ขณะนี้ผู้ขายมีกล้องให้เลือกมากมายสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอ รุ่นต่างๆ ไม่เพียงแตกต่างกันในพารามิเตอร์ทั่วไปของกล้องทั้งหมด - ทางยาวโฟกัส มุมมอง ความไวแสง ฯลฯ - แต่ยังรวมถึง "ชิป" ยี่ห้อต่างๆ ที่ผู้ผลิตแต่ละรายพยายามติดตั้งอุปกรณ์ของตนด้วย
ดังนั้นบ่อยครั้ง คำอธิบายสั้นลักษณะของกล้องวงจรปิดคือรายการคำศัพท์ที่คลุมเครือจนน่ากลัว เช่น 1/2.8" 2.4MP CMOS, 25/30fps, เมนู OSD, DWDR, ICR, AWB, AGC, BLC, 3DNR, Smart IR, IP67, 0.05 Luxและนั่นไม่ใช่ทั้งหมด
ในบทความที่แล้ว เรามุ่งเน้นไปที่มาตรฐานวิดีโอและการจัดประเภทกล้องโดยขึ้นอยู่กับมาตรฐานเหล่านี้ วันนี้เราจะวิเคราะห์ลักษณะสำคัญของกล้องวงจรปิดและถอดรหัสการกำหนดเทคโนโลยีพิเศษที่ใช้ในการปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณวิดีโอ:
- ความยาวโฟกัสและมุมมอง
- รูรับแสง (F-number) หรือความเร็วของเลนส์
- การปรับม่านตา (ม่านตาอัตโนมัติ)
- ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (AES, ความเร็วชัตเตอร์, ความเร็วชัตเตอร์)
- ความไวแสง (ความไวแสง ความสว่างต่ำสุด)
- ระดับการป้องกัน IK (ป้องกันการก่อกวน, ป้องกันการก่อกวน) และ IP (จากความชื้นและฝุ่นละออง)
ประเภทเซนเซอร์ (CCD CCD, CMOS CMOS)
เมทริกซ์กล้องวงจรปิดมี 2 ประเภท: CCD (ในรัสเซีย - CCD) และ CMOS (ในรัสเซีย - CMOS) ต่างกันทั้งอุปกรณ์และหลักการทำงาน
| ซีซีดี | CMOS |
| การอ่านตามลำดับจากเซลล์เมทริกซ์ทั้งหมด | การอ่านโดยพลการจากเซลล์เมทริกซ์ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการยิ้ม - การปรากฏตัวของการละเลงแนวตั้งของแหล่งกำเนิดแสงจุด (โคมไฟ, โคมไฟ) |
| ระดับเสียงต่ำ | ระดับเสียงสูงเนื่องจากกระแสอุณหภูมิที่เรียกว่า |
| ความไวไดนามิกสูง (เหมาะสำหรับการถ่ายภาพวัตถุเคลื่อนไหว) | ผลกระทบของ "ชัตเตอร์กลิ้ง" - เมื่อถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนไหวเร็ว แถบแนวนอน ภาพอาจบิดเบี้ยว |
| คริสตัลใช้เพื่อรองรับองค์ประกอบที่ไวต่อแสงเท่านั้น ส่วนไมโครเซอร์กิตที่เหลือต้องแยกวางไว้ต่างหาก ซึ่งจะเพิ่มขนาดและราคาของกล้อง | ไมโครเซอร์กิตทั้งหมดสามารถวางบนชิปตัวเดียวได้ ซึ่งทำให้การผลิตกล้องที่มีเซ็นเซอร์ CMOS ทำได้ง่ายและราคาไม่แพง |
| เนื่องจากการใช้พื้นที่เมทริกซ์สำหรับองค์ประกอบที่ไวต่อแสงเท่านั้น ประสิทธิภาพการใช้งานจึงเพิ่มขึ้น - เข้าใกล้ 100% | ใช้พลังงานต่ำ (น้อยกว่า CCD เกือบ 100 เท่า) |
| การผลิตที่มีราคาแพงและซับซ้อน | ผลงาน |
เชื่อกันมานานแล้วว่าเมทริกซ์ CCD ให้คุณภาพของภาพที่ดีกว่า CMOS อย่างไรก็ตาม เมทริกซ์ CMOS สมัยใหม่มักจะไม่ด้อยกว่า CCD โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่มีข้อกำหนดสูงเกินไปสำหรับระบบกล้องวงจรปิด
ขนาดเมทริกซ์
ระบุขนาดของเมทริกซ์ในแนวทแยงเป็นนิ้ว และเขียนเป็นเศษส่วน: 1/3", 1/2", 1/4" เป็นต้น
เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเมทริกซ์ยิ่งมีขนาดใหญ่ยิ่งดี: สัญญาณรบกวนน้อยลง ภาพที่ชัดเจนขึ้น มุมมองที่กว้างขึ้น อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง คุณภาพของภาพที่ดีที่สุดไม่ได้มาจากขนาดของเมทริกซ์ แต่มาจากขนาดของเซลล์หรือพิกเซลแต่ละเซลล์ - ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้นดังนั้นเมื่อเลือกกล้องสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอ คุณต้องพิจารณาขนาดของเมทริกซ์พร้อมกับจำนวนพิกเซล
หากเมทริกซ์ที่มีขนาด 1/3 "และ 1/4" มีจำนวนพิกเซลเท่ากัน ในกรณีนี้ เมทริกซ์ 1/3" จะให้ภาพที่ดีที่สุดโดยธรรมชาติ แต่ถ้ามีพิกเซลมากกว่านั้น คุณต้อง หยิบเครื่องคิดเลขขึ้นมาและคำนวณขนาดพิกเซลโดยประมาณ
ตัวอย่างเช่น จากการคำนวณขนาดเซลล์เมทริกซ์ด้านล่าง คุณจะเห็นว่าในหลายกรณี ขนาดพิกเซลบนเมทริกซ์ 1/4" จะใหญ่กว่าบนเมทริกซ์ 1/3" ซึ่งหมายความว่าวิดีโอขนาด 1/4" ภาพแม้ว่าจะมีขนาดเล็กลงจะดีกว่า
| ขนาดเมทริกซ์ | จำนวนพิกเซล (ล้าน) | ขนาดเซลล์ (µm) |
| 1/6 | 0.8 | 2,30 |
| 1/3 | 3,1 | 2,35 |
| 1/3,4 | 2,2 | 2,30 |
| 1/3,6 | 2,1 | 2,40 |
| 1/3,4 | 2,23 | 2,45 |
| 1/4 | 1,55 | 2,50 |
| 1 / 4,7 | 1,07 | 2,50 |
| 1/4 | 1,33 | 2,70 |
| 1/4 | 1,2 | 2,80 |
| 1/6 | 0,54 | 2,84 |
| 1 / 3,6 | 1,33 | 3,00 |
| 1/3,8 | 1,02 | 3,30 |
| 1/4 | 0,8 | 3,50 |
| 1/4 | 0,45 | 4,60 |
ความยาวโฟกัสและมุมมอง
พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเลือกกล้องสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอ และมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ทางยาวโฟกัสของเลนส์ (มักเรียกว่า f) คือระยะห่างระหว่างเลนส์กับเซนเซอร์
ในทางปฏิบัติ ทางยาวโฟกัสจะกำหนดมุมและระยะของกล้อง:
- ยิ่งทางยาวโฟกัสเล็กลง มุมมองภาพที่กว้างขึ้นและรายละเอียดที่น้อยลงจะสามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่ห่างไกลได้
- ยิ่งทางยาวโฟกัสยาวเท่าใด มุมมองภาพของกล้องวิดีโอก็จะยิ่งแคบลง และภาพของวัตถุที่อยู่ห่างไกลก็จะยิ่งมีรายละเอียดมากขึ้นเท่านั้น
หากคุณต้องการภาพรวมทั่วไปของบางพื้นที่ และต้องการใช้กล้องให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ให้ซื้อกล้องที่มีทางยาวโฟกัสสั้นและตามด้วยมุมมองที่กว้าง
แต่ในพื้นที่เหล่านั้นที่ต้องการการสังเกตโดยละเอียดของพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็ก ควรวางกล้องที่มีความยาวโฟกัสเพิ่มขึ้นโดยชี้ไปที่วัตถุที่สังเกต มักใช้ที่โต๊ะเงินสดของซูเปอร์มาร์เก็ตและธนาคารซึ่งคุณต้องเห็นธนบัตรและรายละเอียดการคำนวณอื่น ๆ เช่นเดียวกับที่ทางเข้าที่จอดรถและพื้นที่อื่น ๆ ที่คุณต้องแยกหมายเลขรถออกจาก ระยะไกล.
ทางยาวโฟกัสที่ใช้บ่อยที่สุดคือ 3.6 มม. มันสอดคล้องกับมุมมองของสายตามนุษย์โดยประมาณ กล้องที่มีทางยาวโฟกัสนี้ใช้สำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอในห้องขนาดเล็ก
ตารางด้านล่างประกอบด้วยข้อมูลและความสัมพันธ์ของความยาวโฟกัส มุมมอง ระยะการรับรู้ ฯลฯ สำหรับเทคนิคทั่วไป ตัวเลขนี้เป็นตัวเลขโดยประมาณเนื่องจากไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวโฟกัสเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์อื่น ๆ ของเลนส์ของกล้องด้วย
กล้องสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอมักจะแบ่งออกเป็น: ขึ้นอยู่กับความกว้างของมุมมอง
- ธรรมดา (มุมมอง 30°-70°);
- มุมกว้าง (มุมมองจากประมาณ 70 °);
- เทเลโฟโต้ (มุมรับภาพน้อยกว่า 30°)
ตัวอักษร F ซึ่งมักจะเป็นตัวพิมพ์ใหญ่เท่านั้น ยังหมายถึงรูรับแสงของเลนส์ด้วย ดังนั้นเมื่ออ่านคุณสมบัติ ให้ใส่ใจกับบริบทที่ใช้พารามิเตอร์
ประเภทเลนส์
เลนส์คงที่ (โมโนโฟคอล)- ง่ายและราคาไม่แพงที่สุด ความยาวโฟกัสคงที่อยู่ในนั้นและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้
ใน เลนส์ Varifocal (เลนส์ Varifocal)คุณสามารถเปลี่ยนความยาวโฟกัสได้ การปรับจะทำด้วยตนเอง โดยปกติจะทำเพียงครั้งเดียวเมื่อติดตั้งกล้องในตำแหน่งที่ถ่ายภาพ และหลังจากนั้น - ตามความจำเป็น
ทรานส์แฟกเตอร์หรือเลนส์ซูมยังให้ความสามารถในการเปลี่ยนความยาวโฟกัส แต่จากระยะไกลได้ตลอดเวลา การเปลี่ยนทางยาวโฟกัสทำได้โดยใช้ไดรฟ์ไฟฟ้า ดังนั้นจึงเรียกว่าเลนส์ที่ใช้มอเตอร์
"ตาปลา" (ฟิชอาย, ฟิชอาย)หรือเลนส์พาโนรามา ให้คุณติดตั้งกล้องเพียงตัวเดียวและรับมุมมอง 360°
แน่นอนว่าผลที่ได้คือภาพที่ได้จะมีเอฟเฟกต์ "ฟองสบู่" - เส้นตรงจะโค้ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ กล้องที่มีเลนส์ดังกล่าวจะช่วยให้คุณสามารถแบ่งภาพพาโนรามาทั่วไปหนึ่งภาพออกเป็นหลายๆ ภาพแยกกัน แก้ไขตามการรับรู้ที่คุ้นเคย สู่สายตามนุษย์
เลนส์รูเข็มช่วยให้คุณสามารถทำการเฝ้าระวังวิดีโอแอบแฝงได้เนื่องจากขนาดที่เล็ก อันที่จริงแล้วกล้องรูเข็มไม่มีเลนส์แต่มีรูเล็กๆ แทน ในยูเครน การใช้กล้องวงจรปิดแอบแฝงมีข้อจำกัดอย่างมาก เช่นเดียวกับการขายอุปกรณ์สำหรับมัน
เลนส์เหล่านี้เป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด แต่ถ้าคุณมองลึกลงไป เลนส์ก็แบ่งตามพารามิเตอร์อื่นๆ ด้วย:
รูรับแสง (F-number) หรือความเร็วของเลนส์
กำหนดความสามารถของกล้องในการจับภาพคุณภาพสูงในสภาพแสงน้อย ยังไง จำนวนมากขึ้น F ยิ่งเปิดรูรับแสงให้เล็กลงและกล้องต้องการแสงมากขึ้น ยิ่งรูรับแสงมีขนาดเล็กเท่าใด รูรับแสงก็ยิ่งเปิดมากขึ้นเท่านั้น และกล้องถ่ายวิดีโอสามารถสร้างภาพที่คมชัดแม้ในสภาพแสงน้อย
ตัวอักษร f (โดยปกติจะเป็นตัวพิมพ์เล็ก) แสดงถึงความยาวโฟกัสด้วย ดังนั้นเมื่ออ่านคุณลักษณะ ให้ใส่ใจกับบริบทที่ใช้พารามิเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในภาพด้านบน รูรับแสงจะแสดงด้วย f ขนาดเล็ก
เมาท์เลนส์
มีเมาท์ 3 ประเภทสำหรับติดเลนส์เข้ากับกล้องวิดีโอ: C, CS, M12
- ตอนนี้ Mount C ไม่ค่อยได้ใช้ สามารถติดเลนส์ C เข้ากับกล้องเมาท์ CS โดยใช้วงแหวนพิเศษ
- CS mount เป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด เลนส์ CS ไม่รองรับกล้อง C
- เมาท์ M12 ใช้สำหรับเลนส์ขนาดเล็ก
ปรับรูรับแสง (ม่านตาอัตโนมัติ), รพช., รพช
รูรับแสงมีหน้าที่รับผิดชอบการไหลของแสงไปยังเมทริกซ์: ด้วยการไหลของแสงที่เพิ่มขึ้น รูรับแสงจะแคบลง จึงป้องกันไม่ให้ภาพสัมผัสกับแสง และในทางกลับกัน ในที่แสงน้อย รูรับแสงจะเปิดขึ้นเพื่อให้แสงเข้ามามากขึ้น เมทริกซ์
มีกล้องสองกลุ่มใหญ่: ไดอะแฟรมคงที่(รวมถึงกล้องที่ไม่มีเลยด้วย) และ พร้อมปรับ.
การปรับรูรับแสงในกล้องรุ่นต่างๆ สำหรับกล้องวงจรปิดสามารถทำได้:
- ด้วยตนเอง
- โดยอัตโนมัติกล้องถ่ายวิดีโอโดยใช้ กระแสตรงขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ตกกระทบเซ็นเซอร์ ระบบควบคุมม่านตาอัตโนมัติ (ADC) นี้เรียกว่า DD (ไดรฟ์ตรง) หรือ DD/DC.
