یکی از اجزای مهم در دوربین مداربسته سنسور، حسگر و یا چیپ تصویر دوربین است. زیرا این قطعه در کیفیت تصاویر تاثیرگذار است. بنابراین توجه به نوع سنسور دوربین مداربسته یکی از نکات مهم در هنگام خریداری دوربین مدار بسته است. سنسورها از قسمتهای ریزی به نام فوتوسایت تشکیل شدهاند. جنس ساختار اغلب حسگرها از سیلیکون است. در این مقاله قصد داریم تا شما را با انواع حسگر دوربین آشنا کرده و بهترین سنسور دوربین مداربسته را معرفی کنیم.
سنسور دوربین مداربسته چیست؟
همه دوربینهای مداربسته دارای سنسور هستند. سنسورهای تصویر دوربین مداربسته نسبت به نور حساس هستند. زمانی که نور به سطح حسگر برخورد میکند، مقداری نور را از خود عبور میدهند. با قرار گرفتن تعدادی از این چیپها در کنار هم، سلول نوری تشکیل میشود. حسگر نور تابیده شده به لنز را به سیگنال الکترونیکی تبدیل میکند. سنسورها از صفحه سیلیکونی و فوتوسایتها تشکیل شدهاند. در واقع سنسور دوربین مداربسته از یک صفحه سیلیکونی که دارای تعداد زیادی فوتوسایت است، تشکیل شده است. برای نمایش تصاویر رنگی از یک فیلتر رنگی بر روی فتوسایتها استفاده میشود. حساسیت فوتوسایت ها به نور باعث دریافت نور و تبدیل آن به سیگنالهای الکترونیکی میشود. سپس سیگنالهای الکترونیکی برای تشکیل تصاویر به تقویت کننده و بعد از آن به مبدل ADC میروند. همانطور که گفته شد کیفیت تصاویر تا حد زیادی به حسگر دوربین مداربسته بستگی دارد.
انواع حسگر دوربین
به طور کلی در سیستمهای مداربسته از دو نوع حسگر استفاده میشود. سنسور CCD و CMOS. هر دو سنسور دارای کیفیت مناسبی هستند. این سنسورها در عملکرد و ساختار با یکدیگر متفاوت هستند. کیفیت تصاویر در دوربینهایی که از سنسور CCD استفاده میکنند به مراتب بهتر از دوربینهایی است که از سنسور CMOS استفاده میکنند.
سنسور تصویر CCD
CCD برگرفته از عبارت charged-coupled device است. دوربینهای مداربستهای که از حسگر CCD استفاده میکنند از بازه دینامیکی گستردهای برخوردار هستند. در نتیجه این دوربینها در محیطهای کم نور دارای عملکرد خوبی هستند. تاثیر پذیری سنسور CCD در مقابل مشکلاتی مانند لرزش از تاثیرپذیری کمتری برخوردار است. این ویژگی به دلیل استفاده حسگر CCD از شاتر رولینگ به جای شاتر گلوبال است. شاتر گلوبال کل فضای تصاویر را به صورت همزمان اسکن میکند. در صورتی که شاتر رولینگ تصاویر را از طرفی به طرف دیگر به شکل خط به خط اسکن میکند. همین موضوع باعث میشود تا دوربینهای CCD کمتر دچار مشکلات ژله ای و لرزشی شوند.
این سنسور دارای عملکرد مناسب در شرایط نوری کم، WDR قوی، تاثیرپذیری پایین در مقابل لرزش و نویز، حساسیت بالا به نور و کیفیت بالای تصاویر است. از معایب این سنسور نیز میتوان به مصرف انرژی بالا، نرخ فریم آهسته و گران قیمت بودن آن اشاره کرد.
حسگر CMOS
CMOS برگرفته از عبارت complementary metal-oxide-semiconductor است. در اغلب دوربینهای مداربسته از سنسور CMOS استفاده میشود. دوربینهای مدار بستهای که از سنسور CMOS استفاده میکنند از فناوری اسکن تصویر پیشرفته نیز برخوردار هستند. فناوری اسکن تصویر پیشرفته این امکان را به دوربین مدار بسته میدهد تا مقداری از هر پیکسل را به دست آورده و آنها را اسکن کند. بنابراین در این شرایط جزئیات بیشتری از تصویر در دسترس کاربر قرار میگیرد. دوربین هایی که از حسگر CMOS استفاده میکنند دارای قیمت پایینتری هستند.
