Технология датчика Starlight помогает камере создавать пригодное для использования видео при наличии лишь небольшого количества окружающего света. Он не полагается на один «волшебный» датчик. Результат получается благодаря совместной работе датчика изображения, объектива, управления экспозицией и системы-обработки изображений. Хорошо спроектированная камера со звездным светом позволяет сохранить больше цветов и деталей, чем обычная камера, в затемненных помещениях, на улицах, парковках и в других местах с низкой-освещенностью. У него все еще есть ограничения, особенно когда сцена становится полностью темной или объект быстро движется.
Что такое технология датчика звездного света?
Технология датчика звездного света – это метод формирования изображения при слабом-освещении, используемый в камерах видеонаблюдения. Он сочетает в себе свето-чувствительный CMOS-датчик изображения, подходящую оптику, управление экспозицией и алгоритмы-обработки изображений для создания полезного видео при очень ограниченном окружающем освещении.
«Звездный свет» широко используется в сфере видеонаблюдения, но не является универсальным техническим стандартом. Не существует единой спецификации датчика, порога освещенности или сертификата, которому должна соответствовать каждая камера Starlight. Два продукта могут иметь одну и ту же этикетку и давать совершенно разные результаты.
Starlight также не следует путать с Sony STARVIS. STARVIS — это торговая марка Sony, обозначающая семейство датчиков изображения-, предназначенных для обеспечения высокой чувствительности в системах безопасности и промышленной обработки изображений. Многие камеры Starlight используют датчики STARVIS, в то время как другие используют датчики разных производителей. Даже при использовании одного и того же сенсора итоговое изображение зависит от объектива, прошивки, процессора и корпуса.
Датчик — это основа. Это не полная система.
Как работает технология камеры Starlight?
Свет проходит через объектив, достигает датчика изображения и становится электрическим сигналом. Камера со звездным светом улучшает этот процесс в нескольких точках, так что слабый сигнал остается пригодным для использования.
Датчик изображения улавливает слабый свет
Датчик содержит миллионы светочувствительных-пикселей. Каждый пиксель преобразует поступающие фотоны в электрический заряд. В темной сцене до сенсора доходит мало фотонов, поэтому полезный сигнал может быть погребен под электронным шумом.
К важным факторам низкой-освещенности относятся размер сенсора, размер пикселя, квантовая эффективность и шум считывания. Пиксели большего размера обычно собирают больше фотонов при аналогичных других условиях. Например, пиксель размером 2,9 мкм имеет примерно в 2,1 раза большую площадь поверхности, чем пиксель размером 2,0 мкм. Это не сделает окончательное изображение в 2,1 раза лучше, но может создать более сильный стартовый сигнал.
CMOS с задней-подсветкой, или BSI CMOS, уменьшает препятствия между падающим светом и светочувствительной областью. Многоуровневые датчики отделяют большую часть схемы обработки от светочувствительного слоя. Обе конструкции могут обеспечить более высокую производительность, но ни одна из них сама по себе не гарантирует качественного ночного видео.
Объектив определяет, сколько света достигает датчика
Меньшее число F-обычно означает большую диафрагму.и больше света достигает датчика. В сопоставимых условиях объектив F0,95 теоретически может пропускать примерно в 2,8 раза больше света, чем объектив F1,6.
Очень большая диафрагма также уменьшает глубину резкости, делает фокусировку более чувствительной и может увеличить размер и стоимость объектива. Фактическое пропускание зависит от стекла, покрытий, фокусного расстояния и механической конструкции.
Это имеет еще большее значение вскрытые камеры. Линза-обскура помещается за небольшим отверстием, но это отверстие может ограничивать свет. Сильный сенсор не может полностью компенсировать плохо подобранный объектив.
Экспозиция и усиление делают изображение ярче
Когда сцена становится темнее, камера может замедлить работу электронного затвора. Более длительная выдержка собирает больше света и может сделать статическую комнату намного ярче.
Это также может вызвать серьезное размытие изображения при движении.
