شرکت فنی و مهندسی بهینه سازان فاضل (سهامی خاص)

سنسور تصویر دوربین مداربسته یک قطعه الکترونیکی است که نور را از محیط دریافت کرده و به سیگنال انالوگ و دیجیتال الکتریکی تبدیل می کند. در تمام این چیپ ها از نیمه هادی های حساس به نور استفاده می شود.

سنسور تصویر دوربین مداربسته چیست ؟

سنسور تصویر یک قطعه الکترونیکی است که نور را از محیط دریافت کرده و به سیگنال های الکتریکی آنالوگ و دیجیتالی تبدیل می کند. در تمام این تراشه ها تصویر کنونی از نیمه هادی های حساس به نور استفاده شده است. این قطعه ها طوری ساخته شده اند که با تابش نور به آنها ، مقدار مشخصی از فتون ها را عبور می دهند. با قرار دادن تعداد زیادی از این نیمه هادی ها  ( سلول های نوری) در کنار هم می توان سطحی پدید آورد که با برخورد نور انعکاس یافته از یک جسم، تصویر آن به صورت سیگنال الکتریکی و دیجیتالی تولید شود.

سنسور های دوربین مداربسته (چیپ تصویر یا حسگر تصویر) به رنگ حساس نیستند و فقط می توانند تصویر سیاه و سفید را ثبت کنند. برای حل این مشکل از راه حلی ساده استفاده شده است. سه فیلتر متفاوت برای سه رنگ اصلی یعنی رنگ سبز، قرمز و آبی به روی تراشه تصویر قرار داده می شود و سلول های مختلف نوری وظیفه محاسبه مقدار رنگ های متفاوت در تصویر را دارند. از کنار هم قرار دادن این سه رنگ اصلی ، یک تصویر یکپارچه رنگی تولید می شود.

پارامترهای سنسورهای تصویر دوربین مداربسته

تفکیک پذیری یا رزولوشن سنسورهای تصویر

 مشخصه ای که معمولا همه با آن آشنا هستند ، تفکیک پذیری یا رزولوشن سنسور تصویر می باشد. رزولوشن یک نسور نشان می دهد که چقدر می تواند جزئیات مختلف را دریافت کند. برای نمایش رزولوشن تصویر یک سنسور از واحد پیکسل یا مگا پیکسل یعنی به معنای ده به توان شش استفاده می شود. برای ایجاد هر پیکسل مینیمم به یک واحد سلول نوری نیاز داریم. پس یعنی هر مگا پیکسل از تفکیک پذیری نیاز به یک میلیون سلول نوری واحد دارد. پس نتیجه می گیریم هرچقدر تعداد تراکم سلول های نوری یک سنسور تصویر بیشتر باشد کیفیت و قیمت آن نیز بیشتر است.

تکنولوژی ساخت سنسورهای تصویر

تکنولوژی ساخت سنسورهای تصویر به دو حالت CMOS و CCD می باشد. که هر کدام از این دو حالت مزیا و معایبی نسبت به یک دیگر دارند. تفاوت ساختار این دو کمی بحث تخصصی است که به آن خواهیم پرداخت. در سال های گذشته سنسور های CCD از CMOS گران قیمت تر بودند و کیفیت خوب تری داشتند. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی ساخت در سال های اخیر، چیپ های CMOS توانستند در رقابت پیروز شوند. امروزه معمولا تمام کمپانی های دوربین های مداربسته موجو در بازار از چیپ های CMOS استفاده می کنند. از آنجایی که سنسورهای تصویر CCD گذشته ها بهتر بودند، هنوز هم عده ای معتقد هستند CMOS ها گزینه بهتری هستند. که در واقع این یک اشتباه می باشد. پس اگر تنها دنبال دوربین مداربسته با چیپ های CCD باشید ، باید دور تمام دوربین های مداربسته جدید را خط بکشید. هیچ یک از کمپانی های مدرن ساخت دوربین مداربسته دیگر از این تکنولوژی استفاده نمی کنند.

اندازه ی سنسور تصویر

در سیستم های نظارتی تصویری بیشتر کمپانی های دوربین مداربسته از سنسورهای تصویر با ابعادی بین 1/2 تا 1/4 استفاده می شود. بیشترین ابعاد مورد استفاده در سیستمهای نظارت تصویری معمولا 1/3 می باشد . دوربین ها با کیفیت بیشتر از سه مگاپیکسل اکثرا از سنسور بزرگ استفاده می کنند. دوربین های مداربسته SD و دوربین های مداربسته 720P معمولا از سنسورها با قیمت پایینتر 1/4 استفاده می کنند. امروزه میانگین سایز سنسورهای تصویر دوربین های مداربسته افزایش یافته است. با افزایش رزولوشن ها به 5 ، 4 ، 3 مگاپیکسل و 4K و … سنسورهای تصویری بزرگتر از 1/3 بیش از پیش رایج شداند.

