STMicro VD55G1 – เซ็นเซอร์กล้อง Global Shutter I3C ขนาดจิ๋วใช้พลังงานต่ำสำหรับ computer vision

STMicro VD55G1 เป็นเซ็นเซอร์กล้องที่ใช้เทคโนโลยี Global Shutter มีการเชื่อมต่อผ่าน I3C มีขนาดจิ๋ว 2.7 x 2.2 มม. ความละเอียด 804 x 704 พิกเซล และใช้พลังงานประมาณ 1 มิลลิวัตต์ในโหมด ‘always-on’ อัตโนมัติ เพื่อปลุกเครื่องโฮสต์เมื่อตรวจจับการเคลื่อนไหว

เซ็นเซอร์กล้องมีให้เลือกทั้งแบบ Rolling Shutter หรือ Global Shutter แต่จากที่เราได้ทดสอบกล้อง global shutter ด้วย กล้อง e-Con Systems See3CAM 24CUG (USB 3.1) และ กล้อง Raspberry Pi Global Shutter (MIPI CSI) พบว่า global shutter มีประสิทธิภาพดีกว่าในการจับภาพของวัตถุที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วที่อัตราเฟรมสูง โดยไม่มีความผิดเพื้ยนของภาพ (artifacts) เมื่อเทียบกับกล้องแบบ Rolling Shutter, เซ็นเซอร์ Global Shutter VD55G1ยังจะได้รับประโยชน์จากข้อได้เปรียบเดียวกัน แต่จะมีขนาดเล็กกว่า และรองรับ MIPI CSI และ/หรือ I3C, ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก เช่น ในการติดตามดวงตาหรือการประมาณการเคลื่อนไหว

สเปค STMicro VD55G1:

• เทคโนโลยี Global Shutter ขนาด Compact (40 นาโนเมตร/65 นาโนเมตร)
• ความละเอียด – 804 x 704 พิกเซล
• ขนาดพิกเซล – 2.16 x 2.16 ไมโครเมตร
• ขนาดอาเรย์ – 1.73 x 1.73 มม.
• อัตราเฟรม – 170 เฟรมต่อวินาที (fps) ที่ 800×700, 260 เฟรมต่อวินาทีที่ VGA และ 460 เฟรมต่อวินาทีที่ 320×240
• ประสิทธิภาพ Optical
  • Quantum Efficiency (QE) สูงสุด >= 90%
  • Modulation Transfer Function (MTF) 940 นาโนเมตรที่ 55% Nyquist/2, ช่วงไดนามิก 65 dB
• ISP
  • การแก้ไขข้อมูลพิกเซลที่มีปัญหาหรือเสียหายในขณะที่กล้องทำงาน
  • การควบคุมพิกเซลสัญญาณรบกวนอัจฉริยะ (การลดสัญญาณรบกวน 3 dB ถึง 9 dB)
  • การปรับแสง (exposure) โดยที่ระบบจะทำการปรับแสงโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ได้ภาพที่เหมาะสม
  • การปรับแสงในแต่ละพิกเซลของภาพในเฟรมเดียวกันได้ โดยสามารถปรับแสงได้สูงสุด 3 ครั้งต่อเฟรม
  • การปรับแสงแบบ gamma ที่เป็นไปตามชิ้น ๆ ในบริบทที่กำหนด, โดยแต่ละบริบทมีการตั้งค่าแบบ gamma แบบเส้นตรงที่มี 4 จุด x/y ต่อการตั้งค่า
  • การลดขนาดภาพ (binning) และการเลือกส่วนที่จะนำมาใช้ (crop) โดยทั้งแบบ analog และ digital สามารถทำได้ รวมถึงการลดขนาดด้วยการรวมข้อมูล (subsample) ทั้งแบบ x2 และ x4.
  • การอ่านข้อมูลภาพที่ถูกพลิกหรือสะท้อน (mirror/flip)
• คุณสมบัติและอื่นๆ
  • โหมดทางเลือก – การติดตามการเปลี่ยนแปลงที่เร็วมาก ภาพเหมือนเหตุการณ์
  • การลบพื้นหลัง โดยไม่ต้องประมวลผลโฮสต์
  • Spatial HDR, เปิดใช้งาน 90dB+ โดยไม่มีภาพหลงที่หรือความล่าช้า
  • เอาต์พุต LED สูงสุด x 4 พร้อมการควบคุม PWM
  • OTP 1024 บิตสำหรับผู้ใช้/โฮสต์
  • เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในตัวที่มีความแม่นยำ ± 2°C [25°C; 85°ซ]
• อินเทอร์เฟซlฮสต์
  • Single lane MIPI CSI-2 สำหรับข้อมูลวิดีโอที่กำหนดค่าได้ระหว่าง 400 Mbps และ 1.2 Gbps
  • I3C เร็วกว่า I2C 10 เท่าและเข้ากันได้แบบ backward รองรับ 3320×240 สูงสุด 10 เฟรมต่อวินาที หรือ 400×400 สูงสุด 5 เฟรมต่อวินาที
• การใช้พลังงาน
  • โหมด Auto wake-up ด้วยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงฉากอัตโนมัติ (โฮสต์ปิด)
    • 1.0 มิลลิวัตต์ ที่ 1 เฮิร์ตซ์
    • 1.5 มิลลิวัตต์ ที่ 5 เฮิร์ตซ์
    • 2.7 มิลลิวัตต์ ที่ 10 เฮิร์ตซ์
  • 800×700 (IQ เต็ม, การเปิดรับแสง 5 มิลลิวินาที) – 7 มิลลิวัตต์ที่ 10 เฟรมต่อวินาที, 35 มิลลิวัตต์ที่ 48 เฟรมต่อวินาที
  • 640×480 (IQ เต็ม, การเปิดรับแสง 5 มิลลิวินาที) – 6 มิลลิวัตต์ที่ 10 เฟรมต่อวินาที, 29 มิลลิวัตต์ที่ 48 เฟรมต่อวินาที
  • การปรับลดการใช้พลังงานตามคุณลักษณะ/อัตราเฟรม และโหมดสแตนบายที่ใช้ซอฟต์แวร์
• ขนาด – 2.7 x 2.2 มม. (เล็กกว่าเทียบเท่ากับ VGA ตามข้อมูลจาก STMicro)
• ช่วงอุณหภูมิ – -30°C ถึง 85°C

เซ็นเซอร์ VD55G1 จะพบได้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ชุดหูฟัง AR/VR, หุ่นยนต์ส่วนบุคคลและอุตสาหกรรม, โดรน, เครื่องอ่านบาร์โค้ด และอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีไบโอเมตทริกซ์ (Biometrics) และท่าทาง, Embedded vision หรือ การปรับแต่งภาพถ่ายให้ตสวยงามแบบอัตโนมัติ (scene recognition) เซ็นเซอร์กล้อง Global Shutter งจะมีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานที่การตรวจจับ Near-IR และฉากที่มีการเคลื่อนไหวที่ไม่มีความผิดเพื้ยนของชัตเตอร์

ขณะนี้ STMicro VD55G1 กำลังสุ่มตัวอย่าง แต่ยังอยู่ในขั้นตอน “แสดงตัวอย่าง” และยังไม่มีการกำหนดราคาการผลิตจำนวนมากจะเริ่มในเดือนมีนาคม 2024 สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ในหน้าผลิตภัณฑ์และในข่าวประชาสัมพันธ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : STMicro VD55G1 – A small, low-power global shutter I3C camera sensor for computer vision