مشخصه های اصلی حسگر دوربین
1863

مشخصه های اصلی حسگر دوربین

شرکت ها و فروشندگان، دائماً با ارائه دوربین هایی با مگاپیکسل بالاتر، بر جنگ مگاپیکسل دامن می زنند و از این راه برای محصولات خود تبلیغ می کنند. آنها برای داشتن دوربین های کوچکتر با وضوح تصویر بالا، سعی دارند تا حد ممکن تعداد بسیار زیادی پیکسل ریز را در حسگر های کوچک فشرده کنند. اما واقعیت این است که مگاپیکسل بالاتر، فقط به معنای این است که تصویر اصلی، تعداد اجزاء کوچکتر بیشتری دارد و می توان آنها را بزرگتر ذخیره یا مانیتور کرد. همچنین، اگر حسگر دوربین کوچک باشد وپیکسل های آن بیشتر، معمولاً حساسیت و دقت پیکسل ها کمتر است وتصویر نهایی جزئیات واضح نخواهد داشت.

از ویژگی های یک دوربین با کیفیت، ایجاد تعادل مناسب بین حسگر، تعداد پیکسل ها، حساسیت و دقت آنها، و همچنین لنز مناسب است. اگر دوربینی از همۀ این جهات عالی باشد، احتمالاً قیمت آن نسبتاً گران خواهد بود. پس باید به دنبال یک « تعادل » خوب بین همۀ این عوامل بود که در ادامه شرح داده خواهد شد.

یک کاربر عادی، کمتر نیازی به بیش از 12 میلیون پیکسل پیدا خواهد کرد. در شرایط مناسب، یک عکس 12 میلیون پیکسلی را می توان حتی تا اندازۀ 45 × 30 سانتی متر چاپ نمود. بدون اینکه کیفیت آن افت خاصی داشته باشد، در صورتی که تمرکز روی ویژگی های دیگر دوربین، مانند قدرت لنز، دیافراگم لنز، سرعت کارکرد و موارد دیگر می تواند مفید تر باشد.

پیکسل های  مؤثر (Effective Pixels)

مقیاس عددی این پارامتر، میلیون پیکسل یا مگاپیکسل است و بیانگر مساحت تصویر است. یعنی اگر طول و عرض تصویر در هم ضرب شود، میزان مگاپیکسل آن به دست می آید. مگاپیکسل یک اصطلاح ترکیبی است که از دو بخش مگا (به معنای میلیون) و پیکسل تشکیل شده است. پیکسل نیز از پیوند pix خلاصه کلمه تصویر و EL خلاصه کلمه عنصر ساخته شده است. پس منظور از مگاپیکسل، یک یا چند میلیون عنصر تصویری هستند که مجموعاً یک تصویر کامل را ایجاد می کنند. به عنوان مثال، یک عکس 12 مگاپیکسلی کیفیت و وضوحی به میزان 12 میلیون پیکسل دارد. برای مقایسه، تصویر یک مانیتور 30 اینچی با وضوح تصویر 2560×1600 تنها کمی بیشتر از چهار مگاپیکسل است وحتی بهترین ویدئوی HD هم تنها دو مگاپیکسل کیفیت دارد که اندازۀ تلویزیون در این زمینه تأثیری ندارد.

تعداد پیکسل های تصاویر دیجیتال را نباید با تعداد پیکسل های حسگر که به منظور تشکیل تصویر به کار می روند، یکی دانست. در حسگرهای قدیمی هر پیکسل به صورت جداگانه دارای یک دیود حساس به نور بود که یک پیکسل در تصویر را نمایش می داد. برای مثال، خروجی دوربین پنج مگاپیکسلی برابر با تصویری به ابعاد 2560×1920 و همان مقدار پیکسل مؤثر بود.

پیکسل های مضاعف اطراف سطح مؤثر به منظور نرم کردن لبه پیکسل ها مورد استفاده قرار گرفته اند. حتی گاهی اوقات تمام پیکسل های حسگر مورد استفاده قرار نمیگیرند.در اینجا می توان به دوربین DSC-F505V اشاره کرد که 6/2 مگاپیکسل (1656×1392) را نسبت به 34.3  مگاپیکسل موجود در حسگر مورد استفاده قرار می دهد. این اتفاق به این علت رخ می دهد که Sony حسگر جدید 34.3 مگاپیکسل را به بدنه مدل قبلی همین دوربین اضافه کرده است. از انجایی که این حسگر کمی بزرگتر است، لنز آن قادر نخواهد بود تا کل سطح حسگر را پوشش دهد.

