دوربین مداربسته از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل شده است. یکی از اجزا و قطعات دوربین مداربسته حسگر تصویر یا همان سنسور تصویر دوربین مداربسته است. وظیفه این قطعه الکترونیکی دریافت تصاویر دوربین و تبدیل آن ها به سیگنال های الکتریکی است. سنسورهای تصویر در انواع مختلف مانند CCD و CMOS تولید می شوند. این سنسورها سایزهای مختلفی دارند. واحد اندازه گیری سنسور تصویر معمولا با اینچ نمایش داده می شود. در این مقاله به بررسی انواع سنسور تصویر، بهترین سنسور دوربین مداربسته و… می پردازیم.

سنسور تصویر دوربین مداربسته

چیپ تصویر از تعداد زیادی فتودیود یا سلول نوری تشکیل شده است. این سنسور نقش مهمی در کیفیت دوربین مداربسته دارد. سلول های نوری به نور حساس هستند. این فتودیودها پس از دریافت نور، آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. سنسورهای تصویر نسبت به رنگ ها حساس نیستند. به عبارت دیگر قادر به ثبت تصاویر به صورت سیاه و سفید هستند. برای رفع مشکل سیاه و سفید بودن تصویر از فیلتر رنگ در جلوی چیپ تصویر استفاده می شود. وظیفه این فیلتر اندازه گیری رنگ های مختلف در تصویر و ایجاد قابلیت تشخیص رنگ برای چیپ تصویر است. این فیلتر ها برای سه رنگ اصلی سبز، قرمز و آبی طراحی شده اند. به وسیله قرار گرفتن این رنگ ها در کنار هم یک تصویر رنگی ایجاد می شود.

انواع سنسور تصویر

به طور کلی در دوربین های مداربسته از دو نوع سنسور CCD و CMOS استفاده می شود. در ادامه هر یک از این سنسورها را بررسی می کنیم.

سنسور تصویر دوربین مداربسته CCD

CCD مخفف Charged Coupled Device است که به معنی حسگر تصویر دوربین مداربسته است. سنسورهای CCD دارای اندازه های گوناگونی هستند. سایز سنسور دوربین مداربسته CCD را معمولا با اینچ نمایش می دهند. این سنسورها در انواع مختلفی تولید می شوند. سنسور CCD از اجزای الکترونیکی نسبتا پیچیده ای تشکیل شده است. در این سنسور از عناصر نیمه رسانای حساس به نور استفاده شده است. این عنصرها فوتون های ورودی را به الکترون تبدیل می کنند.

حسگر تصویر CMOS

حسگر تصویر CMOS به عنوان یک جایگزین برای CCD ها به بازار ارائه شده است. سنسورهای CMOS در مقایسه با CCD دارای توان مصرفی و قیمت پایین تری هستند. CMOS کاربردهای گوناگونی مانند تبدیل آنالوگ به دیجیتال، تنظیم رنگ سفید، کنترل دوربین، پردازش سیگنال های لود شده و… دارد. در سنسور تصویر CMOS احتمال وجود نویز و عدم قابلیت ثبت تصاویر از سوژه های متحرک وجود داشت که با پیشرفت این تکنولوژی امروزه CMOS ها در حال رقابت با CCD ها هستند. معمولا در تمام دوربین های معمولی دیجیتال از حسگر تصویر CMOS استفاده می شود. CCD ها در دوربین های پیشرفته و حرفه ای مورد استفاده قرار می گیرند.

ویژگی های مهم در یک حسگر تصویر

  • سایز SENSOR دوربین مداربسته

یکی از ویژگی های مهم سنسورهای CCD سایز آن ها است. این سنسورها در اندازه های مختلفی مانند 2/1، 3/1، 4/1 و… تولید می شوند. رایج ترین اندازه سنسور CCD مورد استفاده در دوربین مداربسته 3/1 (یک سوم اینچ) است. یکی از فاکتورهای مهم هنگام انتخاب لنز دوربین، توجه به اندازه CCD است. هر چقدر سایز سنسور بزرگتر باشد، کیفیت تصویر دوربین نیز بهتر خواهد بود.