Идущий человек может потерять детали лица. Могут испачкаться руки, края одежды и номерные знаки автомобиля. Таким образом, яркое изображение пустой-комнаты является слабым тестом эффективности наблюдения.
Камера также может увеличивать аналоговое или цифровое усиление. Усиление делает сигнал ярче, но усиливает шум. Некоторые камеры могут регулировать моторизованную диафрагму. Многие компактные и скрытые камеры используют фиксированную диафрагму, оставляя выдержку, усиление и обработку для обработки изменяющегося освещения.
Интернет-провайдер контролирует шум, цвет и детализацию
Процессор сигналов изображения (ISP) управляет экспозицией, балансом белого, цветом, резкостью, шумоподавлением и переключением с дневного-на-ночного режима.
Двумерное шумоподавление-работает в пределах одного кадра. Трехмерное-шумоподавление сравнивает несколько кадров. Временная обработка может очистить неподвижную сцену, но может создать ореолы вокруг движущихся объектов.
Сильное шумоподавление может стереть текстуру кожи, мелкий текст и узоры на ткани. Чрезмерная резкость создает ореолы и ложные края. Лучшая камера со звездным светом сохраняет полезные детали независимо от чрезмерной экспозиции, усиления или сглаживания.
Почему камеры Starlight могут дольше сохранять цвет?
Для цветного видео требуется больше полезного света, чем для черно--и-белого видео. Когда освещение падает, цветовые каналы становятся шумными и нестабильными. Обычная камера может раньше переключиться на монохромный режим, поскольку удаление информации о цвете дает более чистое изображение.
Звездная камера задерживает это переключение. Его датчик создает более сильный сигнал при слабом освещении, а объектив, элементы управления экспозицией и интернет-провайдер работают над сохранением информации о цвете. Это позволяет камере оставаться в цвете после того, как стандартная камера уже изменилась на черно-белую.
Цвет помогает определить:
- Куртка, сумка или автомобиль
- Продукт или упаковка
- Сигнальные огни или состояние оборудования
- Изменения в комнате или рабочей зоне
«Цветное ночное видение» не означает идеальную цветопередачу. По мере уменьшения освещенности насыщенность падает, баланс белого становится менее стабильным, а цветовой шум возрастает. Хорошо настроенная-камера должна переключиться на монохромный режим, когда цвет больше не дает достоверной информации.
Сохранение цвета любой ценой не является лучшим инженерным решением.
Звездный свет против инфракрасного ночного видения: в чем разница?
В изображениях звездного света в основном используется видимый окружающий свет.Инфракрасное ночное видениесоздает подсветку с помощью ИК-светодиодов.
|
Сравнение |
Изображение звездного света |
Инфракрасное ночное видение |
|
Основной источник света |
Лунный свет, уличные фонари, освещение комнаты или другой видимый окружающий свет |
Встроенные-или внешние ИК-светодиоды |
|
Ночное изображение |
Может оставаться в цвете при достаточном окружающем освещении |
Обычно черно-белый в ночном режиме |
|
Полная темнота |
Нельзя полагаться только на окружающий видимый свет |
Может работать с активной ИК-подсветкой. |
|
Эффективный диапазон |
Изменения в зависимости от доступного света и его направления |
Зависит от мощности ИК-излучения, угла луча, линзы и отражательной способности поверхности. |
|
Распространенные проблемы |
Шум, сдвиг цвета, размытие при движении |
ИК-отражение, белая дымка, передержка |
|
Видимость освещения |
В подходящих сценах активный свет не требуется. |
Светодиоды с длиной волны 850 нм могут светиться слабым красным светом; Длина волны 940 нм более незаметна, но обычно менее эффективна. |
Эти технологии не являются взаимоисключающими. Многие камеры сохраняют цвет, в то время как окружающий свет остается полезным, переключаются на монохромный режим при его падении и активируют ИК-подсветку в полной темноте.
