دوربین 4K بدون لنز مناسب ، 4K نخواهد بود !

دوربین 4K بدون لنز مناسب ، 4K نخواهد بود!

 

سوتیتر: “یک پارکینگ 50000 متر مربعی نیاز به مجموعه ای از 70 دوربین HD برای پوشش موثر فضای پارکینگ دارد، در حالی که می توان همین کار را تنها با 21 دوربین 4K انجام داد، در نتیجه سخت افزار بسیار کمتری برای مدیریت و نگهداری نیاز است”.

ما قبلا این موضوع را شنیده ایم: “ما تخمین می زنیم وقتی یک دوربین 4K ،‌ تصاویر با کیفیت ارائه می دهد و فضایی در اندازه 4 دوربین HD را پوشش می دهد، هزینه ها تا اندازه 50٪ کاهش می یابد.”

آیا ما از شر مشکلات سیستم های معیوب، تصاویر محو شونده و سرمایه بر راحت می شویم؟
وعده، وعده! ما همه آن ها را قبلا شنیده ام. نزاع های مگاپیکسلی پنج سال گذشته را به یاد بیاورید.
اما با تمام وعده های داده شده در زمینه وضوح دوربین های مگاپیکسلی، در حال حاضر تنها دوربین های HD با انبوه انتقاد در صنعت امنیت مواجه هستند. چرا ما باید آنچه در مورد دوربین 4K به ما گفته شده است را باور کنیم؟
تاکنون نوشته های بسیاری در مورد دلایل موثر بر پذیرش 4K به عنوان یک استاندارد در صنعت امنیت نوشته شده است. این نوشته ها معمولا دربرگیرنده هزینه ی زیر ساخت ها و سخت افزار بوده است.
با این حال، در حال حاضر پیشرفت های فناوری و بازار این محدودیت ها (منظور هزینه زیر ساخت و سخت افزار است) را به عنوان مثال، با معرفی فشرده سازی H.265 و کاهش سریع قیمت دوربین های 4K، تا حدودی برطرف می کنند. با توجه به سرعت تطبیق بازارHD ، 4K در مسیر تبدیل شدن به بزرگترین استاندارد نظارت تصویری در 2 تا 5 سال آینده است.
اما در مورد اهمیت پیدا کردن لنزهای با کارایی بالا و سازگار برای استفاده در این سیستم های نوظهور 4K مقاله های زیادی نوشته نشده است. بدون داشتن لنز سازگار، لنز نامناسب تبدیل به عامل محدود کننده در سیستم و مانع ایجاد وضوح تصویر سراسری می شود و وقتی که نتوانیم تصاویر با کیفیت 4K ارائه دهیم باعث هدر رفتن سرمایه گذاری می شود.
تنها چند نمونه استفاده شایع از سنسور 4K در بازار امنیت امروز وجود دارد. این سنسورها از نمونه هایی که برای دوربین های HD و یا از نمونه هایی که برای دوربین های رزولوشن مگاپیکسلی استفاده می شود، بسیار بزرگتر نیستند، اما تعداد پیکسل آنها به طور قابل توجهی بیشتر است و اندازه پیکسل تولیدی آنها لزوما بسیار کوچکتر است.
به عنوان مثال، در حالی که یک سنسور 5 مگاپیکسلی معمولی در اندازه 2.5/1 اینچ است و دارای پیکسل های 2.3 میکرون است، سنسور IMX172 4K از سونی در اندازه 2.3/1 اینچ است، و دارای پیکسل های 1.55 میکرونی است- که 33 درصد کوچکتر از پیکسل های سنسور 5 مگاپیکسلی است.
در همین حال، سنسور سونی IMX226 در اندازه 1.7/1 اینچ با پیکسل 1.85 میکرونی 19٪ بزرگتر از پیکسل های سنسور IMX172 است، اما هنوز هم 20 درصد کوچکتر از اندازه پیکسل سنسور 5 مگاپیکسلی معمولی است.

شکل بالا اندازه پیکسل را برای دو سنسور 2.3/1 و 1.7/1 اینچی نشان می دهد. که برای سنسور 2.3/1 اینچی اندازه پیکسل 1.55 میکرو برای سنسور 1.7/1 اینچی اندازه پیکس 1.85 میکرو است.
اندازه پیکسل همچنین مقداری کنتراست به جفت خط را در هر میلی متر تحمیل می کند که برطرف کردن آن برای لنز ضروری است. به عنوان مثال، پیکسل های کوچکتر از اندازه 1.55 میکرون نیاز به لنز با قابلیت تشخیص 300 جفت خط در هر میلی متر دارند، در حالی که پیکسل های در اندازه 1.85 میکرون نیاز به لنز تشخیص 270 جفت خط در هر میلی متر دارند.
پیدا کردن یک لنز با قدرت برطرف کردن پیکسل های سایز کوچکتر و ارائه کنتراست کافی یک چالش است. اندازه نقطه مسطح کانونی لنز باید برابر یا کوچکتر از اندازه پیکسل در سنسور (شکل A و B) باشد، در غیر این صورت اشعه های نور خروجی لنز، پیکسل را منحرف می کند و تصویر به جای اینکه واضح شود، تیره خواهد شد.

