سنسور CMOS دوربین هایک ویژن و داهوا

چیپ تصویر CMOS در دوربین‌های هایک‌ویژن و داهوا | بررسی فنی و تخصصی

چیپ تصویر CMOS چیست و چه نقشی دارد؟

وقتی قصد خرید یا نصب دوربین مداربسته دارید، یکی از اولین اصطلاحاتی که با آن روبرو می‌شوید، «چیپ تصویر» یا «سنسور تصویر» است. این قطعه کوچک، قلب سیستم تصویربرداری محسوب می‌شود. در میان انواع سنسورها، تکنولوژی CMOS به‌عنوان استاندارد رایج در دوربین‌های مدرن شناخته می‌شود.

چیپ CMOS مانند شبکیه چشم عمل می‌کند. نور محیط از طریق لنز وارد دوربین می‌شود و این سنسور آن را به سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کند. کیفیت تصویر، وضوح جزئیات، عملکرد در نور کم و حتی مصرف انرژی دوربین، همگی به عملکرد این چیپ وابسته‌اند.

چرا CMOS جایگزین CCD شد؟

در گذشته، سنسورهای CCD رایج بودند. اما با پیشرفت فناوری، CMOS به دلایل زیر جای آن‌ها را گرفت:

• قیمت مناسب: تولید CMOS مشابه ساخت تراشه‌های الکترونیکی است و هزینه کمتری دارد.
• مصرف برق پایین: برای سیستم‌های بزرگ یا دوربین‌های PoE، این ویژگی بسیار مهم است.
• اندازه کوچک و طراحی فشرده: مدارهای پردازش تصویر مستقیماً روی تراشه قرار می‌گیرند.
• عملکرد بهتر در نور کم: سنسورهای جدید مانند BSI تصاویر واضح‌تری در تاریکی ثبت می‌کنند.
• پشتیبانی از رزولوشن بالا: سنسورهای CMOS به‌راحتی از رزولوشن 4K و بالاتر پشتیبانی می‌کنند.

مقایسه CMOS با CCD

ویژگی	CCD	CMOS
نحوه خوانش	خروجی واحد و خطی	خوانش مستقل هر پیکسل
مصرف انرژی	بالا	بسیار پایین
سرعت پردازش	کندتر	بسیار سریع
اندازه	بزرگ‌تر	کوچک‌تر
قیمت	گران‌تر	مقرون‌به‌صرفه‌تر
کیفیت تصویر	عالی در نور کافی	عالی در نور کم (مدل‌های جدید)

مراحل عملکرد سنسور CMOS

1. جذب نور: فتودیودها نور را دریافت و به بار الکتریکی تبدیل می‌کنند.
2. ذخیره بار: هر پیکسل بار خود را در خازن کوچکی نگه می‌دارد.
3. تبدیل به ولتاژ: تقویت‌کننده داخلی بار را به سیگنال ولتاژ تبدیل می‌کند.
4. دیجیتال‌سازی: مبدل ADC سیگنال را به داده دیجیتال تبدیل می‌کند.
5. پردازش نهایی: پردازنده تصویر (DSP) رنگ، کنتراست و نویز را تنظیم می‌کند.

مزایای سنسور CMOS در دوربین مداربسته

• مصرف انرژی بسیار پایین
• قیمت مناسب و تولید انبوه
• طراحی فشرده و امکان ساخت دوربین‌های کوچک
• سرعت بالا و نرخ فریم بیشتر
• پشتیبانی از فناوری‌های پیشرفته مانند WDR، HDR و کاهش نویز
• عملکرد عالی در نور کم، به‌ویژه با تکنولوژی BSI

چالش‌ها و محدودیت‌ها

• نویز بیشتر در مدل‌های ارزان‌قیمت
• اثر Rolling Shutter در سوژه‌های سریع (قابل حل با Global Shutter)
• کیفیت متغیر بسته به برند و مدل سنسور

سنسورهای پیشرفته: Exmor، Starvis و Starlight

شرکت سونی با توسعه سنسورهای Exmor و Starvis، عملکرد CMOS را به سطح بالاتری رسانده است:

• Exmor: دیجیتال‌سازی روی تراشه، کاهش نویز و کیفیت سیگنال بالا
• Starvis: حساسیت فوق‌العاده در نور کم، ثبت تصاویر رنگی حتی زیر 0.001 لوکس

این سنسورها در بسیاری از دوربین‌های هایک‌ویژن و داهوا استفاده می‌شوند و کیفیت تصویر را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند.