از مزایای این سنسور میتوان به کیفیت خوب، مصرف انرژی پایین، قیمت مناسب، نرخ فریم بالا و…. اشاره کرد. در کنار مزایای بسیار حسگر CMOS معایبی مانند ایجاد سر و صدای زیاد و حساسیت به نور متوسط نیز در این سنسور دیده میشود. CMOS دارای قیمت پایینتر و مصرف انرژی کمتر است.
اندازه سنسور دوربین مداربسته
بزرگی و اندازه سنسور در میدان دید و حساسیت سنسور به نور تاثیرگذار است. سنسور در اندازه های مختلفی تولید میشوند. اندازه سنسورها با واحد اینچ نمایش داده میشود. بزرگی حسگرها رابطه مستقیم با تعداد پیکسلهای تصویر دارد. هر چه تعداد پیکسلها بیشتر باشد، تصاویر از کیفیت بالاتری برخوردار هستند. سنسورها با اندازهی بزرگتر از حساسیت نور بیشتری نیز برخوردار هستند. سنسور 1.3 اینچ از رایج ترین سنسورهای مورد استفاده در دوربینهای مداربسته است. این عدد در فرمت، شکل و اندازه سنسور و همچنین زاویه دید دوربین مداربسته تاثیر گذار است. اندازه سنسور را میتوانید در مشخصات دوربین مداربسته مشاهده کنید.
بهترین سنسور دوربین مداربسته
انتخاب بهترین سنسور دوربین مداربسته نقش بسیاری در دریافت تصاویر با کیفیت بالا دارد. بهترین حسگر دوربین مداربسته حسگری است که از کیفیت بالا، حساسیت بالا نسبت به نور، تاثیر پذیری کم در مقابل نویز و لرزش، قیمت مناسب و… برخوردار باشد.
- برند تولید کننده: برند تولید کننده دوربین در کیفیت سنسور استفاده شده در دوربین تاثیر گذار است. برای داشتن تصاویر با کیفیت، دوربین مداربسته خود را از برندهای مطرح و معتبر تهیه کنید.
- حساسیت به نور: هر چه حساسیت سنسور تصویر نسبت به نور بیشتر باشد، تصویر نیاز به نور کمتری دارد. بنابراین حسگرهای تصویر با حساسیت بالاتر از کیفیت تصویر بالاتری نیز برخوردار هستند.
- تاثیر پذیری در برابر لرزش و نویز: بهترین سنسور دوربین مداربسته باید کم ترین تاثیرپذیری در برابر لرزش و نویز را داشته باشد. زیرا نویز و لرزش باعث افت کیفیت تصویر میشوند.
- بازه دینامیکی: در محیطهایی که دارای اختلاف سطح نور بالایی هستند، بازه دینامیکی دارای اهمیت است. هر چه بازه دینامیکی سنسور بالاتر باشد، قادر به دریافت اختلاف سطح نور بیشتر بوده و از سیاه شدن تصاویر جلوگیری می کند.
تفاوت سنسور CCD و CMOS
همانطور که گفته شد هر دو سنسور CCD و CMOS از کیفیت خوبی برخوردار هستند. اما دارای تفاوتهای بسیاری با یکدیگر نیز هستند. در ادامه به طور مختصر به این تفاوتها میپردازیم.
- نرخ فریم: نرخ فریم در حسگر CMOS بسیار بالاتر از حسگر CCD است.
- مصرف انرژی: مصرف انرژی در حسگر CMOS کمتر از CCD است. همین موضوع باعث صرفهجویی در هزینهها میشود.
- کیفیت تصویر: دوربینهای مداربسته با حسگر CCD قادر به ارائه تصاویر با کیفیت بالاتری در مقایسه با دوربینهای دارای حسگر CMOS هستند.
- حساسیت به نور: سنسورهای تصویر CCD در مقایسه با CMOS حساسیت بالاتری نسبت به نور دارند.
- نویز پذیری: حسگرهای CCD دارای نویز پذیری کمتری هستند. در مقابل CMOS ها نویزپذیری بیشتری دارند.
- قیمت: حسگرهای CMOS از قیمت کمتری نسبت به CCD هستند. دوربینهای مدار بسته با حسگر CMOS ارزانتر هستند.
