تفاوت سنسورهای سونی با سایر سنسورهای دیگر در مداربسته

برای تولید و ساخت سیستم‌های حفاظتی و نظارتی، از تجهیزات متنوعی از جمله دوربین‌های مداربسته استفاده می‌شود، که هر کدام از اجزای آنها تاثیرگذار در تولید تصویر خروجی دارند. یکی از اجزای بسیار حیاتی در این سیستم‌ها، سنسورهای تصویری هستند. در این مقاله، انواع مختلف سنسورهای دوربین مداربسته را بررسی کرده، تفاوت‌های آنها را شرح داده و همچنین به نحوه عملکرد هر یک از این سنسورها پرداخته‌ایم.

تعریف سنسور دوربین مداربسته

سنسور یا حسگر تصویری در دوربین‌های مداربسته نقش مهمی ایفا می‌کند. این سنسور نوری که با دریچه و لنز دوربین در ارتباط است، نور را دریافت و سپس آن را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل می‌نماید. سیگنال ویدیویی حاصله در حافظه دوربین به صورت تصویری ثبت می‌شود و به راحتی قابل مشاهده است. یکی از نکات حیاتی در انتخاب دوربین‌های مداربسته، توجه به تکنولوژی و نوع سنسور تصویری آن می‌باشد. این امر به شما کمک می‌کند تا با توجه به نیازها و انتظارات از دوربین، بهترین گزینه را انتخاب نمایید.

سنسورهای تصویری نقش حیاتی در عملکرد و کیفیت دوربین‌های مداربسته دارند. سنسورهای سونی (Sony) از جمله محبوب‌ترین و معتبرترین سنسورهای مورد استفاده در صنعت دوربین‌های مداربسته هستند. این سنسورها به دلیل ویژگی‌ها و تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای که ارائه می‌دهند، تفاوت‌های قابل توجهی با سایر سنسورها دارند.

انواع سنسورهای تصویری

در حال حاضر، دو نوع اصلی از سنسورهای تصویری در دوربین‌های مداربسته استفاده می‌شود. برخی از این نوع‌ها بیشتر در نسل‌های قدیمی‌تر دیده می‌شوند. دو نوع اصلی از سنسورهای تصویری برای دوربین‌های مداربسته عبارتند از:

1. سنسورهای تصویری CCD
2. سنسورهای تصویری CMOS

روش کار سنسورهای تصویری

ابتدا، نور محیط با اجسام و اشیاء مختلف در دید دوربین تداخل پیدا می‌کند. سپس، این نور از طریق لنز دوربین عبور کرده و به سطح سنسور و گیرنده دوربین مداربسته می‌رسد. در این مرحله، پس از دریافت اولین سیگنال نوری، سنسور شروع به تبدیل آن به پالس الکتریکی می‌پردازد. هر حسگر از یک تعداد زیادی فوتوسایت (photosite) تشکیل شده است.

میزان نور در هر فتوسایت به ما اطلاع می‌دهد که در هر پیکسل ویدیوی ما چه مقدار نور وجود دارد و در نهایت، بر اساس این اطلاعات، بخش‌های روشن و تاریک هر پیکسل تصویر نهایی را شکل می‌دهند. به این ترتیب، فرآیند تبدیل سیگنال نوری به تصویر متحرک ویدیویی با استفاده از سنسورهای تصویری در دوربین‌های مداربسته انجام می‌شود.

سنسورهای CCD

سنسورهای CCD یا به عبارت دقیق‌تر (Charge Coupled Device)، از مدارهای مجتمع حسگر نور (اپتیکال) ساخته شده‌اند که از نیمه‌هادی‌ها بهره می‌برند. در این نوع سنسورها، از دیودهای نوری برای ذخیره‌سازی شدت نور بازتاب شده استفاده می‌شود. این دیودهای نوری به صورت یک ماتریس در کنار یکدیگر قرار دارند و هر یک از این سلول‌های تصویر یا پیکسل نامیده می‌شوند. پس از دریافت نور، این بخش اطلاعات خود را به صورت اختلاف پتانسیل به پردازنده مرکزی ارسال می‌کند تا به تصویر تبدیل شود.

حضور اولین سنسورهای CCD در دنیای دوربین‌های مداربسته به حدود 30 سال پیش بازمی‌گردد، به همین دلیل در دوربین‌های قدیمی‌تر مشاهده می‌شوند.

