حياسيت يا حداقل نور محیط
حساسیت دوربین به وسیله واحد شمع (FOOT CANDLE) یا لوکس (LUX) اندازه گیری میشود که بیانگر کمترین مقدار نور لازم برای دریافت یک تصویر قابل قبول می باشد.
سردرگمی زیادی در صنایع CCTV در مورد این مشخصه میباشد زیرا برای آن دو تعریف وجود دارد:
1-حداقل نور لازم روی CCD
2-حداقل نور لازم در محیط
حداقل نور لازم روی CCD میزان نور مورد نیاز روی تراشه CCD برای دریافت یک تصویر قابل قبول میباشد. این مساله روی کاغذ ساده به نظر میرسد اما در عمل هیچ ایده ای در مورد میزان نور محیط نمیدهد.
حداقل نور محیط نشانگر میزان نور لازم در محیط برای دریافت یک تصویر مناسب میباشد. گرچه راه صحیح نمایش این مشخصات به چندین متغیر وابسته است اما معمولا متغیرهای استفاده شده برای تنظیم برگه های فنی هیچگاه با آنچه در محیط وجود دارد صدق نمیکند. لذا نمایانگر میزان نور واقعی لازم نیستند.
به عنوان مثال حداقل نور لازم برای یک دوربین, 0.1 لوکس تعریف شده است که این نور معادل با شدت نور ماه میباشد. اما هنگامی که این دوربین در نور ماه نصب میگردد کیفیت تصویر پایین میاید و یا به طور کلی تصویری ایجاد نمیشود . این اتفاق به این دلیل است که متغیرهای موجود در میدان با منغیرهای مورد استفاده در برگه مشخصات فنی یکسان نمی باشد.
حال می خواهیم به بررسی این مساله بپردازیم
وقتی که نور بر روی اشیا میتابد بخشی از آن جذب و بقیه منعکس گشته و به لنز دوربین باز میگردد. بسته به مقدار باز بودن دیافراگم (IRIS) لنز بخشی از نور بر روی CCD میتابد که از طریق CCD به ولتاژ تبدیل میگردد. هنگام بیان حداقل نور لازم یا حساسیت دوربین متغیرهای زیر باید روی برگه مشخصات دوربین نوشته شده باشد.
· میزان بازتاب به صورت درصد
·F-STOP
·اندازه سیگنال ویدیویی قابل استفاده
·وضعیت AGC
·سرعت شاتر
بازتاب
وقتی نور به یک جسم میتابد وابسته به نوع سطح بخشی از نور بازتابیده و به سمت دوربین منعکس میشود
در زیر درصد بازتاب بعضی سطوح بیان شده است:
برف = 90%
علف= 40%
آجر= 25%
رنگ تیره= 5%
بیشتر تولید کنندگان دوربین از یک سطح سفید با قدرت بازتاب 75% تا 89% برای تعیین حداقل نور محیط استفاده میکنند.اگر تصویر واقعی که مشاهده میگردد بازتابی مشابه آنچه در برگه مشخصات دوربین ذکر شده داشته باشد, مشکلی به وجود نخواهد آمد اما در بیشتر مواقع اینطور نیست.
به عنوان مثال اگر یک ماشین مشکی که 5% نور را بازتاب میکند مشاهده کنید متوجه میشوید که به حداقل 15 برابر نور بیشتر در محیط برای رسیدن به همان بازتاب مورد نظر برای از بین بردن این ناهماهنگی نیاز میباشد که به این ترتیب باید یک ضریب (فاکتور) تعدیل را تعریف نماییم.
فاکتور تغییرات F1 برابر است با Rd/Ra
Rd = بازتاب بیان شده در برگه مشخصات دوربین
Ra = بازتاب واقعی تصویر
سرعت لنز
نوری که بازتاب میگردد به سمت دوربین میرود و به اولین قطعه ای که برخورد میکند لنز میباشد. لنز دارای یک درجه IRIS معینی میباشد. معمولا در برگه مشخصات فنی دوربین کمترین نور مورد نیاز در F-Stop F1.4 یا F1.2 تعریف شده است.
F-Stop بیانگر میزان باز بودن روزنه لنز برای عبور نور میباشد هرچه F-Stop بیشتر باشد میزان نور وارد شده کمتر میباشد و برعکس. اگر لنز استفاده شده برای ایجاد یک تصویر نتواند نور لازم را عبور دهد در این صورت برای جبران این ناهماهمگی از فاکتور زیر استفاده میکنیم.
فاکتور تغییراتF2 برابر است با : F2d F2=-F2a/
Fa برابر است با F-Stop لنز واقعی
Fd برابر است با F-Stop اعلام شده در برگه مشخصات دوربین
سیگنال ویدیویی قابل استفاده
بعد از آنکه نور از لنز عبور کرد به تراشه CCD برخورد میکند و پیکسلها را شارژ میکند که این میزان شارژ با میزان نور تابیده شده به پیکسل متناسب است. مقدار شارژ در یک مدار الکتریکی خوانده شده و به سیگنال ویدیویی تبدیل میشود
سیگنال ویدیویی قابل استفاده
حداقل سیگنال مورد نیاز تعریف شده در برگه مشخصات دوربین برای ایجاد یک تصویر قابل قبول در مانیتور میباشد.
