تشکیل تصویر در دوربین های مداربسته کاملا منوط به شرایط نور موجود در محیط است. زمانی که نور از سطح جسم به لنز دوربین می تابد تصویر تشکیل می شود. حتی نور IR که به دلیل طول موج آن برای چشم انسان نامرئی است می تواند توسط دوربین مداربسته تشخیص داده شود و ایجاد تصور کند. در این مقاله قصد داریم به اهمیت نور در تشکیل تصویر دوربین مداربسته بپردازیم.
تعریف طیف نوری
نور مرئی دارای طیف های نوری متفاوتی است که اگر آن را تفکیک کنیم رنگ های مختلفی خواهد داشت. برای مثال رنگین کمان تمامی رنگ هایی که چشم انسان قادر است آن ها را ببیند را در خود دارد. رنگ های بنفش و آبی دارای طول موج کوتاهی برابر با 400 نانومتر و قرمز برابر با 700 نانومتر هستند. چشم انسان بیشر به رنگ سبز حساس است و کمتر به آبی و قرمز. نمودار استاندارد این اطلاعات را با نام نمودار photopic می نامند.
تعریف لوکس و روشنایی (Illumination)
روشنایی، Illumination و یا شدت نور، یک اصطلاح فیزیکی است که به انرژی کل نور قابل مشاهده در یک واحد اشاره دارد. نام این واحد لوکس است. دوربین هایی با Illumination پایین قادرند تصاویر با کیفیت بالا در شرایط کمتر از استاندارد نوری برای تشکیل تصویر ارائه دهند.
میزان شدت روشنایی یک محیط را با واحد لوکس (Lux) نشان می دهند. دوربین های مداربسته دارای میزان لوکس متفاوتی هستند و در شرایط کم نوری عملکرد متفاوتی دارند. برخی دوربین ها دارای لوکس صفر 0LUX هستند. این بدین معناست که می توانند در تاریکی مطلق نیز تصاویری واضح ارائه کنند. همان طور که گفتیم دوربین های مداربسته دارای لوکس های متفاوتی اعم از 0/01، 0/001، 0/0001، 0/05، 0/005، 0/0005 هستند. اما میزان Illumination بستگی به ساختار دیافراگم لنز دارد که با نام F value خوانده می شود. هر چه F value کمتر باشد عدد لوکس مورد نیاز دوربین برای تشکیل تصویر نیز کمتر خواهد بود. عبارت دیگری نیز با نام لوکس رنگ نیز وجود دارد که مربوط به قدرت تشخیص رنگ در شرایط نوری نامساعد توسط دوربین است و مقداری ما بین 0.0004LUX تا یک لوکس دارد.
لوکس مناسب برای یک دوربین مداربسته چقدر است؟
به طور کلی هر چه نور مورد نیاز دوربین برای تشکیل تصویر کمتر باشد آن دوربین قوی تر است و عملکرد بهتری در تاریکی دارد. اما دوربین های معمولی امروزی دارای لوکس 0/1 هستند (تقریبا روشنایی یک شمع در یک اتاق ده متری). تمامی دوربین ها برای تشکیل تصویر به حداقل صد برابر این مقدار نیاز دارند. اما سوالی که پیش می آید این است که پس چگونه بسیاری از دوربین ها در تاریکی مطلق نیز می توانند تصاویر واضح و با کیفیت ارائه کنند. پاسخ این است که این دوربین ها از نور مادون قرمز IR استفاده می کنند.
در واقع این دوربین ها که با نام دوربین های دید در شب IR نیز خوانده می شوند، در ساختار خود دارای ال ای دی های مادون قرمز هستند که از طریق آن ها نور مورد نیازشان برای تشکیل تصویر تامین می گردد. این نور در طیف نور های مرئی قرار نمی گیرد. بنابراین در محدوده دید چشم انسان نیست. اگر حساسیت دوربین نسبت به نور مادون قرمز بیشتر باشد عملکرد دید در شب مناسب تری هم خواهد داشت.
حداقل نور مورد نیاز MINIMUM ILLUMINATION
استاندارد های حداقل نور مورد نیاز برای تشکیل تصویر:
- 0.1Lux: تاریکی نرمال
- 0.01Lux: تاریکی همراه با نور ماه
- 0.001Lux و کمتر: نور ستارگان
فیلتر IR-CUT
سنسور دوربین مدار بسته نسبت به طیف گسترده تری از امواج نوری حساس است و بیشترین حساسیت آن نسبت به نور IR است. با این حال خود نور IR نیز می تواند گاهی اوقات تصویر را مختل کند به همین دلیل از فیلترهایی با نام IR-cut در دوربین ها استفاده می شود که در مواقع لزوم نور IR را قطع کند. دوربین از نور IR بیشتر در شب استفاده می کند. بهترین نور برای تشکیل تصویر در دوربین مداربسته میزانی است که با وجود آن کنتراست تصویر به حداکثر برسد.
فیلتر IR-CUT یک قطعه مکانیکی است که در داخل دوربین و ما بین لنز و سنسور قرار می گیرد و بین دو حالت روز و شب سوئیچ می شود. در هنگام شب این قطعه از جلوی سنسور کنار رفته و اجازه می دهد تا نور IR به سنسور برسد. در حالت روز بر عکس فیلتر ما بین سنسور و لنز قرار گرفته و از رسیدن نور IR به سنسور جلوگیری می کند.
