دوربین مداربسته و نور

نور یکی از مهمترین عوامل محیطی تاثیر گذار بر کیفیت تصویر دوربین مداربسته است، بنابراین اطلاع از تاثیر آن در سیستم مداربسته بسیار با اهمیت است. پیش از اطلاع از تاثیر نور باید کمی در رابطه با نور اطلاعاتات کسب کنید. در این مطلب در رابطه با نور و تاثیر آن بر دوربین مداربسته صحبت خواهیم کرد.

تاثیر نور در تصویر دوربین های مداربسته

چیپ های تصویر دوربین های مداربسته از دیودهای حساس به نور تشکیل شده اند. این دیودها نیاز به مقدار مشخصی از نور برای فعال شدن دارند. بازه نور این حسگرها مشخص است، در صورتی که نور برخورد کرده به چیپ از مقدار مشخص بیشتر باشد ممکن از چیپ اسیب ببیند یا اشباع شود و در صورت کمتر بودن نور حسگرها فعال نمی شوند و تصویری به وجود نمی آید.
دریچه دیافراگم دوربین مداربسته اولین تنظیم گر نور دوربین است. در صورت زیاد شدن نور دوربین این دریچه بسته شده و نور ورودی به دوربین را کم می کند. در صورت کم شدن نور هم دریچه باز شده و نور ورودی به حسگر دوربین زیاد میشود.
عملکرد دیافراگم دوربین کمک بسیار زیادی به کنترل نور می کند با این حال نقص های خاص خود را دارد. در صورتی که نور از میزان مورد نیاز دوربین کمتر باشد دیافراگم کاملا باز می شود اما باز هم نور کافی به دوربین نمی رسد و دوربین تصویری تشکیل نمی دهد.

متن کامل در ادامه مطلب...

کمی در رابطه با لوکس

لوکس یک واحد تشخیص شدت روشنایی است. این واحد به شما کمک می کند بفهمید شدت نور در هر محیط چقدر است و یا هر دوربین به چه اندازه نور نیاز دارد.
این جدول به شما کمک می کند یک پیش فرض ذهنی از واحد لوکس به دست اورید:

شرایط	میزان روشنایی
ظهر تابستان (حداکثر روشنایی)	100000 لوکس
ظهر (حداقل روشنایی)	32000 لوکس
پیش از ظهر	4000 لوکس
مرکز تجاری	1000 لوکس
طلوع و غروب خورشید	400 لوکس
دفتر کار	150 لوکس
اتاق نشیمن	50 لوکس
شمعی در فاصله 30 سانتی متری	10 لوکس
شب مهتابی	0.1 لوکس
شبهای نیمه ماه	0.01 لوکس
شبهای ابتدای ماه	0.0001 لوکس
نور ستارگان	0.00005 لوکس

 

AGC چیست و چطور عمل میکند؟

واژه AGC مخفف اصطلاح Automatic Gain Control و به معنای کنترل کننده خودکار گین است. این مکانیزم برای کمک به عملکرد دوربین در نور کم ساخته شده است.
AGC در واقع یک تقویت کننده هوشمند است که در صورت کم بودن نور محیط خروجی چیپ تصویر را به صورت الکترونیکی تقویت می کند. این تقویت باعث افزایش نور در تصویر می شود اما از طرفی نویز موجود در تصویر نیز تقویت خواهد شد. به همین دلیل دوربین هایی که از AGC برای دیدن محیطهای تاریک استفاده می کنند در نور کم نویز تصویر دارند.

