نور شناسی در دوربین مداربسته

منظور از لوکس نوری در دوربین مداربسته چیست؟

قابلیت های مختلف در دوربین ها انها را از هم متمایز میکند ولی به طور کلی، از دوربین مداربسته انتظار میرود ،که تصاویری با وضوح بالا و روشنایی کافی داشته باشند.

قابلیت های مختلف در دوربین ها انها را از هم متمایز میکند ولی به طور کلی ،از دوربین مداربسته انتظار میرود، که تصاویری با وضوح بالا و روشنایی کافی داشته باشند، البته این وضوح با کم شدن نور کاهش می یابد.

واحد حساسیت دوربین مداربسته به نور را LUX میگویند و برای اندازه گیری نور محیط از دستگاهی به نام لوکس متر استفاده میکنند.

به طور کلی لوکس را میتوان قدرت نور در نظر گرفت که چشم انسان تعیین میکند، لوکس مقدار نوری است که یک شمع در فضای یک متری روشنایی ایجاد میکند.

 LUX اختصاری از lumens per square meter  است که با lx نیز نشان میدهند و واحد بین المللی شدت نور si میباشد. درجه بندی لوکس به لنز، تراشه سنسور و F stop بستگی دارد.

سنسور هر چه حساس تر باشد ،در نور کمتر، بهتر عمل میکند،در مورد لنز ،شفافیت لنز، عملکرد را بهتر و در صورت استفاده از فیلتر خاص در لنز، بزرگ بودن بیش حد لنز و شکل خاص ظاهری ان عملکرد بهتر میشود.

F stop روزنه ای است که نور برای رسیدن به سنسور باید از ان عبور کند که برای مقدار کم F stop نور کمتر و برای مقدار زیاد آن نور بیشتری نیاز است. دوربین ها اکثرا با درجه لوکس یک یا کمتر کار میکنند.

اگر دوربین تصاویر سیاه و سفید ثبت کند لوکس کمتری نیاز است و اگر رنگی باشد لوکس بیشتری میخواهد.

جمعا میتوان گفت هر چه عدد LUX پایین تر باشد،در نور کمتر تصاویر بهتری خواهیم داشت،و عدد پایین تر در دوربین ها قابلیت بالاتر در دوربین است.

انواع LUX در دوربین های مداربسته

برای بهبود نور تصاویر از رتبه بندی های مختلفی از lux استفاده می شود، در این بخش لیستی از انواع این رتبه بندی ها را آماده کرده ایم، البته این لیست نمی تواند برای افراد متخصص کاربردی داشته باشد و صرفا برای توضیح اجمالی قابل قبول می باشد.

• نور روز = ۱۰،۰۰۰ LUX
• ابری = ۱۰۰ LUX
• گرگ و میش = ۱۰ LUX
• غروب = ۱ LUX
• ماه کامل = ۰.۱ LUX
• کوارتر ماه = ۰.۰۱ LUX
• کامل تاریک = ۰ LUX

تاثیر چیپ سنسور روی LUX

در حالت کلی برای بررسی تکنولوژی چیپ سنسور ها تنها دو نوع وجود دارد که در دوربین های بسته مورد استفاده قرار می گیرد : CCD و CMOS، معمولا هرچقدر که حساسیت سنسور بیشتر و قوی تر باشد، نور کمتری برای گرفتن بهترین تصویر برداری مورد نیاز است.

تاثیر لنز دوربین مدار بسته روی LUX

همانطور که گفته شد چیپ های CCD و CMOS می توانند روی درجه لوکس تاثیرگذار باشند، اما لنز مورد استفاده بر دوربین ها نیز در همین حد و حدود تاثیرگذار است.

توجه داشته باشید که لنز ها نور را از خود عبور می دهند و هرچقدر که این نور ها تمیز شفاف هم باشند بازهم اندکی از نور دریافت شده را جذب می کنند.

از مهم ترین عواملی که می تواند باعث افزایش درجه لوکس باشد و مرتبط با دوربین های مداربسته باشد می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• وجود فیلتر خاصی روی لنز دوربین مداربسته
• اندازه بزرگتر از حد معمول لنز
• طراحی خاص شکل ظاهری لنز

سوالات متداول

منظور از LUX در دوربین های مداربسته چیست ؟

لوکس عددی است که در تکنولوژی دوربین های فیلم برداری و مداربسته مورد استفاده قرار میگیرد، این واحد یک واحد بین المللی می باشد که در همه جای جهان به عنوان واحد شدت نور شناخته می شود.

LUX در دوربین های مداربسته چه انواعی دارد ؟

طبیعی است که واحد لوکس متغیر باشد و بنابر بالا و یا پایین بودن آن شدت نور صفحه متفاوت باشد و در تصویر گرفته شده تغییراتی مشاهده شود.

