ما الفرق في جودة الصورة بين المستشعرات مقاس 1/1.2 بوصة و1/2.2 بوصة و1/2.8 بوصة؟

لقد رأيت الكثير من شركات الدمج تنفق الآلاف على الكاميرات، فقط للحصول على لقطات مشوشة ومحببة في الليل. عادة ما يكون حجم المستشعر هو المشكلة.

يحتوي الحساس مقاس 1/1.2 بوصة على مساحة تجميع ضوء أكبر بحوالي 5.5 أضعاف من الحساس مقاس 1/2.8 بوصة. وهذا يعني أنه يلتقط ضوءًا أكثر بكثير لكل بكسل، مما ينتج صورًا أوضح في الإضاءة المنخفضة، ونطاق ديناميكي أفضل في مشاهد التباين القاسي، وعمق مجال أكثر طبيعية - وكلها أمور مهمة للغاية عند نشر الكاميرات في بيئات العالم الحقيقي الصعبة.

مقارنة حجم المستشعر 1/1.2 مقابل 1/1.2 مقابل 1/2.8 كاميرا مراقبة أمنية

فيما يلي، سأقوم بتفصيل الأسئلة الأربعة التي أسمعها أكثر من غيرها من شركات التكامل مثل ديفيد ميلر عندما يختارون بين هذين الحجمين من المستشعرات. كل إجابة مدعومة بالفيزياء والبيانات الواقعية والدروس التي تعلمتها من سنوات من بناء كاميرات PTZ في منشأة البحث والتطوير في شنتشن. دعونا ندخل في الموضوع.

ما مقدار الضوء الإضافي الذي يمكن لمستشعر 1/1.2″ التقاطه مقارنة بمستشعر قياسي مقاس 1/2.8″؟

هذا هو السؤال الأول الذي يطرحه عليَّ كل مدمج جاد. ويجب أن يكون كذلك. لأنك إذا أخطأت في ذلك، ستتعطل كاميراتك ليلاً - وسيتصل بك عميلك وليس بالشركة المصنعة.

يلتقط الحساس مقاس 1/1.2 بوصة إضاءة أكثر بحوالي 5.5 أضعاف إضاءة الحساس مقاس 1/2.8 بوصة بالدقة نفسها. ويرجع ذلك إلى أن مساحة الاستشعار المادية تبلغ 191 مم² تقريباً مقابل 35 مم². المساحة الأكبر تعني بكسلات أكبر، وفوتونات أكثر لكل بكسل، ودرجة وضوح أعلى بكثير. نسبة الإشارة إلى الضوضاء ¹ في الظروف المظلمة.

مقارنة مستشعر 1/1.2 بوصة مقابل مستشعر 1/2.8 بوصة لالتقاط الضوء

فهم اتفاقية التسمية

يشير الرقمان “1/1.2” و“1/2.8” إلى الطول القطري للمستشعر، وليس مساحته الفعلية. المقام الأصغر يعني حساساً أكبر. هذا يربك الكثير من الناس. لذا دعني أضعها في جدول بسيط.

حجم المستشعر	المساحة التقريبية	حجم البكسل النموذجي (بدقة 4K)	التقاط الضوء النسبي
1/2.8″	~حوالي 35 مم²	~1.45 ميكرومتر تقريبًا	1x (خط الأساس)
1/1.8″	~حوالي 85 مم²	~حوالي 2.0 ميكرومتر	~2.4x
1/1.2″	~حوالي 191 مم²	~حوالي 2.9 ميكرومتر	~5.5x

فرق المساحة هو علاقة مربعة. عندما يتضاعف القطر، تتضاعف المساحة أربع مرات تقريباً. هذا هو السبب في أن القفزة من 1/2.8″ إلى 1/1.2″ مثيرة للغاية.

سبب أهمية حجم البكسل أكثر من عدد البكسلات

هنا ينخدع العديد من المشترين. فهم يرون “8 ميجابكسل” على كاميرتين مختلفتين ويفترضون أن جودة الصورة هي نفسها. لكنها ليست كذلك.

