Olá a todos, sou Jake, da AB Camera Modules, e hoje quero acabar com o hype em torno dos módulos de câmera de 1MP – especificamente sua precisão de equilíbrio de branco. Você pode estar pensando: "1MP? Essa tecnologia não é antiga em comparação com 4K ou 8K hoje em dia?" Claro, essas câmeras de alta resolução ganham todo o brilho, mas os módulos de 1 MP ainda são burros de carga para tudo, desde sensores IoT até câmeras de segurança básicas, e a precisão do equilíbrio de branco (WB) é decisiva para a utilidade dessas fotos. Entendi: quando todo o seu portfólio é construído em módulos de 1MP, como nossas opções populares, eu coloco esta pergunta o tempo todo: quão preciso é realmente o WB deles? Vamos detalhar isso sem jargão e incluir algum contexto do mundo real a partir dos módulos que enviamos diariamente.
Primeiro, vamos ter certeza de que estamos na mesma página: o equilíbrio de branco consiste em garantir que os objetos brancos pareçam brancos, e não azuis ou amarelos, sob iluminação diferente. Uma xícara de café branca não deve parecer que foi tingida de azul claro sob luzes internas quentes ou branqueada pelo sol sob a luz fria do dia. Para câmeras de alta resolução, isso é tudo com sensores avançados e chips de processamento, mas para módulos de 1 MP, é uma mistura do ISP (processador de sinal de imagem) integrado do sensor de imagem, da lente e da calibração que fazemos internamente - coisas que importam muito mais do que as folhas de especificações podem parecer.
Agora, 1MP parece básico, mas nem todos os módulos são criados iguais. Já vi caras economizarem em sensores baratos para economizar, e eles vão afundar no WB. Mas quando você escolhe uma base sólida de sensor (como os que usamos), o WB é bastante consistente para o que esses módulos foram projetados para fazer. Vamos começar com os números porque é isso que as pessoas costumam perguntar primeiro. Normalmente, para módulos calibrados de 1MP como o nossoMódulo de câmera de alta velocidadeouMódulo de câmera OV9732, o erro WB fica entre 2 e 5 Delta E. Espere, o que é Delta E? Essa é a métrica padrão de precisão de cores, em que qualquer coisa abaixo de 3 é quase imperceptível ao olho humano – tipo, você teria que estar olhando para duas paredes brancas lado a lado para perceber a diferença. Menos de 5 Delta E é totalmente aceitável para 90% dos casos de uso, e a maioria de nossos módulos atinge em média 3,5. Isso não é ruim, certo?
Vamos fundamentar isso no uso real. Se você estiver usando uma câmera de 1 MP para uma câmera de segurança doméstica externa, o WB precisará lidar com as luzes da rua durante o dia e à noite. Se for umMódulo de câmera IoTpara um armazém, trata-se de lidar com luzes fluorescentes, não apenas com a luz solar. Serei honesto: nenhum módulo de 1 MP é perfeito, mas 2-5 Delta E é mais que suficiente para a finalidade dessas câmeras. Muitas pessoas comparam isso com câmeras de alta resolução e, sim, um módulo de 12 MP pode atingir 1-2 Delta E, mas você está pagando muito mais por isso e é um exagero para a maioria dos trabalhos. Para contextualizar, nossa linha de baixo custo, aMódulo de câmera de baixo custo, tem um erro WB de 4-6 Delta E, o que ainda é adequado para coisas como leitores de código de barras básicos ou campainhas básicas onde você não precisa de cores precisas. Não é uma precisão de estúdio, mas também não é lixo – as pessoas que compram isso sabem o que estão comprando.
Agora, os grandes fatores que afetam a precisão do WB nesses módulos, porque não é apenas o sensor. A primeira é a calibração do sensor. Quando montamos nossos módulos, passamos cada um deles por uma cabine de iluminação padronizada – usamos luz diurna D65 (esse é o “branco neutro” com o qual os cientistas concordam) e luz A (incandescente interna quente) para ajustar o ISP. Alguns fornecedores mais baratos pulam esta etapa e usam apenas o padrão de fábrica, o que significa que seu WB está em todo lugar. Já vi módulos de outras empresas que parecem que tudo na foto é amarelo, e isso porque pularam a calibração para economizar 50 centavos por unidade. Nós não fazemos isso. Para nossos módulos de 1MP de última geração, usamos até uma calibração de dois pontos, que ajusta o WB para luz fria e quente, para que você não obtenha aquela estranha mudança de cor quando uma foto passa do sol para a sombra.