  • میزان حساسیت به نور

یکی از عوامل مهم در کیفیت تصاویر دوربین مداربسته، میزان حساسیت به نور سنسور تصویر است. میزان حساسیت به نور در سنسور تصویر تعیین کننده میزان نور مورد نیاز سنسور برای تشکیل تصویر است. هر چقدر میزان حساسیت چیپ تصویر به نور بیشتر باشد نیاز به نور کمتری دارد. در نتیجه کیفیت تصویر بهتر است.

  • Dynamic Range یا بازه ی دینامیکی

بازه ی دینامیکی نشان دهنده میزان اختلاف سطح نوری توسط سنسور تصویر دوربین مداربسته است. اگر در یک محیط اختلاف سطح نور زیاد باشد و سنسور دوربین مداربسته دارای بازه ی دینامیکی پایینی باشد، تصاویر به صورت سیاه و تاریک ثبت می شوند.

  • تفکیک پذیری

یکی از خصوصیات اصلی چیپ تصویر CCD تفکیک پذیری یا همان رزولوشن است. تفکیک پذیری نشان دهنده میزان دریافت جزئیات تصویر توسط حسگر تصویر است. واحد رزولوشن تصویر با پیکسل یا مگاپیکسل نشان داده می شود. هر مگاپیکسل از میلیون پیکسل تشکیل شده است. هر پیکسل حداقل به یک سلول نوری نیاز دارد. در نتیجه هر مگاپیکسل از یک میلیون سلول نوری تشکیل شده است. هر چه سلول های نوری در یک چیپ تصویر بیشتر باشد، جزئیات بیشتری را نشان داده و دارای قیمت بالاتری است.

  • شرکت تولید کننده

شرکت های بسیاری اقدام به تولید CCDها کرده اند. معروفترین تولید کنندگان این قطعه شرکت سونی، سامسونگ و شارپ هستند.

  • نوع تکنولوژی حسگر تصویر

چیپ های تصویر بر اساس تکنولوژی به دو نوع تقسیم می شوند. چیپ تصویر CCD و CMOS. اغلب در دوربین های مداربسته از چیپ های تصویر CMOS استفاده می شود.

بهترین سنسور دوربین مداربسته

در قسمت های قبل هر دو سنسور تصویر CCD و CMOS را بررسی کردیم. برای انتخاب بهترین سنسور دوربین مداربسته باید بدانید هر دو این سنسورها دارای فوتودیودهای بسیاری هستند. هم چنین از وظایف یکسانی برخوردار هستند. سنسورهای CCD به دلیل حساسیت بیشتر نسبت به نور در مقایسه با سنسور CMOS دارای تصاویر با کیفیت بالاتری در محیط های کم نور و تاریک هستند. البته قابل ذکر است که این سنسورها دارای سرعت پردازش تصویر پایینی هستند. سنسورهای CMOS عملکردی مشابه سنسور CCD دارند. با این تفاوت که CMOS ها دارای مصرف انرژی و قیمت پایین تری هستند. از این رو امروزه بیشتر سنسورهای CMOS در دوربین مداربسته مورد استفاده قرار می گیرد.

تفاوت سنسور CCD و CMOS چیست؟

  • چیپ تصویر CCD نسبت به نور حساس تر است و قادر به ثبت تصاویر با کیفیت تر در شرایط نوری کم است.
  • سرعت پردازش تصویر در حسگر تصویر CMOS در مقایسه با حسگر تصویر CCD بیشتر است. در دوربین های مداربسته با فریم ریت بالا معمولا از سنسور CMOS استفاده می شود.
  • حسگر تصویر CCD دارای قطعات الکترونیکی بیشتری است. از این رو میزان برق مصرفی در این سنسور بیشتر از CMOS است.
  • سنسورهای CMOS نسبت به سنسور CCD دارای قیمت پایین تری هستند.