اصول نورپردازی برای دوربین مداربسته

اکثر سرقت ها در زمان کاهش نور محیط انجام می شود. تاریکی شب زمان خوبی برای این کار است. یکی از چالش های نصاب های دوربین مداربسته باید تضمین کیفیت مناسب تصویر، در هر شرایط نوری باشد. برای رسیدن به نقطه بهینه به لحاظ نوری در 24 ساعت شبانه روز باید 6 فاکتور اصلی را مد نظر داشته باشید:

فاصله سوژه از دوربین

انواع نورپردازی

زاویه نورپردازی

کیفیت نورپردازی

یکپارچگی نور با دوربین و لنز

هزینه های پیاده سازی و نگه داری

حساسیت به نور در دوربین مداربسته مشخص می کند تا چه زمانی از روز دوربین شما می تواند تصاویر رنگی ارائه دهد. هرچقدر مقدار فاکتور illumination (درخشش) مورد پشتیبانی دوربین مداربسته کم تر باشد، نور محیطی کمتری برای تصویربرداری رنگی نیاز است.

کم ترین میزان illumination که در مشخصات فنی یک دوربین مداربسته ذکر می شود، از طریق تست های تولید کننده محصول به دست می آید. این مقدار نشان دهنده راهی است که از طریق آن میزان حساسیت دوربین سنجیده می شود. به عبارت دیگر حداقل مقدار نور محیط که با واحد اندازه گیری lux شناخته می شود، کم ترین میزان نوری است که در تصویر می توان چهره اشخاص و هویت اشیا محیط را تشخیص داد.

مقدار Lux دوربین مداربسته چقدر باید باشد؟

نور سفید مانند نور خورشید، لامپ، نور LED و... با واحد اندازه گیری Lux نشان داده می شود. یک لاکس (1 Lux) معادل نوری است که یک شمع بر روی یک صفحه دارای ابعاد یک متر مربع ایجاد می نماید. در استاندارد آمریکایی این مقدار معادل نور یک شمع بر روی صفحه دارای ابعاد یک فوت مربع است.

lumen candle

light modes

میزان Lux محیط در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است. هرچقدر دوربین مداربسته دارای حساسیت نوری بالاتری باشد، می تواند در Lux محیطی کمتری تصاویر رنگی و واضح تحویل دهد. مقدار عددی Lux در شبانه روز از 100.000 در یک روز آفتابی تابستان با شدت نور بالا تا مقدار 0.0001 در یک شب ابری بدون نور ماه و تاریکی زیاد متغیر است. در تصویر زیر می توانید به صورت حدودی میزان lux را در ساعات و شرایط مختلف شبانه روز بررسی نمایید:

انواع نورپردازی:

نورپردازی محیط برای دریافت تصاویر مناسب دارای روش های مختلفی است. می توان از انواع منابع انرژی دارای توان های مصرفی مختلف برای نورپردازی استفاده نمود. در ادامه به انواع این روش ها و انواع روش های نورپردازی محیط می پردازیم.

لامپ رشته ای : برای دوربین مداربسته استفاده از لامپ رشته ای نامناسب است. این لامپ ها صرفه اقتصادی نیز ندارد. این لامپ ها اغلب برای استفاده گران هستند و هم چنین نیاز به تعویض نیز دارد. (3 بار در سال در صورت استفاده مداوم). استفاده از این نوع لامپ ها در حال کاهش و منسوخ شدن می باشد.

لامپ فلورسنت: استفاده از این لامپ ها به دلیل وجود حالتی به نام "beating" برای دوربین مداربسته توصیه نمی شود. این لامپ ها عموما کم مصرف هستند و برای استفاده رد محیط داخل خانه تولید می شوند. لامپ های فلورسنت دارای مصرف کم تری به نسبت لامپ های تنگستن می باشد.

لامپ هایLED: استفاده از LED جهت نورپردازی دوربین مداربسته با سرعت بالایی رو به رشد است. این لامپ ها بسیار به صرفه هستند و اعتماد بالایی در استفاده از آن ها وجود دارد. کم ترین هزینه مصرف برق در بیبن منابع نورپردازی در لامپ های LED وجود دارد.

نور مادون قرمز چیست؟

نور مادون قرمز نوری است که چشم انسان قادر به دیدن آن نیست اما سنسور تصویر دوربین مداربسته توانایی دیدن آن را دارد. نور مادون قرمز دارای طول موجی بالاتر از محدوده دید انسان است. این طول موج مقداری در حدود 700 الی 1100 نانومتر می باشد.

تصاویر دریافتی از بازتاب نور مادون قرمز به صورت سیاه و سفید می باشد لذا دریافت تصاویر رنگی با این نور امکان پذیر نیست. دوربین هایی که از نور مادون قرمز برای روشنایی شب استفاده می کنند به دوربین مداربسته Day/Light معروف می باشند.

 

دیافراگم دوربین مداربسته:

دیافراگم (Aperture) در دوربین مداربسته تعیین می کند که چه میزان نور از لنز دوربین عبور کند و به سنسور تصویر برسد. دیافراگم با F-STOP نیز شناخته می شود. هرچقدر مقدار F-STOP کم تر باشد نوری که از لنز عبور می کند بیشتر است. این مقدار بسته به تولید کننده لنز می تواند اندکی متغیر باشد.

نکته: در دوربین مداربسته به دیافراگم IRIS نیز گفته می شود.

به طور کلی هیچ وقت میزان نوری که از محیط به سنسور تصویر دوربین می رسد به اندازه کل نور محیط نمی باشد. حداکثر میزان ممکن نوری که به سنسور تصویر می رسد 20% نور محیط است که در حالت F-STOP=1 به دست می آید. به این حالت دیافراگم کامل گفته می شود.

در جدول زیر مقدار حدودی نور عبوری و Lux را برای F-STOP های مختلف مشاهده می نمایید:

مقدار F-STOP

میزان نور عبوری (%)

میزان نور محیط مورد نیاز برای ایجاد lux=1 در دوربین

f/1

20%

5 lux

f/1.2

15%

7.5 lux

f/1.4

10%

10 lux

f/1.6

7.5%

13.3 lux

f/1.8

6.25%

16 lux

f/2

5%

20 lux

f/2.4

3.75%

30 lux

f/2.8

2.5%

40 lux

f/4

1.25%

80 lux

 

هرچقدر مقدار F-stop افزایش می یابد به معنای بسته تر شدن دیافراگم است. در تصویر زیر مفهوم بسته شدن دیافراگم بسته به مقادیر مختلف F-STOP نمایش داده شده است.


shutter diafragma

بسته تر شدن دیافراگم باعث کاهش عمق تصویر نیز می شود. هرچقدر عمق تصویر بیشتر باشد تصویر اشیا موجود در محیط در فاصله دورتر واضح تر دیده می شود. این حالت را با زمانی مقایسه نمایید که چشمان خود را به حالت نیمه باز در می آورید. در این حالت سوژه های دورتر در تصویر چشم شما، کمی تار می شود و اشیا نزدیک تر را مشاهده خواهید نمود.

انواع لنز دوربین مداربسته و مقدارF-STOP:

لنزهای مورد استفاده در دوربین های مداربسته بسیار متنوع است. لنزهای ثابت که با فواصل کانونی مختلف و ثابت مشخص می شود. هم چنین لنزهای متحرک (لنزهای وریفوکال Varifocal) که می توان فاصله کانونی آن ها را به صورت دستی تنظیم نمود.

image diffrence diafragma

اما فاصله کانونی چیزی جدای از دیافراگم و مقدار F-STOP در لنز است. در بسیاری از لنز های دوربین مداربسته مقدار دیافراگم عددی ثابت است. لذا امکان تغییر میزان نور ورودی از لنز وجود ندارد. برای فهمیدن F-STOP در لنز دوربین مداربسته باید به اطلاعات درج شده بر روی آن دقت کرد.

در دوربین مداربسته دیافراگم با نام IRIS شناخته می شود. برخی از لنزها با نام لنزهای Auto-IRIS شناخته می شود. این لنزهای قادر هستند میزان نور ورودی به دوربین را به صورت خودکار تنظیم نمایند. در لنزهای Auto-IRIS مقدار درج شده برای F-STOP معادل بیشترین مقدار نوردهی ممکن از طریق دیافراگ لنز می باشد.

در تصویر زیر دو لنز دوربین مداربسته را مشاهده می کنید. همانطور که مشاهده می نمایید مقدار مربوط به دیافراگم لنز بر روی آن درج شده است.

آزمون بررسی کیفیت نور محیط:

برای رسیدن به بهترین نورپردازی دوربین مداربسته به توجه به نیازهای خود گام هایی که در ادامه گفته شده است را انجام دهید:

 

از نورپردازی با نور سفید استفاده کنم یا مادون قرمز؟

 

مزایا

معایب

نور سفید

قابلیت بازدارندگی به دلیل دیده شدن

راه اندازی سریع

تصاویر رنگی

راه اندازی ساده

آلودگی نوری

فاصله کم قابل پوشش

نور مادون قرمز

پنهان بودن

پوشش فواصل زیاد

عدم ایجاد آلودگی نوری

عدم دارا بودن قابلیت بازدارندگی

راه اندازی سخت تر به نسبت نور سفید

 

اطمینان حاصل کنید زوایه افقی نورپردازی شما به طور کامل محیط تصویر را پوشش می دهد. با استفاده از نرم افزارهای محاسبه لنز دوربین مداربسته مقدار illumination و زاویه دید قابل محاسبه می باشد.

cctv lens F
cctv lens F mob

بیشترین فاصله نورپردازی ممکن چقدر است؟ بر اساس مدل سیستم نورپردازی خود زاویه و فاصله مورد نیاز را بررسی و تجهیزات لازم را تهیه کنید.

در صورتی که از نور سفید در شب استفاده می کنید اطمینان حاصل کنید که رنگ ها به درستی در شب نمایش داده می شود. رنگ ها قرمز، سبز و آبی باید دقیقا در زمان عملکرد حالت شب مشاهده شود و قابل تفکیک باشند.

هزینه های مربوط به نورپردازی را در نظر بگیرید. میزان توان مصرفی نور سفید و نور مادون قرمز را مقایسه کنید تا از هزینه اضافی برق جلوگیری شود.

در صورتی که از از نور مادون قرمز استفاده می کنید به طول موج آن دقت نمایید. cl,kطول موج کمتر به معنای قدرت پرتاب نور بیشتر و در نتیحه پوشش مسافت بیشتر است. بهترین طول موج نور مادون قرمز معادل 850 نانومتر است.

در زمان نصب دوربین مداربسته به این نکته دقت کنید که نباید دوربین به صورت مستقیم به سمت منبع نور باشد. بهترین راه نصب دوربین و منبع نور در زاویه ای یکسان است. در مسیر نورپردازی نباید مانعی وجود داشته باشد که باعث ایجاد سایه در محیط گردد.

دوربین و لنز آن را مد نظر داشته باشید. دوربین مداربسته با کارایی بالا به همراه یک لنز مناسب باعث ایجاد تصاویر با کیفیت می شود. در صورت استفاده از لنز نامناسب باید از نورپردازی اضافی برای دریافت تصاویر بهتر استفاده نمایید.