O próximo passo é a qualidade da lente. Espere, as lentes são importantes para o WB? Muita gente se esquece disso. Se uma lente tiver uma aberração cromática ruim - quando cores diferentes se curvam de maneira diferente ao passar pelo vidro - você pode obter bordas de cores estranhas em objetos brancos, o que prejudica o cálculo de WB do ISP. Usamos lentes com revestimento antirreflexo em nossos módulos, mesmo os de baixo custo, para reduzir isso. Alguns módulos super baratos usam lentes de plástico sem revestimento e apresentam tons de cores perceptíveis nas bordas das superfícies brancas. Não é grande coisa para um leitor de código de barras, mas é algo a ser observado se você se preocupa com cores consistentes.
As condições de iluminação também desempenham um papel, e é aqui que 1MP pode surpreender as pessoas. Espere, eu disse antes que nossa média é 3,5 Delta E sob luz controlada, mas e quanto à pouca luz? É aí que as coisas ficam um pouco complicadas. Em configurações super escuras, os sensores de 1MP precisam aumentar o ganho (brilho) para obter uma foto utilizável, e isso pode introduzir um pouco de ruído que atrapalha o WB. Mas mesmo assim, estamos analisando 6-7 Delta E, o que ainda é aceitável para a maioria dos casos de uso. Se você o estiver usando como sensor de luz ambiente de um termostato inteligente? Sem problemas. Se for para uma câmera que precisa identificar o estoque codificado por cores em um depósito? Podemos ajustar as configurações do ISP para priorizar a precisão das cores em vez do ganho com pouca luz, para que funcione. A propósito, essa é a vantagem de trabalhar com um fornecedor que oferece configurações personalizáveis - algo que fazemos para todos os nossos módulos, incluindo oMódulo de câmera duplalinha se você precisar de duas câmeras correspondentes para visão estéreo ou algo assim.
Espere, vamos abordar um mito comum: as pessoas pensam “1MP = baixa precisão” e ponto final. Isso não é verdade. Testei nosso módulo OV9281 contra um módulo de 4 MP de uma marca famosa no mesmo teste de pouca luz, e a diferença WB foi de apenas 1 Delta E na pior das hipóteses. O 1MP era 5,2, o 4MP era 4,1 – uma lacuna dificilmente perceptível para a maioria dos aplicativos. A única ocasião em que a diferença Delta E importa é se você estiver realizando um trabalho que exige cores críticas, como um dispositivo médico ou uma câmera de inspeção de alimentos. Nesses casos, você desejaria um módulo de resolução mais alta, mas se 1MP atender aos seus requisitos de pixel (e serve para muitas coisas), a precisão do WB é totalmente boa.
Outra coisa: como funciona o equilíbrio de branco automático (AWB) nesses módulos? AWB é o recurso que ajusta o WB dinamicamente, então você não precisa configurá-lo manualmente. Para nossos módulos de 1MP, o algoritmo AWB é ajustado especificamente para o pequeno número de pixels – como 1MP tem apenas 1 milhão de pixels, o ISP tem menos dados para trabalhar do que um sensor de alta resolução. Mas construímos o algoritmo para priorizar a estabilidade em detrimento da perfeição, para que ele não pisque quando você passa de uma sala com luzes amarelas para luzes LED azuis. Esse é um grande problema – alguns módulos baratos oscilam entre o azul e o amarelo no meio da cena, o que é muito chato. O nosso permanece consistente, mesmo com mudanças rápidas de iluminação.
