STMicroelectronics VD65G4 and VD55G4 เป็นเซ็นเซอร์ภาพแบบ CMOS ชนิด global shutter ความละเอียด 0.56 เมกะพิกเซล ที่ใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ (ultra-low-power) ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ Edge AI ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ และงานด้านการมองเห็นแบบ always-on
ความแตกต่างหลักของเซ็นเซอร์ทั้งสองรุ่นคือ VD65G4 มาพร้อมรูปแบบสีแบบ RGB Bayer ขณะที่ VD55G4 เป็นเซ็นเซอร์ขาวดำ (monochrome) ที่ออกแบบมาเพื่อจับภาพในช่วงแสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงใกล้อินฟราเรด (NIR) ทั้งสองรุ่นใช้ขนาดออปติคอลฟอร์แมต 1/9 นิ้วที่มีขนาดกะทัดรัด และมีขนาดพิกเซล 2.16 ไมโครเมตร โดยใช้เทคโนโลยี Back Side Illuminated (BSI), CDTI และการซ้อนชิปแบบ 3 มิติ (3D stacking) เพื่อให้ได้ขนาดที่เล็กมากเพียง 2.73 × 2.16 มิลลิเมตร
สเปคของ STMicro VD65G4 และ VD55G4 :
- ความละเอียด – 0.56 MP (804 x 704)
- รูปแบบสี
- VD65G4 – RGB Bayer (RGGB)
- VD55G4 – ขาวดำ (Monochrome), รองรับช่วงแสง Visible ถึง NIR
- คุณสมบัติด้านออปติคอล – ฟอร์แมตออปติคอลขนาด 1/9 นิ้ว (2.3 มม.) พร้อมค่า CRA เชิงเส้น 30° และอัตราส่วนภาพใกล้เคียง 1:1
- เทคโนโลยีพิกเซล – ขนาดพิกเซล 2.16 × 2.16 ไมโครเมตร ใช้เทคโนโลยี global shutter, BSI, CDTI และ 3D stacking
- อัตราเฟรม
- สูงสุด 184 fps ที่ความละเอียดเต็ม, 271 fps ที่ VGA, 480 fps ที่ QVGA
- Dynamic Range – 68 dB
- รูปแบบเอาต์พุต (Output formats) – RAW8, RAW10
- อินเทอร์เฟซ
- Data – MIPI CSI-2 (1-lane), I3C หรือ SPI (1-lane)
- Control – I2C (สูงสุด 1 MHz) หรือ I3C (สูงสุด 12.5 MHz)
- อื่นๆ
- Auto Exposure แบบฮาร์ดแวร์
- ระบบคาลิเบรตความมืดอัตโนมัติ (Automatic dark calibration)
- ระบบลดสัญญาณรบกวน (Noise reduction)
- แก้ไขพิกเซลเสีย (Defective pixel correction)
- Gamma correction
- Background removal (โหมดเปรียบเทียบภาพ)
- สถิติภาพแบบตั้งโปรแกรมได้ 4×4
- Context management รองรับสูงสุด 4 context
- พลังงาน
- VCORE – 1.1 V
- VDDIO – 1.2 V หรือ 1.8 V
- VANA – 2.8 V
- การใช้พลังงาน – ประมาณ 35 mW @ 60 fps, 1–2 mW ในโหมด auto wake-up, และ 0.8 mW ในโหมดสแตนด์บาย
- ขนาด – แพ็กเกจแบบ bare die 43 ขา (reconstructed wafer) ขนาด 2.73 × 2.16 มม.
