نورپردازی برای تصاویر دوربین‌های مداربسته و راهنمای اجرای آن

راهنمای روشنایی و نورپردازی برای دوربین مداربسته

نورپردازی برای تصاویر دوربین مداربسته بسیار مهم است. پس چرا نور ضعیف در سیستم‌های مداربسته بسیار معمول است؟
تصاویر دوربین مداربسته، با برخورد نور یا مادون قرمز(IR) به سنسور دوربین، شروع می‌شوند. IR همان دارای نور است، اما طول موج طولانی آن خارج از محدوده چشم ما است ، بنابراین ما آن را نامرئی می‌نامیم. اما با این وجود دوربین‌ها به طور کلی هر دو را می بینند. بیایید با چیزهای قابل مشاهده با چشم شروع کنیم.

رنگین کمان‌ها تمام رنگ هایی را که انسان می تواند ببیند نشان می دهد. بنفش وآبی دارای طول موج‌های کوتاه و حدود 400nm (نانومتر: میلیاردیمم متر) هستند، که در طیف رنگین کمان در حدود 700nm در حال پیشرفت هستند.
ما بیشترین حساسیت را به نور سبز، وکمترین حساسیت را نسبت به ابی وقرمزداریم.نمودار استاندارد این (منحنی فتوپیک)است.
این در مترهای نور (اندازه گیری “لوکس”) تعبیه شده است. بنابراین وقتی در حال طراحی محیطی برای چشم انسان هستیم ، چهره‌ها هم‌ معنی پیدا می‌کنند.

به عنوان مثال، روزهای آفتابی ممکن است 30000lx باشد ، اما در یک دفتر کار به 500lx کاهش یابد ، و تنها 5lx روشنایی خیابان است.
اتفاقاً، به دلیل اینکه IR بیش از حد دید انسان است، بنا به چیزی که تعریف شده است متر لوکس شما نسبت به آن حساس نیست. توجه داشته باشید که فروشندگان دوربین‌های مداربسته (صفر لوکس)ممکن است، چیزی بیش از یک دوربین حساس به IR به شما، تحویل دهند.
سنسورهای دوربین‌ها، به طیف وسیعی از طول موج، نسبت به چشم ما پاسخ می دهند. حساسیت زیادی در ناحیه مادون قرمز است.

با این حال، برای فیلم رنگی واقعی، این IR باید سرکوب شود، تا فیلتر برش IR روی تراشه قرار گیرد.
در نتیجه، دوربین‌های رنگی و لامپ‌های IR برای استفاده با هم طراحی نشده‌اند. با این وجود، هنگامی که یک (دوربین روزانه / شبانه) به حالت تک رنگ تغییر می‌یابد، این فیلتر IR را به طور فیزیکی تغییر می‌دهد تا از حساسیت طبیعی IR در شب کاملاً استفاده شود.

برای بهترشدن وضوح تصویر، نورپردازی ما باید دوربین را به حداکثر کنتراست برساند. رنگ سیاه باید، به خوبی سیاه به نظر برسد. رنگ سفید باید تا حد ممکن روشن باشد. این به معنای نور زیاد در صحنه است ، اما مقدار فراوان چقدر است؟

قانون مربع معکوس

با دنبال کردن موارد زیر این را بهتر درک خواهیم کرد:

منبع ما مانند : نور خورشید یا لامپ برقی، به صحنه ای که در حال مشاهده هستیم می تابد. به طور طبیعی ، اینها هنگام سفر گسترش می یابند. بنابراین ، هرچه فاصله با هدف ما بیشتر باشد ، اشعه‌هایی که مستقیماً به آن برخورد می کنند کمتر می شوند ، پس کم نورتر هم می شود.

این (قانون مربع معکوس)است، زیرا وقتی فاصله را دو برابر می کنیم، کاهش نوربه صورت افقی و عمودی دو برابر می‌شود ، بنابراین ضریب تلفات چهار می شود. مقداری از نور پس زمینه منعکس نمی شود، زیرا اهداف سفید ممکن است فقط 80-90٪ کارآمد باشند.
عکاسان از یک قانون کلی استفاده می کنند، که یک صحنه متوسط فقط 18٪ بازتابنده است. سپس این اشعه منعکس شده هنگام استفاده از دوربین و از قانون مربع معکوس دچار مشکل می‌شود. فوکوس کردن آن از طریق لنز دوربین باعث کاهش قابل توجه آن می‌شود. اکنون می توانید درک کنید که کمترین میزان نور اصلی باعث بهتر دیده شدن تصویر می شود.

ممکن است کلافه شوید ، اما دوربین من می گوید که این تصویر درصورتی قابل استفاده است، که فقط با نور صحنه 1lx گرفته شود.

متأسفانه، شما بسیار ناامید خواهید شد.

با یک مثال واقع گرایانه، ممکن است (ویدیوی قابل استفاده) تولید کنندگان نشان دهد که اهداف سفید 30٪ خاکستری نشان می‌دهند. برای دستیابی به 100٪ خاکستری (یعنی سفید) بدیهی است که شما به 3 برابر نور نیاز دارید.
اطلاعات آنها، از لنز F1.0 نقل می‌کند. شما از F1.6 استفاده می کنید، بنابراین به 2.5 برابر نور بیشتری نیاز خواهید داشت.
شما سعی می‌کنید وضوح تصویر را با محدود کردن S / N به 40dB فقط با استفاده از 14dB حفظ کنید، بنابراین باید با استفاده از پنج برابر نور بیشتر جبران کنید.

البته شرایط متفاوت است ، اما قوانین فیزیک فرق نمی‌کند. تصاویر واضح و تمیز،به نور زیادی احتیاج دارند.