Vamos falar também sobre feedback real dos clientes, porque os números são ótimos, mas as histórias são importantes. No último trimestre, tivemos um cliente que faz checkouts automatizados para supermercados – eles usam nossos módulos de baixo custo para monitoramento de prateleiras e nos disseram que o WB era mais preciso do que os módulos que recebiam de outro fornecedor. Outro cliente usa nossos módulos de alta velocidade para câmeras de contagem de tráfego e disse que o equilíbrio de branco nunca muda, mesmo quando o sol se põe atrás de uma árvore no meio da foto. Entendi: quando você compra componentes para um produto que vai para o mercado, precisa confiar que o WB não arruinará seu produto final. É por isso que calibramos cada módulo antes de enviá-lo e oferecemos um período de teste de 30 dias para que você possa verificar a precisão por si mesmo.
Agora, se você está aqui porque está adquirindo um módulo de câmera de 1 MP, vamos direto ao assunto. Se você precisa de algo para vigilância básica, IoT, leitura de código de barras ou visão industrial simples, nossa linha tem o que você precisa. Se você precisar de um pouco mais de precisão para trabalhos críticos em cores, nossos módulos de calibração mais alta são ajustados para atingir 2 a 4 Delta E, o que é quase imperceptível para quem não usa um jaleco de cientista de cores. OMódulo de câmera OV9732é a nossa escolha para a maioria das aplicações de médio porte, com WB consistente em todas as condições de iluminação e oMódulo de câmera de alta velocidadeé perfeito para uso em movimento onde você não deseja que o WB mude quando as coisas se movem rapidamente. OMódulo de câmera de baixo custotem um erro um pouco maior, mas é imbatível para projetos onde cada dólar conta.
Espere, devo também mencionar o que evitar se você se preocupa com o WB. Primeiro, não compre módulos de fornecedores que não fazem calibração internamente. Se o site deles lista apenas “sensor CMOS de 1MP” e não fala sobre WB ou Delta E, provavelmente eles estão enviando unidades não calibradas. Em segundo lugar, evite módulos sem marca super baratos - testamos um módulo de US $ 2 na Amazon uma vez e seu erro WB foi 12 Delta E, o que significa que todos os brancos pareciam amarelos e as cores estavam totalmente erradas. Isso não é algo que você deseja em seu produto. Terceiro, certifique-se de que a lente corresponda ao sensor. Alguns fornecedores misturam e combinam lentes baratas com sensores de qualidade, e isso mata o WB. Testamos cada par lente-sensor antes da montagem, para que você não tenha esse problema.
No final das contas, a precisão do equilíbrio de branco de um módulo de câmera de 1MP não é um número assustador e desconhecido. Quando você trabalha com um fornecedor confiável como nós, você obtém de 2 a 5 Delta E, o que é mais do que suficiente para a grande maioria das aplicações em que 1 MP é a contagem correta de pixels. Claro, não é de nível de estúdio, mas é consistente e confiável, e é por isso que tantas indústrias ainda dependem de módulos de 1MP.
Se você estiver pronto para falar sobre seu caso de uso específico – seja um projeto de IoT, uma câmera de segurança ou qualquer outra coisa – vamos conversar. Podemos ajudá-lo a escolher o módulo certo, ajustar a calibração se necessário e responder a quaisquer outras perguntas que você tenha sobre WB ou especificações. Não hesite em entrar em contato para iniciar a conversa.
Referências:
- Organização Internacional de Padronização (ISO) 17321-1:2012, Fotografia – Câmeras eletrônicas de fotografia – Parte 1: Determinação do índice de exposição, classificações de velocidade ISO, sensibilidade de saída padrão e índice de exposição recomendado
- Sociedade de Engenheiros de Cinema e Televisão (SMPTE) RP 177-1993, Método para a Medição da Precisão de Reprodução de Cores de Sistemas de Televisão
- Folha de dados do sensor de imagem OmniVision Technologies OV9732, 2020
- Semiconductor Components Industries LLC (ON Semiconductor) Folha de dados do sensor de imagem GC1084, 2021
- Grupo de Imagens Digitais, Universidade da Califórnia, Berkeley. (2019). Precisão do balanço de branco para sensores de imagem de baixa resolução. Relatório Técnico UCB/EECS-2019-127.
