Công nghệ cảm biến ánh sáng sao trong máy ảnh có ánh sáng yếu-là gì

Công nghệ cảm biến Starlight giúp camera tạo ra video có thể sử dụng được khi chỉ có một lượng nhỏ ánh sáng xung quanh. Nó không dựa vào một cảm biến "ma thuật". Kết quả là nhờ cảm biến hình ảnh, ống kính, điều khiển phơi sáng và hệ thống xử lý hình ảnh-hoạt động cùng nhau. Camera starlight được thiết kế tốt có thể giữ được nhiều màu sắc và chi tiết hơn camera thông thường trong phòng tối, đường phố, khu vực đỗ xe và các vị trí có ánh sáng yếu khác. Nó vẫn có những hạn chế, nhất là khi khung cảnh trở nên tối hoàn toàn hoặc chủ thể chuyển động nhanh.

Công nghệ cảm biến Starlight là gì?

Công nghệ cảm biến Starlight là phương pháp tạo ảnh ánh sáng yếu-được sử dụng trong camera an ninh. Nó kết hợp cảm biến hình ảnh CMOS-nhạy sáng, quang học phù hợp, điều khiển độ phơi sáng và thuật toán xử lý hình ảnh-để tạo ra video hữu ích từ lượng ánh sáng xung quanh rất hạn chế.

"Starlight" được sử dụng rộng rãi trong ngành giám sát, nhưng nó không phải là tiêu chuẩn kỹ thuật phổ quát. Không có thông số kỹ thuật, ngưỡng lux hoặc chứng nhận duy nhất của cảm biến mà mọi camera starlight phải đáp ứng. Hai sản phẩm có thể mang cùng một nhãn và mang lại kết quả rất khác nhau.

Cũng không nên nhầm lẫn Starlight với Sony STARVIS. STARVIS là nhãn hiệu của Sony dành cho dòng cảm biến hình ảnh-được thiết kế cho độ nhạy cao trong lĩnh vực hình ảnh công nghiệp và bảo mật. Nhiều camera starlight sử dụng cảm biến STARVIS, trong khi một số khác sử dụng cảm biến của các nhà sản xuất khác nhau. Ngay cả với cùng một cảm biến, hình ảnh cuối cùng vẫn phụ thuộc vào ống kính, phần sụn, bộ xử lý và vỏ.

Cảm biến là nền tảng. Nó không phải là hệ thống hoàn chỉnh.

Công nghệ camera Starlight hoạt động như thế nào?

Ánh sáng đi qua ống kính, đến cảm biến hình ảnh và trở thành tín hiệu điện. Camera starlight cải thiện quá trình này ở một số điểm để vẫn có thể sử dụng được tín hiệu yếu.

Cảm biến hình ảnh thu thập ánh sáng yếu

Cảm biến chứa hàng triệu-pixel nhạy sáng. Mỗi pixel chuyển đổi các photon tới thành điện tích. Trong cảnh tối, có rất ít photon chạm tới cảm biến, do đó tín hiệu hữu ích có thể bị chôn vùi trong nhiễu điện tử.

Các yếu tố-ánh sáng yếu quan trọng bao gồm kích thước cảm biến, kích thước pixel, hiệu suất lượng tử và nhiễu đọc. Các pixel lớn hơn thường thu thập nhiều photon hơn khi các điều kiện khác tương tự. Ví dụ: một pixel 2,9 μm có diện tích bề mặt gấp khoảng 2,1 lần so với pixel 2,0 μm. Điều đó không làm cho hình ảnh cuối cùng đẹp hơn 2,1 lần nhưng có thể tạo ra tín hiệu khởi đầu mạnh hơn.

CMOS chiếu sáng mặt sau-, hay BSI CMOS, làm giảm sự cản trở giữa ánh sáng tới và vùng cảm quang. Các cảm biến xếp chồng lên nhau tách phần lớn mạch xử lý khỏi lớp nhạy sáng-. Cả hai thiết kế đều có thể hỗ trợ hiệu suất tốt hơn nhưng không đảm bảo khả năng quay video ban đêm mạnh mẽ.