جدول لوکس نوری دوربین مداربسته : باید ها و نباید ها

جدول لوکس نوری نشانگر ضعیف ترین مشخصات نوری قابل استفاده هنگام انتخاب دوربین مداربسته است. در حال حاضر، با رواج یافتن دوربین مداربسته دید در شب مجهز به مادون قرمز (IR) ، این اطلاعات هر روز بی مصرف تر می شود. در این مبحث توضیح می دهیم که چرا جدول لوکس نوری (که به عنوان مشخصات حداقل روشنایی نیز شناخته می شود) تا این حد مشکل آفرین است، چگونه تعیین می شود و در تعیین آن از چه روش ها و ترفندهایی استفاده می گردد.

سرفصل های مربوط به جدول لوکس نوری

• چگونگی آزمایش و تعیین جدول لوکس نوری.
• ادغام داده های سرعت شاتر در جدول لوکس نوری.
• کار با جدول لوکس نوری که شامل تنظیمات Sens up نیز است.
• تأثیر تصویر رنگی در برابر تصویر سیاه و سفید.
• درک چگونگی استفاده از سطوح IRE.
• پیشرفت های حاصل در دوربین های دارای قابلیت عملکرد حداکثر دید در شب .
• چگونگی جلوگیری از سوخته شدن تصویر با سطوح لوکس.
• روشنایی IR و جدول لوکس نوری.

آزمایش های تعیین جدول

در مورد تعیین جدول لوکس نوری ، مهم ترین نکته این است که هیچ ابزار استاندارد شده یا مورد تأییدی برای ارزیابی جدول لوکس نوری تولید کنندگان و نمایندگی دوربین مداربسته وجود ندارد. آن ها همیشه به صلاحدید تولید کننده تعیین می شوند. این سخن به این معنی است که هر تولید کننده می تواند تصمیم بگیرد که از چه منبع نوری استفاده شود، اندازه ی محوطه ی آزمایش چقدر باشد، موقعیت نور به چه صورت باشد، سوژه یا چارت آزمایش چه باشد و غیره. مهم ترین نکته این است که هر تولید کننده خودش تصمیم می گیرد که چه زمانی یک تصویر قابل استفاده است یا قابل استفاده نیست. نکته همین جا است که جدول لوکس نوری صرفا بر اساس تشخیص تولید کنندگان تخصیص داده می شود.

برای مثال، در تصویری که می بینید، هر سطح لوکس به راحتی می تواند تاریک در نظر گرفته شود. اما بدون استاندارد سازی سطوح یا سودمندی حداقلی، کدام یک درست است؟

به دلیل اینکه هر تولید کننده ای آزاد است که هدف خود را تعیین کند، آن ها این انگیزه را دارند که تاریک ترین حد ممکن را انتخاب کنند. زیرا می دانند که بسیاری از رقبای آن ها نیز همین کار را انجام می دهند.

سرعت شاتر و جدول لوکس نوری

بیشتر تولید کنندگان جدول لوکس نوری را با سرعت شاترهای مختلف یا چندگانه نشان می دهند. برخی از آنها سرعت شاتر را ۳۰/۱ ثانیه، برخی ۲/۱ ثانیه و برخی دیگر هم ۱ ثانیه ذکر می کنند. کاربران باید هر گونه مشخصات سرعت شاتر غیر از۳۰/۱ ثانیه را نادیده بگیرند. در حالی که سرعت های شاتر طولانی تر اجازه ی ورود نور بیشتری را به دوربین مداربسته می دهند و سطوح حداقل روشنایی را پایین می آورند، اما تاری حرکت مشکل اساسی سرعت پایین شاتر است.

در صفحه ی مشخصات نمونه ی زیر، تولید کننده حداقل روشنایی را در سرعت شاتر ۳۰/۱ ثانیه و ۲/۱ ثانیه ذکر کرده است.

البته، ویژگی حداقل روشنایی در ۲/۱ ثانیه بهتر به نظر می رسد، اما این پیشرفتی فناورانه نیست و به راحتی می توان آن را معامله ی «نور بیشتر در ازای تاری بیشتر» به شمار آورد.

-

بیشتر تولید کنندگان حداقل روشنایی خود را با فرض یک عدد F متفاوت نسبت به عدد F لنز دوربین  مداربسته مشخص می کنند. برای مثال، یک تولید کننده ممکن است جدول لوکس نوری دوربین مداربسته خود را ۰٫۰۱ لوکس در ۱٫۰ / f اعلام کند. اما آن دوربین مداربسته ممکن است با لنز یکپارچه ی ۲٫۰ / f ارائه شده باشد. در مثال زیر، این مسئله وجود دارد. حداقل روشنایی ذکر شده برای ۱٫۲ / f  است. اما دوربین با لنز  ۱٫۸ / f (که کمتر از نصف مقدار نور یک لنز ۱٫۲ / f را به دوربین وارد می کند) ارائه می شود.

حتی با فرض ارزیابی جانبدارانه ی تولید کننده، اصلاح این خطای اساسی به این معنی است که حداقل روشنایی حداقل ۰٫۲۲۵ لوکس است و نه ۱ لوکس.

