حسگر تصویر در دوربین مداربسته یا “Image Sensor” چیست؟

حسگر تصویر در دوربین مداربسته یا “Image Sensor”، یک قطعه الکترونیکی است که تصاویر دوربین را دریافت کرده و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. ویژگی‌های یک حسگر تصویر خوب شامل موارد زیر است:

1. رزولوشن: رزولوشن حسگر تصویر، تعداد پیکسل‌هایی است که قادر به دریافت و ضبط می‌کند. رزولوشن بالا به معنی جزئیات بیشتر و تصاویر واضح‌تر است.
2. حساسیت به نور: حسگر تصویر باید بتواند در شرایط نوری مختلف، از جمله نور کم، نور روز و نور پرتابشی، تصاویر با کیفیت را ضبط کند. حسگرهایی با حساسیت بالا به نور، تصاویر با کمترین نویز و جزئیات بهتر را ارائه می‌دهند.
3. دینامیک رنگی: دینامیک رنگی، توانایی حسگر در ضبط جزئیات رنگی و تفاوت‌های رنگی در تصاویر است. یک حسگر با دینامیک رنگی بالا، توانایی ضبط تصاویر با رنگ‌های غنی و واقعی را دارد.
4. سرعت عملکرد: سرعت حسگر تصویر در دریافت و پردازش تصاویر نقش مهمی در عملکرد دوربین دارد. سرعت بالا به معنی عکس‌برداری سریعتر و قابلیت ضبط تصاویر در حرکت است.

نوع حسگر تصویر مورد استفاده در دوربین‌های مداربسته می‌تواند متنوع باشد، اما دو نوع شایع عبارتند از:

1. حسگر CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor): حسگر CMOS از تراشه‌های الکترونیکی ساخته شده است و از تکنولوژی جامد استفاده می‌کند. این نوع حسگرها از قدرت مصرف کمتری برخوردار بوده و اغلب در دوربین‌های مداربسته به کار می‌روند.
2. حسگر CCD (Charge-Coupled Device): حسگر CCD از ساختار متفاوتی نسبت به حسگر CMOS برخوردار است. این نوع حسگر از تعدادی قطعه الکترونیکی با قدرت مصرف بالا تشکیل شده است و در برخی دوربین‌های حرفه‌ای استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد یک حسگر تصویر در دوربین مداربسته به این شکل است:

1. نور از طریق لنز دوربین وارد حسگر تصویر می‌شود.
2. در حسگر تصویر، سلول‌های نوری (Photodiodes) قرار دارند که با برخورد نور، الکترون‌های بار دار تولید می‌کنند. هر سلول نوری مسئول دریافت نور یک پیکسل تصویر است.
3. الکترون‌های تولید شده توسط سلول‌های نوری، در یک ساختار مداری به نام فرمان‌دهنده (Gate) نگهداری می‌شوند.
4. با اعمال ولتاژ به فرمان‌دهنده‌ها، الکترون‌ها آزاد می‌شوند و به طور متناسب با میزان نور دریافتی، بار الکتریکی تولید می‌کنند.
5. بارهای الکتریکی تولید شده در هر سلول نوری، توسط مدارهای تقویت (Amplifiers) تقویت می‌شوند و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند.
6. سیگنال‌های الکتریکی حاصل، توسط مدارهای پردازشی در دوربین تحلیل و تبدیل می‌شوند تا تصویر نهایی به دست آید.
7. تصویر حاصل از حسگر تصویر، به عنوان ورودی به سایر مراحل پردازش دوربین (مانند فشرده‌سازی و ذخیره‌سازی) ارسال می‌شود.

به این ترتیب، حسگر تصویر دوربین مداربسته با دریافت نور از محیط، آن را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده و تصویر نهایی را ایجاد می‌کند.