Ống kính xác định lượng ánh sáng tới cảm biến

Số F{0}}thấp hơn thường có nghĩa là khẩu độ lớn hơnvà nhiều ánh sáng hơn đến được cảm biến. Trong các điều kiện tương đương, về mặt lý thuyết, ống kính F0.95 có thể truyền lượng ánh sáng nhiều gấp khoảng 2,8 lần so với ống kính F1.6.

Khẩu độ rất lớn cũng làm giảm độ sâu trường ảnh, khiến tiêu điểm nhạy hơn và có thể làm tăng kích thước ống kính cũng như giá thành. Khả năng truyền tín hiệu thực tế phụ thuộc vào kính, lớp phủ, tiêu cự và thiết kế cơ khí.

Điều này thậm chí còn quan trọng hơn trongcamera ẩn. Một thấu kính lỗ kim nằm gọn phía sau một lỗ nhỏ, nhưng lỗ mở đó có thể hạn chế ánh sáng. Một cảm biến mạnh không thể bù đắp hoàn toàn cho một ống kính kém phù hợp.

Phơi sáng và Tăng cường Làm cho Hình ảnh Sáng hơn

Khi cảnh trở nên tối hơn, máy ảnh có thể làm chậm màn trập điện tử. Thời gian phơi sáng lâu hơn sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn và có thể làm cho căn phòng tĩnh trông sáng hơn nhiều.

Nó cũng có thể gây ra chuyển động mờ nghiêm trọng.

Một người đang đi bộ có thể bị mất chi tiết trên khuôn mặt. Tay, mép quần áo và biển số xe có thể bị lem. Do đó, hình ảnh căn phòng trống{2}} sáng sủa là một thử nghiệm yếu kém về hiệu suất giám sát.

Máy ảnh cũng có thể tăng mức tăng tương tự hoặc kỹ thuật số. Gain làm sáng tín hiệu nhưng khuếch đại nhiễu. Một số máy ảnh có thể điều chỉnh mống mắt có động cơ. Nhiều máy ảnh nhỏ gọn và ẩn sử dụng khẩu độ cố định, để tốc độ cửa trập, mức tăng và quá trình xử lý xử lý ánh sáng thay đổi.

ISP kiểm soát tiếng ồn, màu sắc và chi tiết

Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh hoặc ISP kiểm soát độ phơi sáng, cân bằng trắng, màu sắc, độ sắc nét, giảm nhiễu và chuyển đổi ngày-sang-đêm.

Tính năng giảm nhiễu hai chiều-hoạt động trong một khung hình. Giảm nhiễu ba{2}}chiều so sánh nhiều khung hình. Quá trình xử lý theo thời gian có thể làm sạch cảnh tĩnh nhưng có thể tạo ra bóng mờ xung quanh các đối tượng chuyển động.

Khả năng khử nhiễu mạnh có thể xóa kết cấu da, văn bản nhỏ và mẫu vải. Việc mài sắc quá mức sẽ tạo ra các quầng sáng và các cạnh sai. Máy ảnh starlight tốt nhất sẽ lưu giữ được những chi tiết hữu ích mà không phụ thuộc vào độ phơi sáng, tăng cường hoặc làm mịn quá mức.

Tại sao máy ảnh Starlight có thể giữ màu lâu hơn?

Video màu yêu cầu nhiều ánh sáng hữu dụng hơn video đen-và-trắng. Khi độ sáng giảm, các kênh màu trở nên nhiễu và không ổn định. Máy ảnh thông thường có thể sớm chuyển sang chế độ đơn sắc vì việc loại bỏ thông tin màu sắc sẽ tạo ra hình ảnh rõ ràng hơn.

Một camera starlight sẽ trì hoãn việc chuyển đổi đó. Cảm biến của nó tạo ra tín hiệu mạnh hơn từ ánh sáng yếu, trong khi ống kính, điều khiển phơi sáng và ISP hoạt động để duy trì thông tin màu sắc. Điều này cho phép máy ảnh giữ nguyên màu sắc sau khi máy ảnh tiêu chuẩn đã chuyển sang màu đen trắng.

