Pozdrav svima, ja sam Jake iz AB Camera Modules, a danas želim prekinuti pompe oko modula kamere od 1 MP—točnije njihove točnosti ravnoteže bijele boje. Možda mislite: "1MP? Nije li to drevna tehnologija u usporedbi s 4K ili 8K ovih dana?" Naravno, te kamere visoke razlučivosti dobivaju sav sjaj, ali moduli od 1MP i dalje su pogonski konji za sve, od IoT senzora do početnih sigurnosnih kamera, a točnost balansa bijele boje (WB) ključna je za to koliko su te fotografije zapravo korisne. Shvaćam—kada je vaš cijeli portfelj izgrađen na modulima od 1 MP kao što su naše popularne opcije, cijelo vrijeme postavljam ovo pitanje: Koliko je zapravo njihov WB precizan? Razbijmo ovo bez žargona i ubacimo malo konteksta stvarnog svijeta iz modula koje svakodnevno isporučujemo.
Prvo, provjerimo jesmo li na istoj stranici: ravnoteža bijele boje osigurava da bijeli objekti izgledaju bijeli, a ne plavi ili žuti, pod različitim osvjetljenjem. Šalica za kavu koja je bijela ne bi trebala izgledati kao da je obojena u blijedoplavu pod toplim unutarnjim svjetlima ili izbijeljena na suncu pod hladnim dnevnim svjetlom. Za kamere visoke razlučivosti, to je cijela stvar s naprednim senzorima i čipovima za obradu, ali za module od 1 MP, to je mješavina ugrađenog ISP-a senzora slike (procesor signala slike), leće i kalibracije koju radimo unutar tvrtke - stvari koje su važnije od listova sa specifikacijama koje bi mogle zvučati.
Sada, 1 MP zvuči osnovno, ali nisu svi moduli jednaki. Vidio sam tipove koji štede na jeftinim senzorima kako bi smanjili uglove, a oni će biti spremni na WB. Ali kada odaberete čvrstu osnovu senzora (poput onih koje mi koristimo), WB je zapravo prilično dosljedan za ono za što su ti moduli dizajnirani. Krenimo od brojki jer to ljudi obično prvo pitaju. Tipično, za kalibrirane 1MP module poput našegModul kamere velike brzineiliOV9732 Modul kamere, pogreška WB pada između 2 i 5 Delta E. Čekaj, što je Delta E? To je standardna metrika točnosti boja, gdje je sve ispod 3 jedva vidljivo ljudskom oku—kao, morali biste zuriti u dva bijela zida jedan pored drugog da biste uočili razliku. Ispod 5 Delta E potpuno je prihvatljivo za 90% slučajeva upotrebe, a većina naših modula radi u prosjeku oko 3,5. To nije loše, zar ne?
Prizemljimo to u stvarnoj upotrebi. Ako koristite kameru od 1 MP za kućnu sigurnosnu kameru vani, WB mora upravljati dnevnim i večernjim uličnim svjetlima. Ako je aIoT modul kamereza skladište, radi se o fluorescentnim svjetlima, a ne samo o sunčevoj svjetlosti. Bit ću iskren—nijedan modul od 1 MP nije savršen, ali 2-5 Delta E više je nego dovoljno za ono za što su ove kamere napravljene. Mnogi ga ljudi uspoređuju s kamerama visoke razlučivosti i da, modul od 12 MP mogao bi postići 1-2 Delta E, ali plaćate puno više za to, a to je pretjerano za većinu poslova. Za kontekst, naša jeftina linija, theModul kamere niske cijene, ima WB pogrešku od 4-6 Delta E, što je još uvijek u redu za stvari kao što su osnovni skeneri crtičnog koda ili kućna zvona kod kojih vam nije potrebna precizna boja. To nije studijska točnost, ali nije ni smeće—ljudi koji to kupuju znaju što dobivaju.