ویژگی‌های حسگرهای تصویر

نیازمندی‌های مهم برای انتخاب یک حسگر تصویر در دوربین مداربسته یا “Image Sensor” مناسب عبارتند از:

1. رزولوشن یا تفکیک پذیری: رزولوشن یکی از عوامل مهم در تصویربرداری است. آن را می‌توان به عنوان تعداد پیکسل‌هایی که در تصویر قرار دارد تعریف کرد. رزولوشن بالا به معنای داشتن جزئیات بیشتر و تصاویر واضح تر است. برای دوربین مداربسته، رزولوشن معمولا به صورت تعداد پیکسل در افقی و عمودی نشان داده می‌شود (مثلاً 1920×1080 برای رزولوشن Full HD). هر چه رزولوشن بیشتر باشد، تصاویر دقیق‌تر و با جزئیات بیشتری ضبط می‌شوند.
2. تکنولوژی چیپ تصویر: دو تکنولوژی متداول برای چیپ تصویر در دوربین‌های مداربسته عبارتند از CMOS و CCD. چیپ‌های CMOS معمولاً ارزان‌تر، کوچک‌تر در اندازه و از نظر مصرف انرژی کارآمدتر هستند. آنها همچنین قابلیت‌هایی مانند تشخیص حرکت، ضبط با سرعت بالا و قابلیت اتصال بی‌سیم را فراهم می‌کنند. از طرف دیگر، چیپ‌های CCD در برابر نویز حساسیت کمتری دارند و در نتیجه تصاویر با کیفیت‌تری تولید می‌کنند. با توجه به پیشرفت تکنولوژی، چیپ‌های CMOS در حال حاضر بسیار رایج‌تر هستند و برای بیشتر برنامه‌های کاربردی دوربین مداربسته مناسب هستند.
3. حساسیت به نور: حساسیت به نور یک حسگر تصویر نشان می‌دهد که در شرایط نوری مختلف به چه میزان نور می‌نیازد. یک حسگر حساس به نور می‌تواند در شرایط نوری کم، تصاویر با کیفیتی تولید کند. برای استفاده از دوربین مداربسته در شرایط نوری کم، می‌توانید به حساسیت چیپ تصویر توجه خاصی داشته باشید. اطلاعات مربوط به حساسیت به نور معمولاً در دسته‌بندی‌هایی مانند “Lux” یا “Sensitivity” مشخص می‌شود. هرچه این عدد کمتر باشد، حسگر حساسی به نور بهتری دارد.
4. بازه داینامیک (Dynamic range): بازه داینامیک حسگر تصویر نشان می‌دهد که تا چه حد حسگر قادر است اختلاف نوری را دریافت کند. بازه داینامیک بالا به معنای توانایی حسگر در ضبط جزئیات همزمان در مناطق روشن و تاریک تر است. به عنوان مثال، در مواقعی که نیاز به ضبط تصاویر در محیط‌های با نور متفاوت دارید، بازه داینامیک بالا می‌تواند به شما کمک کند تا تصاویری با کیفیت واضح و با جزئیات در هر دو ناحیه روشن و تاریک را دریافت کنید.

در انتخاب یک حسگر مناسب برای دوربین مداربسته، باید به این ویژگی‌ها توجه کنید و نیازهای خاص خود را در نظر بگیرید. همچنین، عوامل دیگری مانند قیمت، برند، قابلیت‌های اضافی مانند تشخیص حرکت و قابلیتات اتصال شبکه نیز می‌توانند در انتخاب نقشی داشته باشند. بهتر است قبل از خرید، مشخص نمایید که برای کاربردهای خاص خود چه نیازهایی دارید و سپس در انتخاب حسگر مناسب براساس آن تصمیم بگیرید.