Sens Up و لوکس

 Sens up معمولا واژه ی مورد استفاده در بازاریابی برای شاتر آهسته است. هرچه سطح Sens up بالاتر باشد، سرعت شاتر پایین تر خواهد بود. برای به دست آوردن سرعت شاتر مؤثر، هر کدام از مضرب ها (۲x، ۸x، ۶۴x و …) در ۳۰/۱ ثانیه ضرب می شود. برای مثال، صفحه ی مشخصات زیر، حداقل روشنایی مجزایی را در ۲۵۶x Sens – up  ذکر کرده است. این عدد به معنای زمان اکسپوژر شگفت انگیز ۸.۵ ثانیه (۸٫۵۳= ۳۰/۲۵۶) است، که منجر به شبح گونه شدن بسیار زیاد سوژه های متحرک خواهد شد. امید است جدول لوکس نوری پایین تری را ببینید و تحت تأثیر قرار بگیرید. پس مراقب باشید.

تصویر رنگی در برابر تصویر سیاه و سفید

دوربین هایی که از فیلترهای IR-کات (Infrared cut-off) یکپارچه پشتیبانی می کنند (دوربین های D / N) اغلب در فهرست جدول لوکس نوری ارائه می دهند: اولی در حالت رنگی، و دومی در حالت تکرنگ. این تفاوت به دلیل افزایش عملکرد در حالت تک رنگ به علت نور مادون قرمز موجود در محیط است که فیلتر IR-کات در حالت رنگی آن را حذف می کند. در بیشتر مواقع، تفاوت های ادعا شده قابل توجه است. همان گونه که در نمونه های زیر مشاهده می کنید که هر دو فهرست، حداقل روشنایی تکرنگ را ۱۰/۱ حالت رنگی ذکر کرده اند (یعنی از لحاظ نظری ۱۰ برابر بهتر).

اویجیلون ۰-H3-B2

هایک ویژن DS-2CD864FWD-E

در حالی که بهره هایی به دلیل نور تکرنگ محیط به دست می آید، اما معمولا تأکید بیش از اندازه ای بر افزایش ۱۰ برابری می شود. تقویت تصویر دوربین و DSP (Digital Signal Processing) بهبودیافته عملکرد تصویربرداری در حالت های رنگی و تک رنگ را بسیار به هم نزدیک کرده است. چنانکه در این تصویر مقایسه ای از دوربین نسل فعلی در یک صحنه ی مشابه دیده می شود.

سطوح IRE

سطوح IRE ممکن است برای دوربین مداربسته آنالوگ مفید باشد. اما در دوربین های IP کاربردی ندارد. IRE مقیاسی از سطح کنتراست در یک سیگنال ویدئویی آنالوگ است که با استفاده از خروجی های ویدئویی مرکب آزموده می شود. از آنجایی که دوربین مداربستهIP  خروجی آنالوگ را در رزولوشن کامل خود ارائه نمی کنند، این معیار قابل بحث است. تولید کنندگان معدودی همچنان در فهرست مشخصات خود سطوح IRE را ذکر می کنند، که حداقل سطوح روشنایی را برای IREهای مختلف (در بیشتر موارد ۳۰ و ۵۰) نشان می دهد. با وجود این، به دلیل اینکه نحوه ی آزمایش این IRE توسط تولید کنندگان نامشخص است، توصیه می کنیم در این موارد از مشخصه ی روشنایی بدتر (معمولا ۵۰) استفاده کنید و اعداد پایین تر را نادیده بگیرید.

سامسونگ SND – 7084N

سونی SNC – EB630

اگرچه دوربین های آنالوگ HD در چند سال گذشته رواج یافته اند، تقریبا همه ی آنها دارای IR یکپارچه هستند. بنابر این، حتی در صورتی که بتوان سطوح IRE را در دوربین های آنالوگ HD به کار گرفت، باز هم تغییری ایجاد نخواهند کرد.

مراقب محصولات حساس به IR باشید

برخی تولیدکنندگان تلاش می کنند تا با ذکر عبارت «صفر لوکس، حساس به IR» برای دوربین های بدون IR خود، کاربران خود را گمراه کنند. آن چه آن ها می گویند این است که: «اگر منبع نور IR را بخرید و به سیستم اضافه کنید، دوربین های ما نیازی به نور نخواهند داشت». این سخن به یقین برای هر دوربین DN درست است، اما به این دلیل گمراه کننده است که کاربر باید خود اقدام به اضافه کردن نورهای IR به سیستم کند.

پیشرفت های حاصل در عملکرد در شرایط فوق العاده کم نور

در سال های گذشته، به طور کلی و بیشتر مواقع هم به درستی این باور وجود داشت که همه ی دوربین های مداربسته در نور کم کارایی ضعیفی دارند و حتی بهترین دروبین ها هم با سطح بالای نویز و تاریکی در شرایط کم نور دست به گریبان خواهند بود.

این روند در چند سال گذشته بنا به دلایل زیر تغییر کرده است:

• پیشرفت های فزاینده ای در عملکرد پردازش تصویر در نور کم حاصل شده است.
• از سنسور های بزرگ تری استفاده شده است.

