Çözünürlük sensör üzerindeki piksel sayısı ile belirlenir. Günümüzde artık HD (720p), Full HD (1080p) çözünürlüklerin eskisi gibi popular olmadığı, 2K,4K,12Mpx,30Mpx vb gibi yüksek çözünürlükler CCTV marketinde projelerde hayatımıza giriyor. Yüksek kaliteli görüntü elde edebilmek amacıyla, yüksek kaliteli ve büyük göüntü sensörü olmalıdır.
Piksel boyutu görüntü kalitesinde oldukça önemli bir etkiye sahiptir. Büyük sensörler kullanıldığında, piksel daha büyük olur.
Görüntü sensörü, bir kameranın kritik bileşenidir. Görüntü sensörü sahnedeki ışığı alır ve elektrik sinyaline dönüştürür. Bu sinyal/ler bazı ek amplifikasyon (yükseltme) ve işlemlerden sonra sahnenin dijital görüntüsünü oluşturmak için gerekli bilgiyi sağlar.
Işık ayrı enerji demetleri olan fotonlardan oluşur. Bir sahnedeki ışık yoğunluğu artarsa, daha fazla sayıda fotonun kameraya doğru hareket edeceği anlamına gelir.
Kameranın görüntü sensörü, piksel olarak bilinen milyonlarca fotodedektörden (ışığa duyarlı noktalar) oluşur. Her piksel fotonları emer ve onları elektronlara dönüştürür, aslında gelen ışığı bir elektronik sinyale dönüştürür. Bir piksel, kameranın pozlama süresi veya pozlama aralığı olan belirli bir süre boyunca fotonları yakalamaya devam eder. Bu süreden sonra piksel okunur ve yükü ölçülür. Yeni bir pozlama aralığı başlar ve piksel yeniden yeni fotonlar yakalar.
| Shutter speed ve exposure (pozlama) terimleri genellikle birbirlerinin yerine kullanılır ancak Teknik olarak aynı şeyler değildir. -Shutter speed, sensörün ne kadar süreyle ışığa maruz kaldığını ifade eder. -Exposure, “shutter speed” (ne kadar süre) ve irisin (ne kadar geniş) açılmasından oluşur. Bununla birlikte, “exposure” genellikle shutter speed anlamında kullanılır ve bu da kafa karışıklığına yol açar. Birçok gözetleme kamerası irisi otomatik olarak mümkün olduğunca geniş olacak şekilde ayarlar veya sabit bir iris kullanır ve shutter speed’i anahtar parametre olarak bırakır. Gözetleme endüstrisinde kullanılan kameralar, shutter speed otomatik kontrol ayarını kullanır. Daha parlak sahnelerde, shutter speed daha hızlı olacaktır (ör 1/1000 sn), ancak ortamda yeterli ışık yoksa shutter speed yavaşlar. (ör 1/30 sn gibi) |
Her pixelin belirli bir boyutu vardır ve doygun hale gelmeden önce yalnızca belirli sayıda foton tutabilir. Pozlama süresi uzunsa veya sahne çok parlaksa, pikseller pozlama süresi dolmadan doygunluk noktalarına ulaşabilir. Bu durumda daha fazla foton yakalayamazlar. Piksellerin doygunluğu (satürasyonu) görüntüde aşırı pozlamaya neden olur.
Gözetleme endüstrisinde çözünürlük değerleri her geçen gün artmaktadır. Ancak üreticiler genellikle yüksek maliyetli büyük sensörler kullanmaktan kaçınıyorlar ve düşük çözünürlüklerde kullandıkları benzer sensör boyutlarını kullanıyorlar. Bu durum aynı sensör alanına daha fazla fotodedektör / piksel yerleştirilmesi anlamına gelmektedir, piksellerin küçülmesi durumunda daha az ışık yakalayabilir.
Sonuçta her pozlama aralığından sonra yük daha düşük olacaktır ve her pikselden gelen elektrik sinyali, görüntüyü oluşturmak için kullanılmadan önce daha fazla amplifikasyona ihtiyaç duyacaktır. Küçük piksellerdeki sinyal gürültü oranı (SNR), düşük sinyal nedeniyle daha düşüktür.
Basit olarak bir yorum yapacak olursak, aynı boyuttaki sensör alanı içinde piksel sayısı artarsa, daha yüksek çözünürlük elde edilir, ancak daha düşük kaliteli görüntü oluşur. Bu durum düşük ışıklı sahnelerde doğrudur, ancak görüntüde gürültü vardır. Eğer sensör boyutu arttırılırsa, her bir fotodedektör daha fazla foton yakalar ve az gürültülü daha güçlü sinyal oluşturur.
Daha büyük sensör kullanıldığında, kameranın tüm tasarımı sensöre uyum sağlayacak şekilde uyarlanmalıdır. Basit bir örnek, lensin yeni boyuta uyması ve çözünürlüğe uyması gerekliliğidir. Tabi bu durum kamerayı fiziksel olarak daha büyük hale getirir.
Daha fazla sinyal, daha az gürültü :
Sinyal gürültü oranı, SNR, istenen bir sinyalin seviyesini arka plan gürültüsünün seviyesiyle karşılaştıran bir ölçüdür. Piksel boyutu büyük bir sensörde, her bir piksel pozlama süresi boyunca daha fazla foton yakalar. Bu daha güçlü ya da yüksek diyebileceğimiz sinyal sağlar ve böyle daha yüksek SNR değeri elde edilir. Sensörden daha az gürültü ile, kamera daha iyi görüntü oluşturur.
Daha büyük piksellerle, her piksel doygun hale gelmeden önce daha fazla foton tutabilir. Bununla birlikte, piksellerin boyutu, kameranın daha kısa sürede yeterli fotonu yakalamasını sağladığından, pozlama süresinin azaltılmasını da mümkün kılar. Bu durumda daha kısa bir pozlama, hızlı hareketli objelerin olduğu sahnelerde daha iyi yakalama sağlar ve motion blur olarak bilinen problemi de minimize eder.
Piksel boyutu hesaplama :
| = sensörün yatay genişliği (mm) * 1000 / kameranın yatayda desteklediği çözünürlük Örnek : 1/3” sensörün genişliği 4.8mm , yüksekliği 3.6mm’dir. =4.8*1000/2048 = 2.34um |
Sensör boyutunu değişken yapıp, çözünürlüğü sabit tuttuğumuzda, piksel boyutu görüldüğü üzere artmaktadır.
Kamera alımlarında her ne kadar çözünürlük ne kadar yüksek olursa o kadar iyi olur anlayışı hakim olsa da, çözünürlük artışlarında, sensör boyutuna dikkat etmek elde edilecek görüntü performansı için oldukça önemli olacaktır.
