4 yếu tố chính quyết định đến hiệu suất ánh sáng yếu của camera

Thiếu ánh sáng đầy đủ là một vấn đề lớn mà các hệ thống giám sát và giám sát dựa trên camera phải đối mặt. Tiếp tục hành trình tìm hiểu sâu để hiểu bốn yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất ánh sáng yếu của camera.

Một trong những thách thức lớn trong các hệ thống theo dõi và giám sát là không đủ ánh sáng. Trước đây, ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng không rõ nét, mất chi tiết và nhiễu. Ngày nay, những cải tiến liên tục trong công nghệ cảm biến đã cho ra đời một thế hệ camera mới hoạt động xuất sắc trong điều kiện ánh sáng yếu. Bài viết này dự định đi sâu vào bốn yếu tố quyết định hiệu suất ánh sáng yếu của camera.

Hiệu suất ánh sáng yếu là gì và các yếu tố ảnh hưởng đến nó?

Hiệu suất ánh sáng yếu được định nghĩa là mức ánh sáng thấp nhất mà camera có thể chụp ảnh trong khi vẫn giữ được chất lượng hình ảnh chấp nhận được. Camera có cảm biến nhỏ, chẳng hạn như điện thoại di động, thường gặp vấn đề với hiệu suất ánh sáng yếu. Trước đây, việc đo hiệu suất trong điều kiện ánh sáng yếu thường thấy các quy trình kiểm tra không nhất quán hoặc phi logic (ví dụ: độ nhạy 0 lux). Tuy nhiên, vào năm 2018, tiêu chuẩn ISO 19093 đã được xuất bản để phác thảo các phương pháp đo lường và thông số kỹ thuật để thử nghiệm và phân tích hiệu suất ánh sáng yếu. 1 Kiểm tra ánh sáng yếu hiện đã trở thành một khía cạnh quan trọng trong đánh giá chất lượng camera tổng thể.

Hay nói cách khác, hiệu suất ánh sáng yếu là khả năng camera cung cấp hình ảnh dễ hiểu ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu bằng cách giữ lại các chi tiết và giảm thiểu nhiễu trong hình ảnh đầu ra. Camera ánh sáng yếu cho hình ảnh chất lượng cao ngay cả trong điều kiện ánh sáng cực kỳ yếu như trong hình bên dưới.

Các yếu tố góp phần vào hiệu suất ánh sáng yếu của camera là:

• Kích thước điểm ảnh

• Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR)

• khẩu độ ống kính

• Nhạy cảm

Bây giờ chúng ta hãy xem xét chi tiết từng yếu tố trên.

Kích thước điểm ảnh

Kích thước pixel là kích thước vật lý của một pixel trong cảm biến hình ảnh. Pixel là các giếng hình vuông thu thập các photon và kích thước pixel đề cập đến kích thước của giếng hình vuông này. Kích thước pixel trong các cảm biến đi kèm với hiệu suất ánh sáng yếu thường là 3µm hoặc lớn hơn. Giếng càng lớn, số lượng photon thu được càng cao và do đó hiệu suất của camera trong môi trường ánh sáng yếu sẽ tốt hơn. Điều này làm cho kích thước pixel trở thành một trong những yếu tố quan trọng nhất được cân nhắc khi chọn camera cho các ứng dụng ánh sáng yếu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng với kích thước pixel tăng lên, chỉ có ít pixel hơn có thể được cung cấp trong cảm biến hình ảnh nhỏ gọn, dẫn đến giảm độ phân giải hoặc tăng kích thước cảm biến.

Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR)

SNR hay Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, nói một cách đơn giản là tỷ lệ giữa số lượng tín hiệu (dữ liệu hình ảnh hợp lệ) với nhiễu (dữ liệu hình ảnh không hợp lệ) trong một hình ảnh. SNR cao hơn cho thấy tiếng ồn ít hơn. Trong một cảm biến hình ảnh, dòng điện tối và tiếng ồn của bóng bán dẫn là một số thành phần nhiễu chính. Camera thiếu sáng đi kèm với khả năng giảm thiểu các thành phần nhiễu này để đạt được SNR cao hơn, từ đó tạo ra hình ảnh chất lượng tốt.

Khẩu độ ống kính

Khẩu độ ống kính xác định lượng ánh sáng chiếu vào cảm biến. Đây là một cân nhắc thiết kế hơn là một đặc điểm kỹ thuật của một hệ thống hình ảnh. Để chụp ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu, bạn nên sử dụng khẩu độ ống kính lớn hơn để có nhiều photon đến được cảm biến hơn. Tuy nhiên, việc tăng khẩu độ ống kính sẽ làm giảm độ sâu trường ảnh của camera. Độ sâu trường ảnh là yếu tố cần cân nhắc quan trọng đối với ứng dụng có khoảng cách làm việc khác nhau và do đó, cần có thiết kế cẩn thận khi xây dựng hệ thống chụp ảnh thiếu sáng cho các ứng dụng như vậy.

Độ nhạy

Độ nhạy là chỉ báo về khả năng chuyển đổi năng lượng photon tới thành tín hiệu điện của cảm biến hình ảnh. Camera có độ nhạy cao cho phép chuyển đổi hiệu quả hình ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu thành đầu ra có chất lượng, đây là một tính năng không thể thiếu đối với camera trong điều kiện ánh sáng yếu. Khả năng phản hồi đồng nghĩa với độ nhạy và cũng cho biết hiệu quả của thiết bị chụp ảnh trong việc chuyển đổi photon từ cảnh thiếu sáng thành hình ảnh chi tiết.