На участке с постоянным уличным освещением звездный свет может сохранить более полезный цвет. Для герметичного помещения без света надежным выбором будет инфракрасное излучение. Комбинированная система охватывает больше условий, чем любая технология по отдельности.
Как прочитать характеристики камеры Starlight
Низкое значение люкс может выглядеть впечатляюще, но оно не отражает всей картины. Минимальное освещение полезно только тогда, когда известны условия испытаний.
Минимальная освещенность и люкс
Люкс измеряет освещенность. Минимальная-освещенность камеры показывает, насколько мало света ей необходимо для создания приемлемого изображения.
Проблема в том, что «пригодный для использования» не имеет единого определения. Производители могут проводить испытания при различных выдержках, уровнях усиления, диафрагме объектива, частоте кадров и порогах изображения. Значения цвета, черного-и-белого также необходимо разделить.
Не существует официального правила, согласно которому камера со звездным светом должна работать при освещении ниже 0,001 люкс. Эта цифра встречается во многих описаниях продуктов, но она не является универсальным порогом сертификации.
Выдержка, частота кадров и размытие в движении
Камера может поддерживать частоту кадров 30 кадров в секунду, однако наименьшее значение освещенности может быть измерено при выдержке более 1/30 секунды. Видеовыход по-прежнему может быть помечен как 30 кадров в секунду, даже если новая информация об изображении захватывается реже.
Для наблюдения кадры движущихся людей более ценны, чем яркий скриншот пустой комнаты. Проверьте, остаются ли лица, руки и края одежды чистыми на заданном расстоянии.
Апертура объектива, усиление и условия тестирования
При сравнении камер для слабого-освещения проверьте:
- Цветная и монохромная минимальная освещенность
- Объектив F-номер
- Выдержка и усиление, используемые для оценки
- Был ли активен медленный затвор, ИК или белый свет
- Фактическая частота кадров при слабом освещении
- Охватывает ли значение голый датчик, модуль камеры или готовую камеру.
Последний пункт имеет значение в скрытых камерах. Хороший модуль может терять значительную часть света за небольшим проемом, тонированной панелью, декоративной крышкой или стеклянной поверхностью.
WDR – это не то же самое, что низкая-светочувствительность
Широкий динамический диапазон (WDR) обрабатывает яркие и темные области в одном кадре. Чувствительность к низкой-освещенности позволяет обрабатывать сцену в целом темную.
Такие утверждения, как 120 дБ или 140 дБ, часто относятся к много-экспозиционному или системному-уровню WDR. Их не следует рассматривать как прямые измерения чувствительности к слабому-освещению.
Преимущества и ограничения камер Starlight
Основное преимущество простое: камера со звездным светом создает более полезное видео при ограниченном окружающем освещении.
Он может дольше сохранять цвет, уменьшать зависимость от видимого белого света и сохранять детали, которые может потерять стандартная камера. Это полезно на парковках, в магазинах, офисах, складах, коридорах, барах, клубах и на открытых площадках с постоянным фоновым освещением.
Границы одинаково ясны. Камера со звездным светом не может создать реальную информацию о сцене, если свет не достигает датчика. Медленный затвор создает размытие. Высокое усиление создает шум. Агрессивное 3D-шумоподавление удаляет мелкие детали. Туман, дождь, пыль, блики и грязные покрытия еще больше снижают контрастность.
Более высокие-производительные датчики и процессоры также могут увеличить стоимость, энергопотребление, тепловыделение и потребность в хранении данных. Плохая настройка при слабом-освещении может привести к повышению битрейта без дополнительных доказательств.
Более яркое изображение не обязательно является более полезным для наблюдения.
Цель — читаемые детали в реалистичном движении.
Что технология Starlight означает для скрытых камер
Работа при слабом-освещении становится сложнее, если камера скрыта внутри другого объекта. Спецификация датчика может быть сильной, но конечный результат определяет полный оптический путь.
Линзы-обскуры Limit Light Collection
Линзы-обскуры и миниатюрные линзы помещаются за небольшими отверстиями, но их эффективная апертура может ограничивать свет. Две скрытые камеры, использующие один и тот же датчик, могут работать по-разному, поскольку одна использует лучший объектив и более чистый оптический путь.
Модуль камеры при слабом-освещении следует тестировать с последним объективом, а не только с эталонным объективом большего размера на открытом стенде.
Корпус меняет оптический путь
Глубокое монтажное отверстие может блокировать-осевой свет. Темный пластик, тонированный акрил, зеркальный материал или декоративное стекло могут снизить пропускание. Плохое совмещение линзы и отверстия может смягчить или затемнить часть изображения.
Внутренние поверхности также могут отражать свет обратно в линзу. Эти эффекты становятся более заметными ночью, когда усиление увеличивается. Поэтому завершенное-тестирование продукта крайне важно.
ИК-отражение, мощность и тепло требуют внимания
ИК-излучение может отражаться от стекла, пластика, зеркальных покрытий или внутренней части корпуса. Это может привести к появлению белой дымки, ярких колец или серьезной передержки.
Улучшение характеристик звездного света может снизить потребность в ИК-подсветке ближнего-диапазона при наличии некоторого окружающего освещения. Это не может устранить необходимость в ИК-подсветке в каждой темной сцене.
Компактные скрытые камеры также имеют ограниченное пространство для процессоров, охлаждения и батарей. Сильное шумоподавление, усовершенствование искусственного интеллекта, высокая скорость передачи данных и непрерывная беспроводная передача потребляют энергию и выделяют тепло. Сбалансированные настройки обычно превосходят подход «все по максимуму».
Как правильно выбрать камеру для слабого-освещения
Не выбирайте камеру только потому, что ее название включает в себя «звездный свет», «суперзвездный свет» или «сверхнизкий свет».
Сравните всю систему:
- Сенсор и размер пикселя
- Апертура объектива и фактическое пропускание
- Цветная и монохромная минимальная освещенность
- Выдержка, использованная при тестировании-при слабом освещении
- Четкость движения на необходимом расстоянии
- Поддержка ИК или белого-света
- Закончены-ночные съемки вольера
- Требования к питанию, теплу, битрейту и объему памяти
Технология датчика звездного света наиболее полезна, когда она сохраняет цвет, детали и четкость движения при небольшом количестве действительно доступного света. Это не замена правильной оптики, реалистичных испытаний или дополнительного освещения в полной темноте.
Хайтекразвивается скрытая камера при слабом-освещениирешения для всего процесса визуализации, включая датчик, объектив, корпус, конструкцию ИК-излучения, ограничения мощности и конечное применение. Свяжитесь с Hytech, чтобы обсудить индивидуальный модуль камеры или конструкцию скрытого наблюдения для ваших целевых условий освещения.
Общие вопросы о технологии датчиков звездного света
Может ли камера Starlight видеть в полной темноте?
Не только с окружающим видимым светом. Если никакой полезный свет не достигает датчика, камере требуется ИК-излучение, белый свет, тепловидение или другой активный метод. В продуктах с полноцветным освещением 0 люкс обычно используется дополнительный свет, объединение изображений или соответствующая поддержка.
Sony STARVIS — это то же самое, что Starlight?
Нет. STARVIS — это бренд датчиков изображения-от Sony. Звездный свет – это более широкий термин для наблюдения, обозначающий работу в условиях низкой-освещенности. Камера Starlight может использовать датчик STARVIS, но эти термины не являются взаимозаменяемыми.
Звездный свет лучше инфракрасного ночного видения?
Звездный свет лучше, когда присутствует окружающий свет и цвет имеет значение. Инфракрасный более надежен в полной темноте. Камера, сочетающая в себе и то, и другое, обычно более универсальна.
Всегда ли более низкий рейтинг люкс означает лучшее видео?
Нет. Рейтинг имеет значение только в том случае, если известны выдержка, диафрагма, усиление, частота кадров, режим изображения и метод тестирования. Сопоставимые кадры движущихся объектов являются лучшим ориентиром для покупки.