Màu sắc có thể giúp xác định:

• Áo khoác, túi xách hoặc xe cộ
• Một sản phẩm hoặc gói
• Đèn tín hiệu hoặc tình trạng thiết bị
• Những thay đổi trong phòng hoặc khu vực làm việc

"Tầm nhìn ban đêm màu" không có nghĩa là tái tạo màu sắc hoàn hảo. Khi ánh sáng giảm, độ bão hòa giảm, cân bằng trắng trở nên kém ổn định hơn và nhiễu màu tăng lên. Máy ảnh-được điều chỉnh tốt sẽ chuyển sang đơn sắc khi màu sắc không còn bổ sung thông tin đáng tin cậy nữa.

Giữ màu bằng mọi giá không phải là kỹ thuật tốt hơn.

Ánh sáng sao so với tầm nhìn ban đêm hồng ngoại: Sự khác biệt là gì?

Hình ảnh ánh sao chủ yếu sử dụng ánh sáng xung quanh nhìn thấy được.Tầm nhìn ban đêm hồng ngoạitạo ra ánh sáng bằng đèn LED hồng ngoại.

Những công nghệ này không loại trừ lẫn nhau. Nhiều máy ảnh vẫn giữ được màu sắc trong khi ánh sáng xung quanh vẫn hữu ích, chuyển sang đơn sắc khi ánh sáng rơi xuống và kích hoạt IR trong bóng tối hoàn toàn.

Đối với địa điểm có ánh sáng đường phố ổn định, hiệu suất ánh sáng sao có thể giữ được màu sắc hữu ích hơn. Đối với một căn phòng kín không có ánh sáng, tia hồng ngoại là sự lựa chọn đáng tin cậy. Một hệ thống kết hợp bao gồm nhiều điều kiện hơn là chỉ sử dụng một công nghệ.

Cách đọc thông số kỹ thuật của máy ảnh Starlight

Con số lux thấp có thể trông ấn tượng nhưng nó không nói lên toàn bộ câu chuyện. Độ chiếu sáng tối thiểu chỉ hữu ích khi các điều kiện thử nghiệm được tiết lộ.

Chiếu sáng tối thiểu và Lux

Lux đo độ chiếu sáng. Mức độ chiếu sáng tối thiểu-của máy ảnh nhằm cho biết lượng ánh sáng cần thiết để tạo ra hình ảnh có thể sử dụng được.

Vấn đề là "có thể sử dụng" không có định nghĩa duy nhất. Các nhà sản xuất có thể thử nghiệm ở các tốc độ màn trập, mức khuếch đại, khẩu độ ống kính, tốc độ khung hình và ngưỡng hình ảnh khác nhau. Các giá trị màu và đen-và-trắng cũng phải được phân tách.

Không có quy định chính thức nào yêu cầu camera starlight phải hoạt động dưới 0,001 lux. Con số đó xuất hiện trong nhiều mô tả sản phẩm, nhưng nó không phải là ngưỡng chứng nhận chung.

Tốc độ màn trập, tốc độ khung hình và độ mờ chuyển động

Một máy ảnh có thể hỗ trợ 30 khung hình/giây, tuy nhiên con số lux thấp nhất của nó có thể được đo với thời gian phơi sáng dài hơn 1/30 giây. Đầu ra video vẫn có thể được gắn nhãn 30 khung hình / giây ngay cả khi thông tin hình ảnh mới được ghi lại ít thường xuyên hơn.

Để giám sát, cảnh quay mọi người đang di chuyển có giá trị hơn ảnh chụp màn hình sáng sủa của một căn phòng trống. Kiểm tra xem khuôn mặt, bàn tay và mép quần áo có còn rõ ràng ở khoảng cách dự kiến ​​hay không.

Khẩu độ, độ lợi và điều kiện kiểm tra của ống kính

Khi so sánh các máy ảnh có ánh sáng yếu,{0}}hãy kiểm tra:

• Chiếu sáng tối thiểu màu và đơn sắc
• Số F{0}}của thấu kính
• Tốc độ màn trập và mức tăng được sử dụng để xếp hạng
• Màn trập chậm, hồng ngoại hay ánh sáng trắng đang hoạt động
• Tốc độ khung hình thực tế trong điều kiện ánh sáng yếu
• Liệu giá trị có bao gồm cảm biến trần, mô-đun máy ảnh hay máy ảnh đã hoàn thiện hay không

Điểm cuối cùng quan trọng trong camera ẩn. Một mô-đun tốt có thể mất đi lượng ánh sáng đáng kể đằng sau một khe hở nhỏ, bảng màu, tấm che trang trí hoặc bề mặt kính.