دوربین ها هم اکنون قادرند بلافاصله از طریق پردازش کیفیت تصویر را بهبود ببخشند. چرا که توان پردازشی موجود در داخل دوربین افزایش یافته است. علاوه بر این، دوربین های P1080 2/1 اینچی به عنوان گروهی خاص ظاهر شده اند، و در ترکیب با دانش پردازش تصویر، سطوح عملکردی را در شرایط کم نور پدید ارائه می کنند که در گذشته غیر عملی بوده است (برای مثال، آزمایش های انجام شده بر روی دوربین های ۲/۱ اینچی اکسیس و هایک ویژن). در نهایت، تعداد کمی دوربین IP با سنسورهای بسیار بزرگ (برای مثال ۱ اینچی یا ۳۵ میلیمتری) وجود دارد (مانند دوربین ۴K سونی ۳۵ میلی متری)، که در سطوح نور فوق العاده کم نیز کارایی بالایی دارند، اگرچه قیمت آنها نیز بسیار بالاتر است.

سطوح عملی لوکس

IPVM جدول لوکس نوری را برای بیش از ۲۰۰۰ دوربین در راهنمای Camera Finder خود قرار داده است. از این فهرست، این سطوح عملی را یافتیم:

• ۰۰X لوکس و پایین تر.
• ۰X لوکس و پایین تر.
• X لوکس و بالاتر.

۰۰X لوکس و پایین تر

برخی تولید کنندگان، با مشخص کردن جدول لوکس نوری در این سطوح، بیشتر مواقع به شدت بر روی عملکرد دوربین خود در نور کم مبالغه می کنند. در برخی موارد، این ادعا ها به دلیل ترفند های تولید کننده نظیر شاتر آهسته است. در حالی که در برخی موارد دیگر، فقط یک گزافه گویی صرف است. خلاصه اینکه مراقب تولید کنندگانی باشید که ادعای سطح حداقل روشنایی کمتر از ۰٫۰۱ لوکس را مطرح می کنند. زیرا به ندرت عملکرد دوربینی با این مشخصات مطابقت دارد.

۰X لوکس و پایین تر

این بازه به دوربین هایی با عملکرد بالا در شرایط فوق العاده کم نور تعلق دارد. در این بازه دوربین هایی با عملکرد عالی در شرایط کم نور، نظیر دوربین مداربسته ویوتک ، دوربین مداربسته اکسیس ، دوربین مداربسته بوش و دوربین های مداربسته نسل شش سونی، قرار دارند. این بازه به امن ترین طبقه بندی برای کسانی که به دنبال بهترین عملکرد در شرایط کم نور هستند، تبدیل کرده اند.

X لوکس و بالاتر

دوربین های مشخص شده در این سطح به طور کلی در نور کم عملکردی ضعیف دارند. این دسته شامل بسیاری از دوربین های نسل قبلی است که عملکرد آنها در شرایط کم نور آن ها با مدل های نسل جدید جایگزین شده است. علاوه بر این، بسیاری از مدل های دوربین مداربسته ارزان لنز ثابت با F-stop بالا، که احتمالا در محدوده ی بالاتر از ۱ لوکس قرار می گیرند، در این دسته قرار می گیرند. با در نظر گرفتن هر دو عامل گفته شده، اگر نور کم دغدغه ی مهمی باشد، دوربین های مشخص شده در این سطح به احتمال زیاد عملکرد لازم را ارائه نخواهند کرد.

• بیش از ۱ لوکس

دوربین هایی که دارای حداقل روشنایی بالاتر از ۱ لوکس هستند، حتی در شرایط نوری متوسط، عملکرد ضعیفی دارند. این جدول لوکس نوری به احتمال فراوان در بین دوربین مداربسته مینی دام ارزان قیمت لنز ثابت (مانند M30 اکسیس و میکرودام های بوش) و مدل های مینی دام پانارومیک رایج هستند.

روشنایی IR و سطوح لوکس – تأثیر BIG

بیشتر دوربین هایی که امروزه تولید و فروخته می شوند، از IR یکپارچه استفاده می کنند. به همین دلیل، جدول لوکس نوری آن ها عموما به کار نمی رود. زیرا این دوربین ها نور مورد نیاز خود را منتشر می کنند. در بیشتر دوربین های IR، امکان غیرفعال کردن روشنایی IR وجود دارد، اما معمولا این کار انجام نمی شود. به همین ترتیب، در مشخصات بیشتر دوربین های IR عدد صفر لوکس ذکر می شود، زیرا آنها به نور نیازی ندارند.

هنگامی که IR غیر فعال است، جدول لوکس نوری دیگری برای دوربین های IR ارائه می شود که گاهی اوقات آن را حالت رنگی می نامند (زیرا زمانی که IR روشن است، تصویر دوربین سیاه و سفید خواهد بود). به مثال یر توجه کنید.

