دل ودلدار

انواع چيپ تصوير دوربين مداربسته

چيپ تصوير EX-View CCD

سنسور تصوير EX-View  يکي از انواع CCD  هاي ساخت شرکت SONY است. در مقايسه با نسخه هاي قبلي اين چيپ تصوير داراي حساسيت بالاتري نسبت به نور است. در واقع، فاکتور متمايز کننده در آن حساسيت بالاي آنها نسبت به نور مادون قرمز است. به صورت کلي اين CCD ها تنها در دوربين هاي با قابليت ديد در شب  IR مورد استفاده قرار مي گيرند.

فناوري منحصر به فرد EX-View  مختص شرکت SONY است. در ساختار اين حسگر، فتوديود ها يا همان شاخص هاي نوري داراي کارايي بهتري در تبديل فوتون به الکترون هستند. در اصل وظيفه فتوديودها تبديل انرژي نوراني به جريان الکتريکي است. هر فتوديود در CCD در واقع تشکيل دهنده يک پيکسل در تصوير است.

ساختار و پيکربندي اين حسگر منجر به اين مي شود تا در مقايسه با CCD هاي نسخه هاي قبلي سوني، حساسيت نوري تا دو برابر نسبت به نور مرئي و تا 4 برابر نسبت به نور مادون قرمز افزايش يابد. براي مثال در مقايسه با CCD هاي Super HAD سوني، نرخ LUX يا ميزان حساسيت نوري در CCD هاي EX-View  براي هر دو نور مرئي و مادون قرمز تا دو برابر بيشتر است.

کاربرد هاي حسگر EX-View

به طور کلي به دليل مزاياي ذکر شده، حسگر EX-View مناسب براي مکان هايي است که نيازمند نور IR براي ثبت تصاوير هستند. از اين نوع حسگر بيشتر در فضاهاي روباز که در آن هيچگونه کنترلي بر روي نور موجود در محيط وجود ندارد استفاده مي شود. براي مثال براي استفاده در مکان هايي مانند کارخانه هاي بزرگ با تعداد دوربين بالا که در تک تک نقاط آن نصب شده اند و کاربر نيازمند تصاويري با کيفيت بالا در هنگام شب و در نور کم است بسيار مناسب است.

در پايان لازم به ذکر است که نبايد اين توقع وجود داشته باشد که حسگر EX-View مي تواند تفاوت چشمگيري را در رزولوشن تصوير شما ايجاد کند.  براي مثال در روزولوشن 720TVL  در يک CCD معمولي و Exview CCD تفاوت فاحشي وجود نداشته و هر دو جزئيات يکساني را براي شما به نمايش مي گذارند. اما تنها تفاوت موجود در اين است که تصاويري که توسط حسگر Exview ثبت مي شوند داراي نويز کمتري در شرايط کم نور هستند.

چيپ تصوير EFFIO CCD

سنسور، حسگر يا چيپ تصوير يکي از اجزاي تشکيل دهنده يک دوربين مدار بسته است. نقشي که اين جز ايفا مي کند در واقع دريافت نور و رساندن آن به لنز دوربين بوده و اين کار را از طريق تبديل فوتون هاي نوري به سيگنال هاي الکتريکي انجام مي دهد. از جمله سنسور هاي رايجي که در ساختار دوربين هاي مدار بسته بکار مي رود مي توان به سنسورهاي  CMOS و CCD اشاره نمود.

علاوه بر موارد ذکر شده که رايج ترين انواع سنسور بکار رفته در دوربين هاي مداربسته محسوب مي گردند، چندين نوع سنسور ديگر نيز در اين دوربين ها مورد استفاده قرار مي گيرند. يکي از اين موارد سنسور EFFIO است که جزء سنسورهاي CCD محسوب مي گردد و توليد کننده آن شرکت سوني است. با توجه به اينکه اين نوع سنسور حساسيت بالايي نسبت به نور دارد داراي کارايي فوق العاده اي است و مي تواند تصاويري با کيفيت و رنگ هاي زنده و واقعي را به نمايش بگذارد. اين سنسور در انواع مختلفي با ويژگي هاي متفاوتي توليد مي گردند. دوربين هايي که مجهز به چيپ تصوير Effio هستند قادرند تصاويري با وضوح و کيفيت بالايي را به نمايش بگذارند که داراي نويز کمتري نيز هستند.