دوربین های با نور بسیار کم چطور کار میکنند؟

چیپ های تصویر حساسیت های متفاوتی دارند. طبیعتا هر قدر چیپ تصویر دوربین شما پیشرفته تر باشد دوربین شما حساسیت بیشتری نسبت به نور دارد و تصویر بهتری در نور کم خواهد داشت.
از انجایی که استفاده از دوربین ها با چیپ تصویر حساس هزینه دوربین را به شدت بالا می برد امروزه مکانیزم های کاهش نویز توانسته اند جای خود را در این زمینه باز کنند. این مکانیزم ها نویز ناشی از تقویت تصویر دوربین در نور کم را کاهش داده و از این طریق امکان تقویت بیشتر تصویر را فراهم می کنند.
گرچه بسیاری از افراد فعال در زمینه دوربین های مداربسته رزولشن تصویر را تنها عامل کیفیت تصویر دوربین مداربسته میدانند اما حساسیت دوربین به نور نیز اهمیتی تقریبا به همان اندازه دارد. به ویژه اگر محل نصب دوربین محیطی کم نور باشد این اهمیت چندین برابر خواهد شد.

 دوربین مداربسته ضد نور در واقع اصطلاحی عامیانه برای دوربین هایی است که دارای مکانیزهای جبران سازی اختلاف نور هستند. این مکانیزم ها به دوربین کمک می کنند در شرایط نامناسب نوری تصویری بهتر به شما تحویل دهد.

مکانیزم های بهینه سازی تصویر

مکانیزم های متفاوتی برای رفع مشکل ضد نور در دوربین های مداربسته وجود دارند. در اینجا چند مکانیزم بسیار رایج را به صورت خلاصه بررسی میکنیم:

مکانیزم WDR: موثر ترین مکانیزم رفع ضد نور در دروبین های مداربسته است. این مکانیزم از طریق دو حسگر متفاوت تصویر میزان اختلاف نور را در مناطق کم نور و پر نور تا حد زیادی کاهش می دهد. وجود این قابلیت در دوربین ها نقش زیادی در هزینه و قیمت آنها دارد.

• مکانیزم BLC: این مکانیزم با حذف پشت زمینه روشن در تصویر امکان روشن تر شدن قسمت های کم نور را به وجود می اورد. وجود این مکانیزم در دوربین ها نقش کمی در هزینه و قیمت آنها دارد.

• مکانیزم DWDR: در واقع نوع دیجیتال از مکانیزم WDR است که البته به مراتب غیر موثرتر از WDR عمل می کند. تاکید بر روی وجود این مکانیزم بیشتر با اهداف تبلیغاتی صورت می گیرد.

دیگر راه حل ها

ساده ترین راه حل برای رفع مشکل ضد نور دوربین های مداربسته نصب دوربین به صورتی است که نور شدید به صورت مستقیم به ان نخورد. اما در صورت عدم امکان جابجایی دوربین بهتر است از دوربین هایی با قابلیت WDR استفاده کنید تا تاثیر ضد نور در تصویر شما کمتر شود.

WDR چیست؟

صلاح WDR مخفف عبارت wide dynamic range (بازه دینامیکی بالا) است. در این مطلب بیشتر در رابطه با این اصطلاح صحبت خواهیم کرد.

Dynamic Range یا دامنه دینامیکی به چه معناست؟

دامنه داینامیک به میزان توانایی دوربین در دریافت تصاویر در بازه های نوری متفاوت اطلاق می شود. هرچه این دامنه بیشتر باشد دوربین توانایی بیشتری در دیدن اختلاف نور متفاوت دارد. برای بیشتر دوربین های معمولی این بازه حدود 50db است، و البته چشم یک انسان معمولا حدود 100db دامنه دینامیکی دارد.