چه باید کرد؟

اگر عملکرد در شرایط کم نور برایتان اهمیت دارد و نمی خواهید از IR استفاده کنید و باید حداقل روشنایی را مشخص کنید. ویوتک توصیه می کند تا مشخصات زیر استفاده کنید:

“حداقل روشنایی ۰٫۰۹ لوکس، سرعت شاتر ۳۰/۱ ثانیه، بدون Sens up”

منطق موجود در این نوشته این است که تقریبا همیشه دوربین هایی که با ۰٫۱ لوکس یا بیشتر مشخص شده اند در نور کم عملکرد ضعیفی دارند. بنابراین، حداقل می توانید این دوربین ها را نادیده بگیرید. با وجود این، اگر مقدار کمتری نظیر ۰٫۰۰۱ را انتخاب کنید، احتمال نادیده گرفتن دوربین های دارای عملکرد مطلوب در نور کم با کیفیت بالا را، به طرز چشمگیری افزایش داده اید در نهایت از عبارت «شاتر ۳۰/۱ ثانیه، بدون هیچ Sens up» برای حذف تولید کنندگانی استفاده کنید که مشخصات ذکرشده توسط آن ها مورد سوء استفاده قرار می گیرد و مسلما در زمینه ی تاری دید در حرکت مشکل آفرین خواهند بود

امروزه تکنولوژی‌های پیشرفته نقش حیاتی در بهبود نظارت و امنیت ایفا می‌کنند، به‌ویژه در محیط‌هایی که نیاز به نظارت شبانه‌روزی دارند. یکی از این تکنولوژی‌ها، فناوری Starlight است که به دوربین‌ مداربسته امکان می‌دهد تصاویر با کیفیت بالا را در شرایط نوری بسیار ضعیف ارائه دهند. این فناوری با استفاده از سنسورهای حساس به نور و الگوریتم‌های پردازش تصویر پیشرفته، تصاویر واضح و رنگی حتی در نور کم و تاریکی مطلق ضبط می‌کند. علاوه بر این، مفهوم “حساسیت به نور” در دوربین‌ مدار بسته با واحد لوکس (Lux) اندازه‌گیری می‌شود که نشان‌دهنده حداقل سطح نور مورد نیاز برای ارائه تصویر شفاف است. در این مقاله از شرکت نظارت گستر ایمن به بررسی ساختار دوربین‌های Low Light، عوامل مؤثر بر حساسیت نور دوربین‌ها و میزان لوکس در نواحی مختلف پرداخته می‌شود. همچنین، تکنولوژی‌هایی مانند Sense Up و IR-Cut Filter که عملکرد دوربین‌ها در شرایط نوری ضعیف را بهبود می‌بخشند، مورد بحث قرار خواهند گرفت. این اطلاعات می‌تواند به درک بهتر و انتخاب دقیق‌تر دوربین‌های مداربسته برای کاربردهای مختلف کمک کند.

معنی starlight

فناوری Starlight یکی از پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌ها در زمینه دوربین‌های مداربسته است که به منظور بهبود کیفیت تصویر در شرایط نوری ضعیف طراحی شده است. این فناوری از سنسورهای حساس به نور و الگوریتم‌های پردازش تصویر پیشرفته استفاده می‌کند تا تصاویر واضح و رنگی حتی در نور کم و نزدیک به تاریکی مطلق ارائه دهد. دوربین‌های مجهز به فناوری Starlight قادر هستند جزئیات بیشتری را در محیط‌های کم‌نور ثبت کنند، که این امر در افزایش امنیت و نظارت مؤثر است. استفاده از این فناوری به ویژه در مکان‌هایی که نیاز به نظارت شبانه‌روزی دارند، بسیار کاربردی و حیاتی است.

دوربین مداربسته استارلایت

دوربین مداربسته استارلایت یکی از پیشرفته‌ترین انواع دوربین‌های نظارتی است که به واسطه فناوری Starlight قادر است تصاویر با کیفیت بالا را در شرایط نوری بسیار ضعیف ارائه دهد. این دوربین‌ها با استفاده از سنسورهای بسیار حساس به نور و الگوریتم‌های پیشرفته پردازش تصویر، حتی در نور کم و تاریکی تقریباً مطلق تصاویر رنگی و واضح ضبط می‌کنند. این ویژگی آن‌ها را برای استفاده در محیط‌هایی که نیاز به نظارت شبانه‌روزی و ثبت جزئیات دقیق دارند، ایده‌آل می‌سازد. دوربین‌های استارلایت به طور گسترده‌ای در فضاهای عمومی، تجاری و صنعتی به کار می‌روند و امنیت و نظارت بهتری را در هر شرایط نوری فراهم می‌کنند.

دوربین مداربسته Low Light چیست؟

دوربین‌های Low Light، یا دوربین‌های با نور کم، طراحی شده‌اند تا در شرایط نوری ضعیف تصاویر با کیفیت و وضوح بالا ارائه دهند. این دوربین‌ها از سنسورهای حساس به نور و تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای مانند حسگرهای CCD یا CMOS استفاده می‌کنند که قابلیت جذب نور بیشتری دارند. همچنین، برخی از این دوربین‌ها به فیلترهای مادون قرمز مجهز هستند که در تاریکی مطلق نیز می‌توانند تصاویر را ضبط کنند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که دوربین‌های Low Light برای استفاده در محیط‌های کم‌نور مانند پارکینگ‌ها، انبارها، و نظارت شبانه بسیار مناسب باشند.