بیشترین تغییرات در ابعاد سنسورهای تصویر همزمان با افزایش محبوبیت سنسورهای 1/2 با رزولوشن 1080P رخ دادند. البته تعداد کمی از کمپانی های سازنده به این نتیجه رسیدند که باید از مدل های خاصی با ابعاد 1/2 و کیفیت 1080P در دوربین های مداربسته برای کار در شرایط نور خیلی کم یا Super Low Light استفاده کنند.

اندازه پیکسل های سنسور تصویر

 سنسورهای تصویر دوربین های مداربسته براساس سایزهای گوناگون پیکسلی دسته بندی شده و با یکدیگر متفاوت هستند. ابعاد پیکسل ها در نسب و مقیاس میکرون یا ده به توان منفی شش اندازه گیری می شوند. منظور از پیکسل همان روزنه های سخت افزاری جذب کنند نور هر نقطه ی یک تصویر که می توانند در هنگام پخش ، هر کدام یک پیکسل دیجیتالی تصویررا تشکیل دهند. سایز پیکسل بستگی به ابعاد سنسور و تعداد پیکسل ها دارد. اگر بین سنسورها پارامترها دیگر را یکسان در نظر بگیریم ، هرچه قدر سایز سنسور بزرگتر شود. سایز پیکسل هم بزرگتر خواهد شد. اگر تعداد پیکسل ها را بیشتر کنیم. مثلا از کیفیت SD به HD و ابعاد سنسور ثابت باقی بماند، ابعاد پیکسل ها کوچکتر می شود.

اگر همه ی ویژگی ها یکسان باشد، یک پیکسل با ابعاد بزرگتر میزان نور بیشتری را دریافت کرد است . پس در نتیجه تصویر در نور کم نسبتا بهتر خواهد بود. از آنجایی که پارامترهای دیگری هم می توانند روی عملکرد دوربین مدار بسته در شرایط کم نوری تاثیر بگذارند نمی شود با این پارامترها بصورت معمول دو دوربین را با هم مقایسه کرد یا یکی را بر دیگری بر اساس سایز پیکسل ها برتر دانست. سایز پیکسل توسط کمپانی های سازنده دوربین مداربسته بیان نمی شود و بهترین است. با توجه به رزولوشن دوربین مداربسته و ابعاد سنسور تصویر هر مدل، دست به تخمین ابعاد زد.

میزان حساسیت سنسور های تصویر به نور محیط

 میزان حساسیت به نور یک سنسور مشخص می کند، برای تبدیل و ایجاد تصویر به چه میزان دریافت نور از محیط نیازمند است. هر چه قدر میزان دریافت نور مورد نیاز سنسور تصویر کمتر باشد کیفیت و حسایت آن بیشتر است. اگر بخواهیم از دوربین مداربسته را در یک محیط کم نور استفاده کنیم، بهتر است به حساسیت چیپ تصویر دوربین مداربسته آن توجه بیشتری کنیم.

بازه دینامیک سنسورهای تصویر

 بازه داینامیک یا dynamic range یک سنسور تصویر بیانگر این است که چیپ می تواند چقدر اختلاف سطح نور را دریافت کند. این پارامتر زمانی اهمیت پیدا می کند که نیاز به تصویر در محیطی با اختلاف نوری زیادهستیم، مثلا سالن تاریک با یک ورودی پر نور.مثلا در این مثال اگر بازه داینامیک دوربین مداربسته پایین باشد، محیط داخلی سالن سیاه دیده خواهد شد و ورودی کاملا سفید.

سایر موارد مهم در مورد چیپ های تصویر

ارتباط سنسور دوربین مداربسته و رزولیشن 4K
دوربین های مداربسته با کیفیت 4K که با مرور زمان در بازار بیشتر می شوند چهار برابر بشتر نسبت به دوربین های 1080P پیکسل دارند و چیپ تصویردوربین های مداربسته 4K از نظر سایز از چیپ دوربین های 1080P بزرگتر هستند. ولی معمولا ابعاد پیکسل دوربین های مداربسته 4K از ابعاد پیکسل های دوربین های مداربسته 1080P کوچکتر هستند. این می تواند به عملکرد دوربین ها با کیفیت 4K در نور کم بشدت مضر باشد.