Sada, veliki faktori koji utječu na WB točnost na ovim modulima, jer nije samo senzor u pitanju. Prvo je kalibracija senzora. Kada sastavljamo naše module, svaki pojedini prolazimo kroz standardiziranu rasvjetnu kabinu—koristimo D65 dnevno svjetlo (to je "neutralno bijelo" oko kojeg se znanstvenici slažu) i A svjetlo (topla unutarnja žarulja) za podešavanje ISP-a. Neki jeftiniji dobavljači preskaču ovaj korak i samo koriste tvorničke postavke, što znači da je njihov WB posvuda. Vidio sam module drugih tvrtki 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 skuplje module od 1 MP koristimo čak i kalibraciju u dvije točke, koja fino podešava WB za hladno i toplo svjetlo, tako da nemate taj čudan pomak boje kada snimak prijeđe iz sunčanog u sjenu.
Sljedeća je kvaliteta leće. Čekaj, objektiv je bitan za WB? Puno ljudi to zaboravlja. Ako leća ima lošu kromatsku aberaciju - kada se različite boje različito savijaju dok prolaze kroz staklo - možete dobiti čudne rubove u boji na bijelim objektima, što izbacuje izračun WB-a ISP-a. Koristimo leće s antirefleksnim premazom za naše module, čak i one jeftine, kako bismo to smanjili. Neki super jeftini moduli koriste plastične leće bez premaza i imat će vidljive nijanse boja na rubovima bijelih površina. Nije velika stvar za skener crtičnog koda, ali treba pripaziti ako vam je stalo do dosljednih boja.
Uvjeti osvjetljenja također igraju ulogu, a tu 1MP može iznenaditi ljude. Čekaj, ranije sam rekao da je naš prosjek 3,5 Delta E pod kontroliranim svjetlom, ali što je sa slabim svjetlom? Tu stvari postaju malo nesigurne. U super zatamnjenim postavkama, senzori od 1 MP moraju pojačati pojačanje (svjetlinu) da bi dobili upotrebljivu fotografiju, a to može unijeti malo šuma koji smeta WB. Ali čak i tada, gledamo na 6-7 Delta E, što je još uvijek prihvatljivo za većinu slučajeva upotrebe. Ako ga koristite za senzor ambijentalnog svjetla pametnog termostata? Nema problema. Ako je za kameru koja mora identificirati inventar označen bojama u skladištu? Možemo podesiti postavke ISP-a da daju prednost točnosti boja u odnosu na pojačanje pri slabom osvjetljenju, tako da funkcionira. Usput, to je prednost rada s dobavljačem koji nudi prilagodljive postavke—nešto što radimo za sve naše module, uključujućiModul dvostruke kamereliniju ako trebate dvije iste kamere za stereo vid ili tako nešto.
Čekaj, pozabavimo se uobičajenim mitom: ljudi misle da je "1MP = niska preciznost" točka. To nije istina. Testirao sam naš OV9281 modul u odnosu na 4MP modul poznate robne marke u istom testu pri slabom osvjetljenju, a WB razlika je bila samo 1 Delta E u najgorem slučaju. 1 MP bio je 5,2, 4 MP bio je 4,1 — jedva primjetan jaz za većinu aplikacija. Razlika u Delta E bitna je samo ako obavljate posao koji je važan za boju, poput medicinskog uređaja ili kamere za pregled hrane. U tim slučajevima biste željeli modul veće razlučivosti, ali ako 1MP odgovara vašim zahtjevima za pikselima (a odgovara za toliko mnogo stvari), WB točnost je sasvim u redu.
Još nešto: kako automatski balans bijele boje (AWB) radi na ovim modulima? AWB je značajka koja prilagođava WB u hodu, tako da je ne morate postavljati ručno. Za naše module od 1 MP, AWB algoritam podešen je posebno za mali broj piksela — budući da je 1 MP samo 1 milijun piksela, ISP ima manje podataka za rad od senzora visoke rezolucije. Ali izgradili smo algoritam koji daje prednost stabilnosti nad savršenstvom, tako da ne treperi kada iz sobe sa žutim svjetlima prijeđete na plava LED svjetla. To je velika stvar—neki jeftini moduli će poskakivati između plave i žute boje 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 kvartalu imali smo kupca koji izrađuje automatizirane naplate za trgovine mješovitom robom—koristi naše jeftine module za nadzor polica i rekli su nam da je WB točniji od modula koje su dobivali od drugog dobavljača. Drugi kupac koristi naše brze module za kamere za brojanje prometa i rekao je da se ravnoteža bijele boje nikada ne mijenja, čak ni kad sunce zađe iza stabla usred fotografije. Shvaćam—kada kupujete komponente za proizvod koji ide na tržište, trebate vjerovati da WB neće uništiti vaš krajnji proizvod. Zato kalibriramo svaki modul prije isporuke i nudimo 30-dnevno testno razdoblje kako biste sami mogli provjeriti točnost.