- โดยอัตโนมัติโมดูลพิเศษที่ติดตั้งในเลนส์และติดตามการไหลของแสงที่ผ่านรูรับแสงสัมพัทธ์ วิธีการ ARD นี้ในข้อกำหนดของกล้องวิดีโอเรียกว่า VD (ไดรฟ์วิดีโอ). มันมีประสิทธิภาพแม้ในขณะที่แสงแดดส่องเข้ามาที่เลนส์โดยตรง แต่กล้องวงจรปิดที่มีเลนส์นี้มีราคาแพงกว่า
ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (AES, ความเร็วชัตเตอร์, ความเร็วชัตเตอร์, ชัตเตอร์)
ที่ ผู้ผลิตที่แตกต่างกันพารามิเตอร์นี้อาจเรียกว่าชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ ความเร็วชัตเตอร์หรือความเร็วชัตเตอร์ แต่โดยเนื้อแท้แล้วหมายถึงสิ่งเดียวกัน นั่นคือเวลาที่แสงสัมผัสกับเมทริกซ์ โดยปกติจะแสดงเป็น 1/50-1/100000 วินาที
การทำงานของชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์นั้นค่อนข้างคล้ายกับการปรับม่านตาอัตโนมัติ - จะปรับความไวแสงของเมทริกซ์เพื่อปรับระดับความสว่างของห้อง ในภาพด้านล่าง คุณสามารถดูคุณภาพของภาพในสภาพแสงน้อยด้วย ความเร็วที่แตกต่างกันชัตเตอร์ (ในรูปเป็นการปรับแบบแมนนวล ในขณะที่ AES จะทำโดยอัตโนมัติ)
ซึ่งแตกต่างจาก DGS การปรับไม่ได้เกิดจากการปรับฟลักซ์แสงที่ตกลงบนเมทริกซ์ แต่โดยการปรับความเร็วชัตเตอร์ ระยะเวลาของการสะสมประจุไฟฟ้าบนเมทริกซ์
อย่างไรก็ตาม ความสามารถของชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์นั้นอ่อนแอกว่าการปรับม่านตาอัตโนมัติมากดังนั้น ในพื้นที่เปิดโล่งที่ระดับแสงแตกต่างกันตั้งแต่พลบค่ำไปจนถึงแสงแดดจ้า ควรใช้กล้องที่มี DGS กล้องวิดีโอที่มีชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เหมาะสำหรับห้องที่ระดับความสว่างไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเวลาผ่านไป
ลักษณะของชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ไม่แตกต่างจาก รุ่นต่างๆ. คุณสมบัติที่มีประโยชน์คือความสามารถในการปรับความเร็วชัตเตอร์ (ความเร็วชัตเตอร์) ด้วยตนเองเนื่องจากในสภาพแสงน้อยค่าต่ำจะถูกตั้งค่าโดยอัตโนมัติและทำให้ภาพวัตถุเคลื่อนไหวพร่ามัว
Sens-UP (หรือ DSS)
นี่คือฟังก์ชั่นของการสะสมประจุของเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับระดับของการส่องสว่างนั่นคือ เพิ่มความไวต่อความเสียหายของความเร็ว จำเป็นสำหรับการถ่ายภาพคุณภาพสูงในสภาพแสงน้อย เมื่อการติดตามเหตุการณ์ความเร็วสูงนั้นไม่สำคัญ (ไม่มีวัตถุเคลื่อนที่เร็วบนวัตถุที่สังเกต)
มันสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็วชัตเตอร์ (ความเร็วชัตเตอร์) ที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ถ้าความเร็วชัตเตอร์แสดงเป็นหน่วยเวลา Sens-UP จะอยู่ในปัจจัยการเพิ่มความเร็วชัตเตอร์ (xN): เวลาสะสมประจุ (ความเร็วชัตเตอร์) จะเพิ่มขึ้น N เท่า
การอนุญาต
เราได้กล่าวถึงหัวข้อของการอนุญาตกล้องวงจรปิดเล็กน้อยในบทความที่แล้ว ความจริงแล้วความละเอียดของกล้องคือขนาดของภาพที่ได้ มีหน่วยวัดเป็น TVL (สายโทรทัศน์) หรือเป็นพิกเซล ยิ่งความละเอียดสูงเท่าใด คุณก็จะเห็นรายละเอียดได้มากขึ้นในวิดีโอ
ความละเอียดของกล้องวิดีโอใน TVLเป็นปริมาณ เส้นแนวตั้ง(การเปลี่ยนความสว่าง) วางในแนวนอนในภาพ ถือว่าแม่นยำกว่าเนื่องจากให้แนวคิดเกี่ยวกับขนาดภาพที่ส่งออก แม้ว่าความละเอียดเป็นเมกะพิกเซลที่ระบุในเอกสารประกอบของผู้ผลิตอาจทำให้ผู้ซื้อเข้าใจผิดได้ แต่มักไม่ได้หมายถึงขนาดของภาพสุดท้าย แต่หมายถึงจำนวนพิกเซลบนเมทริกซ์ ในกรณีนี้ คุณต้องใส่ใจกับพารามิเตอร์เช่น "จำนวนพิกเซลที่ใช้งานจริง"
ความละเอียดเป็นพิกเซล- นี่คือขนาดของรูปภาพในแนวนอนและแนวตั้ง (หากระบุเป็น 1280 × 960) หรือจำนวนพิกเซลทั้งหมดในรูปภาพ (หากระบุเป็น 1 MP (เมกะพิกเซล), 2 MP เป็นต้น) ที่จริงแล้ว การหาความละเอียดเป็นเมกะพิกเซลนั้นง่ายมาก คุณต้องคูณจำนวนพิกเซลแนวนอน (1280) ด้วยจำนวนพิกเซลแนวตั้ง (960) และหารด้วย 1,000,000 รวม 1280 × 960 = 1.23 MP
วิธีแปลง TVL เป็นพิกเซลและในทางกลับกัน ไม่มีสูตรการแปลงที่แน่นอน ในการกำหนดความละเอียดของวิดีโอใน TVL คุณต้องใช้ตารางทดสอบพิเศษสำหรับกล้องวิดีโอ สำหรับการแสดงอัตราส่วนโดยประมาณคุณสามารถใช้ตาราง:
พิกเซลที่มีประสิทธิภาพ
ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น บ่อยครั้งที่ขนาดเป็นเมกะพิกเซลที่ระบุในลักษณะของกล้องวิดีโอไม่ได้ให้แนวคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับความละเอียดของภาพที่ได้ ผู้ผลิตระบุจำนวนพิกเซลบนเมทริกซ์ (เซ็นเซอร์) ของกล้อง แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างภาพ
ดังนั้น จึงมีการแนะนำพารามิเตอร์ "จำนวน (จำนวน) ของพิกเซลที่ใช้งานจริง" ซึ่งจะแสดงจำนวนพิกเซลจากภาพสุดท้าย ส่วนใหญ่มักจะสอดคล้องกับความละเอียดจริงของภาพที่ได้แม้ว่าจะมีข้อยกเว้นก็ตาม
การส่องสว่าง IR (อินฟราเรด), IR
ให้คุณถ่ายภาพในเวลากลางคืน ความสามารถของเมทริกซ์ (เซ็นเซอร์) ของกล้องวิดีโอวงจรปิดนั้นสูงกว่าของตามนุษย์มาก ตัวอย่างเช่น กล้องสามารถ "มองเห็น" ในรังสีอินฟราเรด สถานที่ให้บริการนี้เริ่มใช้ถ่ายทำในเวลากลางคืนและในห้องที่ไม่มีแสง/สลัว เมื่อถึงระดับแสงต่ำสุดที่กำหนด กล้องถ่ายวิดีโอจะเข้าสู่โหมดบันทึกอินฟราเรดและเปิดไฟส่องอินฟราเรด (IR)
IR LED ถูกสร้างขึ้นในกล้องในลักษณะที่แสงจากพวกเขาไม่ตกกระทบเลนส์กล้อง แต่ให้ความสว่างแก่มุมมองการมอง
ภาพที่ถ่ายในสภาพแสงน้อยโดยใช้แสงอินฟราเรดจะเป็นภาพขาวดำเสมอ กล้องสีที่รองรับการถ่ายภาพกลางคืนจะเปลี่ยนเป็นโหมดขาวดำด้วย
ค่าความสว่างของ IR ในกล้องวิดีโอมักจะกำหนดเป็นเมตร - นั่นคือระยะกี่เมตรจากกล้องที่แสงช่วยให้คุณได้ภาพที่ชัดเจน ไฟ IR ที่มีช่วงแสงยาวเรียกว่าไฟส่อง IR
Smart IR คืออะไร สมาร์ท IR คืออะไร?
Smart IR (Smart IR) ช่วยให้คุณเพิ่มหรือลดกำลังของรังสีอินฟราเรดขึ้นอยู่กับระยะห่างจากวัตถุ เพื่อให้วัตถุที่อยู่ใกล้กับกล้องไม่ได้รับแสงมากเกินไปในวิดีโอ
ฟิลเตอร์ IR (ICR), โหมดกลางวัน/กลางคืน
การใช้แสงอินฟราเรดสำหรับการถ่ายทำในเวลากลางคืนมีลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่ง: เมทริกซ์ของกล้องดังกล่าวผลิตขึ้นโดยเพิ่มความไวต่อช่วงอินฟราเรด สิ่งนี้สร้างปัญหาในการถ่ายภาพในเวลากลางวัน เนื่องจากเมทริกซ์บันทึกสเปกตรัมอินฟราเรดในระหว่างวัน ซึ่งละเมิดสีปกติของภาพที่ได้
ดังนั้นกล้องดังกล่าวจึงทำงานในสองโหมด - กลางวันและกลางคืน ในระหว่างวัน เซ็นเซอร์จะถูกปกคลุมด้วยตัวกรองอินฟราเรดเชิงกล (ICR) ซึ่งจะตัดรังสีอินฟราเรดออก ในเวลากลางคืน ตัวกรองจะถูกเลื่อน ทำให้รังสีของสเปกตรัม IR ตกกระทบเมทริกซ์ได้อย่างอิสระ
บางครั้งมีการสลับโหมดกลางวัน/กลางคืนในซอฟต์แวร์ แต่โซลูชันนี้ให้ภาพที่มีคุณภาพต่ำกว่า
ตัวกรอง ICR ยังสามารถติดตั้งในกล้องที่ไม่มีแสงอินฟราเรด - เพื่อตัดสเปกตรัมอินฟราเรดในเวลากลางวันและปรับปรุงการแสดงสีของวิดีโอ
หากกล้องไม่มีฟิลเตอร์ IGR เนื่องจากเดิมทีไม่ได้ออกแบบมาสำหรับถ่ายภาพตอนกลางคืน คุณจะไม่สามารถเพิ่มฟังก์ชั่นถ่ายภาพกลางคืนเข้าไปได้โดยการซื้อโมดูล IR แยกต่างหาก ในกรณีนี้ สีของวิดีโอในเวลากลางวันจะผิดเพี้ยนไปอย่างมาก
ความไวแสง (ความไวแสง ความสว่างต่ำสุด)
ซึ่งแตกต่างจากกล้องที่ความไวแสดงในรูปของ ISO ความไวของกล้องวงจรปิดมักจะแสดงเป็นส่วนใหญ่ แสดงเป็นลักซ์ (Lux)และหมายถึงความสว่างขั้นต่ำที่กล้องสามารถสร้างภาพวิดีโอได้ อย่างดี- ชัดเจนและไม่มีเสียงรบกวน ยิ่งค่าของพารามิเตอร์นี้ต่ำเท่าใด ความไวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
กล้องวงจรปิดได้รับการคัดเลือกตามเงื่อนไขที่วางแผนไว้ว่าจะใช้ ตัวอย่างเช่น หากความไวแสงต่ำสุดของกล้องคือ 1 ลักซ์ ก็จะไม่สามารถได้ภาพที่คมชัดในเวลากลางคืนหากไม่มีแสงอินฟราเรดเพิ่มเติม
| เงื่อนไข | ระดับแสง |
| แสงธรรมชาติกลางแจ้งในวันที่แดดจ้า | กว่า 100,000 ลักซ์ |
| แสงธรรมชาติกลางแจ้งในวันที่แดดจ้าและมีเมฆจางๆ | 70,000 ลักซ์ |
| แสงธรรมชาติกลางแจ้งในวันที่มีเมฆมาก | 20,000 ลักซ์ |
| ร้านค้า ซูเปอร์มาร์เก็ต: | 750-1500 ลักซ์ |
| สำนักงานหรือร้านค้า: | 50-500 ลักซ์ |
| ห้องโถงโรงแรม: | 100-200 ลักซ์ |
| ลานจอดรถโกดัง | 75-30 ลักซ์ |
| พลบค่ำ | 4 สวีท |
| มอเตอร์เวย์สว่างไสวในเวลากลางคืน | 10 ลักซ์ |
| ที่นั่งสำหรับผู้ชมในโรงละคร: | 3-5 ลักซ์ |
| โรงพยาบาลในเวลากลางคืน สนธยาลึก | 1 ลักซ์ |
| พระจันทร์เต็มดวง | 0.1 - 0.3 ลักซ์ |
| คืนเดือนหงาย (พระจันทร์เสี้ยว) | 0.05 ลักซ์ |
| คืนเดือนมืดที่ชัดเจน | 0.001 ลักซ์ |
| คืนเดือนมืดฟ้าครึ้ม | 0.0001 ลักซ์ |
อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (S/N) กำหนดคุณภาพของสัญญาณวิดีโอ สัญญาณรบกวนในวิดีโอปรากฏขึ้นเนื่องจากแสงไม่ดี และดูเหมือนหิมะหรือเมล็ดข้าวที่มีสีหรือขาวดำ
พารามิเตอร์วัดเป็นเดซิเบล ในภาพด้านล่าง คุณภาพของภาพค่อนข้างดีแสดงอยู่ที่ 30 dB แต่ในกล้องสมัยใหม่ เพื่อให้ได้วิดีโอคุณภาพสูง S / N ต้องมีอย่างน้อย 40 dB
ลดสัญญาณรบกวน DNR (3D-DNR, 2D-DNR)
โดยธรรมชาติแล้วปัญหาของการมีสัญญาณรบกวนในวิดีโอนั้นไม่ได้สังเกตจากผู้ผลิต บน ช่วงเวลานี้มีสองเทคโนโลยีสำหรับการลดสัญญาณรบกวนในภาพและการปรับปรุงภาพที่สอดคล้องกัน:
- 2-DNR เทคโนโลยีที่เก่ากว่าและก้าวหน้าน้อยกว่า โดยพื้นฐานแล้ว เฉพาะจุดรบกวนใกล้พื้นเท่านั้นที่จะถูกลบออก นอกจากนี้ บางครั้งภาพจะเบลอเล็กน้อยเนื่องจากการทำความสะอาด
- 3-DNR เทคโนโลยีล่าสุดซึ่งทำงานตามอัลกอริทึมที่ซับซ้อนและไม่เพียงกำจัดเสียงรบกวนที่อยู่ใกล้เท่านั้น แต่ยังกำจัดหิมะและเมล็ดข้าวในพื้นหลังที่อยู่ไกลออกไปด้วย
อัตราเฟรม fps (อัตราสตรีม)
อัตราเฟรมส่งผลต่อความนุ่มนวลของภาพวิดีโอ - ยิ่งสูงยิ่งดี เพื่อให้ได้ภาพที่ราบรื่น ต้องใช้ความถี่อย่างน้อย 16-17 เฟรมต่อวินาที มาตรฐาน PAL และ SECAM รองรับอัตราเฟรมที่ 25 fps ในขณะที่มาตรฐาน NTSC รองรับ 30 fps สำหรับกล้องระดับมืออาชีพ เฟรมเรตจะสูงถึง 120 fps และสูงกว่านั้น
อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่ายิ่งอัตราเฟรมสูงเท่าใด ก็จะยิ่งต้องใช้พื้นที่มากขึ้นในการจัดเก็บวิดีโอ และช่องสัญญาณการส่งก็จะยิ่งโหลดมากขึ้นเท่านั้น
การชดเชยแสงด้านหลัง (HLC, BLC, WDR, DWDR)
ปัญหาการเฝ้าระวังวิดีโอทั่วไปคือ:
- แยกวัตถุสว่างที่ตกลงมาในเฟรม (ไฟหน้า, โคมไฟ, ตะเกียง) ซึ่งส่องสว่างส่วนหนึ่งของภาพและทำให้ไม่สามารถดูรายละเอียดที่สำคัญได้
- แสงที่สว่างเกินไปในพื้นหลัง (ถนนที่มีแสงแดดส่องถึงนอกประตูห้องหรือนอกหน้าต่าง ฯลฯ) ซึ่งวัตถุที่อยู่ใกล้เคียงแสดงออกมามืดเกินไป
เพื่อแก้ปัญหานี้มีฟังก์ชั่น (เทคโนโลยี) หลายอย่างที่ใช้ในกล้องวงจรปิด
HLC - การชดเชยแสงจ้าเปรียบเทียบ:
BLC - การชดเชยแสงด้านหลังดำเนินการโดยเพิ่มการเปิดรับแสงของภาพทั้งหมด ส่งผลให้วัตถุเบื้องหน้าสว่างขึ้น แต่ พื้นหลังมันสว่างเกินไปไม่สามารถดูรายละเอียดได้
WDR (บางครั้งเรียกว่า HDR) คือช่วงไดนามิกที่กว้างนอกจากนี้ยังใช้สำหรับการชดเชยแสงด้านหลัง แต่มีประสิทธิภาพมากกว่า BLC เมื่อใช้ WDR วัตถุทั้งหมดในวิดีโอจะมีความสว่างและความคมชัดใกล้เคียงกันโดยประมาณ ซึ่งช่วยให้คุณเห็นรายละเอียดได้ไม่เฉพาะแค่ส่วนหน้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นหลังด้วย สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากกล้องถ่ายภาพด้วยค่าแสงที่แตกต่างกัน แล้วรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้เฟรมที่มีความสว่างเหมาะสมที่สุดของวัตถุทั้งหมด
D-WDR - การใช้งานซอฟต์แวร์ของช่วงไดนามิกกว้างซึ่งค่อนข้างแย่กว่า WDR เต็มรูปแบบ
ระดับการป้องกัน IK (ป้องกันการก่อกวน, ป้องกันการก่อกวน) และ IP (จากความชื้นและฝุ่นละออง)
พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญหากคุณเลือกกล้องสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอกลางแจ้งหรือในห้องที่มีความชื้นสูง ฝุ่นละออง ฯลฯ
คลาส IP- นี่คือการป้องกันการเข้าสู่วัตถุแปลกปลอมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่าง ๆ รวมถึงฝุ่นละอองรวมถึงการป้องกันความชื้น ชั้นเรียนไอ.เค- นี่คือการป้องกันการก่อกวนเช่น จากผลกระทบทางกล
ระดับการป้องกันที่พบมากที่สุดในบรรดากล้องวงจรปิดกลางแจ้งคือ IP66, IP67 และ IK10
- ระดับการป้องกัน IP66: กล้องกันฝุ่นได้อย่างสมบูรณ์และป้องกันจากกระแสน้ำแรง (หรือคลื่นทะเล) น้ำเข้าไปได้ในปริมาณเล็กน้อยและไม่รบกวนการทำงานของกล้องถ่ายวิดีโอ
- ระดับการป้องกัน IP67: กล้องสามารถกันฝุ่นได้อย่างสมบูรณ์และสามารถทนต่อการแช่ใต้น้ำเต็มรูปแบบในระยะสั้นหรือเป็นเวลานานภายใต้หิมะ
- ชั้นป้องกันการก่อกวน IK10: ตัวกล้องจะทนต่อการกระแทกของสินค้า 5 กก. จากความสูง 40 ซม. (พลังงานกระแทก 20 J)
พื้นที่ซ่อนเร้น (Privacy Mask)
บางครั้งจำเป็นต้องซ่อนตัวจากการสังเกตและบันทึกบางพื้นที่ที่อยู่ในขอบเขตการมองเห็นของกล้อง ส่วนใหญ่มักเกิดจากการปกป้องความเป็นส่วนตัว กล้องบางรุ่นให้คุณปรับพารามิเตอร์ของโซนดังกล่าวได้หลายโซนโดยครอบคลุมบางส่วนหรือบางส่วนของภาพ
ตัวอย่างเช่น ในภาพด้านล่าง หน้าต่างของบ้านข้างเคียงถูกซ่อนอยู่ในภาพกล้อง
ฟังก์ชั่นอื่นๆ ของกล้องวงจรปิด (DIS, AGC, AWB ฯลฯ)
เมนู OSD- โอกาส การตั้งค่าด้วยตนเองพารามิเตอร์กล้องมากมาย: การเปิดรับแสง ความสว่าง ความยาวโฟกัส (หากมีตัวเลือกดังกล่าว) ฯลฯ
- ถ่ายภาพในสภาวะแสงน้อยโดยไม่มีแสงอินฟราเรด
โรค- ฟังก์ชั่นป้องกันภาพสั่นไหวจากกล้องเมื่อถ่ายภาพในสภาวะที่มีการสั่นสะเทือนหรือเคลื่อนไหว
เทคโนโลยี EXIRเป็นเทคโนโลยีการส่องสว่างด้วยแสงอินฟราเรดที่พัฒนาโดย Hikvision ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ได้ประสิทธิภาพของแบ็คไลท์ที่มากขึ้น: ระยะที่ไกลขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง การกระจายแสง ฯลฯ
อ.บ.ต- การปรับสมดุลสีขาวในภาพโดยอัตโนมัติเพื่อให้การสร้างสีใกล้เคียงกับธรรมชาติมากที่สุดที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ เกี่ยวข้องอย่างยิ่งสำหรับห้องที่มี แสงประดิษฐ์และแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ
เอจีซี (AGC)- การควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าสตรีมวิดีโอเอาต์พุตจากกล้องมีความเสถียรเสมอ โดยไม่คำนึงถึงความแรงของสตรีมวิดีโออินพุต บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องขยายสัญญาณวิดีโอในสภาพแสงน้อย และในทางกลับกัน เมื่อแสงแรงเกินไป จำเป็นต้องลดสัญญาณวิดีโอ
เครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหว- ด้วยฟังก์ชันนี้ กล้องสามารถเปิดและบันทึกเฉพาะเมื่อมีการเคลื่อนไหวบนวัตถุที่สังเกตได้ รวมทั้งส่งสัญญาณเตือนเมื่อเครื่องตรวจจับทำงาน สิ่งนี้ช่วยประหยัดพื้นที่ในการจัดเก็บวิดีโอบน DVR ถ่ายช่องส่งสัญญาณสตรีมวิดีโอออก และจัดระเบียบการแจ้งเตือนบุคลากรเกี่ยวกับการละเมิด
อินพุตสัญญาณเตือนของกล้อง- นี่คือความสามารถในการเปิดกล้อง เริ่มบันทึกวิดีโอเมื่อมีเหตุการณ์เกิดขึ้น: เรียกใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวที่เชื่อมต่อหรือเซ็นเซอร์อื่นที่เชื่อมต่ออยู่
เอาต์พุตแจ้งเตือนช่วยให้คุณสามารถกระตุ้นการตอบสนองต่อเหตุการณ์การเตือนที่บันทึกโดยกล้อง เช่น เปิดไซเรน ส่งการแจ้งเตือนทางไปรษณีย์หรือ SMS เป็นต้น
ไม่พบคุณสมบัติที่คุณต้องการ?
เราได้พยายามรวบรวมคุณลักษณะที่พบบ่อยทั้งหมดของกล้องสำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอ หากคุณไม่พบคำอธิบายของพารามิเตอร์ที่คุณไม่เข้าใจที่นี่ - เขียนความคิดเห็นเราจะพยายามเพิ่มข้อมูลนี้ในบทความ
เว็บไซต์
เกี่ยวกับการเลือกกล้องวิดีโอสำหรับครอบครัว เราได้เขียนเกี่ยวกับเมทริกซ์ เราพูดถึงปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย แต่วันนี้เราจะพยายามอธิบายเทคโนโลยีทั้งสองโดยละเอียด
เมทริกซ์ในกล้องวิดีโอคืออะไร? นี่คือไมโครเซอร์กิตที่แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ปัจจุบันมี 2 เทคโนโลยี ได้แก่ เมทริกซ์ 2 ประเภท - CCD (CCD) และ CMOS (CMOS). พวกเขาแตกต่างกันแต่ละคนมีข้อดีและข้อเสีย เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าอันไหนดีกว่าและอันไหนแย่กว่ากัน พวกเขาพัฒนาควบคู่กันไป เราจะไม่ลงรายละเอียดทางเทคนิคเพราะ พวกเขาจะไม่สามารถเข้าใจได้อย่างแน่นอน แต่โดยทั่วไปแล้วเราจะกำหนดข้อดีและข้อเสียหลักของพวกเขา
เทคโนโลยีซีมอส (CMOS)
เซ็นเซอร์ CMOSประการแรกพวกเขาคุยโม้เกี่ยวกับการใช้พลังงานต่ำซึ่งเป็นข้อดี กล้องถ่ายวิดีโอที่มีเทคโนโลยีนี้จะใช้งานได้นานขึ้นเล็กน้อย (ขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่) แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเรื่องเล็ก
ความแตกต่างและข้อได้เปรียบที่สำคัญคือการอ่านเซลล์โดยพลการ (ใน CCD การอ่านจะดำเนินการพร้อมกัน) ซึ่งช่วยลดการเลอะของภาพ คุณเคยเห็น "เสาแสงแนวตั้ง" จากวัตถุที่มีจุดสว่างหรือไม่? ดังนั้นเมทริกซ์ CMOS จึงไม่รวมความเป็นไปได้ของลักษณะที่ปรากฏ และกล้องที่มีราคาถูกกว่า
นอกจากนี้ยังมีข้อเสีย ประการแรกคือขนาดที่เล็กขององค์ประกอบที่ไวต่อแสง (สัมพันธ์กับขนาดพิกเซล) พื้นที่พิกเซลส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นพื้นที่ขององค์ประกอบที่ไวต่อแสงจึงลดลงด้วย ดังนั้นความไวของเมทริกซ์จึงลดลง
เพราะ การประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการบนพิกเซล จากนั้นปริมาณของสัญญาณรบกวนในภาพจะเพิ่มขึ้น นี่เป็นข้อเสียเช่นเดียวกับเวลาในการสแกนที่ต่ำ ด้วยเหตุนี้ จึงมีเอฟเฟ็กต์ “ชัตเตอร์กลิ้ง”: เมื่อผู้ควบคุมเคลื่อนไหว วัตถุในเฟรมอาจบิดเบี้ยว
เทคโนโลยี CCD (CCD)
กล้องวิดีโอที่มีเมทริกซ์ CCD ให้ภาพคุณภาพสูง ในเชิงสายตา สังเกตเห็นสัญญาณรบกวนน้อยลงในวิดีโอที่ถ่ายด้วยกล้องวิดีโอแบบ CCD เมื่อเปรียบเทียบกับวิดีโอที่ถ่ายด้วยกล้อง CMOS นี่เป็นข้อได้เปรียบประการแรกและสำคัญที่สุด และอีกสิ่งหนึ่ง: ประสิทธิภาพของเมทริกซ์ CCD นั้นน่าทึ่งมาก: ปัจจัยการเติมเข้าใกล้ 100% อัตราส่วนของโฟตอนที่ลงทะเบียนคือ 95% ใช้สายตามนุษย์ธรรมดา - นี่คืออัตราส่วนประมาณ 1%
ราคาสูงและการใช้พลังงานสูงเป็นข้อเสียของเมทริกซ์เหล่านี้ ความจริงก็คือที่นี่กระบวนการบันทึกนั้นยากอย่างไม่น่าเชื่อ การตรึงภาพดำเนินการด้วยกลไกเพิ่มเติมมากมายที่ไม่มีในเมทริกซ์ CMOS ดังนั้นเทคโนโลยี CCD จึงมีราคาแพงกว่ามาก
มีการใช้เมทริกซ์ CCD ในอุปกรณ์ที่ต้องการสีและภาพคุณภาพสูง และอาจใช้ถ่ายภาพฉากแบบไดนามิก เหล่านี้เป็นกล้องถ่ายวิดีโอระดับมืออาชีพเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าจะเป็นกล้องในครัวเรือนก็ตาม ไม่ว่าจะเป็นระบบเฝ้าระวัง กล้องดิจิตอล เป็นต้น
ใช้เมทริกซ์ CMOS ที่ไม่มีข้อกำหนดสูงเป็นพิเศษสำหรับคุณภาพของภาพ: เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว สมาร์ทโฟนราคาไม่แพง ... อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้เคยเกิดขึ้น เมทริกซ์ CMOS สมัยใหม่มีการดัดแปลงที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้มีคุณภาพสูงมากและคู่ควรกับการแข่งขันกับเมทริกซ์ CCD
ตอนนี้เป็นการยากที่จะตัดสินว่าเทคโนโลยีใดดีกว่ากัน เพราะทั้งคู่แสดงผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม ดังนั้นการวางประเภทของเมทริกซ์เป็นเกณฑ์การเลือกเพียงอย่างเดียวจึงเป็นเรื่องที่โง่เขลาเป็นอย่างน้อย สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงลักษณะหลายประการ
กรุณาให้คะแนนบทความนี้:
เพื่อแปลงฟลักซ์แสงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งจากนั้นจะถูกแปลงเป็นรหัสดิจิทัลที่บันทึกไว้ในการ์ดหน่วยความจำของกล้อง
เมทริกซ์ประกอบด้วยพิกเซล จุดประสงค์ของแต่ละพิกเซลคือเพื่อส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่สอดคล้องกับปริมาณแสงที่ตกกระทบ
ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์ CCD และ CMOS อยู่ใน วิธีการแปลง
สัญญาณที่ได้รับจากพิกเซล ในกรณีของ CCD - สม่ำเสมอและมีสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด ในกรณีของ CMOS - รวดเร็วและใช้พลังงานน้อยลง (และด้วยวงจรเพิ่มเติม ปริมาณสัญญาณรบกวนจึงลดลงอย่างมาก)
อย่างไรก็ตาม สิ่งแรกก่อนอื่น...
แยกแยะความแตกต่างระหว่างเมทริกซ์ CCD และ CMOS
 |
CCD - เมทริกซ์
อุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCD, ในภาษาอังกฤษ - CCD) ได้รับการตั้งชื่อตามวิธีการถ่ายโอนประจุระหว่างองค์ประกอบที่ไวต่อแสง - พิกเซลเป็นพิกเซล และท้ายที่สุด ถอดประจุออกจากเซ็นเซอร์ .