داشتن لنزهایی که می توانند این پیکسل های 4K کوچک را تجزیه کنند در حال حاضر محدود است. آنها به طور معمول به طراحی لنزهای پیچیده تری نیاز دارند. این طراحی به داشتن تعداد بیشتری از عناصر پیچیده تر مانند لنزهای پلاستیکی آسفریک نیاز دارد. (طراحی های لنز های پلاستیکی بسیار کم هزینه تر و سبک تر از نوع شیشه ای است. برای بسیاری از برنامه های کاربردی، قطعات نوری پلاستیکی، میزان نور بیشتر را با قیمت بسیار پایین تر از لنز شیشه ای فراهم می آورند)
آنها به شیشه بهتر، پلاستیک، و مواد پوششی بهتری نیاز دارند. اضافه کردن جبران ساز مادون قرمر(IR) برای عملکرد شب/ روز برای وضوح 4K باعث می شود، طراحی های بیشتر نیاز باشد و در تولید با چالش های هزینه ای و پیچیدگی بیشتری مواجه شویم.
شرکت های تولید کننده دوربین در برخی از موارد لنزهای بینایی ماشین با فاصله کانونی ثابت را با دوربین های 4K خود همراه کرده اند. لنزهای چند کانونی که به نصب کننده امکان کنترل بیشتری بر حوزه تنظیم دقیق دید می دهد، پیدا کردن لنز مناسب و سازگار با عملکرد 4K خیلی سخت تر است، به خصوص در سایز های متناسب با اندازه معمول دوربین های دام.
به عنوان یک شخص می توانید تصور کنید، پیکسل های 4K با اندازه کوچکتر نمی توانند از لحاظ فیزیکی به اندازه سنسور های با پیکسل بزرگتر نور جمع آوری کنند. این مسئله موجب کاهش کیفیت تصویر در شرایط کم نور می شود. در نتیجه منجر به این باور می شود که این صنعت بیشتر تمایل به اتخاذ سیاست های استفاده از سنسور های بزرگتر دارد، سنسور هایی با اندازه 1/1.7 اینچ.
با این حال، سنسور بزرگتر نیاز به لنزهای بزرگتری دارد، و در نتیجه هم سنسور و هم لنز گران تر تمام می شود. بنابراین منطقی است که، سنسورهای تصویری 4K با اندازه 1/2.3 اینچ، برای استفاده های مقرون به صرفه تر انتخاب شوند. در حالی که سنسور های بزرگتر 1 / 1.7 اینچ ممکن است برای دوربین های 4K عملکرد عالی با کیفیت بالاتر، استفاده شود. چون دوربین ها و لنزها هنوز هم در حجم کم ساخته می شوند، باعث می شود آنها گران تر باشند.
در حالت کارایی بهتر، لنزهای با وضوح بالاتر پیکسل های کوچکتر را تقویت می کنند. آنها همچنین پیچیدگی و هزینه لنزها را افزایش می دهند. با این حال، بدون این لنزهای جدید، 4K در معرض خطر انتظار زیاد و بازده کم است.

آندریا اینیگوئز نایب رئیس بخش توسعه تجاری در Theia است که لنزهای مگاپیکسلی با عملکرد بالا را برای استفاده امنیتی، بینایی ماشین، و برنامه های پخش مهیا می کند. اختراع ثبت شده آنها، برنده جایزه تکنولوژِی تولیدات بصری شد که اعوجاج تصویر را تصحیح و وضوح تصویر را بیش از لنزهای معمولی بهبود می بخشید. (اعوجاج یک نقص در تصویر است که باعث می شود خطوط مستقیم به سمت لبه های تصویر کشیده شوند). لنزهای Theia در ایالات متحده طراحی و به بازار عرضه شدند، و با استانداردهای ISO 9001 تولید شدند. Theia همچنین خدمات مهندسی بصری و خدمات طراحی سفارش محور را فراهم می کند و چندین اختراع صادر شده و ثبت شده در آمریکا و خارج را در فناوری های لنز دارد.

نویسنده:‌Andrea Iniguez نایب رئیس بخش توسعه تجاری کمپانی Theia Technologies

در سایت ایران آلارم و پیج اینستاگرام ایران آلارم آخرین اخبار، تکنولوژیها و محصولات جدید صنعت تجهیزات ایمنی و حفاظتی را دنبال کنید.