وضوح سنسور به کوچکترین تغییر در پارامتری که یک سنسور می‌تواند تشخیص دهد و اندازه گیری کند اشاره دارد. معمولاً به عنوان کوچکترین تغییر در پارامتر ورودی بیان می‌شود که منجر به تغییر قابل تشخیص در سیگنال خروجی سنسور می‌شود.
وضوح سنسور به کوچکترین تغییر در کمیت اندازه گیری شده اشاره دارد که حسگر می‌تواند آن را تشخیص دهد و از نویز و سایر منابع متمایز سازد. به عبارت دیگر، این کوچکترین تغییر افزایشی در سیگنال ورودی است که سنسور می‌تواند تشخیص دهد و به دقت اندازه گیری کند.
وضوح یک سنسور با تعداد بیت‌های مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) یا حساسیت مدار آنالوگ آن تعیین می‌شود. سنسوری با تعداد بیت‌های بیشتر در ADC خود یا با مدارهای آنالوگ حساس‌تر، معمولا وضوح بالاتری دارد.
یک مثال از رزولوشن (وضوح)سنسور
به عنوان مثال، یک سنسور دما با وضوح 0.1 درجه سانتیگراد را در نظر بگیرید. سنسور دما با وضوح 0.1 درجه سانتیگراد بدان معنی است که سنسور می‌تواند تغییرات دما را به اندازه 0.1 درجه سانتیگراد تشخیص دهد. فرض کنید دمای خوانده شده از سنسور در حال حاضر 25.5 درجه سانتیگراد است. اگر دما 0.05 درجه سانتیگراد افزایش یابد، سنسور ممکن است این تغییر را ثبت نکند زیرا کوچکتر از وضوح آن است. با این حال، اگر دما 0.1 درجه سانتیگراد یا بیشتر افزایش یابد، سنسور این تغییر را تشخیص داده و گزارش می‌دهد.
بنابراین، وضوح یک سنسور یک مشخصه‌ی مهم است که میزان جزئیات قابل ثبت توسط سنسور را تعیین میکند.
چرا وضوح (resolution) سنسور اهمیت دارد؟
رزولوشن یکی از مشخصه‌های مهم سنسور است زیرا کوچکترین تغییر در پارامتر مورد اندازه گیری را تعیین میکند. سنسور با وضوح بالا می‌تواند تغییرات کوچک در پارامتر را به درستی تشخیص دهد، در حالی که یک سنسور با وضوح پایین ممکن است تغییرات کوچک را از دست بدهد یا اندازه گیری‌های نادرستی ارائه دهد.
تفاوت وضوح(resolution)،دقت(precision) و درستی(accuracy) سنسور
وضوح یک سنسور به کوچکترین تغییر در سیگنال ورودی اشاره دارد که می‌تواند توسط سنسور تشخیص داده شود. با تعداد بیت‌هایی که برای نمایش سیگنال استفاده می‌شود، تعیین می‌شود، هر چه تعداد بیت‌ها بیشتر باشد سنسور وضوح بالاتری خواهد داشت.
دقت به سازگاری اندازه گیری‌های انجام شده توسط سنسور اشاره دارد. یک سنسور در صورتی دقیق در نظر گرفته می‌شود که به طور مداوم خروجی یکسانی را برای سیگنال ورودی یکسان تولید کند. به عبارت دیگر، دقت معیاری برای تکرارپذیری خوانش‌های سنسور است.
از سوی دیگر درستی به این موضوع اشاره دارد که اندازه گیری سنسور چقدر به مقدار واقعی سیگنال ورودی نزدیک است. یک سنسور دقیق اندازه گیری‌هایی را تولید میکند که بسیار نزدیک به مقدار واقعی سیگنال ورودی هستند، در حالی که یک سنسور نادرست اندازه گیری‌هایی را تولید میکند که به طور قابل توجهی با مقدار واقعی متفاوت است.
به طور خلاصه، وضوح مربوط به کوچکترین تغییری است که یک سنسور می‌تواند تشخیص دهد، دقت به ثبات قرائت‌های سنسور و درستی مربوط به نزدیک بودن قرائت‌های سنسور به مقدار واقعی سیگنال ورودی است.