اندازه‌های سنسور CCD در دوربین مداربسته

سنسورهای تصویر CCD برای دوربین‌های مداربسته در اندازه‌های مختلف عرضه می‌شوند، اما معمولاً اندازه‌های زیر از جمله اصلی‌ترین اندازه‌ها به شمار می‌روند:

1. 1/2 اینچ
2. 1/3 اینچ
3. 1/4 اینچ
4. 1/8 اینچ

در این میان، سایز 1/3 اینچی به عنوان یکی از رایج‌ترین اندازه‌ها مطرح است و در بیشتر موارد (حدود 90 درصد) دوربین‌های مداربسته بر اساس این اندازه سنسور CCD طراحی و استفاده می‌شود.

سنسور تصویری CMOS

حسگرهای CMOS یا به عبارت کامل‌تر نیمه‌هادی اکسید فلزی مکمل، از تکنولوژی مدرن تری برای ضبط تصاویر با وضوح HD بهتر و امکان ضبط حرکت به صورت سریع‌تر استفاده می‌کنند و اغلب در دوربین‌های جدید IP مشاهده می‌شوند.

نحوه عملکرد و دریافت بازتاب نور در این سنسور، همانند سنسورهای CCD است؛ با این حال، در مرحله بازخوانی اطلاعات و سیگنال‌ها، این دو تکنولوژی از یکدیگر جدا می‌شوند.

در سنسورهای CMOS، هر پیکسل دارای یک مدار بازخوانی اطلاعات خود است و از یک جفت فتودیود تقویت‌کننده برای تبدیل فوتون به ولتاژ استفاده می‌کند.با توجه به وجود ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) در هر ستون سنسور CMOS، هزینه تولید این سنسورها کاهش می‌یابد، زیرا هر دو اجزا روی یک قالب سیلیکونی یکپارچه قرار دارند. این ویژگی امکان طراحی فشرده‌تر را نیز به همراه دارد.

سنسورهای سونی با سایر سنسورهای دیگر

پس از آشنایی با تفاوت‌ها و کاربردهای سنسورهای تصویری CCD و CMOS، حالا به معرفی انواع سنسورهای موجود در بازار ایران و کاربردهای آنها می‌پردازیم:

سنسورهای سونی:

سنسورهای سونی معمولاً از مدل‌هایی مانند IMX 238، 323، 322، 255 و غیره تشکیل شده‌اند. کمپانی سونی به تولید سنسورهایی با زاویه دید گسترده و کیفیت تصویر برتر (با فرض اصالت محصول) معروف است. این سنسورها علیه هزینه بیشتری که در بازار دارند، به دلیل پایداری بیشتر در طول زمان، جایگاه برتری را به خود اختصاص داده‌اند.

سنسور OMNIVISION یا OV:

سنسورهای اُمنی ویژن به علت استفاده از مایع کریستالی در ساختار خود، به کیفیت و قیمت مناسب‌تری نسبت به سنسورهای سونی و آپتینا دست می‌یابند. این سنسورها، با گذر زمان، ممکن است تغییر رنگ در تصویر را نشان دهند و دارای نویز و ماتی در تصاویر شوند.

سنسورهای XM:

سنسورهای XM نیز از جمله سنسورهای موجود در بازار حال حاضر هستند، به عنوان مثال مدل XM320. این سنسورها از نظر عملکرد، کیفیت و قیمت با سنسورهای اُمنی ویژن همراهی می‌کنند و نسبت به سنسورهای آپتینا و سونی، کمیت کیفیت پایین‌تری دارند.

کاربردهای سنسورهای سونی در پهپادها و تصویربرداری هوایی

1. افزایش کیفیت تصویر در پهپادها

• وضوح بالا: سنسورهای سونی، به‌ویژه مدل‌های با وضوح بالا مانند IMX577 و IMX586، توانایی تولید تصاویری با دقت و وضوح بالا را دارند که برای کاربردهای پهپادی حیاتی است. این سنسورها می‌توانند تصاویری با کیفیت 4K و حتی بالاتر را ارائه دهند، که برای تصویربرداری دقیق و تحلیل داده‌های جغرافیایی ضروری است.
• فناوری‌های پیشرفته: تکنولوژی‌های مانند Exmor R و Exmor RS در سنسورهای سونی، توانایی ثبت تصاویر با کیفیت بالا حتی در شرایط نوری ضعیف را فراهم می‌آورد، که به بهبود عملکرد در ساعات مختلف روز و در شرایط جوی متفاوت کمک می‌کند.

2. بهبود عملکرد در شرایط نوری مختلف

• دید در شب و نور کم: سنسورهای سونی با ویژگی‌های خاصی مانند حساسیت بالا به نور (Low Light Sensitivity) و فناوری STARVIS، قابلیت تصویربرداری در شرایط نوری کم و شب را بهبود می‌بخشند. این ویژگی به ویژه برای کاربردهای شبانه و شرایط جوی متغیر در تصویربرداری هوایی اهمیت دارد.
• کاهش نویز: تکنولوژی‌های کاهش نویز در سنسورهای سونی، کیفیت تصویر را در شرایط نوری چالش‌برانگیز حفظ می‌کند و تصاویر واضح‌تری تولید می‌کند.