اندازه سنسور تصویر دوربین مدار بسته

اندازه سنسور در دوربین‌های مداربسته تاثیر قابل توجهی بر کیفیت تصاویر دارد. اندازه سنسور به عنوان یکی از عوامل مهم در تصویربرداری، تعداد پیکسل‌هایی را که در سطح سنسور قرار دارند، تعیین می‌کند. هرچه سطح سنسور بزرگتر باشد و بیشتر پیکسل‌ها در آن قرار گیرند، تصاویر با جزئیات بیشتری ضبط می‌شوند و کیفیت تصویر بهبود می‌یابد. در دوربین‌های مداربسته، سایز سنسور با استفاده از استاندارد اینچ (inch) معمولاً نمایش داده می‌شود. برای مثال، سنسور با سایز 1/3 اینچ دارای سطح کوچکتری است نسبت به سنسور با سایز 1/2.5 اینچ. بنابراین، عموماً می‌توان گفت که سنسور با سطح بزرگتر، کیفیت تصویر بهتری دارد.اما باید توجه داشت که اندازه سنسور تنها یکی از عوامل مهم در کیفیت تصویر است و عوامل دیگری مانند رزولوشن، تکنولوژی چیپ تصویر، حساسیت به نور و بازه داینامیک نیز تأثیرگذار هستند. برای انتخاب بهترین دوربین مداربسته، بهتر است تمامی ویژگی‌های مرتبط را در نظر بگیرید و نیازهای خاص خود را در نظر بگیرید.

انواع سنسور تصویر دوربین مداربسته

در دوربین‌های مداربسته عموماً از دو نوع سنسور تصویر CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) و CCD (Charge-Coupled Device) استفاده می‌شود. هر کدام از این دو تکنولوژی دارای ویژگی‌ها و مزایا و معایب خاص خود هستند.

سنسورهای CMOS اغلب در دوربین‌های مداربسته پیشرفته استفاده می‌شوند. این سنسورها از تکنولوژی ساخت ساده‌تری استفاده می‌کنند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند. آنها دارای سرعت بالاتری هستند و امکاناتی مانند ضبط ویدیو با رزولوشن بالا، حالت های تصویربرداری پیاپی (burst mode) و قابلیت اتصال مستقیم به شبکه (به عنوان دوربین‌های IP) را فراهم می‌کنند. همچنین، قابلیت پردازش تصویر درون خود سنسور (On-Chip Image Processing) نیز در سنسورهای CMOS وجود دارد.

از سوی دیگر، سنسورهای CCD در دوربین‌های مداربسته معمولاً در دسته‌بندی محصولات معمولی قرار می‌گیرند. این سنسورها اغلب دارای کیفیت تصویر بهتر و حساسیت به نور بالاتری هستند. آنها نیاز به تعدادی قطعه الکترونیک بیشتر و مصرف برق بیشتری دارند و برای کارکرد موثر به نیاز به تغییرات آنالوگی در سیگنال تصویر دارند. اما در برخی موارد خاص مانند عکاسی با سرعت بالا، سنسورهای CCD ممکن است عملکرد بهتری از سنسورهای CMOS ارائه دهند.

به طور کلی، استفاده از سنسور CMOS در دوربین‌های پیشرفته و سنسور CCD در دوربین‌های معمولی رایج است، اما هر دو تکنولوژی می‌توانند در دوربین‌های مداربسته استفاده شوند و به نیازها و بودجه مورد استفاده تطابق داده شوند.

جمع بندی

در اینجا، بررسی کردیم که اندازه سطح سنسور در دوربین‌های مداربسته تاثیر قابل توجهی بر کیفیت تصاویر دارد، و هرچه سطح سنسور بزرگتر باشد، کیفیت تصویر بهبود می‌یابد. همچنین، در دوربین‌های مداربسته عموماً از دو نوع سنسور CMOS و CCD استفاده می‌شود، که هر کدام ویژگی‌ها و مزایا خود را دارند.

برای خرید دوربین مداربسته می‌توانید به فروشگاه مالکد مراجعه کنید. قبل از خرید، بهتر است نیازهای خاص خود را در نظر بگیرید و با توجه به آن، دوربینی با مشخصات مناسب برای شما انتخاب کنید.

توصیه معمولی این است که قبل از خرید، محصولات مختلف را مقایسه کنید و بهترین گزینه را براساس نیازها و بودجه خود انتخاب کنید. همچنین، راهنمایی از کارشناسان مجرب در زمینه دوربین‌های مداربسته نیز می‌تواند به شما در انتخاب مناسب کمک کند.

توصیه ما این است که قبل از خرید، با مشاوران فروشگاه مالکد در ارتباط باشید و نیازها و انتظارات خود را با آنها در میان بگذارید. آنها می‌توانند شما را در انتخاب دوربین مداربسته مناسب براساس نیازهای شما راهنمایی کنند.

لینک های پیشنهادی