محاسبه وضوح(resolution) سنسور
وضوح یک سنسور را می‌توان با تقسیم محدوده اندازه گیری سنسور بر تعداد بیت‌های استفاده شده برای نشان دادن آن محدوده محاسبه کرد. فرمول محاسبه رزولوشن:
Resolution = (Range of measurement) / (Number of bits)
به عنوان مثال، بیایید سنسوری را در نظر بگیریم که دما را در محدوده -50 درجه سانتیگراد تا +150 درجه سانتیگراد اندازه گیری میکند و دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) 12 بیتی است. برای محاسبه وضوح این سنسور می‌توانیم از فرمول فوق به صورت زیر استفاده کنیم:
Range of measurement = 150°C – (-50°C) = 200°C Number of bits = 2^12 = 4096
بنابراین وضوح سنسور به صورت زیرخواهد بود:
Resolution = 200°C / 4096 = 0.0488°C
این بدان معنی است که کوچکترین تغییر قابل تشخیص در دما که می‌تواند توسط سنسور اندازه گیری شود 0.0488 درجه سانتیگراد است. توجه داشته باشید که در این محاسبه فرض می‌شود که سنسور و ADC دارای دقت کامل و بدون نویز هستند. در عمل، وضوح واقعی ممکن است به دلیل نویز و عوامل دیگر کمتر باشد.
وضوح (resolution)سنسور تصویری
رزولوشن در سنسورهای تصویری به تعداد پیکسل‌هایی که می‌تواند توسط سنسور گرفته شود اشاره دارد. هر چه رزولوشن بالاتر باشد، جزئیاتی که می‌توان در یک تصویر ثبت کرد، ریزتر می‌شود. وضوح معمولاً بر حسب تعداد پیکسل‌ها در عرض و ارتفاع سنسور بیان می‌شود.
به عنوان مثال، سنسوری با وضوح 1920 در 1080 (همچنین به عنوان “Full HD” یا P1080 شناخته می‌شود) دارای 1920 پیکسل در عرض سنسور و 1080 پیکسل در ارتفاع است که در مجموع 2,073,600 پیکسل (یا 2 مگاپیکسل) روی سنسور می‌دهد.
حسگرهای با وضوح بالاتر می‌توانند جزئیات بیشتری را ثبت کنند، اما به اندازه فایل‌های بزرگتری نیز نیاز دارند و ممکن است برای مدیریت داده‌های افزایش‌یافته به قدرت پردازش بیشتری نیاز داشته باشند. سنسورهای تصویر با وضوح 4K یا حتی 8K به طور فزاینده‌ای در دوربین‌ها و سایر دستگاه‌های تصویربرداری رایج می‌شوند.
پارامترهای مهم رزولوشن سنسور
وضوح یک سنسور تحت تأثیر پارامترهای مختلفی قرار می‌گیرد، از جمله:
اندازه پیکسل: اندازه پیکسل‌های روی سنسور میزان نوری را که هر پیکسل می‌تواند تشخیص دهد تعیین میکند. پیکسل‌های کوچکتر وضوح بالاتری را ارائه می‌دهند اما ممکن است باعث افزایش نویز شوند.
اندازه سنسور: سنسورهای بزرگتر معمولاً پیکسل‌های بزرگتری دارند که می‌تواند کیفیت و وضوح تصویر را بهبود بخشد.
عمق بیت: تعداد بیت‌هایی که برای نمایش هر پیکسل استفاده می‌شود، محدوده رنگ‌ها یا سایه‌های خاکستری قابل ثبت را تعیین میکند. عمق بیت بالاتر اجازه می‌دهد تا جزئیات بیشتر و انتقال نرم تر و روان‌تری را بین رنگ‌ها شاهد باشیم.
کیفیت اپتیکال: کیفیت لنز و سایر اجزای نوری می‌تواند بر وضوح و شفافیت تصویر تأثیر بگذارد.
نسبت سیگنال به نویز(SNR) : SNR اندازه گیری میزان سیگنال (یعنی اطلاعات مفید) در مقابل نویز (یعنی نوسانات تصادفی) است. SNR بالاتر امکان تشخیص بهتر تغییرات کوچک در سیگنال را فراهم میکند.
زمان نوردهی: هر چه سنسور مدت زمان طولانی‌تری در معرض نور قرارگیرد می‌تواند نور بیشتری جذب کند و بدین ترتیب وضوح تصویر را بهبود بخشد، اما ممکن است نویز یا تاری حرکت را نیز افزایش دهد.
پردازش تصویر: الگوریتم‌های پیشرفته پردازش تصویر می‌توانند به افزایش وضوح و کاهش نویز در تصویر نهایی کمک کنند.