جبران نور پس زمینه و دامنه دینامیکی

موقعیت یابی بسیارحیاتی‌‌ است. کثیفی و تارعنکبوت موجود در خانه‌ها به خوبی منعکس می شوند و لامپ‌های گرم، باعث جذب حیات وحش می شوند.
لنز F1.0 می تواند، به طرز ناخوشایندی تصاویر شما را هنگام واکنش به تابش ونورخیره کند. تنظیمات جبران نور پس زمینه دوربین‌ها (BLC) ،ممکن است بتواند به شما کمک کند.
ما غالباً نورپردازی دوربین مداربسته را، در همان جهتی از دوربین نشان می‌دهیم که صحنه‌ها بتوانند از جلو روشن شوند. به یاد داشته باشید، اگر چراغ‌ها پشت هدف شما قرار بگیرند (مثلاً نور روز در یک درب خانه) فقط می توانید یک شبح را ببینید و جزئیات را از دست بدهید.
برای تصاویر مفید، روشن‌ترین و تاریک‌ترین قسمت‌های دید یک دوربین باید در (دامنه دینامیکی) آن باشد.

سعی کنید یکنواخت بودن نور صحنه را، با دوربین‌های معمولی 3: 1 به صورت بدی نگه ندارید و به طور کاملا عملی قرار دهید. مطابقت گسترش نور،با میدان دید دوربین یک هدف خوب است.
مدل سازی مبتنی بر رایانه، با نرم افزارهای قدرتمند و رایگان مانند www.relux.biz می تواند بسیار مفید باشد. در سال 2013 ، دوربین‌های دامنه دینامیکی گسترده (WDR) به شکل بسیارزیادی رایج شدند، اما به آنها هشدار داده شده،چون بسیاری از مشکلات طراحی بی دقت در روشنایی دوربین‌های مداربسته را برطرف نمی‌کنند.

نورپردازی با لامپ‌های نظارتی شبانه

در شب رنگهایی که ما درک می‌کنیم، می‌توانند بسیار تحت تأثیر رنگهای ساطع شده از منبع نور ما قرار بگیرند. در مقایسه با نور کامل روز، لامپهای تنگستن ،هالوژن (پخش رنگ)بسیار خوبی ارائه می دهند، اما هزینه‌های اجرای آن می‌تواند زیاد باشد.
تقریب‌های (نور سفید)از لامپ های متال هالید ، فلورسنت و LED خوب و با مصرف انرژی بیشتر است.

(سفید نارنجی)از لامپهای سدیم فشار بالا، امری عادی است اما نمایش رنگ آن بسیاربد است.
دوربین‌ها تمایل دارند که AWB (تعادل خودکار سفید) فعال باشد، اما این عملکرد ضعف رنگ‌ها را اصلاح نمی‌کند.

لامپهای سدیم کم فشار، بسیار کارآمد و معمول هستند اما فقط یک رنگ زرد منتشر می‌کنند، بنابراین تشخیص رنگها غیرممکن است.
در مورد نور مادون قرمزهم ، که در دوربین در حالت تک رنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد ، همین امر صدق می‌کند. مراقب باشید، هدفی که از پوشیدن ژاکت تیره و شلوار روشن در زیر نور مادون قرمز استفاده شده است ممکن است در مقابل نور مرئی برعکس ظاهر شود، زیرا ژاکت روشن و شلوار تیره، مواد طول موج را متفاوت بازتاب می کنند.

طول موج‌ها نیز، متفاوت متمرکز می‌شوند. لنزهای تصحیح شده با IR، برای کم کردن هرگونه اثر خارج از فوکوس، هنگام تغییر از روشنایی در شب هنگام طراحی شده‌اند. به خصوص هنگام استفاده از لنزهای غیر تصحیح شده ، اطمینان حاصل کنید که فوکوس با عنبیه کاملاً باز (حداقل عمق فوکوس) در زیر نور IR تنظیم شده است.
وقتی نورپردازی زیر نور روز است، عنبیه کاهش می‌یابد و افزایش DoF باید اثرات تغییر فوکوس را کاهش دهد.
لامپهای غیر پنهان مبتنی بر تنگستن، (درخشش قرمز عمیق در حدود 750 نانومتر) ، نسبت به لامپهای نیمه پنهان(درخشش نارنجی کم در حدود 830 نانومتر)، و کمتر از لامپهای پنهان (درخشش تقریباً نامرئی 950 نانومتر) نیاز به اصلاح کمتری دارند.
حساسیت دوربین‌ها نسبت به IR ، با افزایش طول موج کاهش می‌یابد ، بنابراین برای تولید تصویر، شما به نور IR بیشتری احتیاج دارید. (در وات بر متر مربع به جای لوکس).

انجام آزمایش‌های صحرایی به جای تکیه کردن به تخمین های مبهم تولید کننده در مورد عملکرد IR ، اکیداً توصیه می شود.

روشنایی LED

بدون شک LED ها، به پیشرفت دنیای دوربین‌های مدار بسته، چه مرئی و چه مادون قرمز کمک خواهند کرد. به عنوان مثال، خروجی لامپ‌های سیل در حال بهبود است، و برخی از دوربین‌های گنبدی اکنون چراغ هایی را حمل می‌کنند، تا اینکه به آرایه‌های جداگانه لامپ‌های استاتیک متکی باشند.

به معنای واقعی، طراحی نورپردازی برای مدت طولانی یک هنر تاریک بوده است.

غالباً روشنایی دوربین مداربسته، با تکیه بر آنچه در حال حاضر است نه تنها بسیار بد طراحی نشده است، بلکه اصلاً طراحی نشده است. امیدوارم یک لامپ بالای سر شما روشن شده باشد و این نشانه برخی ایده‌های جدید است.

منبع:

https://www.ifsecglobal.com/installers/cctv-lighting-guide/