ساختار دوربین های Low Light

 امروزه ، یکی از ویژگی هایی که دوربین های تحت شبکه را منحصر به فرد میسازد low light بودن ، یا قابلیت و قدرت  کارکرد آنها در شرایط نوری بسیار ضعیف است  که به همین دلیل این دوربین ها را با نام  های گوناگونی چون Low Light  یاStarlight رده بندی میکنند. در این مقاله سعی بر آن داریم تا نحوه کارکرد این دوربین ها را در حداقل نور ممکن و فاکتورهای لازم برای عملکرد در این شرایط رابررسی نمائیم. “حساسیت به حداقل نور ” تعریفی است که پائین ترین سطح نور ممکن را برای ارائه تصویر شفاف در یک دوربین با قابلیت low light تعیین میکند.اکثر دوربین های معمولی درشرایط نوری مناسب و یا نرمال ، تصاویر را دریافت میکنند اما ، هنگامی که صحنه تاریک است و نور مناسب یا کافی وجود ندارد ، چه نوع دوربین هایی به کمک خواهند آمد و چه ویژگی هایی باید داشته باشند. برای تعیین میزان حساسیت دوربین های low light و اینکه در چه میزان از حداقل نور ممکن قادر به کار کردن هستند ، هنوز استاندارد دقیقی وجود ندارد اما استاندارد کلی برای ایجاد مشخصه های حداقل نور در دوربینها تحت عنوان Lux مطرح شده است و حداقل سطح نور را توسط آن بیان میکنند. اما معیارهای بیشتری به جز Lux در این امر دخیل هستند.

مقایسه دوربین های استارلایت و دوربین‌های Low Light

دوربین‌های Starlight و دوربین‌های Low Light هر دو برای بهبود کیفیت تصویر در شرایط نوری ضعیف طراحی شده‌اند، اما تفاوت‌هایی در فناوری و عملکرد آنها وجود دارد.

دوربین‌های Starlight:

1. حساسیت نوری بالا: دوربین‌های Starlight از حسگرهای پیشرفته‌ای بهره می‌برند که به طور خاص برای عملکرد در شرایط نوری بسیار کم طراحی شده‌اند. این حسگرها توانایی جذب نور بیشتری دارند و می‌توانند جزئیات بیشتری را در تاریکی ثبت کنند.
2. کیفیت تصویر بالا: این دوربین‌ها معمولاً تصاویری با وضوح و کیفیت بالا حتی در نور بسیار کم ارائه می‌دهند. آنها قادرند تصاویر رنگی را در شرایط نوری کم ضبط کنند که این ویژگی آنها را از دیگر دوربین‌های Low Light متمایز می‌کند.
3. کاربردها: دوربین‌های Starlight برای استفاده در محیط‌هایی که نور بسیار کم وجود دارد، مانند نظارت شبانه در محیط‌های باز و بزرگ، مناسب هستند.

دوربین‌های Low Light:

1. سنسورهای حساس به نور: دوربین‌های Low Light از سنسورهای CCD یا CMOS استفاده می‌کنند که به جذب نور بیشتر کمک می‌کنند. این سنسورها باعث می‌شوند که دوربین بتواند در شرایط نوری کم تصاویر بهتری ثبت کند.
2. فیلترهای مادون قرمز: بسیاری از دوربین‌های Low Light به فیلترهای مادون قرمز مجهز هستند که به آنها اجازه می‌دهد در تاریکی مطلق نیز تصاویر سیاه و سفید ضبط کنند.
3. کاربردها: دوربین‌های Low Light برای محیط‌های داخلی و خارجی که نور کم است، مانند پارکینگ‌ها، انبارها، و نظارت شبانه مناسب هستند.

مقایسه کلی:

• دوربین‌های Starlight معمولاً کیفیت تصویر بالاتری در شرایط نوری بسیار کم ارائه می‌دهند و می‌توانند تصاویر رنگی در شب ضبط کنند، در حالی که دوربین‌های Low Light بیشتر روی ارائه تصاویر واضح در شرایط نوری کم با استفاده از فیلترهای مادون قرمز تمرکز دارند.
• دوربین‌های Starlight برای محیط‌هایی با نور بسیار کم مناسب‌تر هستند، در حالی که دوربین‌های Low Light می‌توانند در شرایط نوری کمتر شدید نیز عملکرد خوبی داشته باشند.

به طور کلی، انتخاب بین این دو نوع دوربین بستگی به نیازهای خاص و شرایط محیطی دارد که دوربین در آن نصب می‌شود.

میزان‌ مختلف لوکس(Lux ) برای شدت روشنایی

در زیر جدولی از نمونه‌های عملی میزان‌های مختلف لوکس برای شدت روشنایی آورده شده است:

توضیح: شدت روشنایی یا روشن‌سازی در واحدهای متریک تعیین می‌شود. به منظور تعریف مشخص‌تر آن، لوکس (Lux) نور واقعی موجود در فاصله داده شده است. یک لوکس برابر با یک لومن (واحد تابش) در هر متر مربع است.