نحوه عملکرد سنسور Effio

Effio مخفف عبارت (Enhanced Features and Fine Image Processor) به معني ويژگي هاي بهبود يافته و پردازشگر پر قدرت است. اين ويژگي هاي بهبود يافته سنسور Effio را نسبت به ساير رقيبانش متمايز مي کند. از جمله اين ويژگي ها مي توان به فرکانس خروجي آن اشاره کرد. فرکانس خروجي Effio به مراتب بالاتر از ساير سنسور هاست. همچنين اين امر باعث مي شود تا رزولوشني که ارائه مي کند بسيار بالاتر بوده و جداي از فناوري مگاپيکسلي در دوربين هاي تحت شبکه باشد. در نتيجه تصاويري که ارائه مي کند وضوح بالاتري خواهند داشت.

دوربين هاي مداربسته که از سنسور Effio استفاده مي کنند از سيستم پيشرفته تصحيح و بهبود رنگ ها در تصاوير بهره مي برند و به همين دليل نيز مي توانند تصاوير با رنگ هاي واقعي و زنده را به نمايش بگذارند. همچنين براي کاهش نويز در تصاوير نيز از فناوري هاي 2D-DNR و 3D-DNR بهره مي برد.

همانطور که مي دانيد زماني که در دوربين از حالت زوم الکترونيکي (E-ZOOM) و غيرمکانيکي استفاده مي کنيد و بر روي نقطه مورد نظر متمرکز مي شويد از کيفيت تصوير کاسته شده و تار مي گردد. اما با وجود فناوري بکار رفته در چيپ تصوير Effio اين اتفاق نمي افتد و چنانچه از دوربين هاي با قدرت زوم بالا استفاده مي کنيد مي توانيد اين کار را بدون افت کيفيت در تصاوير انجام دهيد.

  هايک ويژن تهران    gps خودرو   

چيپ تصوير CCD دوربين مداربسته

چيپ هاي تصوير CCD دسته اي چيپ هاي تصوير در دوربين هاي مداربسته هستند که به واسطه حساسيت بالا نسبت به نور و رنگ ها مورد توجه قرار مي گيرند. CCD مخفف Charged Coupled Device نوعي سنسور تصوير است و يکي از اجزاي کليدي در اغلب دوربين هاي مداربسته محسوب مي گردد. بعضي از دوربين ها نيز از سنسور ديگري با نام سنسور CMOS استفاده مي کنند که در مقالات قبلي توضيح داديم. در اين مقاله قصد داريم نگاهي دقيق تر به ساختار سنسور CCD پرداخته و تفاوت هاي آن را با CMOS بازگو کنيم.

در ابتدا به مرور تعريف اساسي سنسور تصوير مي پردازيم. حسگر تصوير بخشي از اجزاي ساختاري دوربين مداربسته است که نور تابيده به لنز را دريافت کرده و آن را به سيگنال هاي الکتريکي تبديل مي کند که در نهايت تصوير نهايي را که مي بينيد تشکيل مي دهد. عملکرد اين سنسور ها بسيار شبيه به سلول هاي خورشيدي در تبديل نور به انرژي الکتريکي است. همچنين شکل ساختاري آنها نيز مانند يک سلول خورشيدي است. سنسور هاي CCD و CMOS معمولا بر روي تراشه هاي مداري يکپارچه اي تعبيه شده و داراي سايزهاي مختلفي هستند.