ค่าใช้จ่ายจะเลื่อนไปตามเมทริกซ์เป็นแถวจากบนลงล่าง ดังนั้น ประจุจะเคลื่อนลงตามแถวของรีจิสเตอร์หลายตัว (คอลัมน์) พร้อมกัน
ก่อนออกจากเซ็นเซอร์ CCD ประจุของแต่ละพิกเซลจะถูกขยาย และเอาต์พุตจะถูกขยาย สัญญาณอะนาล็อกด้วยแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน (ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ตกกระทบพิกเซล) ก่อนการประมวลผลสัญญาณนี้จะถูกส่งไปยัง แยก
(นอกชิป) ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล และข้อมูลดิจิทัลที่เป็นผลลัพธ์จะถูกแปลงเป็นไบต์ซึ่งแสดงถึงบรรทัดของภาพที่เซ็นเซอร์ได้รับ
เนื่องจาก CCD ส่งสัญญาณ ค่าไฟฟ้าซึ่งมีความต้านทานต่ำและไวต่อการรบกวนจากสิ่งอื่นน้อยกว่า ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สัญญาณผลลัพธ์มักจะมี ความหลากหลายของสัญญาณรบกวนน้อยลง เมื่อเทียบกับสัญญาณเซ็นเซอร์ CMOS
 |
 |
CMOS - เมทริกซ์
ใน เซ็นเซอร์ CMOS (CMOS - เซมิคอนดักเตอร์โลหะ - ออกไซด์เสริมเป็นภาษาอังกฤษ - CMOS) อุปกรณ์ประมวลผลตั้งอยู่ ถัดจากทุกพิกเซล (บางครั้งติดตั้งบนเมทริกซ์เอง) ซึ่งเพิ่มขึ้น ผลงาน ระบบ นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีอุปกรณ์ประมวลผลเพิ่มเติม เราจึงทราบ การใช้พลังงานต่ำ CMOS - เมทริกซ์
แนวคิดบางประการเกี่ยวกับกระบวนการอ่านข้อมูลจากเมทริกซ์สามารถรับได้จากวิดีโอต่อไปนี้
เทคโนโลยีได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และปัจจุบันการมีเมทริกซ์ CMOS ในกล้องหรือกล้องถ่ายวิดีโอบ่งบอกถึงระดับที่สูงขึ้นของรุ่น ผู้ผลิตมักจะเน้นรุ่นที่มีเซ็นเซอร์ CMOS
เมื่อเร็ว ๆ นี้ การพัฒนาเซ็นเซอร์ CMOS ที่ติดตั้งด้านหลังได้รับความนิยม แสดงผลได้ดีขึ้นเมื่อถ่ายภาพในสภาวะแสงน้อย และยังมีระดับสัญญาณรบกวนที่ต่ำกว่าด้วย
องค์ประกอบเดียวมีความไวในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ทั้งหมด ดังนั้น ฟิลเตอร์แสงจึงถูกนำมาใช้เหนือโฟโตไดโอดของเมทริกซ์สี CCD ซึ่งจะส่งสัญญาณเพียงหนึ่งในสามสี: สีแดง (สีแดง), สีเขียว (สีเขียว), สีน้ำเงิน (สีน้ำเงิน) หรือ สีเหลือง (สีเหลือง), สีม่วงแดง ( สีม่วงแดง), สีฟ้าคราม (สีฟ้า) และในทางกลับกัน ไม่มีตัวกรองดังกล่าวในเมทริกซ์ CCD ขาวดำ
อุปกรณ์และหลักการทำงานของพิกเซล
พิกเซลประกอบด้วยพื้นผิว p ที่เคลือบด้วยไดอิเล็กตริกโปร่งใส ซึ่งมีอิเล็กโทรดส่งสัญญาณแสงวางอยู่ ซึ่งก่อตัวเป็นบ่อศักย์ไฟฟ้า
เหนือพิกเซล อาจมีตัวกรองแสง (ใช้ในเมทริกซ์สี) และเลนส์บรรจบกัน (ใช้ในเมทริกซ์ที่องค์ประกอบการตรวจจับไม่ครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมด)
ศักย์ไฟฟ้าบวกถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดส่งสัญญาณแสงที่อยู่บนพื้นผิวคริสตัล แสงที่ตกกระทบพิกเซลจะเจาะลึกเข้าไปในโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ เกิดเป็นรูคู่อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนและรูที่เป็นผลลัพธ์จะถูกดึงออกจากกันโดยสนามไฟฟ้า: อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังโซนกักเก็บพาหะ (บ่อศักย์ไฟฟ้า) และรูจะไหลเข้าสู่พื้นผิว
พิกเซลมีลักษณะดังต่อไปนี้:
- ความจุของหลุมศักย์คือจำนวนอิเล็กตรอนที่หลุมศักย์สามารถเก็บได้
- ความไวสเปกตรัมของพิกเซลขึ้นอยู่กับความไว (อัตราส่วนของค่าโฟโตเคอร์เรนต์ต่อค่าฟลักซ์การส่องสว่าง) กับความยาวคลื่นของรังสี
- ประสิทธิภาพควอนตัม (วัดเป็นเปอร์เซ็นต์) คือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของจำนวนโฟตอนซึ่งการดูดกลืนทำให้เกิดการก่อตัวของอนุภาคควอซิพีลาร์ต่อจำนวนโฟตอนที่ดูดซับทั้งหมด สำหรับเมทริกซ์ CCD สมัยใหม่ ตัวเลขนี้สูงถึง 95% สำหรับการเปรียบเทียบ สายตามนุษย์มีประสิทธิภาพเชิงควอนตัมประมาณ 1%
- ช่วงไดนามิกคืออัตราส่วนของแรงดันหรือกระแสอิ่มตัวต่อแรงดัน RMS หรือกระแสของสัญญาณรบกวนมืด วัดเป็นเดซิเบล
เมทริกซ์ CCD แบ่งออกเป็นแถวและแต่ละแถวจะถูกแบ่งออกเป็นพิกเซล แถวถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นหยุด (p +) ซึ่งไม่อนุญาตให้มีการไหลของประจุระหว่างกัน ในการย้ายแพ็คเก็ตข้อมูลจะใช้การลงทะเบียนกะแบบขนานหรือที่เรียกว่าแนวตั้ง (VCCD ภาษาอังกฤษ) และอนุกรมหรือแนวนอน (English HCCD)
วงจรการทำงานที่ง่ายที่สุดของการลงทะเบียนกะสามเฟสเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าศักย์ไฟฟ้าบวกถูกนำไปใช้กับประตูแรกซึ่งเป็นผลมาจากการที่หลุมถูกสร้างขึ้นซึ่งเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้น จากนั้นเราใช้ศักยภาพกับประตูที่สองซึ่งสูงกว่าประตูแรกซึ่งเป็นผลมาจากการที่หลุมที่มีศักยภาพลึกกว่านั้นถูกสร้างขึ้นภายใต้ประตูที่สองซึ่งอิเล็กตรอนจากใต้ประตูแรกจะไหล ในการเคลื่อนที่ของประจุต่อไป คุณควรลดค่าศักย์ไฟฟ้าที่เกตที่สอง และใช้ค่าศักย์ไฟฟ้าที่มากขึ้นกับเกตที่สาม อิเล็กตรอนจะไหลเข้าใต้เกตที่สาม รอบนี้ต่อจากจุดที่สะสมไปยังตัวต้านทานแนวนอนที่อ่านโดยตรง อิเล็กโทรดทั้งหมดของรีจิสเตอร์กะแนวนอนและแนวตั้งก่อตัวเป็นเฟส (เฟส 1, เฟส 2 และเฟส 3)
การจำแนกประเภทของเมทริกซ์ CCD ตามสี:
- ดำและขาว
- สี
การจำแนกประเภทของเมทริกซ์ CCD ตามสถาปัตยกรรม:
เซลล์ที่ไวต่อแสงจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีเขียว พื้นที่ทึบแสงจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีเทา
คุณลักษณะต่อไปนี้มีอยู่ในเมทริกซ์ CCD:
- ประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุคืออัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนในประจุที่ส่วนท้ายของเส้นทาง shift register ต่อจำนวนที่จุดเริ่มต้น
- ปัจจัยการเติมคืออัตราส่วนของพื้นที่ที่เต็มไปด้วยองค์ประกอบที่ไวต่อแสงต่อพื้นที่ทั้งหมดของพื้นผิวที่ไวต่อแสงของเมทริกซ์ CCD
- กระแสมืดคือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านองค์ประกอบที่ไวต่อแสงในกรณีที่ไม่มีโฟตอนที่ตกกระทบ
- เสียงอ่านคือสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในวงจรแปลงและขยายสัญญาณเอาต์พุต
|
เมทริกซ์กับการถ่ายโอนบุคลากร (โอนเฟรมภาษาอังกฤษ). |
|
 |
ข้อดี:
ข้อบกพร่อง:
|
|
เมทริกซ์การถ่ายโอนระหว่างบรรทัดหรือเมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์ (ภาษาอังกฤษ Interline-transfer) |
|
 |
ข้อดี:
ข้อบกพร่อง:
|
|
เมทริกซ์ที่มีการถ่ายโอนเฟรมแบบเส้นหรือเมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์ (Interline ภาษาอังกฤษ) |
|
 |
ข้อดี:
ข้อบกพร่อง:
|
แอปพลิเคชัน CCD
 |
แอปพลิเคชันทางวิทยาศาสตร์
|
 |
แอปพลิเคชันพื้นที่
|
 |
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
|
 |
แอปพลิเคชันความปลอดภัย
|
 |
การประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพ
|
 |
การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์
|
 |
แอปพลิเคชัน AUTO-ROAD
|
ความบิดเบี้ยวเกิดขึ้นเมื่อถ่ายภาพวัตถุเคลื่อนไหวบนเซ็นเซอร์ด้วยบานม้วน:
ใน ปีที่แล้วในสื่อใกล้คอมพิวเตอร์ (และไม่เพียงเท่านั้น) มักจะพบบทวิจารณ์ที่กระตือรือร้นเกี่ยวกับ "ความมหัศจรรย์ทางเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อปฏิวัติอนาคตของการถ่ายภาพดิจิทัล" ซึ่งเป็นรูปแบบทั่วไปของวลีในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งที่พบ ในแต่ละบทความเหล่านี้ แต่สิ่งที่เป็นลักษณะเฉพาะคือหลังจากผ่านไปเพียงหนึ่งปี โฆษณาชวนเชื่อในช่วงแรกก็ค่อย ๆ จางหายไป และผู้ผลิตอุปกรณ์ถ่ายภาพดิจิทัลส่วนใหญ่ชอบใช้โซลูชันที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว แทนที่จะใช้ "การพัฒนาขั้นสูง"
ฉันกล้าที่จะแนะนำว่าเหตุผลของการพัฒนาเหตุการณ์นี้ค่อนข้างง่าย - เพียงพอที่จะใส่ใจกับ "ความเรียบง่ายที่ยอดเยี่ยม" ของการตัดสินใจครั้งนี้หรือครั้งนั้น แท้จริงแล้วความละเอียดของเมทริกซ์ไม่เพียงพอหรือไม่? และจัดเรียงพิกเซลที่ไม่ได้อยู่ในคอลัมน์และแถว แต่เป็นเส้นทแยงมุมแล้ว "หมุน" "รูปภาพ" โดยทางโปรแกรม 45 องศา - ที่นี่เราจะเพิ่มความละเอียดเป็นสองเท่าทันที! ไม่สำคัญว่าด้วยวิธีนี้ความชัดเจนของเส้นแนวตั้งและแนวนอนเท่านั้นที่เพิ่มขึ้นในขณะที่ความเอียงและเส้นโค้ง (ซึ่งประกอบด้วยภาพจริง) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สิ่งสำคัญคือมีการสังเกตเอฟเฟกต์ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถประกาศเสียงดังได้
น่าเสียดายที่ผู้ใช้ยุคใหม่นั้น เขาไม่ทราบว่าทุกครั้งที่มีการเพิ่มความละเอียด ผู้พัฒนาเมทริกซ์ CCD "แบบคลาสสิก" จะต้องแก้ปัญหาที่ยากที่สุดในการรับประกันช่วงไดนามิกและความไวของเซ็นเซอร์ที่ยอมรับได้ แต่ "วิธีแก้ปัญหา" เช่นการเปลี่ยนจากพิกเซลสี่เหลี่ยมเป็นพิกเซลแปดเหลี่ยมนั้นค่อนข้างเข้าใจได้และสมเหตุสมผลสำหรับช่างภาพมือสมัครเล่นทั่วไป - หลังจากนั้นมันถูกเขียนไว้อย่างชัดเจนในหนังสือโฆษณา ...
จุดประสงค์ของบทความนี้คือการพยายาม ระดับง่ายอธิบายสิ่งที่กำหนดคุณภาพของภาพที่ได้รับจากเอาต์พุตจาก CCD ในเวลาเดียวกันคุณสามารถเพิกเฉยต่อคุณภาพของออปติกได้อย่างสมบูรณ์ - การปรากฏตัวของ "DSLR" ตัวที่สองที่มีราคาต่ำกว่า $ 1,000 (Nikon D 70) ทำให้เราหวังว่าจะยอมรับความละเอียดเซ็นเซอร์ที่เพิ่มขึ้นอีกสำหรับกล้อง หมวดราคาจะไม่จำกัดเฉพาะเลนส์ "soapy"
เอฟเฟกต์ตาแมวภายใน
ดังนั้น ภาพที่เกิดจากเลนส์จึงตกลงบนเมทริกซ์ CCD นั่นคือ ลำแสงตกกระทบพื้นผิวที่ไวต่อแสงขององค์ประกอบ CCD ซึ่งมีหน้าที่แปลงพลังงานโฟตอนเป็นประจุไฟฟ้า เกิดขึ้นประมาณดังนี้.