بنابراین به منظور تشکیل تصویر نهایی تعداد پیکسل های حسگر بیشتر از تعداد پیکسل های کارآمد می باشد.

تعداد پیکسل های حسگر

به طور معمول هر پیکسل تصویر بر مبنای اندازۀ جایگاه آن پیکسل استوار است. برای مثال، یک تصویر پنج مگاپیکسلی دارای پنج میلیون پیکسل است که تعداد پیکسل اطراف سطح مؤثر حسگر را نیز باید در نظر گرفت. تعداد کل پیکسل ها نشان دهندۀ تعداد پیکسل هایی است که روی یک حسگر وجود دارد.

گاهی اوقات دوربینی به عنوان نمونه سه مگاپیکسلی قادر به ایجاد تصویر شش مگاپیکسلی است. در این موارد دوربین شش میلیون پیکسل از اطلاعات را که بر پایه سه میلیون پیکسل مؤثر حسگر استوار است را برآورده می کند. البته بدیهی است که با افزایش پیکسل ها بعد از ثبت تصویر، جزئیاتی که هنگام عکاسی ثبت نشده است در تصویر ایجاد نخواهد شد.

اندازه حسگر

همانطور که افزایش تعداد پیکسل های حسگر دوربین باعث بهبود کیفیت و وضوح تصاویر می شود، اندازه پیکسل ها نیز تأثیر قابل توجهی بر کیفیت تصاویر خواهد داشت. به بیان ساده تر، هر چقدر حسگر بزرگتر باشد، پیکسل بزرگتری به دست می آید و هرچقدر پیکسل بزرگتر باشد،نور بیشتری جذب می شود ودر نهایت نور بیشتر سبب بالا رفتن کیفیت عکس خواهد شد. در واقع هر چه این اندازه بزرگتر باشد کیفیت عکس نیز بالاتر وحساسیت آن در نور کم بیشتر خواهد شد. اندازه بزرگتر حسگرموجب استفاده بهتر از سایر مشخصات لنز مانند فاصله کانونی و میزان دیافراگم می شود.

به عنوان نمونه، یک دوربین چهار مگاپیکسلی می تواند از یک دوربین 13 مگاپیکسلی قوی تر باشد، به شرطی که هم اندازۀ ابعاد هر پیکسل وهم ابعاد تراشۀ آن بزرگتر باشد. همانطور که در شکل زیر مشخص است هر پیکسل یک دوربین نمونۀ چهار مگاپیکسلی نسبت به یک دوربین نمونۀ 13 مگاپیکسلی اندازۀ بزرگتری دارد. به همین دلیل وارد آن می شود و تصویر دقیق تر و با کیفیت تری را ارئه می دهد.

تعداد و اندازۀ پیکسل حسگر دوربین

در سالهای گذشتهف افزایش تعداد مگاپیکسل رویکرد اصلی سازندگان دوربین ها جهت افزایش کیفیت دوربین ها بوده است که این رویه در حال حاضر تقریباً در حال توقف یا کم رنگ شدن است وکاربران هم متوجه شده اند که همیشه مگاپیکسل بالاتر به معنی کیفیت بالاتر تصویر نیست. نکته مهم این است که هر چه تعداد پیکسل های یک حسگر با اندازه مشخص بیشتر باشد، پیکسل ها کوچکتر می شود. پیکسل های کوچکتر نویز بیشتری نسبت به پیکسل های بزرگتر ایجاد می کنند ودر واقع تعداد فوتون های دریافت شده در مدت زمان مشخص در مورد پیکسل های کوچکتر کمتر است. بنابراین یک فوتون یا الکترون انحرافی نویز بیشتری را موجب می شود.

اندازه حسگر به صورت نسبت آن با فیلم 35 میلی متری به عنوان یک استاندارد بیان می شود. دوربینی را که حسگرش ابعادی برابر با فیلم های آنالوگ 35 میلی متری (استاندارد) داشته باشد، فریم کامل می نامند.

اندازه حسگرهای متداول در مقایسه با فیلم 35 میلی متری

در جدول زیر اندازه واقعی یک نوع حسگر در مقایسه با اندازۀ شناخته شده در بازار نمایش داده شده است.