ارتباط حسگر تصویر با کیفیت تصویر
حسگر تصویر یکی از مهمترین و تعیینکنندهترین اجزای هر دوربین مداربسته است که نقش مستقیمی در وضوح تصویر، رزولوشن واقعی و کیفیت نهایی تصاویر ضبطشده دارد. بسیاری از کاربران تصور میکنند هرچه مگاپیکسل دوربین بالاتر باشد، تصویر بهتر خواهد بود؛ اما در واقع این کیفیت و اندازه حسگر تصویر است که مشخص میکند، رزولوشن اعلامشده تا چه حد واقعی و کاربردی خواهد بود. رزولوشن به تعداد پیکسلهای تصویر اشاره دارد. حسگر تصویر تعیین میکند این پیکسلها با چه دقت، نورگیری و جزئیاتی ثبت شوند. اگر حسگر ضعیف باشد، حتی در دوربینهای با رزولوشن بالا، تصویر نهایی ممکن است نویزدار، تار یا فاقد جزئیات واقعی باشد. به همین دلیل است که دو دوربین با رزولوشن یکسان، میتوانند کیفیت تصویری کاملاً متفاوت ارائه دهند.
اندازه فیزیکی حسگر نیز اهمیت بسیاری دارد. حسگرهای بزرگتر نور بیشتری جذب میکنند و در نتیجه تصاویر شفافتر، با نویز کمتر و دامنه دینامیکی بهتر تولید میشود. این موضوع به خصوص در محیطهای کمنور یا در شب اهمیت بیشتری پیدا میکند. به همین دلیل، دوربینهایی که حسگر باکیفیتتری دارند، در نور کم عملکرد بسیار بهتری نسبت به مدلهای ارزانتر نشان میدهند. از سوی دیگر، فناوری ساخت حسگر مانند CMOSهای جدید، BSI یا STARLIGHT باعث میشود رزولوشن تصویر بهصورت واقعیتر نمایش داده شود. این حسگرها قادرند جزئیات ریز مانند چهره افراد، پلاک خودرو و اشیای کوچک را با دقت بیشتری ثبت کنند.
تأثیر حسگر دوربین مداربسته بر عملکرد دید در شب
یکی از مهمترین عواملی که بر کیفیت دید در شب دوربین مداربسته تأثیر میگذارد، حسگر تصویر (Image Sensor) است. حسگر تصویر وظیفه دریافت نور محیط و تبدیل آن به سیگنال دیجیتال را بر عهده دارد. در شرایط کمنور یا تاریکی مطلق، هرچه حسگر دوربین بزرگتر و باکیفیتتر باشد، توانایی جذب نور بیشتری خواهد داشت. به همین دلیل دوربینهایی که از حسگرهای پیشرفتهتر مانند CMOS با اندازه بزرگتر استفاده میکنند در شب تصاویر واضحتر و با جزئیات بیشتری ارائه میدهند.
یکی از تفاوتهای اصلی بین دوربینهای معمولی و حرفهای، عملکرد حسگر آنها در شب است. حسگرهای ضعیف در نور کم باعث ایجاد نویز، تار شدن تصویر، از بین رفتن جزئیات و کاهش تشخیص چهره یا پلاک میشوند. در مقابل، حسگرهای باکیفیت که در دوربینهای حرفهای استفاده میشوند، تصویر روشنتر و طبیعیتری ثبت میکنند. در دوربینهایی با فناوری Starlight یا Full Color، نقش حسگر تصویر بسیار پررنگتر است. این دوربینها با استفاده از حسگرهای حساس به نور در شرایط نوری بسیار ضعیف نیز قادر به ثبت تصویر رنگی هستند. در واقع، بدون وجود یک حسگر قوی، حتی قویترین LEDهای دید در شب هم نمیتوانند تصویر مطلوبی ارائه دهند.
همچنین هماهنگی بین حسگر تصویر و پردازشگر دوربین اهمیت زیادی دارد. حسگری که توانایی ثبت نور بالا را داشته باشد، در کنار پردازش مناسب، باعث کاهش نویز دیجیتال و افزایش وضوح تصویر در شب میشود.
فرق حسگر CMOS و CCD رو خیلی ساده و قابل فهم توضیح داده بودین، ممنون.