بررسی تخصصی سنسور CMOS در دوربین‌های هایک‌ویژن و داهوا

🌙 سنسورهای Starlight (هایک‌ویژن)

هایک‌ویژن اصطلاح «Starlight» را برای دوربین‌هایی به‌کار می‌برد که در نور بسیار کم، تصاویر رنگی و واضح ثبت می‌کنند. این دوربین‌ها معمولاً از سنسورهای CMOS با کیفیت بالا (اغلب ساخت سونی) و الگوریتم‌های پردازش تصویر پیشرفته برای کاهش نویز و افزایش جزئیات بهره می‌برند.

🌌 سنسورهای Darkfighter (داهوا)

داهوا نیز تکنولوژی مشابهی با نام «Darkfighter» ارائه کرده است. این دوربین‌ها از سنسورهای حساس به نور و لنزهایی با دیافراگم بسیار باز (مثلاً f/1.0) استفاده می‌کنند تا نور بیشتری جذب شود و تصاویر روشن‌تری در تاریکی ثبت شود.

🔬 تکنولوژی BSI (Back-Side Illuminated)

در سنسورهای BSI، برخلاف مدل‌های قدیمی‌تر، فتودیودها در جلوی مدارها قرار دارند. این طراحی باعث می‌شود نور بیشتری به سنسور برسد و عملکرد آن در نور کم به‌طور چشمگیری بهبود یابد. بسیاری از سنسورهای Starvis سونی از نوع BSI هستند.

هایک‌ویژن؛ پیشگام در پردازش تصویر

هایک‌ویژن یکی از بزرگ‌ترین برندهای نظارت تصویری دنیاست. این شرکت سنسورهای CMOS را از تولیدکنندگانی مانند سونی، OmniVision و onsemi خریداری می‌کند، اما نقطه قوت آن در پردازش تصویر و الگوریتم‌های نرم‌افزاری قدرتمندش نهفته است.

🔧 تکنولوژی‌های کلیدی هایک‌ویژن

• DarkFighter: سنسورهای حساس با پیکسل‌های بزرگ و لنزهای f/1.0 برای ثبت تصاویر رنگی در تاریکی
• ColorVu: ترکیب سنسورهای Starvis با نور LED سفید برای ثبت تصاویر رنگی حتی در شب
• AcuSense: تحلیل هوشمند تصاویر با استفاده از هوش مصنوعی برای تشخیص انسان و خودرو
• استفاده از سنسورهای Starvis سونی: ترکیب سخت‌افزار سونی با نرم‌افزار هایک‌ویژن، کیفیت تصویر را به سطحی بی‌نظیر می‌رساند

داهوا؛ رقیب قدرتمند و نوآور

داهوا نیز مانند هایک‌ویژن از سنسورهای CMOS برندهای معتبر استفاده می‌کند و تمرکز زیادی بر بهینه‌سازی لنز و پردازش تصویر دارد.

🔧 تکنولوژی‌های کلیدی داهوا

• Starlight: سنسورهای حساس و لنزهای f/1.4 برای ثبت تصاویر رنگی در نور بسیار کم
• Full-color: ترکیب سنسورهای حساس با نور LED سفید برای ثبت تصاویر رنگی شبانه بدون فروسرخ
• WizSense & WizMind: پردازش هوشمند تصویر با قابلیت‌هایی مانند تشخیص چهره، شمارش افراد و تحلیل رفتار
• Pro Series: لنزهای حرفه‌ای با دیافراگم ثابت یا متغیر برای کاهش اعوجاج و افزایش وضوح
• استفاده از سنسورهای Starvis سونی: عملکرد عالی در نور کم و ثبت جزئیات دقیق

📏 تأثیر اندازه سنسور بر کیفیت تصویر

اندازه سنسور نقش مهمی در کیفیت تصویر دارد. سنسور بزرگ‌تر = پیکسل‌های بزرگ‌تر = جذب نور بیشتر = تصویر بهتر، به‌ویژه در نور کم. برای مثال، سنسور ۱/۱.۸” عملکرد بهتری نسبت به ۱/۲.۸” دارد، حتی اگر هر دو رزولوشن یکسانی داشته باشند.