- ช่วงอุณหภูมิ – -30°C ถึง 85°C
เซ็นเซอร์ขนาดจิ๋วและความละเอียดต่ำนี้ถูกออกแบบมาให้เหมาะกับอุปกรณ์สวมใส่, AR/VR headset และอุปกรณ์สมาร์ทโฮม โดยตัวเซ็นเซอร์ใช้พลังงานประมาณ 35 mW ที่ 60 fps และที่สำคัญคือมีโหมด “auto wake-up” ที่ใช้พลังงานเพียง 1–2 mW เท่านั้น
STMicroelectronics วางตำแหน่งผลิตภัณฑ์นี้ให้เป็นทางเลือกแบบใช้พลังงานต่ำพิเศษแทนเซ็นเซอร์ PIR ในกล้อง IP อัจฉริยะ เพื่อลดการแจ้งเตือนผิดพลาด (false alerts) ในโหมดประหยัดพลังงานนี้ เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวได้ด้วยตัวเอง และจะปลุก (wake up) ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือชิป SoC ของระบบเมื่อมีเหตุการณ์เกิดขึ้นเท่านั้น ทำให้ระบบสามารถเปิดใช้งานกล้องหลักที่มีความละเอียดสูงกว่าเฉพาะเวลาที่จำเป็น ช่วยลดความจำเป็นในการสตรีมวิดีโอตลอด 24 ชั่วโมง
เพื่อช่วยลดภาระของโปรเซสเซอร์หลัก STMicroelectronics ได้รวมฟีเจอร์ฮาร์ดแวร์หลายอย่างไว้ภายในตัวเซ็นเซอร์โดยตรงผ่านการออกแบบแบบ 3D-stacked เช่น ระบบปรับแสงอัตโนมัติ (auto exposure) และการลดสัญญาณรบกวน (noise reduction) นอกจากนี้เซ็นเซอร์ยังสามารถจัดการงานต่าง ๆ ได้เองบนชิป เช่น การสร้างสถิติภาพแบบ 4×4, การจัดการค่าการตั้งค่าหลายชุด (contexts) และการลบฉากหลังด้วยการเปรียบเทียบเฟรมภาพต่อเนื่อง
เพื่อให้ง่ายต่อการพัฒนา บริษัทกำลังพัฒนาโมดูลกล้องสำหรับทดสอบ ได้แก่ CAM-65G4 และ CAM-55G4 Promodule รวมถึงบอร์ด VD65G4 และ VD55G4 S-Boards ซึ่งระบุว่าจะพร้อมวางจำหน่ายออนไลน์ในเร็ว ๆ นี้
P-Board (STEVAL-CAM-M0I1) เป็นชุดพัฒนาแบบเรียบง่ายที่ใช้เชื่อมต่อโมดูลกล้องตระกูล ST BrightSense โดยรองรับเอาต์พุตแบบ MIPI CSI-2 พร้อมการควบคุมผ่าน I²C และเชื่อมต่อด้วยสาย FFC เพื่อให้สามารถใช้งานแบบ plug-and-play ได้อย่างรวดเร็วกับระบบต่าง ๆ เช่น Raspberry Pi และ STM32 บอร์ดนี้รองรับการเปลี่ยน promodule ที่ใช้เซ็นเซอร์และเลนส์แตกต่างกันได้ ทำให้ง่ายต่อการทดสอบและเปรียบเทียบการตั้งค่าหลายรูปแบบ
นอกจากนี้ STMicroelectronics ยังมีชุด EVK Main (STEVAL-EVK-U0I1) ซึ่งเป็น Evaluation kit แบบใช้ USB สำหรับทดสอบเซ็นเซอร์ภาพบนคอมพิวเตอร์ โดยมาพร้อมบอร์ดหลักที่มีพอร์ต USB-C (USB 3.0) และชุดยึดทางกล (mechanical holder) ยังรองรับการใช้งานแบบ plug-and-play อย่างรวดเร็ว พร้อมซอฟต์แวร์ STSW-IMG501 ที่ให้ใช้งานฟรีสำหรับการสตรีมภาพแบบเรียลไทม์และการทดสอบ ชุดคิทยังรองรับทั้ง promodule แบบพร้อมใช้งาน และการตั้งค่าแบบกำหนดเองผ่าน S-Boards ที่ใช้เลนส์ M12 ทำให้สามารถนำไปใช้ซ้ำได้ในหลายขั้นตอนของการพัฒนา
ด้านซอฟต์แวร์, ทางบริษัทกำลังพัฒนา Software Development Kit (SDK) แบบครบชุด ซึ่งจะรวมไดรเวอร์และซอฟต์แวร์สำหรับการประเมินผลโดยเฉพาะ ปัจจุบันซอฟต์แวร์ยังอยู่ในสถานะ “กำลังจะมา (upcoming)” โดยมีเพียงตัวฮาร์ดแวร์เซ็นเซอร์และเอกสาร datasheet ที่เปิดให้ใช้งานแล้ว ในอนาคตอันใกล้ นักพัฒนาสามารถคาดหวังการเข้าถึงไดรเวอร์แบบพร้อมใช้งานสำหรับแพลตฟอร์มอย่าง STM32 และ Raspberry Pi รวมถึงตัวอย่างโค้ด, คู่มือผู้ใช้งานแบบเปิด (open user manuals) และบทเรียนแบบ step-by-step ที่ออกแบบมาเพื่อช่วยเร่งการพัฒนาโปรเจกต์ด้าน Edge AI และ Embedded Vision ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เซ็นเซอร์ภาพ VD55G4 และ VD65G4 ขณะนี้อยู่ในสถานะ “พรีวิว (preview)” และยังไม่พร้อมจำหน่ายผ่านตัวแทนจำหน่าย แต่ขณะเขียนบทความนี้สามารถสั่งซื้อบอร์ดพัฒนาได้แล้ว โดย STEVAL-CAM-M0I1 P-Board มีราคาประมาณ $38.18 (~1,200฿) และ STEVAL-EVK-U0I1 EVK Main USB evaluation kit มีราคาประมาณ $160.87 (~5,200฿) สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จากหน้าผลิตภัณฑ์และข่าวประชาสัมพันธ์ของบริษัท
แปลจากบทความ : STMicro VD65G4 and VD55G4 0.56MP global shutter image sensors enable ultra-low-power always-on event-driven vision
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT