متعصبانه CMOS را گزینه دوم می بینند. البته این یک اشتباه قدیمی و در عمل غیر واقعی است. از طرفی هم اگر تنها بدنبال دوربین مداربسته ای با سنسور CCD باشید عملا باید دور تمام دوربینهای مداربسته مدرن را خط بکشید و بهترین برندها و مدلهای دوربین مداربسته را نادیده بگیرید.
اندازه سنسور: در سیستمهای نظارت تصویری 95% دوربینهای مداربسته از سنسورهای تصویربرداری با ابعادی بین 1/2” تا 1/4″ استفاده می شود. بیشترین ابعاد مورد استفاده در سیستمهای نظارت تصویری به 1/3” بر می گردد و دوربینهای مداربسته با رزولوشن بالای 3 مگاپیکسل غالبا از سنسور بزرگی استفاده می کنند (تقریبا 1/2.7” تا 1/2.5”). دوربینهای مداربسته SD و دوربینهای مداربسته 720P از سنسورهای ارزانتر 1/4″ استفاده می کنند. در چند سال اخیر میانگین سایز سنسورهای تصویربرداری دوربین مداربسته افزایش یافته اند. با افزایش رزولوشنها به 3، 4 ، 5 مگاپیکسل و 4K و … سنسورهای تصویری بزرگتر از 1/3” بیش از پیش رایج شدند.
بیشترین تغییر در ابعاد سنسور حسگر تصویر همزمان با افزایش محبوبیت سنسورهای تصویربرداری 1/2″ با رزولوشن 1080P رخ داد. النته لازم به ذکر است تعداد معدودی از شرکتهای سازنده دریافتند باید از مدلهای ویژه ای با ابعاد 1/2” و رزولوشن 1080P در دوربینهای مداربسته برای کار در شرایط نور فوق العاده کم (Super Low Light) استفاده کنند.
اندازه پیکسل های سنسور: سنسورهای تصویربرداری براساس سایزهای مختلف پیکسلی دسته بندی شده و با یکدیگر فرق دارند. سایز پیکسل در مقیاس میکرون اندازه گیری می شود. منظور از پیکسل درواقع روزنه های فیزیکی جذب نور هر جزء یک تصویرند که می توانند هر کدام یک پیکسل دیجیتالی را تشکیل دهند.
سایز پیکسل توسط ابعاد سنسور تصویربرداری و تعداد پیکسلهای آن مشخص می شود. اگر بین سنسورها پارامترها را یکسان ببینیم، هرچه سایز سنسور بزرگتر باشد سایز پیکسل هم بزرگتر خواهد بود. اگر تعداد پیکسل را افزایش دهیم (مثلا از رزولوشن SD به رزولوشن HD برویم) و سایز سنسور ثابت باقی مانده باشد سایز پیکسلها کاهش می یابد.
اگر تمام ویژگیها یکسان باشد، یک پیکسل بزرگتر میزان نور بیشتری را جذب کرده و بنابراین تصاویر در نور کم براقتر و بهتر خواهد بود. از آنجاییکه عوامل موثر دیگری هم می توانند روی کارکرد دوربین مدار بسته نور کم تاثیر بگذارند نمی شود با این پارامترها بصورت خطی یا ساده دو دوربین را با هم مقایسه یا یکی را بر دیگری بر اساس سایز پیکسلها ارجحیت دهیم.
البته به هیچ عنوان سایز پیکسل توسط شرکتهای سازنده دوربین مداربسته عنوان نمی شود و بهترین راه این است که با توجه به رزولوشن دوربین مداربسته و سایز سنسورهای تصویربرداری هر مدل، دست به تخمین ابعاد بزنیم.
میزان حساسیت سنسور به نور: میزان حساسیت به نور یک چیپ تصویر مشخص می کند که برای ساختن تصویر به چقدر نور نیاز دارد. هرقدر نور مورد نیاز چیپ تصویر کمتر باشد کیفیت آن بالاتر است. اگر بخواهید از دوربین در یک محیط کم نور استفاده کنید، بهتر است به حساسیت سنسور دوربین مداربسته آن توجه ویژه ای داشته باشید.
بازه دینامیک سنسور: بازه داینامیک (dynamic range) یک حسگر تصویر نشان می دهد که این چیپ می تواند چقدر اختلاف سطح نور را دریافت کند. این مشخصه زمانی اهمیت پیدا می کند که نیاز به دریافت تصویر در محیطی با اختلاف زیاد سطح نور دارید، مثلا پارکینگی تاریک با یک ورودی خیلی پر نور. اگر بازه داینامیک دوربین پایین باشد، محیط داخلی کاملا سیاه دیده می شود و محیط بیرونی کاملا سفید.
سایر نکات در مورد سنسور تصویر
– ارتباط سنسور دوربین مداربسته و رزولیشن 4K
دوربینهای مداربسته 4K که روز به روز بیشتر بازار را قبضه می کنند چهار برابر یک دوربین مداربسته 1080P پیکسل دارند و سنسور تصویربرداری دوربینهای مداربسته 4K از نظر ابعاد از سنسور دوربینهای مداربسته 1080P بزرگترند. ولی عموما سایز پیکسل دوربینهای مداربسته 4K از سایز پیکسلهای دوربینهای مداربسته 1080P کوچکترند. این موضوع می تواند به کارکرد دوربینهای مداربسته 4K در نور کم بشدت آسیب بزنند. دوربین مداربسته تبریز در اینستاگرام
– ارتباط سنسور دوربین مداربسته و عرض میدان دید
سایز سنسور تصویر می تواند بر روی عرض میدان دید تاثیر داشته باشد. اصلیترین عامل موثر بر روی میدان دید به درجه و سایز لنز بر می گردد (سایز 3mm، 10mm، 30mm و ..). هرچه سایز سنسور تصویربرداری دوربین مداربسته بزگتر باشد(فرض کنید بقیه شرایط یکسان) میدان دید وسیعتری خواهید داشت.
از طرف دیگر سایز سنسورهای تصویربرداری در سیستمهای نظارت تصویری و دوربینهای مداربسته خیلی هم متنوع و متفاوت نیستند و با تغییر سایز سنسور تصویربرداری معمولا تغییر در عرض میدان دید دوربین مداربسته تغییراتی شگرف بدنبال ندارد. بطور کلی این موضوع خیلی نگران کننده نیست اما دانستنش می تواند برای آگاهی یک متخصص دوربین مداربسته خوب باشد.
– ارتباط سنسور دوربین مداربسته و کدکهای فشرده سازی
سنسور دوربین مداربسته کاری با پروسه فشرده سازی تصاویر ویدئویی (مثل کدک H.264 و..) ندارند. درواقع سنسور تصویربرداری تنها وظیفه ارسال تصاویر ویدئویی فشرده نشده و خام را به یک انکدر یا SOC (سیستم آنبرد روی چیپ) بر عهده دارد و مرحله فشرده سازی در درون این بخشها صورت می گیرد. دوربین مداربسته تبریز در توئیتر
– عملکرد سنسور دوربین مداربسته در نور کم
جدا از اینکه سنسور تصویربرداری CCD یا CMOS باشد، اصلی ترین و شاید اشتباه ترین برداشت و طرز فکر بین کاربران دوربین مداربسته این است که هرچه یک حسگر تصویر بزرگتر باشد کارکرد بهتری در نور کم خواهد داشت.اگر چه شاید سنسور بزرگتر بتواند کمک کننده باشد اما مهمترین عامل کلیدی دیگر که شاید از سنسور هم مهمتر باشد به عنوان “پردازش تصویر در نور کم” شناخته می شود که توسط انکدر یا پردازشگر (CPU) دوربین مداربسته انجام می شود.
در دوربینهای مداربسته 1080P با سنسورهای جدید 1/2″ که اخیرا مخصوص کار در شرایط نور کم به بازارها معرفی شده اند، کارایی بهتری نسبت به دوربینهای مداربسته 1080P با سنسورهای قبلی 1/3” مشاهده می شود. بنابراین درست است که سایز سنسور دوربین مداربسته در کیفیت تصویر دوربین مداربسته موثر باشد اما برای داشتن بهترین کارکرد در نور کم باید هم زمان از سنسور تصویربرداری بزرگتر و پردازش تصویری قویتر در نور کم استفاده کرد. در این بین سنسورهای تصویربرداری با ابعاد 1/2″ هم وجود دارند که از عملکرد بسیار ضعیفی در نور کم برخوردارند. ضمن اینکه دوربینهای مداربسته 4K با سنسورهای تصویری 1/2″ و حتی بزرگتر هم هستند که هنوز کارایی مناسبی در نور کم ندارند و علتش به سایز پیکسل فیزیکی کوچکتر سنسورها و فقدان پردازش تصویری قدرتمند برای برطرف کردن یا تخفیف این مشکل بر می گردد.
سنسور دوربین مداربسته و تولید کنندگان
– سنسور دوبین مداربسته و تولید کنندگان سنسور
تعداد شرکتهای سازنده سنسور دوربین مداربسته انگشت شمارند و شامل شرکتهایی مثل Omnivision، Aptina و سونی هستند. سازندگان سنسورهای دوربین مداربسته هم مثل شرکتهای سازنده دوربینهای مداربسته معمولا دسته ای از مدلهای مختلف را بر اساس سایز سنسور، میزان رزولوشن حداکثری، نرخ ضبط فریم تصاویر و سازگاری با WDR به شرکتهای همکار و خریداران ارائه می دهند.
– سنسور دوربین مداربسته و تولید کنندگان دوربین مداربسته
شرکتهای سازنده دوربین مداربسته معمولا نوع یا مدل سنسور تصویربرداری بکار رفته در دوربینهای مداربسته برندشان را یا عنوان نمی کنند یا با پنهانکاری جزئیات را ناقص بیان می کنند و اینکار باعث می شود مقایسه بسیاری از دوربینهای مداربسته با یکدیگر غیر ممکن شود. بعضی از شرکتها هم که سنسور مورد استفاده خود را لیست کرده اند تنها به نام شرکت سازنده سنسور اشاره کرده اند و اصلا در مورد مدلها صحبتی نمی شود. مثلا در شرکت Omnivision تعداد بسیار زیادی چیپ تصویر متفاوت بر اساس قیمت وجود دارد و کارایی های متنوعی هم دارند. یا مثلا خیلی هم پیش آمده که دو دوربین مداربسته با سنسور تصویربرداری یکسان، ویژگیها و قابلیتهای انکدینک و فشرده سازی متفاوتی در خروجی تصویر داشته اند که نشان می دهد سری یا مدل سنسور تصویربرداریها متفاوت بوده و عنوان نشده اند.
فروش و نصب انواع دوربین مداربسته