به عنوان مثال :
اگر حداقل سیگنال ویدیویی قابل استفاده برابر 30% باشد در نتیجه :
=0.2 Volts (ماکزیمم دامنه سیگنال ویدیو 30% * 0.7V(
سوالی که مطرح میگردد این است: آیا این مقدار ولتاژ مناسب میباشد؟
متاسفانه هیچ استاندارد مشخصی برای حداقل سیگنال قابل استفاده وجود ندارد و از طرف دیگر بیشتر سازندگان دوربین این عدد را در برگه مشخصات دوربین درج نمی کنند. پیشنهاد میشود که هنگام بررسی حداقل نور محیط این عدد را بدانید در صورتی که این مقدار با واقعیت مغایرت دارد از فاکتور زیر استفاده کنید:
فاکتور تغییرات F3 برابر است با : F3=Ua/Ud
Ud = حداقل سیگنال ویدیوی استفاده شده توسط کارخانه
Ua = حداقل سیگنال ویدیوی واقعی
AGC
AGC مخفف Automatic Gain Control میباشد. هنگامی که نور کاهش می یابد AGC روشن میگردد و سیگنال ویدیویی را تقویت میکند. متاسفانه نویز موجود نیز تقویت میشود اما اگر مقدار نور زیاد باشد AGC به طور خودکار خاموش میگردد زیرا تقویت بیش از حد سیگنال باعث اشباع و ایجاد خطوط سفید در تصویر میشود.
برگه مشخصات فنی دوربین میباید مشخص کند که هنگام اندازه گیری حداقل نور محیط AGC خاموش یا روشن است. چنانچه در برگه مشخصات دوربین AGC روشن باشد اما در وضعیت واقعی خاموش باشد در این صورت از فاکتور تغییرات زیر استفاده میکنیم.
فاکتور تغییرات F4 برابر است با : F4=Ad/Au
Ad = وضعیت AGC در برگه مشخصات دوربین
Au = وضعیت AGC در محیط واقعی
اگر AGC خاموش است این فاکتور را برابر 1 و اگر روشن است میزان تقویت آن را بر حسب dB در نظر بگیرید.
سرعت شاتر
امروزه بیشتر دوربینها یک شاتر الکترونیکی دارند که اجازه میدهد زمان شارژ شدن تراشه CCD تنظیم شود. استاندارد سرعت خواندن اطلاعات از روی CCD برای سیستم PAL=50 و برای NTSC=60 بار در ثانیه میباشد. چنانچه سرعت شاتر به 1000 بار بر ثانیه برسد بدان معنی است که نور محیط از میزان لازم برای اجاد تصویر 20 مرتبه بیشتر است. افزایش سرعت شاتر باعث ایجاد تصاویر شفافتر میشود اما نیاز به نور بیشتری در محیط دارد. فاکتور تغییر را به صورت زیر در نظر بگیرید
فاکتور تغییرات F5 برابر است با : F5=Sa/Sd
=Sdسرعت شاتر پیش فرض برای PAL=1/50 S و برای NTSC=1/60 S
=Sa سرعت شاتر استفاده شده
پیدا کردن حداقل نور محیط
کمترین میزان نور لازم برای دوربین میبایست به دلیل ناهماهنگی بین شرایط عملی و متغیرهای استفاده شده در برگه مشخصات فنی دوربین تعدیل گردد:
Ma= F1 * F2 * F3 * F4 * F4 * F5 *Md
Md = حداقل نور اعلام شده در برگه مشخصات فنی دوربین
Ma = حداقل نور واقعی محیط
مقایسه
نور واقعی محیط را با حداقل نور به دست آمده Ma مقایسه کنید. اگر نور فعلی محیط از حداقل نور تعدیل شده بیشتر بود آنگاه آن دوربین مناسب میباشد اما اگر نور واقعی از حداقل نور مورد نیاز کمتر باشد در این صورت تنظیمات دوربین باید تغییر کند. گام های زیر به حل مشکل کمک خواهند کرد.
مرحله اول:
ابتدا بررسی کنید که آیا میتوان پارامترهای دوربین را تغییر داد یا خیر؟
·اگر AGC خاموش است آن را روشن کنید.
·د رصورت امکان کمترین میزان سیگنال ویدیوی قابل استفاده را قبول کنید.
·سرعت شاتر را کاهش دهید.
·از لنزی با F-Stop کمتر استفاده کنید.
·چنانچه نتیجه مطلوب را مشاهده نکردید به مرحله دوم بروید.
مرحله دوم :
· از دوربین حساستری استفاده کنید.
· به جای دوربین رنگی از دوربین سیاه و سفید استفاده کنید.
· اگر دوربین سیاه و سفید میباشد از پروژکتور مادون قرمز استفاده کنید.
· نور محیط را بیشتر کنید.
مثال :
در مثال زیر تمام مفاهیمی که تاکنون گفته شده به کار گرفته میشود لذا به فهم مطالب فوق کمک شایانی میکند.
فرض کنید که دوربین روی علفهای سبز تنظیم شده است (20%) انعکاس و میزان واقعی نور محیط 50 LUX است. برگه مشخصات فنی دوربین نشان میدهد که حداقل نور محیط 2.5 LUX باید باشد. جدول زیر مقادیر ذکر شده در برگه مشخصات فنی دوربین و مقدار واقعی آنها را نشان میدهد.
فاکتور
واقعی
طبق برگه
متغیر
4.45
20%
89%
انعکاس
1.36
1.4
1.2
F-Stop
3.3
100%
30%
سیگنال ویدیوی قابل استفاده
1
On
On
AGC
1
1 / 50 Sec
1 / 50 Sec
سرعت شاتر
?
2.5 Lux
حداقل نور لازم
50 Lux
نور محیط
حداقل نور محیط تعدیل شده برابر است با :
(4.45 * 1.36 * 3.3 * 1 * 1 ) * 2.5 = 45 LUX
نتیجه : این دوربین در نور 50 LUX که از حداقل نور لازم 45 LUX بیشتر است به خوبی کار میکند.