สำหรับโฟตอนที่ตกลงบนองค์ประกอบ CCD มีสามสถานการณ์สำหรับการพัฒนาของเหตุการณ์ - โฟตอนจะ "แฉลบ" จากพื้นผิว หรือถูกดูดซับในความหนาของเซมิคอนดักเตอร์ (วัสดุเมทริกซ์) หรือ "ทะลุผ่าน" “พื้นที่ทำงาน” ของมัน เห็นได้ชัดว่านักพัฒนาจำเป็นต้องสร้างเซ็นเซอร์ดังกล่าว ซึ่งการสูญเสียจากการ "แฉลบ" และ "ยิงทะลุ" จะลดลง โฟตอนเดียวกันที่ถูกดูดกลืนโดยเมทริกซ์จะสร้างคู่อิเล็กตรอน-โฮล หากมีอันตรกิริยากับอะตอมของโครงผลึกคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ หรือเพียงโฟตอน (หรือรู) หากอันตรกิริยานั้นเกิดกับอะตอมของผู้บริจาคหรือผู้รับสิ่งเจือปน และ ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้เรียกว่า ผลตาแมวภายใน. แน่นอนว่าการทำงานของเซ็นเซอร์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายในเท่านั้น จำเป็นต้องจัดเก็บพาหะประจุ "นำออกไป" จากเซมิคอนดักเตอร์ในที่เก็บพิเศษแล้วอ่านค่าเหล่านั้น
องค์ประกอบ CCD
ใน ปริทัศน์การออกแบบองค์ประกอบ CCD มีลักษณะดังนี้: พื้นผิวซิลิกอนชนิด p ติดตั้งช่องจากสารกึ่งตัวนำชนิด n เหนือช่องสัญญาณ อิเล็กโทรดทำจากโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนที่มีชั้นฉนวนของซิลิกอนออกไซด์ หลังจากใช้ศักย์ไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดดังกล่าวแล้ว ในเขตพร่องใต้ช่องชนิด n หลุมที่อาจเกิดขึ้นซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อเก็บอิเล็กตรอน โฟตอนที่เจาะเข้าไปในซิลิกอนนำไปสู่การสร้างอิเล็กตรอน ซึ่งถูกดึงดูดโดยหลุมศักย์และยังคงอยู่ในนั้น โฟตอนมากขึ้น (แสงจ้า) ให้ประจุไฟฟ้าแก่บ่อน้ำมากขึ้น จากนั้นคุณต้องคำนวณมูลค่าของค่าใช้จ่ายนี้เรียกอีกอย่างว่า โฟโตปัจจุบันและขยายความ
การอ่าน photocurrents ขององค์ประกอบ CCD นั้นดำเนินการโดยสิ่งที่เรียกว่า การลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงตามลำดับซึ่งแปลงสตริงของประจุที่อินพุตให้เป็นขบวนพัลส์ที่เอาต์พุต ชุดนี้เป็นสัญญาณอะนาล็อกซึ่งป้อนไปยังเครื่องขยายเสียง
ดังนั้นการใช้รีจิสเตอร์จึงเป็นไปได้ที่จะแปลงประจุขององค์ประกอบ CCD หนึ่งแถวเป็นสัญญาณอะนาล็อก จริงๆ แล้ว, การลงทะเบียนแบบอนุกรมการเปลี่ยนแปลงใน CCD ถูกนำมาใช้โดยใช้องค์ประกอบ CCD เดียวกันที่รวมกันเป็นแถว การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับความสามารถ อุปกรณ์ชาร์จคู่(นี่คือความหมายของ CCD ตัวย่อ) เพื่อแลกเปลี่ยนค่าใช้จ่ายของหลุมที่มีศักยภาพ การแลกเปลี่ยนจะดำเนินการเนื่องจากมีความพิเศษ ถ่ายโอนอิเล็กโทรด(ประตูถ่ายโอน) ซึ่งอยู่ระหว่างองค์ประกอบ CCD ที่อยู่ติดกัน เมื่อใช้ศักย์ที่เพิ่มขึ้นกับอิเล็กโทรดที่ใกล้ที่สุด ประจุจะ "ไหล" จากหลุมศักย์ใต้ ระหว่างองค์ประกอบ CCD สามารถระบุได้ตั้งแต่สองถึงสี่อิเล็กโทรดการถ่ายโอน "เฟส" ของ shift register ขึ้นอยู่กับจำนวนซึ่งสามารถเรียกว่าสองเฟสสามเฟสหรือสี่เฟส
การจ่ายศักย์ไปยังอิเล็กโทรดการถ่ายโอนจะถูกซิงโครไนซ์ในลักษณะที่การเคลื่อนที่ของประจุของหลุมศักย์ขององค์ประกอบ CCD ทั้งหมดของรีจิสเตอร์เกิดขึ้นพร้อมกัน และในหนึ่งรอบการถ่ายโอน องค์ประกอบ CCD เหมือนเดิม "ส่งประจุไปตามสายโซ่" จากซ้ายไปขวา (หรือจากขวาไปซ้าย) องค์ประกอบ CCD ที่กลายเป็น "สุดขีด" จะจ่ายประจุให้กับอุปกรณ์ซึ่งอยู่ที่เอาต์พุตของรีจิสเตอร์นั่นคือแอมพลิฟายเออร์
โดยทั่วไปแล้ว serial shift register เป็นอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตอนุกรมแบบขนาน ดังนั้นหลังจากอ่านค่าธรรมเนียมทั้งหมดจากทะเบียนแล้ว จึงสามารถนำไปใช้กับข้อมูลที่ป้อนได้ ขึ้นบรรทัดใหม่จากนั้นสัญญาณถัดไปจึงสร้างสัญญาณอะนาล็อกต่อเนื่องตามอาร์เรย์โฟโตเคอเรนต์สองมิติ ในทางกลับกัน สตรีมขนานอินพุตสำหรับรีจิสเตอร์เลื่อนอนุกรม (เช่น แถวของอาร์เรย์สองมิติของโฟโตเคอเรนต์) มีให้โดยชุดของรีจิสเตอร์เลื่อนซีเรียลในแนวตั้ง ซึ่งเรียกว่า ทะเบียนกะขนานและโครงสร้างทั้งหมดโดยรวมเป็นเพียงอุปกรณ์ที่เรียกว่า CCD matrix
รีจิสเตอร์กะอนุกรม "แนวตั้ง" ที่ประกอบเป็นรีจิสเตอร์กะขนานเรียกว่า คอลัมน์ CCDและงานของพวกเขาจะประสานกันอย่างสมบูรณ์ อาร์เรย์สองมิติ photocurrents ของเมทริกซ์ CCD เลื่อนลงพร้อมกันหนึ่งแถวและสิ่งนี้จะเกิดขึ้นหลังจากค่าใช้จ่ายของแถวก่อนหน้าจากการลงทะเบียนการเลื่อนแบบอนุกรมซึ่งอยู่ "ที่ด้านล่างสุด" ได้ไปที่เครื่องขยายเสียงแล้ว รีจิสเตอร์แบบขนานจะถูกบังคับให้ไม่ทำงานจนกว่าจะมีการรีลีสซีเรียล สำหรับการทำงานปกติ เมทริกซ์ CCD จะต้องเชื่อมต่อกับไมโครเซอร์กิต (หรือชุดของพวกมัน) ซึ่งจ่ายศักย์ไฟฟ้าให้กับอิเล็กโทรดของรีจิสเตอร์ทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน และยังซิงโครไนซ์การทำงานของรีจิสเตอร์ทั้งสองด้วย นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา
เซ็นเซอร์ฟูลเฟรม
เซ็นเซอร์ประเภทนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดจากมุมมองที่สร้างสรรค์และเรียกว่า CCD ฟูลเฟรม(CCD ฟูลเฟรม - เมทริกซ์) นอกจากวงจรไมโครที่ "รัด" แล้ว เมทริกซ์ประเภทนี้ยังต้องการชัตเตอร์เชิงกลที่ปิดกั้นฟลักซ์ของแสงหลังจากการเปิดรับแสงเสร็จสิ้น ก่อนที่ชัตเตอร์จะปิดสนิท จะไม่สามารถเริ่มการอ่านค่าประจุได้ - ในระหว่างรอบการทำงานของรีจิสเตอร์แบบขนาน อิเล็กตรอนพิเศษจะถูกเพิ่มเข้าไปในโฟโตเคอร์เรนต์ของแต่ละพิกเซล ซึ่งเกิดจากโฟตอนที่กระทบพื้นผิวเปิดของเมทริกซ์ CCD . ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "Smearing" ประจุในเมทริกซ์ฟูลเฟรม(สเมียร์เมทริกซ์แบบเต็มเฟรม)
ดังนั้น, อัตราการอ่านเฟรมในรูปแบบดังกล่าวถูก จำกัด ด้วยความเร็วของการลงทะเบียนกะทั้งแบบขนานและแบบอนุกรม เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องปิดกั้นแสงที่มาจากเลนส์จนกว่ากระบวนการอ่านจะเสร็จสิ้น ดังนั้น ช่วงเวลาเปิดรับแสงขึ้นอยู่กับความเร็วในการอ่านด้วย
มีเมทริกซ์ฟูลเฟรมรุ่นปรับปรุงซึ่งค่าใช้จ่ายของรีจิสเตอร์แบบขนานไม่ได้มาทีละบรรทัดที่อินพุตของซีเรียลหนึ่ง แต่ถูก "จัดเก็บ" ในรีจิสเตอร์บัฟเฟอร์แบบขนาน ทะเบียนนี้ตั้งอยู่ใต้รีจิสเตอร์กะขนานหลัก โฟโตเคอเรนต์จะถูกย้ายทีละบรรทัดไปยังบัฟเฟอร์รีจิสเตอร์ และจากนั้นจะถูกป้อนไปยังอินพุตของรีจิสเตอร์กะซีเรียล พื้นผิวของการลงทะเบียนบัฟเฟอร์ถูกปกคลุมด้วยแผงทึบแสง (โดยปกติจะเป็นโลหะ) และระบบทั้งหมดเรียกว่า เมทริกซ์เฟรมบัฟเฟอร์(เฟรม - ถ่ายโอน CCD)
เมทริกซ์เฟรมบัฟเฟอร์
ในรูปแบบนี้ หลุมที่มีศักยภาพของการลงทะเบียนกะขนานหลัก "ว่าง" เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากเมื่อโอนสายไปยังบัฟเฟอร์ ไม่จำเป็นต้องรอแต่ละบรรทัด ครบวงจรการลงทะเบียนแบบอนุกรม ดังนั้น ช่วงเวลาระหว่างการรับแสงจึงลดลง แม้ว่าความเร็วในการอ่านจะลดลงเช่นกัน เส้นต้อง "เดินทาง" ไกลเป็นสองเท่า ดังนั้น ช่วงเวลาระหว่างการรับแสงจะลดลงเพียงสองเฟรม แม้ว่าค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์เนื่องจากการลงทะเบียนบัฟเฟอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดของเมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์เฟรมคือ "เส้นทาง" ที่ยาวขึ้นของโฟโตเคอเรนต์ ซึ่งส่งผลเสียต่อความปลอดภัยของค่า และไม่ว่าในกรณีใด ชัตเตอร์กลไกควรทำงานระหว่างเฟรม ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพูดถึงสัญญาณวิดีโอที่ต่อเนื่องกัน
เมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์
เมทริกซ์ชนิดใหม่ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์วิดีโอ ซึ่งช่วงเวลาระหว่างการเปิดรับแสงไม่ได้ลดลงสำหรับสองสามเฟรม แต่สำหรับการสตรีมต่อเนื่อง แน่นอน เพื่อให้แน่ใจว่ามีความต่อเนื่องนี้ จำเป็นต้องจัดให้มีการปฏิเสธชัตเตอร์เชิงกล
จริงๆ แล้ว โครงการนี้ชื่อ เมทริกซ์แบบคอลัมน์บัฟเฟอร์(interline CCD -matrix) ค่อนข้างคล้ายกับระบบที่มีการบัฟเฟอร์เฟรม - นอกจากนี้ยังใช้การลงทะเบียนกะขนานบัฟเฟอร์ซึ่งองค์ประกอบ CCD ซ่อนอยู่ภายใต้การเคลือบทึบแสง อย่างไรก็ตามบัฟเฟอร์นี้ไม่ได้อยู่ในบล็อกเดียวภายใต้การลงทะเบียนแบบขนานหลัก - คอลัมน์จะถูก "สับเปลี่ยน" ระหว่างคอลัมน์ของการลงทะเบียนหลัก เป็นผลให้ถัดจากแต่ละคอลัมน์ของการลงทะเบียนหลักมีคอลัมน์บัฟเฟอร์และทันทีหลังจากการเปิดรับแสง photocurrents จะไม่ย้าย "จากบนลงล่าง" แต่ "จากซ้ายไปขวา" (หรือ "จากขวาไปซ้าย" ) และในรอบการทำงานเพียงรอบเดียว เข้าสู่การลงทะเบียนบัฟเฟอร์ ซึ่งจะทำให้ช่องว่างที่อาจเกิดขึ้นหมดสิ้นสำหรับการรับแสงครั้งต่อไป
ค่าใช้จ่ายที่ตกหล่นในการลงทะเบียนบัฟเฟอร์จะถูกอ่านตามลำดับปกติผ่านการลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงแบบอนุกรม นั่นคือ "จากบนลงล่าง" เนื่องจากการรีเซ็ตโฟโตเคอเรนต์ไปยังรีจิสเตอร์บัฟเฟอร์เกิดขึ้นในรอบเดียว แม้ในกรณีที่ไม่มีกลไกชัตเตอร์ จึงไม่มีอะไรที่เหมือนกับ "การเลอะ" ของประจุในเมทริกซ์ฟูลเฟรม แต่เวลาเปิดรับแสงสำหรับแต่ละเฟรมในกรณีส่วนใหญ่จะสอดคล้องกับช่วงเวลากับช่วงเวลาที่ใช้ในการอ่านการลงทะเบียนแบบขนานบัฟเฟอร์แบบเต็ม ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างสัญญาณวิดีโอที่มีอัตราเฟรมสูง - อย่างน้อย 30 เฟรมต่อวินาที
เมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์
บ่อยครั้งในวรรณกรรมในประเทศ เมทริกซ์ที่มีการเรียงคอลัมน์มักถูกเรียกว่า "อินเทอร์เลซ" อย่างไม่เหมาะสม อาจเป็นเพราะชื่อภาษาอังกฤษ "interline" (การบัฟเฟอร์บรรทัด) และ "interlaced" (การสแกนแบบอินเทอร์เลซ) ฟังดูคล้ายกันมาก ในความเป็นจริงเมื่ออ่านทุกแถวในหนึ่งรอบ เราสามารถพูดถึงเมทริกซ์ได้ด้วย การสแกนแบบก้าวหน้า(การสแกนแบบโปรเกรสซีฟ) และเมื่ออ่านบรรทัดคี่สำหรับรอบแรก และแม้แต่บรรทัดสำหรับรอบที่สอง (หรือกลับกัน) เรากำลังพูดถึง เมทริกซ์พัวพัน(การสแกนแบบอินเทอร์เลซ)
แม้ว่า photocurrents ของ register shift ขนานหลักจะตกลงไปใน buffer register ทันที ซึ่งไม่อยู่ภายใต้ "โฟตอนทิ้งระเบิด" การละเลงประจุในเมทริกซ์แบบคอลัมน์บัฟเฟอร์(สเมียร์) ก็เกิดขึ้นเช่นกัน สิ่งนี้เกิดจากการไหลของอิเล็กตรอนบางส่วนจากหลุมศักย์ขององค์ประกอบ CCD ที่ "ไวต่อแสง" ไปยังหลุมศักย์ขององค์ประกอบ "บัฟเฟอร์" โดยเฉพาะอย่างยิ่งมักเกิดขึ้นที่ระดับประจุใกล้ค่าสูงสุด เมื่อการส่องสว่างของพิกเซล สูงมาก. เป็นผลให้แถบแสงยืดขึ้นและลงจากจุดสว่างนี้ในภาพ ทำให้เสียเฟรม เพื่อต่อสู้กับผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์นี้ เมื่อออกแบบเซ็นเซอร์ คอลัมน์ "ไวต่อแสง" และคอลัมน์บัฟเฟอร์จะอยู่ห่างจากกันมากขึ้น แน่นอนว่าสิ่งนี้ทำให้การแลกเปลี่ยนประจุซับซ้อนขึ้นและยังเพิ่มช่วงเวลาของการดำเนินการนี้ แต่ความเสียหายที่ "เลอะ" ทำให้เกิดภาพทำให้ไม่มีทางเลือกสำหรับนักพัฒนา