📸 رزولوشن و سنسور؛ تعادل مهم

رزولوشن بالا همیشه به معنای کیفیت بهتر نیست. اگر تعداد پیکسل زیاد باشد ولی سنسور کوچک باشد، پیکسل‌ها نور کافی جذب نمی‌کنند و تصویر پر از نویز می‌شود. بنابراین، تعادل بین رزولوشن، اندازه سنسور و کیفیت لنز بسیار مهم است.

🕰️ تکنولوژی Pixim؛ یک جایگزین تاریخی

Pixim یک تکنولوژی قدیمی مبتنی بر CMOS بود که هر پیکسل را به‌صورت مستقل نورسنجی و دیجیتال‌سازی می‌کرد. این روش باعث ایجاد داینامیک رنج بالا و عملکرد عالی در محیط‌های با کنتراست شدید می‌شد. با پیشرفت CMOS و کاهش هزینه‌ها، Pixim به‌تدریج کنار گذاشته شد.

✅ نکات کلیدی برای انتخاب دوربین با سنسور CMOS مناسب

اگر با تکنولوژی CMOS آشنا شده‌اید، هنگام خرید دوربین مداربسته به این نکات مهم توجه کنید:

• برند سنسور: سنسورهای معتبر مانند Sony (به‌ویژه سری Starvis)، Samsung، OmniVision و OnSemi عملکرد قابل اعتمادی دارند.
• اندازه سنسور: برای رزولوشن‌های ۴ مگاپیکسل به بالا، سنسورهای بزرگ‌تر مثل ۱/۱.۸” یا ۱/۲” انتخاب بهتری هستند. برای رزولوشن‌های پایین‌تر، ۱/۲.۸” حداقل قابل قبول است.
• تکنولوژی‌های نوری: اگر محیط شما نور کمی دارد، به دنبال ویژگی‌هایی مثل Sony Starvis، Starlight، Darkfighter یا True WDR باشید.
• رزولوشن منطقی: رزولوشن ۴ تا ۸ مگاپیکسل برای بیشتر کاربردها کافی است. به جای تمرکز روی عدد مگاپیکسل، کیفیت واقعی تصویر را بررسی کنید.
• کیفیت لنز: حتی بهترین سنسور با لنز ضعیف نتیجه مطلوبی نمی‌دهد. لنز باید نور را دقیق و بدون اعوجاج به سنسور منتقل کند.
• نمونه تصویر واقعی: قبل از خرید، حتماً نمونه فیلم ضبط‌شده از دوربین را در شرایط نوری مشابه محیط خود ببینید.

❓ سؤالات متداول درباره سنسور CMOS در دوربین مداربسته

سؤال: بهترین برند سنسور CMOS برای دوربین مداربسته چیست؟ پاسخ: سنسورهای Sony، به‌ویژه سری Starvis، به دلیل عملکرد عالی در نور کم و کیفیت بالا، بهترین گزینه هستند. برندهایی مثل Samsung نیز کیفیت خوبی دارند.

سؤال: آیا دوربین‌های مجهز به سنسور CMOS در شب خوب عمل می‌کنند؟ پاسخ: بله، به‌ویژه اگر از سنسورهای پیشرفته‌ای مانند Sony Starvis یا BSI استفاده کنند. این سنسورها با کمک الگوریتم‌های کاهش نویز، تصاویر رنگی و واضحی در نور بسیار کم تولید می‌کنند. فعال‌سازی مادون قرمز (IR) نیز عملکرد آن‌ها را تقویت می‌کند.

سؤال: تفاوت CMOS و CCD در دوربین مداربسته چیست؟ پاسخ: سنسورهای CMOS مصرف انرژی کمتر، سرعت پردازش بالاتر، اندازه کوچک‌تر و قیمت مناسب‌تری دارند. در گذشته، CCD کیفیت تصویر بهتری در نور کافی ارائه می‌داد، اما امروزه CMOS در بسیاری از موارد از آن پیشی گرفته و جایگزین شده است.

سؤال: عددی مثل ۱/۲.۸” در مشخصات سنسور به چه معناست؟ پاسخ: این عدد اندازه قطر سنسور را نشان می‌دهد. هرچه مخرج کسر کوچک‌تر باشد، سنسور بزرگ‌تر است. مثلاً سنسور ۱/۱.۸” از ۱/۲.۸” بزرگ‌تر است و نور بیشتری جذب می‌کند، که به کیفیت بهتر تصویر منجر می‌شود.