ارتباط سنسور تصویر دوربین مداربسته و میدان دید
ابعاد چیپ تصویر می تواند به عرض میدان دید تاثیر بگذارد. مهم ترین عامل موثر بر روی میدان دید به درجه و ابعاد لنز بر می گردد ابعاد 3mm، 10mm، 30mm و … هرچه قدر ابعاد سنسور تصویر دوربین مداربسته عدد بزگتری باشد با ثات فرض کردن پارامترهای دیگر، میدان دید بیشتر خواهد شد. سایز سنسورهای تصویر در سیستم های نظارتی و دوربین های مداربسته خیلی متفاوت نیستند و با تغییر ابعاد سنسور تصویر معمولا تغییری در میدان دید دوربین مداربسته ایجا نمی شود.

ارتباط سنسور تصویر دوربین مداربسته و کدهای فشرده سازی
سنسور دوربین مداربسته کاری با مرحله ی فشرده سازی تصاویر ندارد. سنسور تصویر تنها وظیفه ارسال تصاویر ویدئویی خام را به یک انکدر یا SOC بر عهده دارد و مرحله فشرده سازی در داخل این بخش ها انجام می گیرد.

عملکرد سنسور تصویر دوربین مداربسته در نور کم
جدا از اینکه سنسور تصویر از تکنولوژی CCD یا CMOS باشد، مهم ترین و شاید اشتباه ترین برداشت بین کاربران دوربین مداربسته این است که، هرچه قدر یک سنسور تصویر بزرگتر باشد عملکرد بهتری در نور کم خواهد داشت . گرچه شاید سنسور تصویر بزرگتر می تواند کمک کند اما مهم ترین عامل که شاید از سنسور هم مهم تر باشد می تواند پردازش تصویر در نور کم باشد که توسط انکدر یا پردازشگردوربین مداربسته انجام می شود. در دوربین های مداربسته 1080P با حسگرهای های جدید 1/2 که جدیدا مخصوص کار در شرایط کم نور به بازار معرفی شده اند، عملکرد بهتری نسبت به دوربین های 1080P با حسگرهای قبلی 1/3 دارند.

بنابراین درست است که ابعاد سنسور دوربین مداربسته در رزولیشن تصویر دوربین مداربسته موثر باشد اما برای داشتن بهترین عملکرد در نور پایین باید هم زمان از حسگر تصویر بزرگتر و پردازش تصویری قدرتمندتر در نور کم استفاده کرد. سنسورهای تصویر با ابعاد 1/2هم وجود هستند که لحاظ عملکرد بسیار ضعیف در نور کم برخوردارند. ضمن اینکه دوربین های مداربسته 4K با حسگرهای تصویری 1/2 و حتی بزرگتر هم هستند که فعلا کارایی مناسبی در نور ضعیف ندارند و دلیل ان سایز پیکسل فیزیکی کوچکتر سنسورها و نبود پردازش تصویر قوی برای رفع یا بهبود این مشکل می باشد.

تولید کنندگان سنسور تصویر دوربین مداربسته

تعداد کمپانی های سازنده حسگر تصویر دوربین مداربسته محدود هستند و شامل کمپانی های معروفی مثل Omnivision، Aptina و SONY می شود. تولید ککند های سنسورهای تصویر دوربین مداربسته هم مثل کمپانی های سازنده دوربین های مداربسته اکثرا دسته ای از مدل های مختلف را بر اساس ابعاد سنسور تصویر، میزان کیفیت حداکثری، نرخ ضبط فریم تصاویر و سازگاری با WDR به کمپانی های همکار و خریداران ارائه می دهند.

شرکت های تولید کننده دوربین مداربسته اکثرا نوع یا مدل چیپ تصویربرداری بکار رفته در دوربین های مداربسته برندشان را عنوان نمی کنند یا با ناقص بیان کردن ن را پنهان می کنند و اینکار باعث می شود مقایسه بسیاری از دوربین های مداربسته با یکدیگر خیلی دشور شود. بعضی از کمپانی ها هم که سنسور مورد استفاده خود را لیست کرده اند تنها به نام تولید ککنده سنسور اشاره کرده اند و هی چیزی در مورد مدل ها بیان نمی کنند. مثلا در برند Omnivision تعداد زیادی سنسور تصویر متفاوت بر اساس قیمت وجود دارد و عملکرد 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 تصویربرداری ها متفاوت بوده و عنوان نشده اند.

شرکت بهینه سازان فاضل تولید کنند و پخش کنند سیستم های امنیتی ، حفاظتی و نظارتی در شهر تبریزمی باشد. همچنین شرکت با بکارگیری نیروی متخصص و با تجربه اماده اریه خدمات مشاوره ، اجرا و پشتیبانی فنی می باشد