يجب أن تحشر كاميرا بدقة 8 ميجابكسل مزودة بمستشعر مقاس 1/2.8 بوصة 8 ملايين بكسل في 35 مم². ينتهي كل بكسل صغير جداً - حوالي 1.0 ميكرومتر. بكسل بهذا الصغر يجمع عدداً قليلاً جداً من الفوتونات في الضوء الخافت. ثم يتعين على معالج الكاميرا تضخيم الإشارة الضعيفة، مما يضيف ضوضاء إلكترونية. يظهر هذا التشويش على شكل حبيبات قبيحة أو “ثلج” في لقطاتك.

والآن خذ كاميرا بدقة 8 ميجابكسل مع مستشعر 1/1.2 بوصة. نفس الـ 8 ملايين بكسل موزعة على مساحة 191 مم². يبلغ عرض كل بكسل حوالي 2.9 ميكرومتر، أي ما يقرب من ثلاثة أضعاف. يجمع البكسل الأعرض عددًا أكبر من الفوتونات. المزيد من الفوتونات يعني إشارة أقوى. تحتاج الإشارة الأقوى إلى تضخيم أقل. تضخيم أقل يعني تشويشاً أقل.

التأثير الواقعي

لقد قمتُ بتبديل العملاء من كاميرا PTZ مقاس 1/2.8 بوصة إلى أحد موديلاتنا مقاس 1/1.2 بوصة وأخبروني أن الفرق “ليلًا ونهارًا”. هذه ليست لغة تسويقية. إنها الحقيقة حرفياً. في الليل، يقدم مستشعر 1/1.2″ في الليل صورًا واضحة وملونة بينما يعلق مستشعر 1/2.8″ في وضع الأشعة تحت الحمراء بالأبيض والأسود مع وجود حبيبات مرئية.

بالنسبة لشركات التكامل التي تنشر الكاميرات في المناطق التي لا توجد بها أضواء في الشوارع - مثل المزارع أو المناطق الحدودية أو مواقع البناء النائية - فإن ميزة الإضاءة 5.5 أضعاف ليست رفاهية. إنها مطلب.

هل تستحق علاوة سعر المستشعر كبير الحجم كل هذا العناء لمشروعي المحدد؟

أتلقى هذا السؤال كل أسبوع. الإجابة الصادقة هي: يعتمد الأمر على المكان الذي تضع فيه الكاميرا. ولكن في معظم الحالات، تدفع العلاوة عن نفسها من خلال تقليل عمليات الاستدعاء وعمليات التفتيش الفاشلة.

نعم، إن علاوة السعر تستحق العناء في أي مشروع يكون فيه الأداء في الإضاءة المنخفضة أو النطاق الديناميكي أو تحديد الهوية بعيد المدى مهمًا. يقلل المستشعر الأكبر حجمًا من الضوضاء ويحسن دقة الألوان في الليل ويقلل من الحاجة إلى مستشعر خارجي باهظ الثمن إضاءات الأشعة تحت الحمراء ² - توفير المال عبر دورة حياة المشروع بالكامل.

تحليل تكلفة وفوائد كاميرا PTZ ذات المستشعر الكبير الحجم

التكلفة المقدمة مقابل التكلفة الإجمالية للملكية

عادةً ما تكلف كاميرا PTZ مقاس 1/1.2 بوصة 30-60% أكثر من الطراز المماثل 1/2.8 بوصة. يبدو ذلك كثيراً. ولكن دعني أوضح لك ما يحدث عندما تأخذ في الاعتبار التكلفة الكاملة للمشروع.

عامل التكلفة	1/2.8″ نظام 1/2.8″	1/1.2″ نظام 1/1.2″
سعر وحدة الكاميرا	أقل	30-60% أعلى
هل يلزم وجود إضاءة خارجية بالأشعة تحت الحمراء؟	في كثير من الأحيان نعم	عادةً لا يوجد
شكاوى جودة الصورة الليلية	شائع	نادرة
لفة الشاحنة لإعادة الضبط	على الأرجح	أقل احتمالاً
رضا العميل عند القبول	خطر الرفض	نسبة نجاح عالية
التكلفة الإجمالية للملكية لمدة 3 سنوات	غالبًا ما تكون أعلى	غالبًا ما تكون أقل

عندما يقوم ديفيد ميلر بتركيب كاميرا في مزرعة تبعد 90 ميلاً عن أقرب مدينة، فإن لفة شاحنة واحدة لإصلاح الشكوى تكلف $500-$800 في العمالة والوقود. إذا كانت الكاميرا مقاس 1/2.8 بوصة تنتج لقطات ليلية غير واضحة ويرفض العميل التركيب، فهذه لفة شاحنة ثانية - بالإضافة إلى تكلفة تبديل الكاميرا. تبدو قسط $150 على مستشعر 1/1.2 بوصة رخيصة فجأة.

عندما تكون 1/2.8″ جيدة بما فيه الكفاية

لن أخبرك أن كل مشروع يحتاج إلى مستشعر كبير. سيكون ذلك غير صادق. بالنسبة إلى البيئات الداخلية المضاءة جيدًا - متاجر البيع بالتجزئة وردهات المكاتب والمستودعات ذات الإضاءة الفلورية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع - يوفر المستشعر 1/2.8 بوصة بدقة 4K أو 5 ميجابكسل نتائج ممتازة. الضوء وفير. لا يحتاج المستشعر إلى العمل بجد.

الأمر نفسه ينطبق على المواقع الخارجية ذات الإضاءة القوية في الشوارع. لا يحتاج موقف السيارات المزود بمصابيح LED على كل 30 قدمًا إلى مستشعر 1/1.2 بوصة. ستؤدي كاميرا جيدة مقاس 1/2.8 بوصة مع عدسة عالية الجودة المهمة بشكل جيد.

عندما يجب أن تكون كبيراً

ولكن في اللحظة التي تدخل فيها إلى سيناريوهات الإضاءة المنخفضة أو التباين العالي أو سيناريوهات المدى البعيد، يصطدم الحساس 1/2.8″ بالحائط. هذه هي المشاريع التي أوصي فيها دائماً ب 1/1.2″:

• المواقع النائية التي تعمل بالطاقة الشمسية مع عدم وجود إضاءة محيطة
• الطريق السريع ALPR حيث تحتاج إلى سرعات غالق عالية في الليل
• أمن المحيط الخارجي حيث يجب أن تتعرف الكاميرا على الشخص على بعد أكثر من 300 متر
• البنية التحتية الحيوية حيث يجب أن تصمد اللقطات كدليل قانوني

في هذه الحالات، المستشعر ليس مجرد مكون. إنه أساس نجاح المشروع بأكمله.

هل سيوفر حجم المستشعر الأكبر عمق مجال أفضل للمراقبة بعيدة المدى؟

هذا الأمر يفاجئ الكثير من الناس. يعتقد معظم خبراء التكامل أن عمق المجال هو أمر يتعلق بالتصوير الفوتوغرافي فقط. لكنه يؤثر بشكل مباشر على كيفية أداء كاميرا PTZ الخاصة بك عند مستويات التكبير العالية.

نعم، ينتج حساس 1/1.2″ عمق مجال أكثر ضحالة من حساس 1/2.8″ عند نفس البُعد البؤري وفتحة العدسة. بالنسبة للمراقبة بعيدة المدى، يمكن أن يساعد ذلك في الواقع - حيث يبقى الهدف واضحًا بينما تخف حدة الخلفية المزدحمة، مما يسهل على كل من المشغلين البشريين وخوارزميات الذكاء الاصطناعي تحديد الأهداف.