3. پایداری و دوام

• مقاومت در برابر شرایط جوی: سنسورهای سونی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر شرایط جوی مختلف، از جمله رطوبت و تغییرات دما، مقاوم باشند. این ویژگی به افزایش دوام و قابلیت اطمینان سنسورها در محیط‌های بیرونی کمک می‌کند.
• طراحی فشرده: سنسورهای سونی به دلیل طراحی فشرده و کارایی بالا، به راحتی در پهپادهای کوچک و سبک وزن نصب می‌شوند، بدون اینکه بر تعادل و عملکرد پرواز تأثیر بگذارند.

4. قابلیت‌های پیشرفته برای تصویربرداری هوایی

• زوم و بزرگنمایی: سنسورهای سونی با قابلیت‌های پیشرفته بزرگنمایی و زوم، امکان تصویربرداری از فاصله‌های دور را با کیفیت بالا فراهم می‌کنند. این ویژگی در کاربردهایی مانند نظارت و جستجو و نجات بسیار مفید است.
• تصویربرداری ویدیویی با فریم‌ریت بالا: بسیاری از سنسورهای سونی قادر به ضبط ویدیو با فریم‌ریت بالا هستند، که برای ضبط حرکت‌های سریع و تولید ویدیوهای صاف و بدون لرزش بسیار مفید است.

5. کاربردهای خاص در صنایع مختلف

• کشاورزی و مدیریت منابع: در کشاورزی، سنسورهای سونی در پهپادها به منظور نظارت بر وضعیت محصولات و ارزیابی سلامت گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. تصاویر با وضوح بالا و تحلیل‌های دقیق کمک به بهینه‌سازی مصرف منابع و افزایش بهره‌وری می‌کند.
• نقشه‌برداری و نقشه‌سازی: در نقشه‌برداری، تصاویر هوایی با کیفیت بالا به تهیه نقشه‌های دقیق و مدل‌های سه‌بعدی کمک می‌کنند. سنسورهای سونی با قابلیت‌های تفکیک‌پذیری بالا، اطلاعات دقیق‌تری برای تحلیل‌های جغرافیایی فراهم می‌آورند.
• عکاسی هوایی و فیلم‌برداری: در صنعت عکاسی و فیلم‌برداری، سنسورهای سونی با کیفیت تصویر بالا و ویژگی‌های پیشرفته، امکان تولید تصاویر و ویدیوهای با کیفیت حرفه‌ای را فراهم می‌کنند.

6. تحولات آینده و نوآوری‌ها

• پیشرفت‌های فناوری: انتظار می‌رود که سونی به توسعه سنسورهای جدید با قابلیت‌های بیشتر و بهبودهای فنی ادامه دهد. این پیشرفت‌ها شامل بهبودهای در دقت رنگ، کاهش تاخیر در پردازش تصویر و ارتقاء قابلیت‌های هوش مصنوعی خواهد بود.
• یکپارچه‌سازی با تکنولوژی‌های نوین: سنسورهای آینده احتمالاً با تکنولوژی‌های جدید مانند 5G و اینترنت اشیا (IoT) یکپارچه خواهند شد که به افزایش کارایی و امکانات پهپادها در تصویربرداری هوایی کمک می‌کند.

سنسورهای سونی با ویژگی‌های پیشرفته و فناوری‌های نوآورانه، نقش کلیدی در بهبود کیفیت و عملکرد پهپادها و تصویربرداری هوایی ایفا می‌کنند. با افزایش وضوح تصویر، بهبود عملکرد در شرایط نوری مختلف، و قابلیت‌های پیشرفته برای کاربردهای خاص، این سنسورها به یکی از اجزای اساسی در صنعت تصویربرداری هوایی تبدیل شده‌اند. پیشرفت‌های آینده در فناوری سنسورهای سونی می‌تواند به ارتقاء بیشتر کیفیت و کارایی تصویربرداری هوایی کمک کند.

تفاوت‌ها و مزایای سنسورهای سونی در مقایسه با سایر سنسورها

1. کیفیت تصویر

سنسورهای سونی

• وضوح و شفافیت: سنسورهای سونی به دلیل تکنولوژی‌های پیشرفته در تولید و پردازش تصویر، وضوح و شفافیت بالاتری ارائه می‌دهند.
• دقت رنگ: این سنسورها دارای دقت رنگ بالایی هستند و تصاویر واقعی‌تر و طبیعی‌تری تولید می‌کنند.
• حساسیت به نور: سنسورهای سونی از فناوری‌هایی مانند Exmor و Exmor R برای بهبود حساسیت به نور استفاده می‌کنند، که باعث می‌شود در شرایط نوری کم نیز تصاویر با کیفیتی ارائه دهند.

