Hej svima, Jake je iz AB Camera Modules, a danas želim da probijem žurbu oko modula kamere od 1MP—posebno njihove preciznosti balansa bijele boje. Možda mislite: "1MP? Nije li to drevna tehnologija u poređenju sa 4K ili 8K ovih dana?" Naravno, te kamere visoke rezolucije dobijaju sav sjaj, ali moduli od 1MP su i dalje radni konji za sve, od IoT senzora do sigurnosnih kamera početnih nivoa, a preciznost balansa bijele boje (WB) je neosporna za koliko su ti snimci zapravo korisni. Shvaćam—kada je cijeli vaš portfolio izgrađen na modulima od 1MP kao što su naše popularne opcije, stalno postavljam ovo pitanje: Koliko je njihov WB zapravo tačan? Hajde da ovo razložimo bez žargona i ubacimo neki kontekst iz stvarnog svijeta iz modula koje svakodnevno isporučujemo.
Prvo, uvjerimo se da smo na istoj stranici: balans bijele boje je sve u tome da bijeli objekti izgledaju bijelo, a ne plavo ili žuto, pod različitim osvjetljenjem. Šolja za kafu koja je bijela ne bi trebala izgledati kao da je obojena u blijedoplavo pod toplim unutrašnjim svjetlom ili izbijeljena na suncu pod hladnom dnevnom svjetlošću. Za kamere visoke rezolucije, to je cijela stvar s naprednim senzorima i procesorskim čipovima, ali za module od 1MP, to je mješavina ugrađenog ISP-a senzora slike (procesor signala slike), objektiva i kalibracije koju radimo u kući – stvari koje su mnogo važnije od tehničkih listova koji bi mogli učiniti da zvuči.
Sada, 1MP zvuči osnovno, ali nisu svi moduli jednaki. Vidio sam momke kako škrtare na jeftinim senzorima da bi skratili uglove, a oni će propasti na WB. Ali kada odaberete solidnu osnovu senzora (poput onih koje koristimo), WB je zapravo prilično dosljedan za ono za što su ovi moduli dizajnirani. Počnimo s brojevima jer to ljudi obično prvo pitaju. Tipično, za kalibrirane 1MP module poput našegModul kamere velike brzineiliOV9732 Modul kamere, WB greška pada između 2 i 5 Delta E. Čekaj, šta je Delta E? To je standardna metrika tačnosti boja, gdje je nešto ispod 3 jedva primjetno ljudskom oku—kao, morali biste da buljite u dva bijela zida jedan pored drugog da biste primijetili razliku. Ispod 5 Delta E je potpuno prihvatljiv za 90% slučajeva upotrebe, a većina naših modula radi oko 3,5 u prosjeku. To nije loše, zar ne?
Uzemljimo to u stvarnu upotrebu. Ako koristite kameru od 1MP za kućnu sigurnosnu kameru napolju, WB treba da upravlja dnevnim i večernjim uličnim rasvjetama. Ako je aIoT modul kamereza skladište, radi se sa fluorescentnim svetlima, a ne samo sa sunčevom svetlošću. Biću iskren – nijedan modul od 1MP nije savršen, ali 2-5 Delta E je više nego dovoljno za ono za šta su ove kamere napravljene. Mnogi ljudi ga upoređuju sa kamerama visoke rezolucije, i da, modul od 12MP bi mogao dostići 1-2 Delta E, ali plaćate mnogo više za to, a to je previše za većinu poslova. Za kontekst, naša jeftina linija,Modul kamere niske cijene, ima WB grešku od 4-6 Delta E, što je još uvijek u redu za stvari kao što su osnovni skeneri bar kodova ili ulazna zvona na vratima gdje vam nije potrebna precizna boja. To nije tačnost na nivou studija, ali nije ni smeće – ljudi koji to kupuju znaju šta dobijaju.
