Как выбрать камеру?

При выборе телекамеры желательно четко сформулировать основные требования к оборудованию. Вам необходимо цветное изображение или черно-белое? Важно ли для вас четко различать мелкие детали (лицо человека, номер машины) и на каком расстоянии? Где будет установлена телекамера – в помещении или на улице?

Наиболее важными техническими параметрами телекамеры являются:
1. формат матрицы
2. разрешение
3. чувствительность

Цветная или черно-белая система?

Начнем по порядку. Определите – необходима ли Вам цветная система. В России в 95% случаев для целей охраны используют черно-белую систему наблюдения. Она в 2-3 раза дешевле цветной и для нее создано гораздо больше моделей оборудования. Цветное изображение может понадобиться только в особых случаях – наблюдение за игровыми столами казино, фиксация цвета автомашин и т.п. Среди цветных камер особое место занимают модели с цифровой обработкой (DSP). В настоящее время они начали вытеснять своих аналоговых предшественников.

В дальнейшем мы основное внимание будем уделять черно-белым системам наблюдения.

Вы устанавливаете телекамеру в помещении или на улице

Для работы в помещении подходит практически любая телекамера. Если же Вы хотите наблюдать за ситуацией на улице, камеру необходимо поместить в термокожух или использовать специальные уличные камеры

Как подобрать камеру с необходимым разрешением (качеством) изображения

За качество изображения на мониторе отвечает разрешение камеры. Чем оно выше – тем лучше картинка. Все черно-белые телекамеры можно условно разделить на модели со средним разрешением (380-420 тв-линий) и высоким (550-570 тв-линий). Большинство систем теленаблюдения используют камеры со средним разрешением.

Камеры с высоким разрешением желательно ставить:
• на улице – там наблюдение ведется на больших расстояниях
• в офисе, если необходимо получить четкое изображение лица человека
• в других случаях, когда важно рассмотреть мелкие детали

При установке таких камер надо учитывать, что для записи изображения с высоким качеством необходимо, что бы все остальное оборудование (видеомагнитофон, мультиплексор) так же имело высокое разрешение.

Как подобрать камеру с нужной чувствительностью?

Очень важным параметром телекамеры является ее чувствительность. Для черно-белых телекамер средней считается чувствительность в 0,05-0,1 люкс. Это обычные офисные камеры, которые хорошо показывают при наличии освещения. Ночью они практически слепнут.

Сейчас появились камеры, которые показывают с хорошим качеством даже ночью. Они имеют высокую чувствительность 0,001- 0,01 люкс. Их можно применять на улице, даже при слабой освещенности.

Одной из лучших камер, хорошо работающей при любом уровне освещенности является WAT-902H (чувствительность 0,0003 люкс). Ее устанавливают на особо важных объектах, когда необходимо вести наблюдение независимо от времени суток и работы освещения.

ПЗС-матрица

Все современные телевизионные камеры строятся на основе полупроводниковых ПЗС- матриц. Свет, падающий на матрицу, преобразуется в электрический сигнал, который затем будет обрабатываться и выводится на монитор. Поверхность ПЗС-матрицы состоит из множества светочувствительных ячеек - пикселей (их обычно от 270 000 до 440 000). Чем больше число пикселей, тем более качественное и четкое изображение получается. Большинство телекамер в настоящее время производятся на основе матриц фирм "Sony", "Samsung" и "Sharp".

Размер матрицы описывается параметром, называемым "формат". Он измеряется в дюймах и принимает значения: 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3”, 1/4”. Матрицы большого формата 1”, 2/3” практически перестали выпускаться, так как камеры на их основе получаются очень громоздкими и дорогими. Наиболее распространены камеры на матрицах формата 1/2”, 1/3”, 1/4”. Совершенствование технологий позволяет производить уменьшение формата матрицы практически без ухудшения качества изображения.

Разрешение

Важный параметр телекамеры - разрешение. Разрешение измеряют в телевизионных линиях, и оно зависит не только от числа пикселей на матрице, но и параметров электронной схемы камеры. На практике в большинстве случаев разрешение 380-420 тв- линий вполне достаточно для ведения наблюдения. Но в последнее время многие производители стали переходить на выпуск телекамер с разрешением 550 - 570 тв-линий. Их стоимость не на много выше, но такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.).