CCD ها را مي توان به عنوان لايه هاي فوتواکتيوي در نظر گرفت که داراي يک سري حفره بر روي خود هستند. زماني که نور به اين لايه ها برخورد مي کند بسته هاي الکتروني داخل اين گودال ها جمع شده و سپس به صورت سيگنال منتقل مي گردند.  در واقع تفاوت اساسي سنسور هاي CCD و CMOS در نحوه انتقال اين الکترون هاست. در سنسور CCD اساسا بارهاي الکتريکي به يک نقطه بر روي تراشه منتقل شده و سپس توسط يکي کانورتر ADC آنالوگ-به-ديجيتال محتويات هر پيکسل به يک سيگنال ديجيتال تبديل مي گردد. از سوي ديگر، CMOS ها براي انتقال بارها از ترانزيستورهاي موجود در هر پيکسل استفاده مي کنند.

از جمله تفاوت هاي کلي اين دو سنسور مي توان به موارد زير اشاره نمود:

• CCD ها تصوير با کيفيت تري ارائه مي دهند.
• CMOS ها داراي حساسيت کمتري نسبت به نور هستند.
• CCD ها به اندازه 100 برابر بيشتر از CMOS ها انرژي برق مصرف مي کنند.
• CCD ها معمولا تعداد پيکسل هاي بيشتري دارند.
• CCD ها معمولا گران قيمت تر ازها CMOS هستند.

اگر چه سنسور CCD گران تر از CMOS است، اما حساسيت بالاي آنها نسبت به نور آنها را تبديل به گزينه بهتري براي استفاده در دوربين هاي مداربسته از اين نظر مي کند. اين سنسورها تقريبا 70 درصد از نوري را که به آنها برخورد مي کند را جذب مي کنند. علاوه بر اين، اغلب CCD هاي توليد شده ذاتا به اشعه مادون قرمز نيز حساس هستند لذا براي تصويربرداري در شب نيز مناسب هستند. بسياري از دوربين هاي مداربسته که مجهز به چيپ تصوير CMOS هستند اغلب ارزان تر از دوربين هاي CCD بوده و در شرايط کم نور عملکرد خوبي ندارند و تصاوير با کيفيتي نيز توليد نمي کنند. بزرگترين اشکال سنسور CCD در مقايسه با CMOS در دوربين هاي مداربسته مصرف برق آنها است. با اين حال، دوربين هاي مداربسته به طور معمول داراي منبع تغذيه يا آداپتور دوربين مداربسته منبع تغذيه اي جداگانه براي خود هستند. يکي از مزاياي سنسور CMOS نسبت به CCD مي تواند در دوربين هاي مستقل از برق و باتري خور باشد چون CMOS ها به انرژي الکتريکي کمتري نيازمندند.

به طور کلي مزايا و معايب سنسور CCD در موارد زير خلاصه مي گردد:

مزايا:

• عملکرد خوب در شرايط نور کم
• حساسيت بالا نسبت به نور
• حساسيت کم نسبت به لرزش ها
• ارائه تصوير با نويز کمتر
• ارائه تصوير با کيفيت بالا

معايب:

• مصرف بالاي برق
• گران قيمت بودن

امروز با توجه به پيشرفت چيپ هاي CMOS استفاده از CCD ها در دوربين هاي مداربسته بسيار محدود شده است. در ادامه براي اطلاعات بيشتر براي انتخاب ميان اين دو سنسور مي توانيد به مطلب زير مراجعه کنيد:

مقايسه سنسور CMOS و CCD در دوربين مداربسته

1. تفاوت ساختاري و پردازشي در سنسور CMOS و CCD

در سنسور هاي CCD تبديل سيگنال هاي آنالوگ به ديجيتال، خارج از سنسور ها انجام مي شود، که باعث مي شود تا دوربين هاي مدار بسته به زمان بيشتري براي تشکيل تصوير نياز داشته باشند. اما در سنسورهاي CMOS تمامي پروسه پردازش بر روي يک تراشه الکترونيکي انجام مي گردد. CMOS ها اغلب نيازمند پهناي باند کمتري هستند. از طرف ديگر سنسور هاي تصوير CCD براي تقويت و تبديل سيگنال هاي آنالوگ به ديجيتال نيازمند مدارات و پردازنده هاي داخلي و خارجي هستند. و تمام اينها دلايلي است که باعث مي گردد تا يک سنسور CCD اغلب با داغ شدن بيش از حد حين کار مواجه گردد.