اندازه واقعی یک نوع حسگر

(mm)

اندازه تیوب دوربین

(mm)

قطر

mm

عرض

mm

ارتفاع

mm

قطر

mm

نسبت تصویر

mm

اندازه حسگر شناخته شده

5.000

3.600

2.700

7.056

4:3

1/4"

5.000

4.000

3.000

7.056

4:3

1/3.6"

5.680

4.536

3.416

7.983

4:3

1/3.2"

6.000

4.800

3.600

8.467

4:3

1/3"

6.721

5.371

4.035

9.407

4:3

1/2.7"

7.182

5.760

4.290

10.160

4:3

1/2.5"

8.000

6.16

4.62

12.700

4:3

1/2"

8.933

6.400

4.800

14.111

4:3

1/1.8"

9.500

7.176

5.319

14.941

4:3

1/1.7"

11.000

7.600

5.700

16.933

4:3

2/3"

16.000

8.800

6.600

25.400

4:3

1"

22.500

12.800

9.600

33.867

4:3

4/3"

28.400

18.000

13.500

45.720

3:2

1.8"

43.300

36.000

24.000

n/a

3:2

35

 

اندازه واقعی یک نوع حسگر در مقایسه با اندازۀ شناخته شده در بازار

در این نوع دوربین ها، هنگام ثبت بر روی حسگرهای معمول، اطراف عکس بریده (crop) نمی شودو از کل نوری که لنز به داخل دوربین می فرستد استفاده می شود و دقیقاً همان عکس ثبت می شود و در نتیجه اگر عکسی با یک دوربین آنالوگ و یک دوربین دیجیتال فریم کامل(Full-Frame) از یک صحنه با مشخصات لنز ثابت (فاصله کانونی، میزان دیافراگم) گرفت همی شود، از لحاظ اندازه یکسان خواهد بود. البته این دوربین ها گرانتر هستند و دلیل آن اندازه حسگر آنها است. سنسورهای فریم کامل (Full-Frame) بزرگتر از از سنسور عادی هستند. هر اندازه سنسورها بزرگتر باشد، قیمت آنها به صورت عادی تصاعدی بالا می رود. این پدیده مانعی در برابر تولید دوربین های با سنسور (Full-Frame) و ارزان است.

چگالی پیکسل

یکی از معیارهای بررسی ساختار و کیفیت تصویر حسگرها، چگالی پیکسل است که از تقسیم تعداد پیکسل مؤثر  (Effective Pixels) بر اندازه حسگر به دست می آید و واحد آن مگاپیکسل بر سانتی متر مربع (MP/Cm2) است. از آنجا که مکانیزم جمع آوری نور و کیفیت سلول های نوری حسگر در فن آوری های مختلف و در بین تولیدکنندگان مختلف حسگر بسیار متفاوت است، نمی توان از آن برای مقایسه کیفیت تصویر دوربین ها استفاده کرد، اما می توان از آن نتایجی را به دست آورد که برای بررسی کیفیت تثویر یک دوربین به کار آید.

به عنوان مثال چگالی یک نوع دوربین 12 مگاپیکسلی برابر با 28 است، حال آن که این عدد در دوربین 12 مگاپیکسلی دوم برابر با 7.3 است. با وجود آنکه تعداد پیکسل ها تقریباً برابر است اما اختلاف زیاد چگالی پیکسل این دو دوربین جکایت از آن دارد که در دوربین دوم به دلیل استفاده از حسگر کوچکتر، تعداد زیادی پیکسل در فضای کوچکتری گنجانده شده ات و این یعنی سلول های نوری کوچکتر که طبیعتاً قدرت کمتری در جمع آوری نور دارند و در نتیجه باعث افزایش نویز و نیز کاهش رنگ تصویر می شود. بنابراین همان طور که مشخص است در این مقایسه، اندازه حسگر به تنهایی عامل تعیین کننده تصویر است.

تهیه شده توسط: گروه فنی پاد الکترونیک 

  • پاد الکترونیک
  • ۱۳۹۵/۱۰/۱۷
  • ۰

نظرات

بازدید کننده گرامی چنانچه تمایل دارید، نقد یا نظر شما به نام خودتان در سایت ثبت شود، لطفاً وارد سایت شوید.

ارسال فوری

تحویل حداکثر طی 1 روز کاری
 

فروش ویژه

هر سه روز کالای ویژه برای همکاران ویژه
 

09130753912

پشتیبانی محصولات و سیستم های امنیتی