معرفی
از اوایل سال 1980 میلادی، که سیستم‌های عکسبرداری از دور خارج شدند و حسگر‌ها جایگزینشان شدند، بحث برای استفاده از دو نوع حسگر بود. CMOS و CCD.
حسگر CMOS به خاطر پردازش ساده تر و قیمت ارزانتر بیشتر مورد توجه قرار می‌گرفت. در حالی که استفاده از حسگر CCD در صنعت امنیتی پیشرفته تر بود و علاقه‌مندان بیشتری داشت.
صنعت امنیتی یکی از بزرگترین صنعت‌هایی است که استفاده از تکنولوژی CCD را در دوربین‌های CCTV مورد استفاده قرار داد. سیستم حسگر‌های تصویری CCD اغلب در دوربین‌های آنالوگ که بر پایه‌ی استاندارد‌های تلویزیون، یعنی PAL و NTSC بنا شده‌اند، استفاده می‌شوند. با پیشرفت تکنولوژی، ما نیاز به استفاده از دوربین‌های دیجیتال در صنعت امنیتی را بیش از پیش حس کردیم. چرا که این دوربین‌ها قادر بودند، تصاویر ضبط شده را بر روی پروتکل‌های اینترنتی بفرستند. همچنین کیفیت بهتر دوربین‌های دیجیتالی در ضبط تصاویر، نقش به سزایی در افزایش نیاز به استفاده از دوربین‌های دیجیتالی بوده است.
با توجه به نکات مثبت این دو حسگر، تحقیقات و تلاش‌های اخیر بر این موضوع تکیه داشته، که با استفاده از حسگر CMOS، این حسگر را تبدیل به یک دستگاه برداشت تصویر کنند، تا بتوان از مزیت‌های آن در صنعت امنیتی استفاده نمود. بنابراین، حسگر CMOS جدید، دارای قابلیت‌های بیشتر با نام Exmor CMOS تولید شده است.
مقایسه‌ی CCD و CMOS:
اگرچه هر دو حسگر، برای استفاده در دوربین‌ها به کار می‌روند، اما در آخرین ویرایششان تفاوت‌های قابل توجهی با هم دارند، که در شکل 1 مشاهده می‌کنید:
دستگاه‌های تصویری که با سیستم CCD کار می‌کنند باید تمام اطلاعات افقی و عمودی را دریافت کنند تا بتوانند آن‌ها را به صورت سیگنال‌های الکترونیکی ارائه دهند. بنابراین این موضوع باعث ایجاد محدودیت‌های برای این دستگاه در ارائه‌ی تصویر با کیفیت خواهد شد. از طرفی استفاده از قدرت این دستگاه بالا خواهد رفت. در صورتی که سیستم‌های CMOS تنها با خواندن یکی از ستون‌های مدار به استفاده از قدرت پایین تری نیاز خواهد داشت.
حسگر CMOS Exmor
در سال‌های گذشته، علاقه به بالا بردن کیفیت در تصاویر بیشتر شده است. این قضیه در صنعت امنیتی نیز مورد توجه قرار گرفته. بنابراین استفاده از حسگر‌های CMOS در دستگاه‌های مختلف، به علت مصرف پایین قدرت و سرعت در عکسبرداری بالاتر بیشتر شده.
در پاسخ به این علاقه، سونی تحقیقات خود را شروع کرد و نتیجه‌ی این تحقیقات، CMOS Exmor بود. سیستمی کاملا جدید و پیشرفته که دارای کیفیت بالاتری هم هست.
هر دو حسگر CCD و CMOS دارای اجزایی مشابه هستند که نور را تبدیل به جریان الکتریکی می‌کند. در سیستم جدید سونی، با بهره گیری از همین قضیه، که اصلی ترین المان عکسبرداری است، سعی می‌شود تا حد امکان نور‌های دریافتی بیشتری را به دیود‌های حساس به نور یا همان فوتودیود‌ها، به منظور با کیفیت‌تر شدن تصویر، بتابانند. جدول 1 و 2 به جزئیات بیشتر و تفاوت‌های CCD، CMOS و CMOS Exmor می‌پردازد.