عواملی که  بر حساسیت نور دوربین تاثیر میگذارد؟

اندازه عناصر سنسور، لنز ، سیگنال نویز امپلی فایر دوربین و سرعت شاتر ، عواملی هستند که بر حساسیت نور و عملکرد دوربین تاثیر میگذارند. سنسور CCDیا CMOS دوربین ، میتواند به گونه ای ساخته شود که حساسیت بیش تری نسبت به نور داشته باشد ، برخی از سنسورها نور بیش تری نسبت به سنسورهای دیگر دریافت میکنند. بر اساس یک قاعده تجربی ، هر چه عناصر پیکسل بزرگ تر باشد، نور بییشتری در طول زمان دریافت میگردد. اگر اندازه این عناصر یا المنت ها ی موجود در سنسور را دوبرابر کنیم ، نور بیشتری خاهیم داشت. بعنوان مثال سنسور های CCD ½ اینچ ، نور بیش تری نسبت به سنسور های CCD ¼ دریافت میکنند.

• شماره f لنز:  هر چه ديافراگم لنز بزرگ ترو شیشه آن شفاف تر باشد ، انتقال نور در آن بهتر صورت میپذیرد.قابلیت انتقال نور درلنز توسط شماره f اندازه گیری میشود. هر چه اندازه f لنز پائین تر باشد ، نور بیشتری به سنسور دوربین عبور خواهد کرد. به طور معکوس شماره f بالاتر و یا بیشتر نیز ، نشان دهنده انتقال نور کم تر است .این بدان معنی است که لنزی با شماره f 2.8 نوری را  که انتقال میدهد به اندازه 4/1 لنزبا شمار f  1.4 ميباشد.
• نسبت سیگنال به نویز: سیگنال های کوچک الکتریکی از چیپ سنسور تقویت میشوند و بنابراین میتوان دیده شوند. سیگنالی که از سنسور می آید ممکن است بسته به نور محیط متفاوت باشد بنابراین تقویت نور بیشتری زمانی که تصویر تاریک است مورد نیاز می باشد، اما به خاطر داشته باشید که این کار نویز تصویر را بیشتر میکند. ویژگی های تصویر معمولا این میزان از تقویت سیگنال را بیان میکند . استاندارد اندازه گیری سیگنال  با نام IRE شناخته میشود . 100IRE حداکثر سطح است و سیگنال در 100 درصد می باشد. 30IRE ، قدرت امپلی فایر را در 30 درصد نشان میدهد. از آنجایی که سطح نویز میتواند تا 10 درصد گردد ، نویز بیشتری درمیزان کم تر IRE در تصویر مشاهده خواهد شد. نویز الکتریکی به شکل دانه های ریزی در تصویر دیده می شود ، مدارها ی الکترونیکی بهتر ، سیگنال را تقویت میکنند درحالی که نویز کم تری به تصویر اضافه میکنند. نتیجه توسط معیاری تحت عنوان signal –to – noise ratio ( S/N) نشان داده میشود که در واحد dB است. هرچه ما نسبت سیگنال به نویز بالاتری داشته باشیم بهتر است.
•  میزان فریم و سرعت شاتر: زمانیکه شاتر باز است ، میزان نور ورودی به سنسور را کنترل میکند. بنابراین هر چه شاتر بازتر باشد ، نور بیشتری توسط سنسور دریافت خواهد شدو تصاویر بهتری خواهیم داشت.سرعت شاتر همچنین ، حداکثر میزان فریم را نیز مشخص میکند . اگر یک دوربین میزان فریم ۳۰ در ثانیه داشته باشد، حداکثر ۳۰/۱ ام ثانیه را برای گرفتن نور و تبدیل آن به سیگنال تصویری را داراست.اگر دوربین مداربسته در میزان فریم ۱۰ بر ثانیه کارکند ، چیپ سنسور ۳برابر بیشتر کار میکند
• زاویه لنز:  لنز با زاویه بازیا عریض یا لنز متغیر نور را از تمام صحنه دریافت خواهد کرد. شماره f لنز تحت تاثیرر زاویه لنز قرار میگیرد . لنزclose up یا بسته نور را فقط از یک ناحیه کوچک یا ناحیه کم تری دریافت خواهد کرد. به طور طبیعی لنزی که باز است تصاویر روشن تر ی نسبت به لنزی که زوم است میدهد. این تفاوت در محیط هایی که نور بسیار کمی دارند مشاهده خواهد شد. فاصله کانونی لنز ها نیز بر حساسیت دوربین تاثیر میگذارد.

مشخصات دوربین های low light

در دوربین‌های مداربسته، میزان حساسیت به نور با واحد لوکس (Lux) اندازه‌گیری می‌شود. دو مقدار معمول برای حساسیت به نور در دوربین‌ها به شرح زیر است:

• حساسیت به نور در حالت رنگی: 0.1 لوکس با دیافراگم F1.2
• حساسیت به نور در حالت سیاه و سفید: 0.02 لوکس با دیافراگم F1.2

این به این معناست که دوربین در شرایط نوری بسیار کم (0.1 لوکس) می‌تواند تصاویر رنگی با کیفیت مناسبی ثبت کند، و در شرایط نوری بسیار کمتر (0.02 لوکس) قادر است تصاویر سیاه و سفید با کیفیتی ارائه دهد، مشروط بر اینکه دیافراگم لنز F1.2 باشد.