مقارنة عمق المجال مقارنة بين كاميرا PTZ ذات المستشعر الكبير وكاميرا PTZ ذات المستشعر الصغير

كيفية تأثير حجم المستشعر على عمق المجال

عمق المجال (DoF) هو نطاق المسافة التي تظهر حادة في الصورة. هناك ثلاثة أشياء تتحكم فيه: فتحة العدسة والبُعد البؤري وحجم المستشعر.

باستخدام حساس أكبر، تحتاج إلى بُعد بؤري فعلي أطول للحصول على نفس مجال الرؤية. وينتج البُعد البؤري الأطول بطبيعة الحال عمق مجال ضحل. لذا عند أي مستوى تكبير/تصغير معين، سيؤدي الحساس 1/1.2″ إلى تشويش الخلفية أكثر من الحساس 1/2.8″.

لماذا يساعد التضمين البؤرة الضحلة في المدى البعيد

عندما تقوم بالتكبير بمعدل 38X على هدف على بُعد 500 متر، غالبًا ما تكون الخلفية خلف هذا الهدف عبارة عن فوضى - الأشجار والأسوار والمباني والضباب الحراري. مع مستشعر 1/2.8 بوصة، قد يكون كل شيء من 400 متر إلى 600 متر في بؤرة التركيز. يمتزج الهدف في الفوضى.

مع مستشعر 1/1.2 بوصة، يكون عمق المجال أضيق مع مستشعر 1/1.2 بوصة. الهدف عند 500 متر حاد. السياج على بُعد 520 متراً ناعم قليلاً. الأشجار عند 600 متر ضبابية. هذا الفصل يجعل الهدف يبرز من المشهد.

ميزة الذكاء الاصطناعي

هذا الأمر مهم أكثر عند تشغيل تحليلات الذكاء الاصطناعي. يعمل الاكتشاف الحديث القائم على الذكاء الاصطناعي - تتبع الأشخاص، وتصنيف المركبات، وتنبيهات التسلل - من خلال استخراج الميزات من الصورة. عندما تكون الخلفية مشوشة وحادة، يتعين على الخوارزمية أن تعمل بجدية أكبر لفصل الهدف عن الضوضاء. ترتفع الإنذارات الكاذبة. تنخفض دقة الكشف.

يعمل عمق المجال السطحي الطبيعي كمرشح مدمج. فهو يخبر الذكاء الاصطناعي: “ركّز هنا. تجاهل الباقي.” لقد اختبرنا ذلك في مصنعنا باستخدام كاميرات PTZ ذات العدسة المزدوجة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي للتتبع بالعدسة المزدوجة. تُظهر نماذج المستشعر 1/1.2 بوصة باستمرار معدلات إيجابية كاذبة أقل في البيئات الخارجية المزدحمة مقارنةً بنماذج 1/2.8 بوصة التي تعمل بنفس البرنامج الثابت.

عندما يكون التعمق في التركيز على العمق أفضل

يجب أن أذكر الجانب الآخر. بالنسبة إلى اللقطات العامة ذات الزاوية الواسعة - مثل مراقبة موقف سيارات بأكمله من كاميرا واحدة - فأنت تريد عمق مجال عميق. تريد أن يكون كل شيء من 5 أمتار إلى 50 مترًا حادًا. في هذه الحالة، فإن حساس 1/2.8 ″ الحساس ذو عمق المجال الأعمق بشكل طبيعي يعد ميزة.

لذا فإن الإجابة الصحيحة تعتمد على حالة الاستخدام الخاصة بك. بالنسبة للمراقبة بعيدة المدى بتقنية PTZ مع التكبير/التصغير العالي، فإن حساس 1/1.2″ ذو التعيين البؤري التلقائي الضحل هو فائدة واضحة. بالنسبة للكاميرات الثابتة ذات الزاوية العريضة، يعمل حساس التثبيت العميق 1/2.8 بوصة في صالحك.

هل يمكن لكاميرتي مقاس 1/2.8 بوصة أن تتنافس مع مستشعرات أكبر عند استخدام مصابيح الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة؟

هذا هو سؤال الحل البديل. “هل يمكنني فقط إلقاء المزيد من ضوء الأشعة تحت الحمراء على المشهد وجعل الحساس الرخيص يعمل مثل الحساس الغالي؟ أسمع هذا السؤال طوال الوقت.

يمكن أن تؤدي إضافة إضاءات الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة إلى تحسين الأداء الليلي للكاميرا مقاس 1/2.8 بوصة، ولكن لا يمكن أن تسد الفجوة تماماً. لا يزال المستشعر الأصغر يحتوي على وحدات بكسل أصغر، مما يعني المزيد من التشويش ونطاق ديناميكي أقل وإعادة إنتاج ألوان أضعف. كما يتيح ضوء الأشعة تحت الحمراء أيضاً التصوير بالأبيض والأسود فقط، بينما يمكن لمستشعر 1/1.2″ تقديم لقطات بالألوان الكاملة دون أي ضوء إضافي.

مقارنة بين كاميرا المراقبة ذات الإضاءة المنخفضة بالأشعة تحت الحمراء وكاميرا المراقبة ذات المستشعر الكبير ذات الإضاءة المنخفضة

ما الذي يمكن أن تصلحه مصابيح الأشعة تحت الحمراء

دعني أكون منصفاً. تساعد إضاءة الأشعة تحت الحمراء الخارجية الجيدة. فهو يغمر المشهد بضوء الأشعة تحت الحمراء غير المرئي للعين البشرية ولكنه مرئي لمستشعر الكاميرا. وهذا يمنح الحساس المزيد من الفوتونات للعمل معها، مما يقلل من التشويش ويحسن التباين.

بالنسبة لكاميرا مقاس 1/2.8 بوصة في بيئة معتدلة الظلام - على سبيل المثال، شارع في الضواحي مع بعض الإضاءة المحيطة - يمكن أن تؤدي إضافة مصباح إضاءة بالأشعة تحت الحمراء بقوة 50 وات إلى إنتاج صورة بالأبيض والأسود قابلة للاستخدام على بعد 50-80 مترًا. وهذا تحسن حقيقي مقارنةً بمصابيح الأشعة تحت الحمراء المدمجة في الكاميرا، والتي عادةً ما تكون بحد أقصى 30-50 مترًا.

ما لا تستطيع أجهزة إضاءة الأشعة تحت الحمراء إصلاحه

ولكن إليك ما لا يستطيع ضوء الأشعة تحت الحمراء فعله:

• لا يمكنها تكبير البيكسلات. لا تزال بكسلات المستشعر مقاس 1/2.8 بوصة تتراوح بين 1.0 و1.45 ميكرومتر. ولا تزال تتشبع بسرعة في البقع الساطعة وتعاني في الظلال. ولا تزال مشكلة النطاق الديناميكي قائمة.
• لا يمكنها إنتاج صور ملونة. عندما تتحول الكاميرا إلى وضع الأشعة تحت الحمراء، فإنها تزيل مرشح الألوان من المستشعر. تحصل على تدرج رمادي فقط. يمكن للمستشعر مقاس 1/1.2 بوصة في وضع “الضوء الأسود بالألوان الكاملة” تقديم لقطات ملونة في الظلام شبه التام - بدون أي ضوء أشعة تحت الحمراء على الإطلاق.
• لا يمكنها تقليل الضباب الحراري أو التشويه الجوي. على المدى البعيد (200 متر فأكثر)، يتشتت ضوء الأشعة تحت الحمراء في الهواء الرطب أو المغبر. تصبح الصورة ضبابية. يعالج المستشعر الأكبر حجماً مع نسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل هذا التدهور بشكل أكثر رشاقة.

التكاليف الخفية للاعتماد على الأشعة تحت الحمراء

هناك أيضًا مشكلة التكلفة العملية. فأجهزة إضاءة الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة ليست مجانية.

البند	التكلفة النموذجية	الملاحظات
مصباح أشعة تحت الحمراء بقوة 50 وات	$80-$150	يغطي نطاق 50-80 متراً
مصباح الأشعة تحت الحمراء بقدرة 100 واط	$150-$300	يغطي نطاق 100-150 متر
كتيفة التركيب + الأسلاك	$30-$60	عمالة إضافية عند التركيب
مصدر الطاقة (منفصل)	$20-$40	يجب أن يكون مقاومًا للعوامل الجوية
التكلفة السنوية للكهرباء	$30-$70	يعمل طوال الليل، كل ليلة
الاستبدال كل 2-3 سنوات	$80-$300	تدهور الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بمرور الوقت

اجمعها. على مدى ثلاث سنوات، يمكن أن يكلف إعداد الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة $300-$800 بالإضافة إلى الكاميرا. ولا تزال تحصل على لقطات بالأبيض والأسود مع نطاق ديناميكي محدود.

قارن ذلك بإنفاق مبلغ $150-$250 إضافي مقدمًا للحصول على كاميرا بمستشعر 1/1.2 بوصة توفر رؤية ليلية بالألوان الكاملة بدون إضاءة خارجية. الحسابات تتحدث عن نفسها.

توصيتي

إذا كانت ميزانية مشروعك ثابتة حقًا وكنت تمتلك بالفعل كاميرات مقاس 1/2.8 بوصة، فنعم - أضف إضاءات الأشعة تحت الحمراء كحل بديل. ستعمل على تحسين صورتك الليلية. ولكن إذا كنت تحدد معدات جديدة لمشروع ما، استثمر في المستشعر الأكبر من البداية. ستحصل على صور أفضل، وتكلفة إجمالية أقل، وشكاوى أقل من عميلك النهائي.

في لويالتي-سيكو، نصنع كلا النوعين. إن موديلاتنا مقاس 1/2.8 بوصة قوية للبيئات النهارية والمضاءة جيدًا. ولكن بالنسبة لأي مشروع يكون فيه الأداء الليلي أمرًا بالغ الأهمية، فإنني دائمًا ما أوجه المتكاملين نحو كاميراتنا PTZ مقاس 1/1.2 بوصة مع سوني IMX485 سوني IMX485 ³ أجهزة الاستشعار. الفرق في المجال ليس خفياً. إنه واضح.

الخاتمة

حجم المستشعر هو العامل الأكبر في جودة الصورة. يلتقط الحساس مقاس 1/1.2 بوصة إضاءة أكثر بمقدار 5.5 أضعاف من الحساس مقاس 1/2.8 بوصة، وتظهر هذه الفجوة أكثر في الليل. اختر بناءً على ظروف موقعك، وليس السعر فقط.

---

1. شرح نسبة الإشارة إلى الضوضاء لأداء مستشعر الصور. ︎ 2. كيف تعزز أجهزة الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء كاميرات الرؤية الليلية. ︎ 3. مواصفات مستشعر IMX485 4K من سوني IMX485 4K لكاميرات المراقبة. ︎ 4. حساب عمق المجال بناءً على حجم المستشعر والبُعد البؤري. ︎ 5. الحد من ضوضاء طلقة الفوتون في أجهزة الاستشعار ذات البكسل الصغير. ︎ 6. مقارنة النطاق الديناميكي بين حساسات CMOS مقاس 1/2.8 بوصة و1/1.2 بوصة. ︎ 7. تقليل الإنذارات الكاذبة في الكشف عن الذكاء الاصطناعي باستخدام أجهزة استشعار أكبر. ︎ 8. حاسبة التكلفة الإجمالية لملكية الكاميرات الأمنية. ︎ 9. انخفاض تجويف الصمام الثنائي الباعث للضوء LED بالأشعة تحت الحمراء بمرور الوقت. ︎ 10. آثار التشتت الجوي على الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء البعيدة المدى. ︎