2. تفاوت در کيفيت تصوير CMOS و CCD

دوربين هاي مدار بسته مجهز به سنسور CCD به طور معمول تصاوير با کيفيت تري ارائه مي کنند. با اين حال با پيشرفت تکنولوژي امروزه سنسور هاي CMOS نيز از لحاظ کيفيت تصوير قادر به رقابت با سنسورهاي CCD بوده و از اين نظر تقريبا با يکديگر برابري مي کنند.

3. تصويربرداري در نور کم

در سنسور هاي تصوير CCD سلول هاي شارژ شده با بار الکتريکي در داخل تراشه قرار دارند و اين امر از تار شدن تصاوير جلوگيري مي کند. بنابراين سنسورهاي تصوير CCD در دوربين هاي مداربسته نسبت به نور حساسيت طيفي بالاتري داشته و نويز کمتري ايجاد مي کنند.

• واحد QE يا (Quantum Efficiency= کارايي کوانتومي) براي سنجش کيفيت تبديل فوتون هاي نور به سيگنال هاي الکتريکي توسط دو سنسور CMOS و CCD استفاده مي گردد. هرچه تعداد الکترون هاي موجود در يک پيکسل يا براي تشکيل يک پيکسل بيشتر باشد آن سنسور کارايي و حساسيت بالاتري نيز خواهد داشت.
• واحد RN نيز براي سنجش ميزان نويز موجود در تصاوير است. هرچه RN بالاتر باشد حساسيت سنسور بالاتر مي باشد.

دوربين هاي مداربسته مجهز به سنسور CCD داراي عملکرد بهتري در نور کم يا شب بودند، به ويژه در مناطقي با دماي بالاتر. اما امروزه دوربين هاي مداربسته مجهز به سنسور CMOS حتي مي توانند از اين نظر از سنسورهاي CCD پيشي بگيرند.

1. راهنماي نصب دوربين مدار بسته         دوربين مدار بسته خريد

چيپ تصوير CMOS در دوربين مداربسته

چيپ تصوير CMOS در دوربين مداربسته يا به اصطلاح Complementrymetal-oxide semiconductor ابتدا در سال 1963 توسط شرکت Fairchild Semiconductor ابداع گرديد. در حال حاضر، بکارگيري اين سنسور ها در دوربين هاي مداربسته بسيار رواج يافته است.

نحوه عملکرد و ساختار سنسور هاي CMOS

به طور کلي، وظيفه سنسور تبديل نور دريافتي از تصاوير به سيگنال الکتريکي است. چيپ هاي تصوير قسمتي از ساختار دوربين ها محسوب مي گردند که نور دريافتي را به سيگنال هاي الکتريکي تبديل مي کنند. سپس اين سيگنال ها به صورت تصاوير ويدئويي ضبط مي شوند. ساختار سنسور ها بسيار شبيه به سلول هاي خورشيدي است و از چندين ميليون پيکسل، فتوسايد يا فتوديود تشکيل شده است. نور دريافت شده از قسمتي از تصوير، در اين پيکسل ها ذخيره شده و سپس تبديل به الکترون مي شود. اين الکترونهاي آزاد شده سپس به ولتاژي معين تبديل و پس از آن  توسط يک تقويت کننده تبديل به سيگنال آنالوگ مي شوند. سيگنال توليد شده توسط کانورتر  ADC تبديل به سيگنال ديجيتال مي گردد.

سنسور ها توانايي ثبت تصاوير را به صورت رنگي ثبت ندارند. به همين دليل فيلتري در برابر سنسور تعبيه مي شود که امکان ثبت تصاوير را به صورت رنگي فرآهم مي کند. دو نوع فيلتر رنگ با نام هاي فيلتر RGB براي ثبت رنگ هاي قرمز، سبز و آبي و فيلتر CMYG براي رنگ هاي فيروزه اي، سرخابي، زرد و قرمز وجود دارد.