Sada, veliki faktori koji utiču na tačnost WB na ovim modulima, jer nije samo senzor. Prvo je kalibracija senzora. Kada sastavljamo naše module, svaki od njih pokrećemo kroz standardizovanu kabinu za osvetljenje—koristimo D65 dnevno svetlo (to je „neutralno belo“ oko čega se naučnici slažu) i svetlo (toplo unutrašnje žarulje) za podešavanje ISP-a. Neki jeftiniji dobavljači preskaču ovaj korak i samo koriste fabričke postavke, što znači da je njihov WB posvuda. Vidio sam module drugih kompanija koji izgledaju kao da je sve na fotografiji žuto, a to je zato što su preskočili kalibraciju kako bi uštedjeli 50 centi po jedinici. Mi to ne radimo. Za naše vrhunske 1MP module koristimo čak i kalibraciju u dvije tačke, koja fino podešava WB i za hladno i za toplo svjetlo, tako da ne dobijete taj čudan pomak u boji kada snimak prelazi sa sunca na sjenu.
Sljedeći je kvalitet sočiva. Čekaj, objektiv je važan za WB? Mnogi ljudi to zaboravljaju. Ako sočivo ima lošu hromatsku aberaciju — kada se različite boje različito savijaju dok prolaze kroz staklo — možete dobiti uvrnute ivice u boji na bijelim objektima, što odbija ISP-ov WB proračun. Koristimo leće s antirefleksnim premazom za naše module, čak i one jeftine, kako bismo to smanjili. Neki super jeftini moduli koriste plastična sočiva bez premaza, i oni će imati primjetne nijanse boja na rubovima bijelih površina. Nije velika stvar za skener bar kodova, ali je nešto na šta treba paziti ako vam je stalo do postojanih boja.
Uslovi osvetljenja takođe igraju ulogu, a tu 1MP može iznenaditi ljude. Čekaj, rekao sam ranije da je naš prosek 3,5 Delta E pod kontrolisanim svetlom, ali šta je sa slabim osvetljenjem? Tu stvari postanu malo napeti. U super zatamnjenim postavkama, senzori od 1MP moraju povećati pojačanje (osvjetljenje) da bi dobili upotrebljivu snimku, a to može dovesti do malog šuma koji kvari WB. Ali čak i tada, gledamo na 6-7 Delta E, koji je i dalje prihvatljiv za većinu slučajeva upotrebe. Ako ga koristite za senzor ambijentalnog svjetla pametnog termostata? Nema problema. Ako se radi o kameri koja mora identificirati zalihe označene bojama u skladištu? Možemo podesiti postavke ISP-a da damo prioritet tačnosti boja u odnosu na pojačanje pri slabom svjetlu, tako da funkcionira. Usput, to je prednost rada s dobavljačem koji nudi prilagodljiva podešavanja – nešto što radimo za sve naše module, uključujućiDvostruki modul kamerelinija ako su vam potrebne dvije uparene kamere za stereo vid ili tako nešto.
Čekaj, hajde da se pozabavimo uobičajenim mitom: ljudi misle „1MP = niska preciznost“ tačka. To nije istina. Testirao sam naš OV9281 modul naspram 4MP modula poznatog brenda u istom testu pri slabom osvjetljenju, a WB razlika je bila samo 1 Delta E u najgorem slučaju. 1MP je bio 5,2, 4MP je bio 4,1— jedva primjetan jaz za većinu aplikacija. Jedini put kada je razlika u Delta E bitna je ako radite posao koji je kritičan za boje, poput medicinskog uređaja ili kamere za pregled hrane. U tim slučajevima biste željeli modul veće rezolucije, ali ako 1MP odgovara vašim zahtjevima za pikselima (a odgovara za toliko mnogo stvari), WB tačnost je sasvim u redu.
Još jedna stvar: kako automatski balans bijele boje (AWB) radi na ovim modulima? AWB je funkcija koja prilagođava WB u hodu, tako da ne morate ručno da je podešavate. Za naše 1MP module, AWB algoritam je podešen posebno za mali broj piksela—s obzirom da je 1MP samo 1 milion piksela, ISP ima manje podataka za rad od senzora visoke rezolucije. Ali izgradili smo algoritam da daje prioritet stabilnosti nad savršenstvom, tako da ne treperi kada hodate iz sobe sa žutim svjetlima u plava LED svjetla. To je velika stvar—neki jeftini moduli će skakati između plave i žute u sredini, što je jako neugodno. Naš ostaje dosljedan, čak i uz brze promjene osvjetljenja.