LOW ILLUMINATION چیست؟

دوربین LOW ILLUMINATION  تصاویری شفاف در کم ترین میان از نور را دریافت میکنند. Illumination و یا شدت نور ، اصطلاح فنی است که به میزان نور کلی قابل مشاهده در ناحیه گفته میشود. دوربین های متفاوت دارای لوکس های متفاوت و یا کارکرد illumiationمتفاوتی هستند و بر این اساس 0Lux به معنی عدم نور یا تاریکی مطلق است که دوربین در این تاریکی تصویر را دریافت میکند و به طور معمول میزان لوکس دوربین از 0  یا 0.1 لوکس است و به میزان دریافت نور توسط لنز (اندازه f) بستگی دارد. هرچه مقدار f کم تر باشد ، لوکس کم تری مورد نیاز است. لوکس دوربین های رنگی بین 0.0004 تا 1  است و دوربین های B/W از 0.0003 تا 0.1 لوکس است (البته زمانی که منابع نوری و یا نور مصنوعی اضافه شوند ، لوکس به 0  می رسد.

نواحی مختلف با میزان لوکس مختلف :

در زیر جدولی از نواحی مختلف با میزان‌های مختلف لوکس (Lux) برای شدت روشنایی آورده شده است:

این جدول شدت‌های مختلف روشنایی را در نواحی مختلف نشان می‌دهد و به درک بهتر از میزان لوکس در کاربردهای عملی کمک می‌کند.

سنسور تصویر LOW ILLUMINATION

شرکت سونی سنسور تصویر HAD CCD را توسعه داده است که بااستفاده از این سنسور، حداقل شدت نور میتواند به 0.01 لوکس و حداقل نور B/W به 0.001 لوکس برسد.

Sense up /slow shutter/DSS

Sense up یا digital slow shutter ، تکنولوژی ای به کار گرفته شده در دوربین ها هستند که عملکرد low illumination را ارتقا میدهند، و دلیل کارکرد آنها افزایش میزان نوردهی سیگنال –فریم CCD به منظور ارتقای حساسیت دوربین است. با این روش حساسیت دوربین در شرایط نوری بسیار کم نسبت به کم ترین نور افزایش می یابد.
هنگامی که SENSE-UP/DSS در حال کارکردن است ، نویز تصویر افزایش می یابد ، اما با استفاده از DNS یا کاهش نویز دیجیتا ، کیفیت تصویر بهتر خواهد شد. دوربین های Sony effio دارای کاهش نویز تصویر سه بعدی هستند (3D-DNR) و با استفاده از تکنولوژی DSS ،3DDNR و کنترل AGC ، روشنایی تصویر را ارتقا داده ، تصاویر تیره هنگام حرکت و نویز تصویر را کاهش میدهد که بهترین و ایده آل ترین عملکرد در محیط های با نور کم است.
IR-CUT FILTER
فیلتر IR-CUT قطعه مکانیکی –ماشینی است که بین لنز و سنسور تصویر قرار گرفته است و یک قطعه درون ساخته به شمار می رود که تصاویر روز و شب واقعی را با سوئیچ خودکار و اتوماتیک ایجاد میکند. در حالت شب ، فیلتر داخلی کنار رفته و بنابراین با عبور نور به داخل سنسور ، عملکر LOW ILLUMINATION را افزایش میدهد. در حالت روز نیز ، فیلتر داخلی بین لنز و سنسور تصویر قرار میگیرد تا نور های غیر طبیعی که وارد سنسور می شوند را فیلتر نموده و رنگ طبیعی برای تصاویر ایجاد شود.

نکات فنی جهت انتخاب دوربین در لوکس نوری های مختلف

• نور روز = ۱۰،۰۰۰   LUX : غالبا در روز مشکلی جهت نصب انواع دوربین وجود ندارد
• ابری = ۱۰۰ LUX : در حالت هوای ابری نیز مشکل چندانی وجود ندارد و تصاویر واضح است . البته دوربین های استار لایت عملکرد بسیار بهتری دارند
• گرگ و میش = ۱۰ LUX: در این حالت عملکرد دورین های استار لایت و وارم لایت بهترین عملکرد را نسبت به بقیه دوربین ها دارد. به طور پیش فرض وارم دوربین ها در این حالت روشن نمی شود.
• غروب = ۱ LUX: در این حالت عملکرد دورین های استار لایت و وارم لایت بهترین عملکرد را نسبت به بقیه دوربین ها دارد. به طور پیش فرض وارم دوربین ها در این حالت روشن نمی شود.
• ماه کامل = ۰.۱ LUX: بهترین انتخاب در چنین مکان هایی استفاده از دوربین وارم لایت می باشد. و یا نور کمی با دوربین استارلایت
• کوارتر ماه = ۰.۰۱ LUX: استفاده از دوربین استار لایت توصیه نمی شود. البته با نور کمکی مانند نور لامپ مانعی ندارد. دوربین های وارم لایت بیشتر توصیه میشود.
• کامل تاریک = ۰ LUX: در چنین مکان هایی توصیه می شود از دوربین های IR  استفاده شود و یا دوربین با وارم قدرتمند.