WDR không giống như độ nhạy sáng-thấp

Dải động rộng hay WDR, xử lý các vùng sáng và tối trong cùng một khung hình. Độ nhạy sáng-thấp sẽ xử lý được cảnh tối về tổng thể.

Các tuyên bố như 120 dB hoặc 140 dB thường đề cập đến WDR đa{2}}tiếp xúc hoặc WDR cấp hệ thống. Chúng không được coi là phép đo trực tiếp về độ nhạy sáng-thấp.

Lợi ích và hạn chế của máy ảnh Starlight

Lợi ích chính rất đơn giản: camera starlight tạo ra video hữu ích hơn trong điều kiện ánh sáng xung quanh hạn chế.

Nó có thể giữ màu lâu hơn, giảm sự phụ thuộc vào ánh sáng trắng khả kiến ​​và bảo tồn các chi tiết mà máy ảnh tiêu chuẩn có thể bị mất. Điều này rất hữu ích trong các khu vực đỗ xe, cửa hàng, văn phòng, nhà kho, hành lang, quán bar, câu lạc bộ và các địa điểm ngoài trời có ánh sáng nền ổn định.

Các giới hạn đều rõ ràng như nhau. Camera starlight không thể tạo ra thông tin cảnh thực khi không có ánh sáng tới cảm biến. Màn trập chậm tạo ra hiện tượng mờ. Độ lợi cao tạo ra tiếng ồn. Tính năng giảm nhiễu 3D mạnh mẽ giúp loại bỏ các chi tiết nhỏ. Sương mù, mưa, bụi, ánh sáng chói và lớp phủ bẩn làm giảm độ tương phản hơn nữa.

Bộ xử lý và cảm biến có hiệu suất-cao hơn cũng có thể làm tăng chi phí, mức tiêu thụ điện năng, nhiệt độ và nhu cầu lưu trữ. Khả năng điều chỉnh ánh sáng yếu-kém có thể tăng tốc độ bit mà không bổ sung thêm bằng chứng hữu ích.

Hình ảnh sáng hơn không nhất thiết là hình ảnh giám sát hữu ích hơn.

Mục tiêu là chi tiết có thể đọc được dưới chuyển động thực tế.

Công nghệ Starlight có ý nghĩa gì đối với camera ẩn

Hiệu suất ánh sáng yếu-sẽ trở nên khó khăn hơn khi máy ảnh được giấu bên trong một vật thể khác. Thông số kỹ thuật của cảm biến có thể mạnh nhưng đường quang hoàn chỉnh mới quyết định kết quả cuối cùng.

Bộ sưu tập ánh sáng giới hạn ống kính Pinhole

Thấu kính lỗ kim và thấu kính thu nhỏ nằm gọn sau những khe hở nhỏ, nhưng khẩu độ hiệu quả của chúng có thể hạn chế ánh sáng. Hai camera ẩn sử dụng cùng một cảm biến có thể hoạt động khác nhau vì một camera sử dụng ống kính tốt hơn và đường quang sạch hơn.

Cần thử nghiệm mô-đun máy ảnh có ánh sáng yếu-với ống kính cuối cùng chứ không chỉ với ống kính tham chiếu lớn hơn trên một băng ghế mở.

Vỏ thay đổi đường dẫn quang học

Lỗ gắn sâu có thể chặn-ánh sáng trục. Nhựa tối màu, acrylic màu, vật liệu tráng gương hoặc kính trang trí có thể làm giảm khả năng truyền sóng. Căn chỉnh kém giữa ống kính và lỗ mở có thể làm mềm hoặc làm tối một phần hình ảnh.

Bề mặt bên trong cũng có thể phản chiếu ánh sáng trở lại ống kính. Những hiệu ứng này trở nên rõ ràng hơn vào ban đêm khi mức tăng tăng lên. Do đó, việc thử nghiệm-sản phẩm hoàn thiện là điều cần thiết.

Phản xạ hồng ngoại, năng lượng và nhiệt cần chú ý

IR có thể phản chiếu từ kính, nhựa, lớp phủ gương hoặc bên trong vỏ bọc. Điều này có thể tạo ra sương mù trắng, các vòng sáng hoặc phơi sáng quá mức nghiêm trọng.