Razgovarajmo i o stvarnim povratnim informacijama kupaca, jer brojke su sjajne, ali priče su važne. U prošlom tromjesečju imali smo kupca koji vrši automatizirane naplate u trgovinama – oni koriste naše jeftine module za praćenje polica, i rekli su nam da je WB precizniji od modula koje su dobijali od drugog dobavljača. Još jedan kupac koristi naše module velike brzine za kamere za brojanje saobraćaja, a oni su rekli da se balans bijele boje nikada ne pomjera, čak i kada sunce zađe iza drveta u sredini snimka. Shvaćam – kada kupujete komponente za proizvod koji izlazi na tržište, morate vjerovati da WB neće uništiti vaš krajnji proizvod. Zbog toga kalibriramo svaki modul prije isporuke i nudimo period testiranja od 30 dana kako biste sami mogli provjeriti tačnost.
Sada, ako ste ovdje jer nabavljate modul kamere od 1MP, pređimo na stvar. Ako vam treba nešto za osnovni nadzor, IoT, skeniranje bar kodova ili jednostavnu industrijsku viziju, naša linija će vas pokriti. Ako vam treba malo više preciznosti za rad koji je kritičan za boje, naši moduli veće kalibracije su podešeni da pogode 2-4 Delta E, što je jedva primjetno za bilo koga ko ne nosi laboratorijski mantil naučnika u boji. TheOV9732 Modul kamereje naš izbor za većinu aplikacija srednjeg opsega, sa dosljednim WB-om u svim uvjetima osvjetljenja iModul kamere velike brzinesavršen je za upotrebu u pokretu gdje ne želite da se WB mijenja kada se stvari kreću brzo. TheModul kamere niske cijeneima malo veću grešku, ali je nepobjediv za projekte gdje se svaki dolar računa.
Čekaj, trebao bih spomenuti i šta treba izbjegavati ako ti je stalo do WB-a. Prvo, nemojte kupovati module od dobavljača koji ne vrše internu kalibraciju. Ako njihova stranica samo navodi “1MP CMOS senzor” i ne govori o WB ili Delta E, vjerovatno isporučuju nekalibrirane jedinice. Drugo, izbjegavajte super jeftine module bez brenda – jednom smo testirali modul od 2 dolara na Amazonu, a njegova WB greška je bila 12 Delta E, što znači da su sve bijele boje izgledale žuto, a boje su bile potpuno isključene. To nije nešto što želite u svom proizvodu. Treće, provjerite je li sočivo usklađeno sa senzorom. Neki dobavljači miješaju i uparuju jeftine leće sa kvalitetnim senzorima, a to ubija WB. Testiramo svaki par sočivo-senzor prije sklapanja, tako da ne dobijete taj problem.
Na kraju dana, tačnost balansa belog modula kamere od 1MP nije neka strašna, nepoznata brojka. Kada radite sa renomiranim dobavljačem kao što smo mi, gledate na 2-5 Delta E, što je više nego dovoljno za veliku većinu aplikacija u kojima je 1MP pravi broj piksela. Naravno, nije na studijskom nivou, ali je konzistentan, pouzdan i to je razlog zašto se mnoge industrije još uvijek oslanjaju na 1MP module.
Ako ste spremni da razgovarate o svom specifičnom slučaju upotrebe – bilo da se radi o IoT projektu, sigurnosnoj kameri ili nečem drugom – hajde da razgovaramo. Možemo vam pomoći da odaberete pravi modul, prilagodite kalibraciju ako vam je potrebna i odgovorimo na sva druga pitanja koja imate o WB ili specifikacijama. Ne ustručavajte se kontaktirati kako biste započeli razgovor.
Reference:
- Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO) 17321-1:2012, Fotografija – Elektronske kamere za fotografije – 1. dio: Određivanje indeksa ekspozicije, ocjene ISO brzine, standardne izlazne osjetljivosti i preporučenog indeksa ekspozicije
- Društvo filmskih i televizijskih inženjera (SMPTE) RP 177-1993, Metoda za mjerenje tačnosti reprodukcije boja televizijskih sistema
- Podaci o senzoru slike OmniVision Technologies OV9732, 2020
- Semiconductor Components Industries LLC (ON Semiconductor) GC1084 Datasheet za senzor slike, 2021.
- Grupa za digitalnu sliku, Univerzitet Kalifornije, Berkli. (2019). Preciznost balansa bijele boje za senzore slike niske rezolucije. Tehnički izvještaj UCB/EECS-2019-127.