WDR یا دامنه دینامیکی بالا در مورد دوربین هایی مورد استفاده قرار میگیرد که بازه دینامیکی بیشتری از دوربین های عادی دارند.
اختلاف سطح نور در محیطهای مختلف یکی از مشکلات اصلی دوربین ها است. این مشکل زمانی ایجاد می شود که یک منبع نور قوی (مانند نور خورشید) در یک محیط نسبتا تاریک وجود دارد. وجود منبع نور باعث خواهد شد دیافراگم دوربین بسته شود و قسمت های کم نور تر به صورت کاملا تاریک به نمایش در خواهند امد.
برای رفع این مشکل از دو مکانیزم مختلف BLC و WDR استفاده میشود. در مکانیزم WDR دوربین به دو CCD سرعت بالا و سرعت پایین مجهز شده است. در ابتدا CCD سرعت پایین (با مدت زمان نوردهی زیاد) و سپس CCD سرعت بالا (با مدت زمان نوردهی کم) تصویر را پیمایش میکنند.
پس از آن دو تصویر به دست اماده از این دو حسگر با هم ترکیب میشوند و تصویر نهایی را تولید میکنند که نور مناسبی هم در نقاط هم نور و هم در نقاط پر نور دارد.
استفاده از مکانیزم WDR تا حد زیادی مشکل اختلاف سطح نور (ضد نور) را حل میکند اما عیب هایی نیز دارد. مانند:

• نویز موجود در قسمت های مختلف تصویر ممکن است متفاوت باشد. مخصوصا در قسمت های تیره تصویر معمولا نویز بیشتر است.
• ممکن است سطح روشنایی قسمت هایی که بین دو سطح با روشنایی مختلف قرار دارند متفاوت باشد.
• ممکن است زنده بودن رنگ ها به شدت کاهش یابد

 

BLC چیست؟

اختلاف سطح نور در محیطهای مختلف یکی از مشکلات اصلی دوربین ها است. این مشکل زمانی ایجاد می شود که یک منبع نور قوی (مانند نور خورشید) در یک محیط نسبتا تاریک وجود دارد. وجود منبع نور باعث خواهد شد دیافراگم دوربین بسته شود و قسمت های کم نور تر به صورت کاملا تاریک به نمایش در خواهند امد.
مکانیزم BLC یکی از مکانیزم های اصلاح کننده این مشکل است. در این مکانیزم قسمت های پر نور تصویر نادیده گرفته میشوند. و از این طریق امکان گرفتن تصویر در قسمت های کم نور تر تصویر به وجود خواهد امد. مشکل این روش نسبت به WDR این است که گرچه تصویر در قسمت های کم نور کمی بهتر خواهد شد اما تفاوتی را در قسمت های پرنور تصویر ایجاد نخواهد کرد و شما همچنان ضد نور موجود در تصویر را خواهید دید. با این حال به علت ساده و ارزان بودن این روش استفاده از آن بسیار رایجتر از WDR است.

HBLC یا HSBLC چیست؟

HBLC مکانیزمی مشابه BLC است که در آن قسمت های پر نور در تصویر به صورت دیجیتال پوشانده می شوند تا از تاثیر آنها بر روی بقیه تصویر جلوگیری شود. این مکانیزم معمولا برای دوربین های پلاک خوان مورد استفاده قرار می گیرد.

DWDR چیست؟

مکانیزم DWDR فرم دیجیتال از مکانیزم WDR است. در این مکانیزم به جای استفاده دو CCD یک سیستم دیجیتال همان عملکرد را شبیه سازی میکند. این مکانیزم هزینه های زیاد WDR را ندارد اما بهره وری آن به مراتب پایین تر خواهد بود و در واقع یک روش دیگر از اجرا مکانیزم BLC است که بیشتر به علتهای تجاری و تبلیغاتی بر روی آن تاکید میشود.

چرا DWDR اثر کمتری نسبت به WDR دارد؟

اصطلاح WDR به معنای دامنه داینامیک بالا به صورت کلی واژه مبهمی است. میتوان از این اصطلاح برای هر دوربینی که دامنه دینامیکی بالاتری از دوربین های معمولی دارد استفاده کرد. دوربین های مداربسته عادی دامنه دینامیکی حدود 50db دارند. در دوربین های DWDR این دامنه حدود 60 تا 70 دسیبل است و دوربین های با WDR موثر حداقل دامنه دینامیکی 100db دارند. پس الزاما DWDR همیشه غیر موثر تر از WDR نیست اما تکنولوژی دیجیتال فعلی امکان ساخت این دوربین هایی با مکانیزم DWDR قدرتمند را ندار