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เพื่อให้สัญญาณวิดีโอ เซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องมีการซ้อนทับกันของฟลักซ์แสงระหว่างการรับแสง เนื่องจากชัตเตอร์เชิงกลในสภาวะการทำงานดังกล่าว (ประมาณ 30 การทำงานต่อวินาที) อาจล้มเหลวได้อย่างรวดเร็ว โชคดีที่ต้องขอบคุณ buffer strings ที่ทำให้สามารถนำไปใช้ได้ ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งประการแรก ช่วยให้คุณทำได้โดยไม่ต้องใช้ชัตเตอร์กลไกหากจำเป็น และประการที่สอง ให้ความเร็วชัตเตอร์ต่ำพิเศษ (สูงสุด 1/10000 วินาที) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพกระบวนการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว (กีฬา ธรรมชาติ ฯลฯ) . อย่างไรก็ตาม ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ยังต้องการให้เมทริกซ์มีระบบสำหรับลบประจุส่วนเกินของหลุมศักย์ อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างจะกล่าวถึงตามลำดับ
คุณต้องจ่ายทุกอย่างและสำหรับความสามารถในการสร้างสัญญาณวิดีโอด้วย บัฟเฟอร์ชิฟต์ลงทะเบียน "กินพื้นที่" ส่วนสำคัญของพื้นที่เมทริกซ์ ส่งผลให้แต่ละพิกเซลได้รับพื้นที่ไวต่อแสงเพียง 30% ของพื้นผิวทั้งหมด ในขณะที่พื้นที่นี้เป็น 70% สำหรับเซ็นเซอร์ฟูลเฟรม พิกเซล นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมในเมทริกซ์ CCD ที่ทันสมัยที่สุด ด้านบนของแต่ละพิกเซลจึงเป็น ไมโครเลนส์. อุปกรณ์ออพติคัลที่เรียบง่ายดังกล่าวครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ขององค์ประกอบ CCD และรวบรวมโฟตอนที่ตกกระทบในส่วนนี้ทั้งหมดเป็นฟลักซ์แสงที่มีความเข้มข้นซึ่งในทางกลับกันจะถูกส่งไปยังพื้นที่ที่ค่อนข้างไวแสงของ พิกเซล
ไมโครเลนส์
ด้วยความช่วยเหลือของไมโครเลนส์ จึงเป็นไปได้ที่จะลงทะเบียนฟลักซ์แสงที่ตกบนเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป อุปกรณ์เหล่านี้จึงเริ่มจัดหาไม่เพียงแต่ระบบที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมทริกซ์ฟูลเฟรมด้วย อย่างไรก็ตาม ไมโครเลนส์ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็น "โซลูชันที่ไม่มีข้อบกพร่อง"
ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ออปติคัลเลนส์ไมโครจะบิดเบือนภาพที่บันทึกไว้ในระดับหนึ่งซึ่งส่วนใหญ่มักแสดงออกมาในการสูญเสียความคมชัดในรายละเอียดที่เล็กที่สุดของเฟรม - ขอบของเลนส์จะเบลอเล็กน้อย ในทางกลับกัน ภาพเบลอดังกล่าวไม่ได้เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เสมอไป ในบางกรณี ภาพที่เกิดจากเลนส์จะมีเส้น ขนาดและความถี่ใกล้เคียงกับขนาดขององค์ประกอบ CCD และระยะห่างระหว่างพิกเซลของ เมทริกซ์ ในกรณีนี้มักจะสังเกตเห็นกรอบ ก้าว(นามแฝง) - กำหนดสีเฉพาะให้กับพิกเซลโดยไม่คำนึงว่ารายละเอียดของภาพนั้นครอบคลุมทั้งหมดหรือเพียงบางส่วน ส่งผลให้เส้นของวัตถุในภาพขาดและมีขอบหยัก เพื่อแก้ปัญหานี้ กล้องที่มีเซนเซอร์ที่ไม่มีไมโครเลนส์จึงมีราคาแพง ตัวกรองการลบรอยหยัก(ฟิลเตอร์ลดรอยหยัก) และเซ็นเซอร์ที่มีไมโครเลนส์ก็ไม่จำเป็นต้องใช้ฟิลเตอร์ดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าในกรณีใด คุณต้องจ่ายเงินสำหรับสิ่งนี้ด้วยการลดความละเอียดของเซ็นเซอร์ลงบ้าง
หากวัตถุมีแสงสว่างไม่เพียงพอ ขอแนะนำให้เปิดรูรับแสงให้กว้างที่สุด อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของรังสีที่ตกกระทบบนพื้นผิวของเมทริกซ์ในมุมสูงชันอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน ไมโครเลนส์จะตัดสัดส่วนของรังสีดังกล่าวอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นประสิทธิภาพของการดูดกลืนแสงโดยเมทริกซ์ (ซึ่งไดอะแฟรมเปิดอยู่) จึงลดลงอย่างมาก แม้ว่าควรสังเกตว่ารังสีที่ตกกระทบในมุมสูงชันก็เป็นสาเหตุของปัญหาเช่นกัน การเข้าสู่ซิลิคอนของหนึ่งพิกเซล โฟตอนที่มีความยาวคลื่นยาวซึ่งมีกำลังทะลุทะลวงสูงสามารถถูกดูดซับโดยวัสดุขององค์ประกอบเมทริกซ์อื่น ซึ่งจะนำไปสู่การบิดเบี้ยวของภาพในที่สุด เพื่อแก้ปัญหานี้พื้นผิวของเมทริกซ์จะถูกปกคลุมด้วย "กริด" ทึบแสง (เช่นโลหะ) ซึ่งในช่องเจาะซึ่งมีเพียงโซนที่ไวต่อแสงของพิกเซลเท่านั้น
ในอดีต เซ็นเซอร์ฟูลเฟรมถูกใช้เป็นหลักในเทคโนโลยีสตูดิโอ และเซ็นเซอร์แบบคอลัมน์บัฟเฟอร์ในเทคโนโลยีมือสมัครเล่น เซ็นเซอร์ทั้งสองประเภทมีอยู่ในกล้องระดับมืออาชีพ
ใน ลวดลายคลาสสิคด้วยองค์ประกอบ CCD ที่ใช้ขั้วไฟฟ้าซิลิกอนโพลีคริสตัลไลน์ ความไวจะถูกจำกัดเนื่องจากการกระเจิงของแสงบางส่วนโดยพื้นผิวของอิเล็กโทรด ดังนั้น เมื่อถ่ายภาพในสภาวะพิเศษที่ต้องการความไวแสงเพิ่มขึ้นในบริเวณสีน้ำเงินและรังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม จึงใช้เมทริกซ์แบบรับแสงด้านหลัง ในเซ็นเซอร์ประเภทนี้ แสงที่บันทึกจะตกลงบนวัสดุพิมพ์ และเพื่อให้เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายในที่จำเป็น พื้นผิวจึงถูกขัดให้มีความหนา 10–15 ไมโครเมตร ขั้นตอนการประมวลผลนี้เพิ่มต้นทุนของเมทริกซ์อย่างมาก นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังเปราะบางมากและต้องการการดูแลที่เพิ่มขึ้นระหว่างการประกอบและการใช้งาน
เมทริกซ์เรืองแสงด้านหลัง
เห็นได้ชัดว่า เมื่อใช้ฟิลเตอร์แสงที่ลดทอนฟลักซ์ของแสง การดำเนินการเพื่อเพิ่มความไวแสงที่มีราคาแพงทั้งหมดจะสูญเสียความหมายไป ดังนั้นเมทริกซ์แบบรับแสงด้านหลังจึงถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์เป็นส่วนใหญ่
ความไว
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของอุปกรณ์บันทึก ไม่ว่าจะเป็นฟิล์มถ่ายภาพหรือเมทริกซ์ CCD ก็คือ ความไว- ความสามารถในการตอบสนองในทางใดทางหนึ่งต่อการแผ่รังสีแสง ยิ่งความไวแสงสูงเท่าใด การตอบสนองของอุปกรณ์บันทึกก็จะยิ่งต้องการแสงน้อยลงเท่านั้น ค่าต่าง ๆ (DIN, ASA) ถูกนำมาใช้เพื่อระบุความไว แต่ในที่สุดการปฏิบัติก็หยั่งรากเพื่อกำหนดพารามิเตอร์นี้ในหน่วย ISO (International Standards Organization - International Standards Organization)
สำหรับองค์ประกอบ CCD เดียว ควรเข้าใจการตอบสนองต่อแสงว่าเป็นการสร้างประจุ เห็นได้ชัดว่าความไวของเมทริกซ์ CCD คือผลรวมของความไวของพิกเซลทั้งหมด และโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์สองตัว
พารามิเตอร์ตัวแรกคือ ความไวแบบบูรณาการซึ่งเป็นอัตราส่วนของกระแสแสง (หน่วยเป็นมิลลิแอมป์) ต่อฟลักซ์การส่องสว่าง (หน่วยเป็นลูเมน) จากแหล่งกำเนิดรังสี องค์ประกอบสเปกตรัมซึ่งสอดคล้องกับหลอดไส้ทังสเตน พารามิเตอร์นี้ช่วยให้คุณประเมินความไวของเซ็นเซอร์โดยรวม
พารามิเตอร์ที่สองคือ ความไวแสงสีเดียวนั่นคืออัตราส่วนของขนาดของกระแสแสง (เป็นมิลลิแอมป์) ต่อขนาดของพลังงานแสงของรังสี (เป็นมิลลิอิเล็กตรอนโวลต์) ที่สอดคล้องกับความยาวคลื่นที่แน่นอน ชุดของค่าความไวสีเดียวทั้งหมดสำหรับส่วนของสเปกตรัมที่สนใจคือ ความไวของสเปกตรัม- ขึ้นอยู่กับความไวต่อความยาวคลื่นของแสง ดังนั้น ความไวของสเปกตรัมจึงแสดงความสามารถของเซ็นเซอร์ในการลงทะเบียนเฉดสีของสีหนึ่งๆ
เป็นที่ชัดเจนว่าหน่วยการวัดสำหรับทั้งความไวแบบอินทิกรัลและแบบเอกรงค์นั้นแตกต่างจากการกำหนดที่ได้รับความนิยมในเทคโนโลยีการถ่ายภาพ นั่นคือเหตุผลที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ถ่ายภาพดิจิตอลระบุไว้ในข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ ความไวเทียบเท่า CCD ในหน่วย ISO และเพื่อกำหนดความไวที่เทียบเท่ากัน ผู้ผลิตเพียงต้องการทราบการส่องสว่างของวัตถุ รูรับแสง และความเร็วชัตเตอร์ และใช้สูตรสองสามสูตร ตามข้อแรก ค่าการรับแสงจะคำนวณเป็นล็อก 2 (L *S /C) โดยที่ L คือความสว่าง S คือความไวแสง และ C คือค่าคงที่ของการรับแสง สูตรที่สองกำหนดค่าการรับแสงเป็น 2*log 2 K - log 2 t โดยที่ K คือค่ารูรับแสง และ t คือความเร็วชัตเตอร์ การหาสูตรที่ช่วยให้ L, C, K และ t คำนวณค่า S เท่ากับอะไรนั้นไม่ใช่เรื่องยาก
ความไวของเมทริกซ์เป็นค่ารวม ขึ้นอยู่กับความไวขององค์ประกอบ CCD แต่ละรายการ ความไวของพิกเซลเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับ "โฟตอนที่ถูกแทนที่ด้วยฝน" บริเวณที่ไวต่อแสง(ปัจจัยเติม) และประการที่สองจาก ประสิทธิภาพควอนตัม(ประสิทธิภาพควอนตัม) นั่นคืออัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนที่ลงทะเบียนต่อจำนวนโฟตอนที่ตกกระทบบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์
ในทางกลับกัน ประสิทธิภาพควอนตัมจะได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ประการแรกนี้ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน- ค่าที่แสดงถึงสัดส่วนของโฟตอนเหล่านั้นที่ "แฉลบ" จากพื้นผิวเซ็นเซอร์ เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเพิ่มขึ้น เศษส่วนของโฟตอนที่เกี่ยวข้องกับโฟโตอิเล็กทริกภายในจะลดลง
โฟตอนที่ไม่สะท้อนจากพื้นผิวเซ็นเซอร์จะถูกดูดซับ ก่อตัวเป็นพาหะประจุ อย่างไรก็ตาม โฟตอนบางส่วนจะ "ติด" ใกล้กับพื้นผิว และบางส่วนจะเจาะลึกเข้าไปในวัสดุขององค์ประกอบ CCD มากเกินไป เห็นได้ชัดว่าในทั้งสองกรณี พวกมันจะไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของกระแสแสง น. อำนาจการทะลุทะลวงของโฟตอนที่เข้าไปในสารกึ่งตัวนำ ก็เรียก ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมขึ้นอยู่กับทั้งวัสดุของเซมิคอนดักเตอร์และความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ อนุภาค "คลื่นยาว" จะแทรกซึมได้ลึกกว่า "คลื่นสั้น" มาก เมื่อพัฒนาองค์ประกอบ CCD จำเป็นสำหรับโฟตอนที่มีความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับการแผ่รังสีที่มองเห็นได้เพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงที่โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ภายในเกิดขึ้นใกล้กับหลุมศักย์ไฟฟ้า ซึ่งจะเป็นการเพิ่มโอกาสที่อิเล็กตรอนจะตกลงไปในหลุมนั้น
บ่อยครั้งที่ใช้คำนี้แทนประสิทธิภาพควอนตัม "เอาต์พุตควอนตัม"(ผลผลิตควอนตัม) แต่ในความเป็นจริงพารามิเตอร์นี้แสดงจำนวนพาหะของประจุที่ปล่อยออกมาเมื่อโฟตอนหนึ่งตัวถูกดูดกลืน แน่นอนว่าด้วยโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ภายใน ตัวพาประจุจำนวนมากยังคงตกลงไปในหลุมศักย์ขององค์ประกอบ CCD อย่างไรก็ตาม อิเล็กตรอน (หรือรู) บางส่วนจะหลีกเลี่ยง "กับดัก" ตัวเศษของสูตรที่อธิบายประสิทธิภาพควอนตัมคือจำนวนพาหะของประจุที่ตกลงไปในหลุมศักย์
ลักษณะสำคัญของ CCD matrix คือ เกณฑ์ความไว- พารามิเตอร์ของอุปกรณ์บันทึกแสงซึ่งระบุค่าต่ำสุดของสัญญาณไฟที่สามารถลงทะเบียนได้ ยิ่งสัญญาณนี้มีขนาดเล็กเท่าใด เกณฑ์ความไวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ปัจจัยหลักที่จำกัดเกณฑ์ความไวคือ กระแสมืด(กระแสมืด). ซึ่งเป็นผลมาจากการปล่อยความร้อนและเกิดขึ้นในองค์ประกอบ CCD เมื่อมีการป้อนศักย์ไฟฟ้าเข้ากับอิเล็กโทรด ซึ่งภายใต้หลุมศักย์ไฟฟ้าจะก่อตัวขึ้น กระแสนี้เรียกว่า "มืด" เพราะประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่ตกลงไปในบ่อโดยไม่มีฟลักซ์แสง หากฟลักซ์การส่องสว่างอ่อนค่าของกระแสแสงจะใกล้เคียงและบางครั้งก็น้อยกว่าค่าของกระแสมืด
อุณหภูมิของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับกระแสมืด - เมื่อเมทริกซ์ได้รับความร้อน 9 องศาเซลเซียสกระแสมืดจะเพิ่มเป็นสองเท่า เพื่อให้เมทริกซ์เย็นลง ต่างๆ ระบบกำจัดความร้อน (ระบายความร้อน). ในห้องภาคสนาม ลักษณะเฉพาะของน้ำหนักและขนาดซึ่งจำกัดการใช้ระบบทำความเย็นอย่างมาก บางครั้งใช้กล่องโลหะของห้องเป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ในอุปกรณ์สตูดิโอนั้นแทบไม่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับน้ำหนักและขนาดนอกจากนี้ยังอนุญาตให้ใช้ระบบทำความเย็นที่ใช้พลังงานสูงเพียงพอซึ่งจะแบ่งออกเป็นแบบพาสซีฟและแอคทีฟ
ระบบระบายความร้อนแบบพาสซีฟให้เฉพาะ "ปล่อย" ความร้อนส่วนเกินของอุปกรณ์ระบายความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศ ในขณะเดียวกัน ระบบระบายความร้อนมีบทบาทเป็นตัวนำความร้อนสูงสุด ทำให้การกระจายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น เห็นได้ชัดว่าอุณหภูมิของอุปกรณ์ระบายความร้อนต้องไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศแวดล้อม ซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบหลักของระบบพาสซีฟ
ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาสซีฟคือ หม้อน้ำ(ฮีทซิงค์) ทำจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่ดี ส่วนใหญ่มักมาจากโลหะ พื้นผิวที่สัมผัสกับบรรยากาศนั้นมีรูปร่างเพื่อให้มีพื้นที่กระจายมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่าพื้นที่การกระเจิงสูงสุดคือ หม้อน้ำเข็มมีรูปร่างเหมือน "เม่น" ประดับด้วย "เข็ม" กระจายความร้อน บ่อยครั้งที่พื้นผิวของหม้อน้ำถูกเป่าเพื่อบังคับให้ถ่ายเทความร้อน ไมโครพัดลม -เรียกว่าอุปกรณ์ที่คล้ายกัน คูลเลอร์(cooler มาจากคำว่า cool- ถึง cool), in คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทำให้โปรเซสเซอร์เย็นลง จากความจริงที่ว่า microfan ใช้พลังงานไฟฟ้า ระบบที่ใช้มันเรียกว่า "ใช้งานอยู่" ซึ่งผิดอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากตัวทำความเย็นไม่สามารถทำให้อุปกรณ์เย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่าบรรยากาศ ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง (40 องศาขึ้นไป) ประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อนแบบพาสซีฟเริ่มลดลง
ระบบระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่เนื่องจากกระบวนการทางไฟฟ้าหรือเคมีทำให้อุปกรณ์มีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศแวดล้อม จริงๆ แล้ว, ระบบที่ใช้งานอยู่“ผลิตความเย็น” อย่างไรก็ตาม ทั้งความร้อนของอุปกรณ์ทำความเย็นและความร้อนของระบบทำความเย็นจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ตัวอย่างคลาสสิกของเครื่องทำความเย็นแบบแอคทีฟคือตู้เย็นแบบธรรมดา อย่างไรก็ตาม แม้จะมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง แต่คุณลักษณะด้านน้ำหนักและขนาดของมันก็ไม่สามารถยอมรับได้แม้แต่กับอุปกรณ์ถ่ายภาพในสตูดิโอ ดังนั้นเธอ การระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่มั่นใจ ระบบเพลเทียร์ซึ่งการทำงานขึ้นอยู่กับการใช้เอฟเฟกต์ที่มีชื่อเดียวกัน เมื่อมีความต่างศักย์ที่ปลายของตัวนำสองตัวที่ทำจากวัสดุต่างกัน พลังงานความร้อนจะถูกปล่อยหรือดูดซับที่จุดเชื่อมต่อของตัวนำเหล่านี้ ( ขึ้นอยู่กับขั้วของแรงดัน) เหตุผลนี้คือการเร่งหรือลดความเร็วของอิเล็กตรอนเนื่องจากความต่างศักย์สัมผัสภายในของชุมทางตัวนำ
เมื่อใช้สารกึ่งตัวนำชนิด n และชนิด p ซึ่งมีการดูดซับความร้อนเนื่องจากการทำงานร่วมกันของอิเล็กตรอนและ "โฮล" เอฟเฟกต์การนำความร้อนสูงสุดจะเกิดขึ้น เพื่อปรับปรุงให้ดีขึ้น คุณสามารถใช้การผสมผสานแบบเรียงซ้อนขององค์ประกอบ Peltier และเนื่องจากทั้งการดูดกลืนความร้อนและการปลดปล่อยเกิดขึ้น องค์ประกอบต่างๆ จะต้องรวมกันเพื่อให้ด้านหนึ่งของเครื่องทำความเย็นเป็น "ร้อน" และอีกด้านเป็น "เย็น" อันเป็นผลมาจากการรวมกันของน้ำตก อุณหภูมิของด้าน "ร้อน" ขององค์ประกอบ Peltier ที่ไกลที่สุดจากเมทริกซ์นั้นสูงกว่าอุณหภูมิของอากาศโดยรอบมากและความร้อนจะกระจายไปในชั้นบรรยากาศด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์แบบพาสซีฟ นั่นคือหม้อน้ำและเครื่องทำความเย็น
การใช้เอฟเฟกต์ Peltier ทำให้ระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟสามารถลดอุณหภูมิของเซ็นเซอร์ลงได้ถึงศูนย์องศา ซึ่งช่วยลดระดับของกระแสมืดได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนของอาร์เรย์ CCD มากเกินไปอาจทำให้ความชื้นจากอากาศโดยรอบควบแน่นและทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ลัดวงจรได้ และในบางกรณี ความแตกต่างของอุณหภูมิที่จำกัดระหว่างระนาบที่เย็นและไวแสงของเมทริกซ์สามารถนำไปสู่การเสียรูปที่ไม่สามารถยอมรับได้
อย่างไรก็ตาม ทั้งหม้อน้ำ คูลเลอร์ และองค์ประกอบ Peltier ไม่สามารถใช้ได้กับกล้องภาคสนาม ซึ่งมีน้ำหนักและขนาดจำกัด เทคนิคนี้ใช้วิธีการตามสิ่งที่เรียกว่าแทน พิกเซลสีดำ(พิกเซลอ้างอิงสีเข้ม) พิกเซลเหล่านี้คือคอลัมน์และแถวที่ปกคลุมด้วยวัสดุทึบแสงตามขอบของเมทริกซ์ พิจารณาค่าเฉลี่ยสำหรับโฟโตเคอเรนต์ของพิกเซลสีดำทั้งหมด ระดับปัจจุบันมืด. เห็นได้ชัดว่าภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน (อุณหภูมิของสภาพแวดล้อมและตัวกล้อง กระแสแบตเตอรี่ ฯลฯ) ระดับของกระแสมืดจะแตกต่างกัน เมื่อใช้เป็น "จุดอ้างอิง" สำหรับแต่ละพิกเซล กล่าวคือ โดยการหักค่าของมันออกจากโฟโตเคอร์เรนต์ คุณจะสามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่าโฟตอนที่ตกกระทบองค์ประกอบ CCD จะสร้างประจุใด
เมื่อระงับกระแสมืดไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เราควรตระหนักถึงปัจจัยอื่นที่จำกัดเกณฑ์ของความไว มันคือ เสียงความร้อน(เสียงรบกวนจากความร้อน) สร้างขึ้นแม้ในกรณีที่ไม่มีศักย์ไฟฟ้าบนอิเล็กโทรด โดยการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายของอิเล็กตรอนไปตามองค์ประกอบ CCD เท่านั้น การเปิดรับแสงนานทำให้เกิดการสะสมของอิเล็กตรอนจรจัดทีละน้อยในหลุมศักย์ไฟฟ้า ซึ่งบิดเบือนค่าที่แท้จริงของกระแสแสง และยิ่งความเร็วชัตเตอร์ "นานขึ้น" อิเล็กตรอนก็จะ "หายไป" ในหลุมมากขึ้นเท่านั้น
อย่างที่คุณทราบ ความไวแสงของฟิล์มในตลับเดียวกันจะคงที่ กล่าวคือ ไม่สามารถเปลี่ยนจากเฟรมหนึ่งไปยังอีกเฟรมหนึ่งได้ แต่กล้องดิจิทัลช่วยให้คุณตั้งค่าความไวแสงที่เทียบเท่าได้เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละช็อต สิ่งนี้ทำได้โดยการขยายสัญญาณวิดีโอที่มาจากเมทริกซ์ - ในบางวิธีเรียกว่าขั้นตอนดังกล่าว "เพิ่มความไวเทียบเท่า"คล้ายกับการหมุนปุ่มควบคุมระดับเสียงของเครื่องเล่นเพลง
ดังนั้น ในสภาพแสงน้อย ผู้ใช้ต้องเผชิญกับภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออก ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มความไวเทียบเท่าหรือเพิ่มความเร็วชัตเตอร์ ในเวลาเดียวกัน ในทั้งสองกรณี เราไม่สามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อเฟรมด้วยเสียงของการกระจายแบบคงที่ได้ จริงอยู่ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าด้วยความเร็วชัตเตอร์ที่ "นาน" ภาพจะไม่ด้อยลงเท่ากับเมื่อขยายสัญญาณเมทริกซ์ อย่างไรก็ตาม เวลาเปิดรับแสงนานทำให้เกิดปัญหาอีกประการหนึ่ง ผู้ใช้สามารถ "บิด" เฟรมได้ ดังนั้น หากผู้ใช้วางแผนที่จะถ่ายภาพในที่ร่มบ่อยๆ ก็ควรเลือกกล้องที่มีรูรับแสงของเลนส์สูง รวมถึงแฟลชที่ทรงพลังและ "อัจฉริยะ"
ช่วงไดนามิก
เมทริกซ์จำเป็นต้องสามารถตรวจจับแสงได้ทั้งในแสงแดดจ้าและแสงในห้องต่ำ ดังนั้น หลุมศักย์ของเมทริกซ์จะต้องมีความจุมาก และยังสามารถรักษาจำนวนอิเล็กตรอนให้น้อยที่สุดในที่แสงน้อย และมีประจุขนาดใหญ่ที่ได้รับเมื่อฟลักซ์แสงที่มีกำลังสูงตกกระทบเซ็นเซอร์ และภาพที่เกิดจากเลนส์มักประกอบด้วยพื้นที่ที่มีแสงสว่างจ้าและเงามืด และเซ็นเซอร์จะต้องสามารถบันทึกเฉดสีทั้งหมดได้
ความสามารถของเซ็นเซอร์ในการสร้างภาพที่ดีในสภาพแสงที่แตกต่างกันและคอนทราสต์สูงนั้นถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ "ช่วงไดนามิก"ซึ่งเป็นลักษณะความสามารถของเมทริกซ์ในการแยกแยะภาพที่ฉายลงบนพื้นผิวการบันทึก โทนสีที่มืดที่สุดจากสีที่สว่างที่สุด เมื่อขยายช่วงไดนามิก จำนวนเฉดสีในภาพจะเพิ่มขึ้น และการเปลี่ยนระหว่างเฉดสีจะสอดคล้องกับภาพที่เกิดจากเลนส์มากที่สุด
ผลกระทบของช่วงไดนามิกต่อคุณภาพของเฟรม (A - ช่วงไดนามิกกว้าง, B - ช่วงไดนามิกแคบ)
คุณลักษณะที่อธิบายถึงความสามารถขององค์ประกอบ CCD ในการสะสมจำนวนหนึ่งเรียกว่า "ความลึกของศักยภาพดี"(ความลึกของหลุม) และช่วงไดนามิกของเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับมัน แน่นอนว่าเมื่อถ่ายภาพในสภาพแสงน้อย ช่วงไดนามิกจะได้รับผลกระทบจากเกณฑ์ความไวเช่นกัน ซึ่งจะถูกกำหนดโดยขนาดของกระแสมืด
เห็นได้ชัดว่าการสูญเสียอิเล็กตรอนที่ประกอบกันเป็นโฟโตเคอร์เรนต์นั้นไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในกระบวนการสะสมประจุของหลุมศักย์ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระหว่างการขนส่งไปยังเอาต์พุตของเมทริกซ์ด้วย การสูญเสียเหล่านี้เกิดจากการเลื่อนของอิเล็กตรอนที่ "หลุดออก" จากประจุหลักเมื่อมันไหลภายใต้อิเล็กโทรดถ่ายโอนถัดไป จำนวนอิเล็กตรอนที่แยกออกมายิ่งน้อยก็ยิ่งสูง ประสิทธิภาพการถ่ายโอนค่าใช้จ่าย(ประสิทธิภาพการถ่ายโอนค่าใช้จ่าย) พารามิเตอร์นี้วัดเป็นเปอร์เซ็นต์และแสดงเปอร์เซ็นต์ของประจุที่เหลืออยู่ระหว่าง "ข้าม" ระหว่างองค์ประกอบ CCD
ผลกระทบของประสิทธิภาพการถ่ายโอนสามารถแสดงให้เห็นได้จากตัวอย่างต่อไปนี้ หากสำหรับเมทริกซ์ 1024 X 1024 ค่าของพารามิเตอร์นี้คือ 98% ดังนั้นในการกำหนดค่าของโฟโตปัจจุบันของพิกเซลกลางที่เอาต์พุตของเมทริกซ์ จำเป็นต้องเพิ่ม 0.98 (จำนวนประจุที่ถ่ายโอน) เป็น กำลัง 1024 (จำนวนของ "การข้าม" ระหว่างพิกเซล) และคูณด้วย 100 (เปอร์เซ็นต์ ) ผลลัพธ์ไม่เป็นที่น่าพอใจอย่างสมบูรณ์ - ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นจะยังคงอยู่ประมาณ 0.0000001% เห็นได้ชัดว่าด้วยความละเอียดที่เพิ่มขึ้น ข้อกำหนดสำหรับประสิทธิภาพการถ่ายโอนก็ยิ่งเข้มงวดมากขึ้น เนื่องจากจำนวน "จุดตัด" เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ อัตราการอ่านเฟรมลดลง เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอัตราการถ่ายโอน (เพื่อชดเชยความละเอียดที่เพิ่มขึ้น) ทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่ "ถูกถอด" เพิ่มขึ้นอย่างไม่สามารถยอมรับได้
เพื่อให้ได้อัตราการอ่านเฟรมที่ยอมรับได้พร้อมประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุสูง เมื่อออกแบบอาร์เรย์ CCD จึงมีการวางแผนให้วางหลุมที่มีศักยภาพในตำแหน่ง "ลึก" ด้วยเหตุนี้ อิเล็กตรอนจึงไม่ "เกาะติด" กับอิเล็กโทรดถ่ายโอนอย่างแข็งขัน และสำหรับ "ตำแหน่งลึก" ของหลุมศักย์ที่มีการนำ n-channel มาใช้ในการออกแบบองค์ประกอบ CCD
กลับไปที่ตัวอย่างด้านบน: หากในเมทริกซ์ 1024 X 1024 ที่กำหนด ประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุคือ 99.999% ดังนั้นเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จากกระแสไฟของประจุกลางจะยังคงอยู่ที่ 98.98% ของค่าเดิม หากมีการพัฒนาเมทริกซ์ความละเอียดสูงขึ้น จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุที่ 99.99999%