Hiệu suất ánh sáng sao tốt hơn có thể giảm nhu cầu sử dụng IR ở phạm vi gần{0}}khi có một số ánh sáng xung quanh. Nó không thể loại bỏ sự cần thiết của IR trong mọi cảnh tối.

Camera ẩn nhỏ gọn cũng có không gian hạn chế cho bộ xử lý, bộ làm mát và pin. Khả năng khử nhiễu mạnh, tăng cường AI, tốc độ bit cao và truyền không dây liên tục đều tiêu thụ điện năng và tạo ra nhiệt. Cài đặt cân bằng thường hoạt động tốt hơn phương pháp "mọi thứ ở mức tối đa".

Cách chọn máy ảnh có ánh sáng yếu{0}}phù hợp

Đừng chọn máy ảnh chỉ vì tên của nó bao gồm "ánh sáng sao", "ánh sáng siêu sao" hoặc "ánh sáng cực yếu".

So sánh hệ thống hoàn chỉnh:

• Kích thước cảm biến và pixel
• Khẩu độ ống kính và đường truyền thực tế
• Chiếu sáng tối thiểu màu và đơn sắc
• Tốc độ cửa trập được sử dụng trong-thử nghiệm ánh sáng yếu
• Chuyển động rõ ràng ở khoảng cách cần thiết
• Hỗ trợ ánh sáng hồng ngoại hoặc ánh sáng trắng-
• Đã hoàn thành-cảnh quay ban đêm
• Yêu cầu về năng lượng, nhiệt độ, tốc độ bit và lưu trữ

Công nghệ cảm biến Starlight hữu ích nhất khi nó bảo toàn được màu sắc, chi tiết và độ rõ nét của chuyển động trong một lượng nhỏ ánh sáng thực sự có sẵn. Nó không thể thay thế cho hệ thống quang học thích hợp, thử nghiệm thực tế hoặc ánh sáng bổ sung trong bóng tối hoàn toàn.

hytechphát triển máy ảnh ẩn và{0}}ánh sáng yếucác giải pháp xung quanh đường dẫn hình ảnh hoàn chỉnh, bao gồm cảm biến, ống kính, vỏ, thiết kế IR, giới hạn công suất và ứng dụng cuối cùng. Liên hệ với Hytech để thảo luận về mô-đun camera tùy chỉnh hoặc thiết kế giám sát ẩn dành cho điều kiện ánh sáng mục tiêu của bạn.

Các câu hỏi thường gặp về công nghệ cảm biến Starlight

Camera Starlight có thể nhìn thấy trong bóng tối hoàn toàn không?

Không chỉ với ánh sáng xung quanh có thể nhìn thấy được. Nếu không có ánh sáng hữu dụng nào chạm tới cảm biến, máy ảnh cần IR, ánh sáng trắng, chụp ảnh nhiệt hoặc phương pháp hoạt động khác. Các sản phẩm "0 lux đủ màu" thường sử dụng ánh sáng bổ sung, kết hợp hình ảnh hoặc hỗ trợ liên quan.

Sony STARVIS có giống như Starlight không?

Không. STARVIS là thương hiệu cảm biến hình ảnh-của Sony. Starlight là thuật ngữ giám sát rộng hơn cho hiệu suất-ánh sáng yếu. Máy ảnh starlight có thể sử dụng cảm biến STARVIS nhưng các thuật ngữ này không thể thay thế cho nhau.

Ánh sao có tốt hơn tầm nhìn ban đêm hồng ngoại không?

Ánh sáng sao sẽ tốt hơn khi có một số ánh sáng xung quanh và màu sắc quan trọng. Tia hồng ngoại đáng tin cậy hơn trong bóng tối hoàn toàn. Một chiếc máy ảnh kết hợp cả hai thường linh hoạt hơn.

Xếp hạng Lux thấp hơn có nghĩa là video tốt hơn không?

Không. Xếp hạng chỉ quan trọng khi biết tốc độ màn trập, khẩu độ, mức tăng, tốc độ khung hình, chế độ hình ảnh và phương pháp thử nghiệm. Các cảnh quay có thể so sánh về các đối tượng chuyển động là một tài liệu tham khảo mua hàng tốt hơn.