تصوير چگونه در چيپ تصوير ساخته مي شود؟

زماني که تصوير به وسيله دوربين ثبت مي گردد، نور از لنز دوربين عبور کرده و به سنسور تصوير دوربين برخورد مي کند. چيپ تصوير از المان هاي بسيار ريزي تشکيل شده که به آنها پيکسل مي گويند. اين المانهاي بسيار ريز ميزان نوري که بر روي آنها تابيده مي شود را ثبت مي کنند و آن را به تعداد مشخصي الکترون تبديل مي کنند. اين الکترون ها سپس به ولتاژ تبديل مي شوند. در دوربين هاي آنالوگ اين ولتاژ به وسيله يک تقويت کننده به صورت سيگنال استاندارد درآمده و به خروجي دوربين فرستاده مي شود. در دوربين هاي ديجيتال يک مبدل A/D (آنالوگ به ديجيتال) وظيفه تبديل سيگنال به اطلاعات ديجيتال را بر عهده مي گيرد. در حال حاضر دو تکنولوژي براي ساخت چيپ هاي تصوير مورد استفاده قرار مي گيرد. تکنولوژي CCD يا Charge-coupled Device و تکنولوژي CMOS يا Complementary Metal-oxide Semiconductor.

بيشتر بخوانيد:

انواع دوربين مداربسته    سوييچ شبکه 

توليد رنگ ها در چيپ تصوير چطور صورت مي گيرد؟

چيپ هاي تصوير ميزان و شکل نور تابيده شده بدون هيچ گونه اطلاعات از زنگ ثبت مي کنند. از آنجايي که چيپ هاي تصوير CCD و CMOS به خودي خود فاقد امکان تشخيص رنگ ها هستند از يک فيلتر رنگ جلوي چيپ تصوير استفاده مي شوند. اين فيلتر امکان تشخيص رنگ ها را براي چيپ تصوير فراهم خواهد کرد.

دو فيلتر بسيار رايج استفاده شده در سيستم هاي مداربسته فيلتر RGB (قرمز، سبز، آبي) و CMYG (فيروزه اي، سرخابي، زرد، قرمز) هستند که هر يک به روشي جداگانه ترکيبي مکمل از رنگ ها را ايجاد مي کنند. هر يک از اين روش ها نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند. به صورت کلي سيستم RGB بيشتر در چيپ هاي Progressive Scan و سيستم CMYG در چيپ هاي interlaced CCD مورد استفاده قرار مي گيرند.

<iimage|288|50|center>لايه هاي چيپ تصوير دوربين مداربسته و عملکرد نور بر روي آنرا ميتوانيد در اين تصوير بهتر ببينيد.

چيپ هاي تصوير مگا پيکسل

(براي اطلاعات بيشتر در رابطه با دوربين هاي مگا پيکسل مقاله دوربين مداربسته HD را بخوانيد.)

چيپ هاي تصوير مگا پيکسل امکان ايجاد تصاويري با روزولوشن هاي بالا را براي شما فراهم مي کنند. اين رزولوشن بالا امکان تشخيص جزئيات بيشتر در تصوير را براي شما فراهم مي کند.

چيپ هاي مگا پيکسل به چند دليل بيشتر به صورت CMOS طراحي مي شود. توليد چيپ تصوير CCD در رزولوشن بالا بسيار پر هزينه خواهد بود. چيپ هاي تصوير CCD مصرف برقي حدود 100 برابر بيشتر از چيپ هاي CMOS دارند که گرماي توليد شده در چيپ را نيز افزايش مي دهد و طراحي آن را با مشکلات بيشتري رو به رو مي کند.

چيپ هاي مگا پيکسل معمولا اندازه اي برابر ديگر چيپ هاي تصوير دوربين مداربسته دارند با اين تفاوت که تعداد ديودهاي موجود بر روي چيپ به مراتب بيشتر است. از همين رو ميزان نور دريافت شده توسط هر ديود به مراتب کمتر است و حساسيت کلي چيپ تصوير کمتر خواهد بود. البته تکنولوژي ساخت چيپ هاي تصوير به سرعت در حال پيشرفت است و اين مشکل روز به روز در اين چيپ ها کمتر خواهد شد.