یکی دیگر از المان‌های مهم عکسبرداری و فیلمبرداری، کاهش نویز در تصویر است. در CMOS Exmor نویز‌های موجود به کمک مدار داخلی CDS از بین می روند. همینطور ساختار جدیدی که در حسگر تعبیه شده است به شدت به کاهش نویز در تصاویرکمک می‌کند. عکس‌های 1 و 2 این ساختار را بهتر توضیح می‌دهند. یکی دیگر از المان‌های مهم عکسبرداری و فیلمبرداری، کاهش نویز در تصویر است. در CMOS Exmor نویز‌های موجود به کمک مدار داخلی CDS از بین می روند. همینطور ساختار جدیدی که در حسگر تعبیه شده است به شدت به کاهش نویز در تصاویرکمک می‌کند. عکس‌های 1 و 2 این ساختار را بهتر توضیح می‌دهند. – همانطور که در عکس‌ها هم پیداست، مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال، دقیقا بعد از تبدیل نور به جریان الکتریکی وجود دارند. این قضیه باعث کاهش نویز می‌شود. به این خاطر که مدار‌های آنالوگ کوتاهتر شده و فرکانس پایین تر آمده. – همچنین مدار نابودگر نویز CDS در جریان‌های دیجیتال نیز وجود دارند.
با توجه به این متد‌ها، قابلیت‌های چشمگیری به دوربین‌های امنیتی سونی با استفاده از حسگر CMOS بنا شده است که دارای قابلیت‌هایی به اندازه‌ی دستگاه‌هایی است که با حسگر‌های CCD ساخته شده‌اند. دوربین‌های امنیتی جدید سونی دارای قابلیت‌های روشنایی زیر می‌باشند:
دوربین‌های سونی با 1,3M CCD – SNC-CM: 120 حداقل روشنایی: 0,8 lux
دوربین‌های امنیتی HD سونی با CMOS – SNC-CH140:720P HD حداقل روشنایی: 0.2 lux
View-DR: تکنولوژی جدید
View-DR از سرعت بالای حسگر CMOS در کدخوانی استفاده می‌کند. وقتی Exmor را با دستگاه‌های CCD مقایسه می‌کنیم، نه تنها حساسیت‌های مثبت دستگاه افزایش پیدا کرده است، بلکه سرعت انتقال داده‌ها و سرعت کدخوانی هم بالاتر رفته. با استفاده از این سرعت بالا، دوربین‌های سونی از این فاکتور استفاده کردند و این نقش جدید را View-DR نام نهادند.
با یک حسگر CCD شما می‌توانید یک عکس در60/1 ثانیه، یا دو عکس در 30/1 ثانیه بگیرید. در صورتی که با استفاده از View-DR می‌توانید یک عکس در 30/1 ثانیه در پرتوگیری‌های طولانی بگیرید و عکس‌های بعدی را در پرتوگیری‌های کوتاهتر. سپس با ادقام آن‌ها بهترین حالت عکس را ایجاد کنید.
عکس 4 ساختار View-DR را بهتر توضیح می‌دهد:
نوآوری‌ها در آینده:
نیاز برای تصویر برداری با کیفیت‌های بهتر همچنان رشد می‌کند. نیاز به کیفیت‌های برتر در دوربین‌های امنیتی همچنان بیشتر و بیشتر می‌شود و این‌ها باعث می‌شوند تا دوربین‌های HD وارد بازار دوربین‌های امنیتی بشوند. در نتیجه، حسگر‌های CMOS که سرعت بالاتری دارند بر حسگر‌های CCD غلبه خواهند کرد و بازار را در دست خواهند گرفت.
با نگاهی به آینده، سونی در حال تحقیقات برای بالا بردن کیفیت حسگر‌های CMOS است. این حسگر‌ها در حال حاضر بر روی دوربین‌های دیجیتال در دسترس هستند. حسگر‌های CMOS حساسیت‌های مثبت دوربین را افزایش و نویز در تصاویر را کاهش می‌دهند. دو فاکتور بسیار مهم که برای تصویربرداری ضروری هستند.
نگارش: پیمان عزیززاده مدیر پروژه بخش دوربین
نظرات کاربران