سایر سنسورها

• وضوح و کیفیت: کیفیت تصویر ممکن است متفاوت باشد و به تکنولوژی‌های مورد استفاده توسط سازنده بستگی دارد.
• دقت رنگ: در برخی از سنسورهای غیر سونی، دقت رنگ و کیفیت تصویر ممکن است پایین‌تر باشد.
• حساسیت به نور: عملکرد سنسورهای غیر سونی در شرایط نوری کم ممکن است کمتر بهینه باشد.

2. فناوری‌های پیشرفته

سنسورهای سونی

• Starvis: فناوری Starvis برای بهبود عملکرد در نور کم و ارائه تصاویر واضح در شب.
• Exmor و Exmor R: فناوری‌های پیشرفته سونی برای بهبود کیفیت تصویر و کاهش نویز.
• Back-illuminated sensor (BSI): سنسورهای BSI برای افزایش حساسیت به نور و کاهش نویز در تصاویر.

سایر سنسورها

• فناوری‌های مختلف: سازندگان مختلف از فناوری‌های متفاوتی برای بهبود عملکرد سنسورهای خود استفاده می‌کنند، اما ممکن است از نظر پیشرفتگی و کارایی به پای سونی نرسند.

3. پایداری و قابلیت اطمینان

سنسورهای سونی

• کیفیت ساخت: سنسورهای سونی به دلیل کیفیت ساخت بالا و استفاده از مواد مرغوب، پایداری و قابلیت اطمینان بالاتری دارند.
• طول عمر: سنسورهای سونی معمولاً طول عمر بیشتری دارند و در شرایط سخت محیطی نیز عملکرد مطلوبی ارائه می‌دهند.

سایر سنسورها

• کیفیت ساخت متغیر: کیفیت ساخت و مواد مورد استفاده ممکن است بین سازندگان مختلف متفاوت باشد.
• قابلیت اطمینان: ممکن است برخی از سنسورهای غیر سونی در شرایط محیطی سخت و طولانی مدت عملکرد بهینه‌ای نداشته باشند.

4. کاربردها و پشتیبانی

سنسورهای سونی

• کاربردهای گسترده: از سنسورهای سونی در انواع دوربین‌های مداربسته، از جمله دوربین‌های صنعتی، شهری و خانگی استفاده می‌شود.
• پشتیبانی فنی: سونی به عنوان یک برند معتبر، پشتیبانی فنی و نرم‌افزاری گسترده‌ای برای محصولات خود ارائه می‌دهد.

سایر سنسورها

• کاربردهای متنوع: سنسورهای سایر برندها نیز در دوربین‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما ممکن است در برخی کاربردهای خاص مانند نور کم و شرایط محیطی سخت به خوبی سنسورهای سونی نباشند.
• پشتیبانی فنی متغیر: پشتیبانی فنی و نرم‌افزاری ممکن است بین سازندگان مختلف متفاوت باشد.

5. قیمت

سنسورهای سونی

• قیمت بالاتر: به دلیل کیفیت و فناوری‌های پیشرفته، سنسورهای سونی معمولاً قیمت بالاتری دارند.

سایر سنسورها

• تنوع قیمت: سنسورهای دیگر با طیف وسیعی از قیمت‌ها عرضه می‌شوند که بسته به تکنولوژی و کیفیت ممکن است کمتر از سنسورهای سونی باشند.

نتیجه‌گیری

سنسورهای سونی به دلیل کیفیت تصویر بالا، فناوری‌های پیشرفته، پایداری و قابلیت اطمینان، و کاربردهای گسترده، معمولاً در صنعت دوربین‌های مداربسته برتری دارند. اگرچه سنسورهای سایر برندها نیز در برخی کاربردها می‌توانند عملکرد خوبی ارائه دهند، اما معمولاً به دلیل قیمت پایین‌تر و برخی محدودیت‌های تکنولوژیکی، ممکن است در برخی جنبه‌ها به پای سنسورهای سونی نرسند. در انتخاب سنسور مناسب برای دوربین مداربسته، باید نیازها و اولویت‌های خاص پروژه را در نظر گرفت و سپس تصمیم‌گیری کرد.

با دوربین نیوز همراه باشید تا با 0 تا 100 سیستم های امنیتی آشنا شوید