Sada, ako ste ovdje jer nabavljate modul kamere od 1 MP, prijeđimo na stvar. Ako trebate nešto za osnovni nadzor, IoT, skeniranje crtičnog koda ili jednostavnu industrijsku viziju, naša linija vas pokriva. Ako vam je potrebna malo veća točnost za rad koji je važan za boje, naši moduli više kalibracije podešeni su za postizanje 2-4 Delta E, što je jedva vidljivo svakome tko ne nosi laboratorijsku kutu znanstvenika u boji. TheOV9732 Modul kamereje naš izbor za većinu aplikacija srednjeg ranga, s dosljednim WB u svim uvjetima osvjetljenja, iModul kamere velike brzinesavršen je za korištenje u pokretu gdje ne želite pomicanje WB kad se stvari brzo kreću. TheModul kamere niske cijeneima malo veću grešku, ali je nenadmašan za projekte u kojima se svaki dolar računa.
Čekaj, također bih trebao spomenuti što treba izbjegavati ako ti je stalo do WB-a. Prvo, ne kupujte module od dobavljača koji ne rade internu kalibraciju. Ako njihova stranica navodi samo "1MP CMOS senzor" i ne spominje WB ili Delta E, vjerojatno isporučuju nekalibrirane jedinice. Drugo, izbjegavajte super jeftine module bez marke - jednom smo testirali modul od 2 USD s Amazona i njegova WB pogreška bila je 12 Delta E, što znači da su sve bijele izgledale žuto, a boje su bile potpuno neispravne. To nije nešto što želite u svom proizvodu. Treće, provjerite je li leća usklađena sa senzorom. Neki dobavljači kombiniraju jeftine leće s kvalitetnim senzorima, a to ubija WB. Testiramo svaki par leća-senzor prije sklapanja, tako da nemate taj problem.
Na kraju dana, točnost ravnoteže bijele kod modula kamere od 1MP nije neka zastrašujuća, nepoznata brojka. Kada radite s renomiranim dobavljačem poput nas, tražite 2-5 Delta E, što je više nego dovoljno za veliku većinu aplikacija gdje je 1MP pravi broj piksela. Naravno, nije na studijskoj razini, ali je dosljedan, pouzdan i to je razlog zašto se mnoge industrije još uvijek oslanjaju na 1MP module.
Ako ste spremni razgovarati o svom konkretnom slučaju upotrebe — bilo da je riječ o IoT projektu, sigurnosnoj kameri ili nečem drugom — razgovarajmo. Možemo vam pomoći odabrati pravi modul, prilagoditi kalibraciju ako vam je potrebna i odgovoriti na sva druga pitanja koja imate o WB-u ili specifikacijama. Nemojte se ustručavati posegnuti za započeti razgovor.
Reference:
- Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO) 17321-1:2012, Fotografija – Elektronički fotoaparati za snimanje fotografija – 1. dio: Određivanje indeksa ekspozicije, ISO ocjena brzine, standardne izlazne osjetljivosti i preporučenog indeksa ekspozicije
- Društvo filmskih i televizijskih inženjera (SMPTE) RP 177-1993, Metoda za mjerenje točnosti reprodukcije boja televizijskih sustava
- Tehnička tablica senzora slike OmniVision Technologies OV9732, 2020
- Semiconductor Components Industries LLC (ON Semiconductor) GC1084 Tehnička tablica senzora slike, 2021.
- Digital Imaging Group, Sveučilište Kalifornije, Berkeley. (2019). Preciznost balansa bijele boje za senzore slike niske rezolucije. Tehničko izvješće UCB/EECS-2019-127.