กำลังบาน
ในกรณีที่เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายในทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนมากเกินไปจนเกินความลึกของหลุมศักย์ ประจุขององค์ประกอบ CCD จะเริ่ม "กระจาย" ไปทั่วพิกเซลข้างเคียง ในภาพปรากฏการณ์นี้เรียกว่า กำลังบาน(จากการบานของภาษาอังกฤษ - การเบลอ) จะแสดงในรูปของจุดสีขาวและรูปร่างที่ถูกต้อง และยิ่งมีอิเล็กตรอนมากเกินไป
การปราบปรามบานจะดำเนินการโดยระบบ การระบายน้ำอิเล็กทรอนิกส์(ท่อระบายน้ำล้น) ซึ่งงานหลักคือการกำจัดอิเล็กตรอนส่วนเกินออกจากบ่อที่มีศักยภาพ ตัวเลือกที่มีชื่อเสียงที่สุด การระบายน้ำในแนวตั้ง(Vertical Overflow Drain, VOD) และ การระบายน้ำด้านข้าง(ท่อระบายน้ำล้นด้านข้าง VOD)
ในระบบที่มีการระบายน้ำในแนวดิ่ง ศักย์ไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับสารตั้งต้นของเมทริกซ์ ซึ่งค่านี้จะถูกเลือกเพื่อให้เมื่อความลึกของหลุมศักย์ล้น อิเล็กตรอนส่วนเกินจะไหลจากมันไปยังสารตั้งต้นและกระจัดกระจายอยู่ที่นั่น ข้อเสียของตัวเลือกนี้คือการลดความลึกของหลุมที่มีศักยภาพและทำให้ช่วงไดนามิกขององค์ประกอบ CCD แคบลง ยังเห็นได้ชัดว่า ระบบนี้ไม่สามารถใช้ได้กับเมทริกซ์ที่มีไฟส่องหลัง
การระบายน้ำอิเล็กทรอนิกส์ในแนวตั้ง
ระบบระบายน้ำด้านข้างใช้อิเล็กโทรดที่ป้องกันอิเล็กตรอนของบ่อที่มีศักยภาพไม่ให้เจาะเข้าไปใน "ร่องระบายน้ำ" ซึ่งประจุไฟฟ้าส่วนเกินจะกระจายออกไป ศักย์ไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดเหล่านี้ถูกเลือกตามสิ่งกีดขวางล้นของหลุมศักย์ ขณะที่ความลึกไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามเนื่องจากอิเล็กโทรดการระบายน้ำทำให้พื้นที่ที่ไวต่อแสงขององค์ประกอบ CCD ลดลง ดังนั้นจึงต้องใช้ไมโครเลนส์
ท่อระบายน้ำอิเล็กทรอนิกส์ด้านข้าง
แน่นอน ความจำเป็นในการเพิ่มอุปกรณ์ระบายน้ำให้กับเซ็นเซอร์ทำให้การออกแบบซับซ้อนขึ้น แต่ไม่สามารถเพิกเฉยต่อความบิดเบี้ยวของเฟรมที่เกิดจากการบานได้ ใช่ และไม่สามารถใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ได้หากไม่มีการระบายน้ำ - มันมีบทบาทเป็น "ม่าน" ที่ความเร็วชัตเตอร์สั้นพิเศษ ซึ่งระยะเวลาน้อยกว่าช่วงเวลาที่ใช้ในการถ่ายโอนประจุจากรีจิสเตอร์กะขนานหลักไปยังบัฟเฟอร์ การลงทะเบียนแบบขนาน "ชัตเตอร์" ซึ่งก็คือการระบายน้ำป้องกันการแทรกซึมเข้าไปในหลุมขององค์ประกอบ CCD บัฟเฟอร์ของอิเล็กตรอนเหล่านั้นที่ก่อตัวขึ้นในพิกเซล "ไวต่อแสง" หลังจากเวลาเปิดรับแสงที่ระบุ (และสั้นมาก) ผ่านไป
พิกเซล "ค้าง"
เนื่องจากข้อผิดพลาดทางเทคโนโลยีในองค์ประกอบ CCD บางอย่าง แม้แต่ความเร็วชัตเตอร์ที่สั้นที่สุดก็นำไปสู่การสะสมของอิเล็กตรอนในหลุมที่มีศักยภาพเหมือนหิมะถล่ม ในภาพพิกเซลดังกล่าวเรียกว่า "เหนียว"(พิกเซลที่ติดอยู่) แตกต่างจากจุดรอบๆ อย่างมากทั้งในด้านสีและความสว่าง และไม่เหมือนกับสัญญาณรบกวนของการกระจายแบบคงที่ จุดเหล่านี้จะปรากฏที่ความเร็วชัตเตอร์ใดๆ และโดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิของเมทริกซ์
พิกเซลที่ติดอยู่จะถูกลบออกโดยใช้ในตัว ซอฟต์แวร์กล้องซึ่งให้การค้นหาองค์ประกอบ CCD ที่ชำรุดและจัดเก็บ "พิกัด" ไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน เมื่อสร้างภาพจะไม่คำนึงถึงค่าของพิกเซลที่มีข้อบกพร่อง แต่จะถูกแทนที่ด้วยค่าการแก้ไขของพิกเซลข้างเคียง ในการระบุความบกพร่องของพิกเซลในระหว่างกระบวนการค้นหา ค่าใช้จ่ายของพิกเซลจะถูกเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิง ซึ่งเก็บไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนของกล้องด้วย
ขนาดเส้นทแยงมุมของเมทริกซ์
บางครั้งมีการระบุพารามิเตอร์อื่น ๆ ของกล้องดิจิทัล ขนาดเส้นทแยงมุมของ CCD(โดยปกติจะมีหน่วยเป็นเศษส่วนของนิ้ว) ประการแรก ค่านี้เกี่ยวข้องกับคุณลักษณะของเลนส์ - ยิ่งขนาดเซนเซอร์ใหญ่ขึ้น ภาพที่เกิดจากออปติคก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น เพื่อให้ภาพนี้ครอบคลุมพื้นผิวการบันทึกของเมทริกซ์ได้อย่างสมบูรณ์ ขนาดขององค์ประกอบออปติกจะต้องเพิ่มขึ้น หากยังไม่เสร็จสิ้นและ "ภาพ" ที่สร้างขึ้นโดยเลนส์มีขนาดเล็กกว่าเซ็นเซอร์ พื้นที่รอบนอกของเมทริกซ์จะไม่มีการอ้างสิทธิ์ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี ผู้ผลิตกล้องไม่ได้ระบุว่าในรุ่นของตน สัดส่วนของเมกะพิกเซลที่แน่นอนกลายเป็น "ใช้งานไม่ได้"
แต่ใน "กล้องสะท้อนภาพ" แบบดิจิทัลที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี 35 มม. มักจะพบสถานการณ์ตรงกันข้ามเสมอ - ภาพที่เกิดจากเลนส์ซ้อนทับบริเวณที่ไวต่อแสงของเมทริกซ์ นี่เป็นเพราะเซ็นเซอร์ที่มีขนาดเฟรมของฟิล์ม 35 มม. มีราคาแพงเกินไป และนำไปสู่ความจริงที่ว่าส่วนหนึ่งของภาพที่เกิดจากเลนส์นั้นเป็น "เบื้องหลัง" อย่างแท้จริง ด้วยเหตุนี้ ลักษณะของเลนส์จึงเลื่อนไปยังบริเวณ "โฟกัสยาว" ดังนั้น เมื่อเลือกเลนส์แบบเปลี่ยนได้สำหรับกล้องดิจิตอล SLR คุณควรพิจารณา อัตราส่วนการซูม- ตามกฎแล้วมีค่าประมาณ 1.5 ตัวอย่างเช่น หากคุณติดตั้งเลนส์ซูม 28-70 มม. ช่วงการทำงานของเลนส์จะอยู่ที่ 42-105 มม.
อัตราส่วนนี้มีผลทั้งด้านบวกและด้านลบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การถ่ายภาพด้วยมุมกว้างซึ่งต้องใช้เลนส์ระยะฉายสั้นจะยิ่งยากขึ้น ออปติกที่มีทางยาวโฟกัส 18 มม. หรือน้อยกว่านั้นมีราคาแพงมากและใน "SLR" แบบดิจิทัลจะกลายเป็น 27 มม. เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เลนส์เทเลโฟโต้ก็มีราคาแพงมากเช่นกัน และด้วยความยาวโฟกัสที่มาก ตามกฎแล้ว รูรับแสงสัมพัทธ์จะลดลง แต่เลนส์ 200 มม. ราคาไม่แพงที่ปัจจัย 1.5 เปลี่ยนเป็นเลนส์ 300 มม. ในขณะที่เลนส์ 300 มม. "ของจริง" มีรูรับแสงตามลำดับ f / 5.6 รูรับแสง 200 มม. สูงกว่า f / 4.5
นอกจากนี้ เลนส์ทุกชนิดมีลักษณะความคลาดเคลื่อน เช่น ความโค้งและการบิดเบี้ยวของฟิลด์ ซึ่งแสดงออกมาในลักษณะการเบลอและความโค้งของภาพในบริเวณขอบของเฟรม หากขนาดของเมทริกซ์มีขนาดเล็กกว่าขนาดของภาพที่เกิดจากเลนส์ เซ็นเซอร์จะไม่บันทึก "พื้นที่ที่มีปัญหา"
ควรสังเกตว่าความไวของเมทริกซ์นั้นสัมพันธ์กับขนาดของพื้นที่บันทึก ยิ่งพื้นที่ไวแสงของแต่ละองค์ประกอบมีขนาดใหญ่เท่าใด แสงก็ยิ่งตกกระทบมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายในเกิดขึ้นบ่อยขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความไวของเซ็นเซอร์ทั้งหมด นอกจากนี้พิกเซลขนาดใหญ่ยังช่วยให้คุณสร้าง "ความจุที่เพิ่มขึ้น" ที่มีศักยภาพซึ่งส่งผลดีต่อความกว้างของช่วงไดนามิก ตัวอย่างของสิ่งนั้น ตัวอย่าง - เมทริกซ์"กล้องสะท้อนภาพ" ดิจิตอล ขนาดเทียบได้กับกรอบฟิล์ม 35 มม. เซ็นเซอร์เหล่านี้มักจะแตกต่างกันในความไวตามลำดับของ ISO 6400 (!) และช่วงไดนามิกต้องใช้ ADC ที่มีความลึกบิต 10-12 บิต
ในขณะเดียวกัน เมทริกซ์ของกล้องมือสมัครเล่นก็มีช่วงไดนามิกซึ่ง ADC 8-10 บิตก็เพียงพอแล้ว และความไวก็แทบจะไม่เกิน ISO 800 เหตุผลก็คือคุณสมบัติการออกแบบของเทคนิคนี้ ความจริงก็คือ Sony มีคู่แข่งน้อยมากในแง่ของการผลิตเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก (1/3, 1/2 และ 2/3 นิ้วในแนวทแยง) สำหรับเทคโนโลยีมือสมัครเล่น และสิ่งนี้เกิดจากแนวทางการพัฒนาที่มีความสามารถ ช่วงของรุ่นเมทริกซ์ เมื่อพัฒนาเมทริกซ์เจเนอเรชันถัดไปที่มีความละเอียด “ต่อเมกะพิกเซลมากขึ้น” รับรองความเข้ากันได้เกือบทั้งหมดกับเซ็นเซอร์รุ่นก่อนหน้า ทั้งในแง่ของขนาดและอินเทอร์เฟซ ดังนั้น นักออกแบบกล้องจึงไม่จำเป็นต้องพัฒนาเลนส์และ "การบรรจุแบบอิเล็กทรอนิกส์" ของกล้องตั้งแต่เริ่มต้น
อย่างไรก็ตาม เมื่อความละเอียดเพิ่มขึ้น บัฟเฟอร์ Parallel Shift Register จะจับภาพส่วนที่เพิ่มขึ้นของพื้นที่เซ็นเซอร์ ส่งผลให้ทั้งบริเวณที่ไวต่อแสงและ "ความจุ" ของหลุมศักย์ไฟฟ้าลดลง
ลดพื้นที่ไวแสงของ CCD ด้วยความละเอียดที่เพิ่มขึ้น
ดังนั้น เบื้องหลังทุกๆ “N +1 เมกะพิกเซล” จึงเป็นความอุตสาหะของนักพัฒนา ซึ่งน่าเสียดายที่มันไม่ประสบความสำเร็จเสมอไป
ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล
สัญญาณวิดีโอที่ผ่านเครื่องขยายเสียงจะต้องแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัลที่ไมโครโปรเซสเซอร์ของกล้องเข้าใจได้ สำหรับสิ่งนี้จะใช้ ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล ADC(ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล, ADC) - อุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นลำดับของตัวเลข ลักษณะสำคัญคือ ความลึกบิตนั่นคือจำนวนของระดับสัญญาณแยกที่รู้จักและเข้ารหัส ในการคำนวณจำนวนระดับ ก็เพียงพอแล้วที่จะเพิ่มพลังของความลึกบิตสองระดับ ตัวอย่างเช่น "8 บิต" หมายความว่าตัวแปลงสามารถระบุระดับสัญญาณ 2 ถึง 8 และแสดงเป็นค่าต่างๆ ได้ 256 ค่า
ด้วยความจุ ADC ขนาดใหญ่ เป็นไปได้ (ในทางทฤษฎี) ที่จะบรรลุผลที่มากขึ้น ความลึกของสี(ความลึกของสี) นั่นคือความลึกบิตของการประมวลผลสีที่อธิบาย จำนวนเงินสูงสุดเฉดสีที่สามารถทำซ้ำได้ ความลึกของสีมักจะแสดงเป็นบิต และจำนวนเฉดสีจะถูกคำนวณในลักษณะเดียวกับจำนวนระดับสัญญาณ ADC ตัวอย่างเช่น ด้วยความลึกของสี 24 บิต คุณจะได้เฉดสี 16777216
ในความเป็นจริงแล้ว ความลึกของสีสำหรับไฟล์ใน รูปแบบ JPEGหรือ TIFF ซึ่งคอมพิวเตอร์ใช้ในการประมวลผลและจัดเก็บภาพ จำกัดไว้ที่ 24 บิต (8 บิตสำหรับแต่ละช่องสี - น้ำเงิน แดง และเขียว) ดังนั้นบางครั้ง ADC ที่ใช้ซึ่งมีความลึกบิต 10, 12 และแม้แต่ 16 บิต (นั่นคือ ความลึกของสี 30, 36 และ 48 บิต) อาจถูกพิจารณาว่า "ซ้ำซ้อน" โดยไม่ได้ตั้งใจ อย่างไรก็ตามช่วงไดนามิกของเมทริกซ์ของอุปกรณ์ถ่ายภาพดิจิตอลบางรุ่นนั้นค่อนข้างกว้างและหากกล้องมีฟังก์ชั่นบันทึกเฟรมในรูปแบบที่ไม่ได้มาตรฐาน (30–48 บิต) จากนั้นในระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์เพิ่มเติม เป็นไปได้ที่จะใช้บิต "พิเศษ" อย่างที่คุณทราบ ข้อผิดพลาดในการคำนวณการเปิดรับแสงตามความถี่ของการสำแดงนั้นเป็นเรื่องรองลงมาจากความไม่ถูกต้องในการโฟกัส ดังนั้นความสามารถในการชดเชยข้อผิดพลาดดังกล่าวด้วยความช่วยเหลือของบิต "ล่าง" (ในกรณีที่เปิดรับแสงน้อยเกินไป) หรือ "บน" (ในกรณีที่เปิดรับแสงมากเกินไป) จึงมีประโยชน์มาก หากคำนวณการเปิดรับแสงโดยไม่มีข้อผิดพลาดการ "บีบอัด" 30–48 บิตเป็น 24 บิตมาตรฐานโดยไม่มีการบิดเบือนก็ไม่ใช่งานที่ยากเป็นพิเศษ
เห็นได้ชัดว่าช่วงไดนามิกของ CCD ควรเป็นพื้นฐานสำหรับการเพิ่มความลึกบิตของ ADC เนื่องจากด้วยช่วงไดนามิกที่แคบของ ADC ที่มี 10-12 บิตต่อแชนเนล จึงไม่มีอะไรให้จดจำ และบ่อยครั้งไม่สามารถเรียกอย่างอื่นได้นอกจากการประชาสัมพันธ์เพื่อพูดถึงสี "36 บิต" และแม้แต่ "48 บิต" ของ "กล่องสบู่" ที่เจียมเนื้อเจียมตัวด้วยเมทริกซ์ครึ่งนิ้วในแนวทแยง เพราะแม้แต่ 30 บิต สีต้องมีเซ็นเซอร์อย่างน้อยที่มีเส้นทแยงมุม 2/3 นิ้ว
กำลังโหลด...