</iimage|288|50|center>

مزاياي استفاده از سنسور CMOS

استفاده از تکنولوژي سنسور هاي CMOS در دوربين هاي مدار بسته شامل مزايا و معايبي است که در ادامه به طور خلاصه به آن اشاره مي کنيم:

• اين سنسور ها تصاويري با کيفيت HD و داراي يکپارچگي مناسب ايجاد مي کنند.
• کيفيت به نمايش گذاري رنگ ها در تصاوير توسط اين سنسور ها خوب است.
• نرخ فريم و سرعت پردازش در آنها بالا است.
• مصرف انرژي کمي دارند.
• ارزان و مقرون به صرفه هستند.

معايب سنسور CMOS

• تصاوير ايجاد شده داراي نويز نسبتا زيادي هستند.
• اين سنسور ها داراي کيفيت عملکرد متوسطي هستند.
• در نور کم عملکرد ضعيفي دارند.

براي مطالعه بيشتر: دستگاه دي وي آر    دوربين مدار بسته اچ دي   

تفاوت سنسور  CMOS با  CCD

در حال حاضر از دو تکنولوژي چيپ تصوير در دوربين هاي مدار بسته استفاده مي گردد. چيپ تصوير  CCD با سابقه بيش از 30 سال که در بسياري از دوربين هاي قديمي وجود دارد. و سنسور CMOS که در سال هاي اخير پيشرفت چشمگيري داشته و تکنولوژي جديدتري محسوب مي گردد. در ادامه به برخي از تفاوت هاي اين دو سنسور اشاره مي کنيم:

1. سنسور هاي CMOS داراي مصرف انرژي کمتري هستند که برابر با 5-12 ولت و 35-70 ميلي آمپر است. در حاليکه اين مقادير در CCD ها برابر با 12 ولت و 150-300 ميلي آمپر است. در نتيجه در CMOS اتلاف انرژي کمتري صورت مي گيرد.
2. سنسور هاي CMOS قيمت ارزان تري نسبت به CCD ها دارند. زيرا قابليت اين را دارند که بر روي هر نوع بدنه ي سيليکوني استانداردي ساخته شوند. قيمت پايين سنسور هاي  CMOS يک مزيت چشمگير براي افرادي است که به دنبال تجهيزات با کيفيت و در عين حال با قيمت پايين هستند.
3. سنسور هاي CMOS ساختار ساده اي دارند به طوري که تمامي عمليات روي صفحه سنسور انجام مي شود در نتيجه منجر به سرعت عملکرد بيشتري در آنها مي گردد.
4. در سنسور هاي CMOS هر پيکسل به طور جداگانه داراي يک ترانزيستور است که باعث توليد يک ولتاژ جداگانه از هر پيکسل مي شود. اين مسئله در عين حال که منجر به افزايش سرعت عملکرد در آنها مي گردد ولي باعث شده تا حساسيت کمتري نسبت به نور داشته باشند. به همين دليل عملکرد خوبي در نور کم و در شب ندارند.
5. سنسور هاي CCD تصاويري با کيفيت بالا و نويز کمتر ايجاد مي کنند. اما سنسور هاي CMOS چند برابر بيشتر نويز تصوير نسبت به سنسورهاي CCD دارند.
6. سنسور هاي CCD ماندگاري بيشتري داشته و به دليل تعداد پيکسل هاي بيشتري که در ساختار خود دارند تصوير با کيفيت تري ارائه مي دهند.

سنسور هاي CMOS و CCD هر کدام داراي معايب و مزاياي هستند. با اين حال تکنولوژي آنها به سرعت در حال پيشرفت است. از اين رو، بهترين استراتژي براي سازندگان، تداوم سنجش و بهبود عملکرد سنسورها در توليدات جديد است. تا در نهايت عملکرد اين سنسور ها به درجه اي از کيفيت برسد که ابهامي در انتخاب هر کدام از آنها براي کاربران از بين برود.