Разрешение цветных камер несколько хуже, чем черно-белых. Стандартным считается разрешение 300 - 350 тв-линий. В цветных камерах, так же, как и в черно-белых, прослеживается тенденция к увеличению разрешения. Камер с высоким разрешением появляется все больше. В настоящее время на рынке систем теленаблюдения появились цифровые цветные камеры высокого разрешения – 450 тв-линий и сверхвысокого разрешения (520 тв-линий ).

Чувствительность

Под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому.

Таблица
Ориентировочная освещенность объектов.

На улице (широта Киева)
безоблачный солнечный день -- 100 000 люкс
солнечный день с легкими облаками -- 70 000 люкс
пасмурный день -- 20 000 люкс
сумерки -- 4 люкс
ясная ночь, полная луна -- 0.2 люкс
ясная ночь, неполная луна -- 0.02 люкс
ночь, луна в облаках -- 0.007 люкс
ясная, безлунная ночь -- 0.001 люкс
безлунная ночь с легкими облаками -- 0.0007 люкс
темная, облачная ночь -- 0.00005 люкс

По сравнению с человеческим глазом чувствительность черно-белых телекамер существенно сдвинута в инфракрасную область. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, однако прекрасно фиксируется телекамерами. На этом основана возможность некоторых камер видеть практически в полной темноте. Для цветных телекамер характерна значительно меньшая чувствительность по сравнению с черно-белыми и отсутствие чувствительности в инфракрасной части спектра.

Автодиафрагма и электронный затвор

В течение суток освещенность на контролируемом объекте, как правило, претерпевает существенные изменения. Для поддержания на постоянном уровне количества света на матрице используют встроенный в камеру автоматический электронный затвор или объектив с автодиафрагмой (autoiris).

Объективы с автоматической диафрагмой поддерживают освещенность матрицы на постоянном уровне, изменяя величину входного отверстия. Диафрагма объектива, подобно зрачку человеческого глаза, при высокой освещенности сужается, пропуская меньше света, а при низкой освещенности расширяется. Это позволяет получить сигнал от видеокамеры с хорошей контрастностью, без засветки или затемнения.

Автоматический электронный затвор
(electronic shutter) - аналог

выдержки фотоаппарата. Скорость переключения затвора может достигать до 1/100000 секунды. Камеры с объективами без диафрагмы рекомендуется использовать только внутри помещений, так как мощности электронного затвора не достаточно, чтобы отработать солнечный свет.

Применение объективов с автодиафрагмой предпочтительнее в следующих случаях:
• когда телекамера работает в условиях меняющейся освещенности;
• когда требуется максимальная глубина резкости, которая достигается максимально закрытой диафрагмой;
• когда необходимо более четко передать границы ярких объектов.

Получение цветного видеосигнала

В цветных камерах систем охранного телевидения реализуется два различных метода получения цветного видеосигнала.

Наиболее распространена методика с использованием одной ПЗС-матрицы, содержащей три оптических фильтра для выделения первичных цветов (красного, синего, зеленого). Это относительно не дорогой метод, но имеет ряд недостатков.

Относительно более дорогая система строится на основе 3-х ПЗС-матриц и призмы. Оптическая призма расщепляет видимый свет на три цветовых составляющие, каждый из которых падает на свою специальную матрицу. В конечном счете от трех матриц получается три раздельных сигнала, пропорциональных цветовому содержанию. Это методика более дорогостоящая, но более точно отображает цвета и позволяет получить более высокое разрешение.

Компенсация заднего света

Очень полезная функция. Допустим камера стоит в холле отеля или банка и направлена на вход в здание. Открылась дверь и с залитой солнцем улицы вошел посетитель. Обычная камера в этом случае покажет только темный силуэт. А камера с backlight compensation автоматически настроится так, что отчетливо видно лицо посетителя.

Это происходит из-за того, что вся автоматика в простых камерах настраивается на среднюю освещенность изображения. Чтобы подобной засветки не происходило, во многих современных моделях камер предусмотрена специальная функция - аппаратная «компенсация заднего света».

В простейшем случае камера с компенсацией заднего света настраивается не на среднюю освещенность, а на освещенность центральной части изображения. Тогда, за счет некоторого ухудшения качества изображения в засвеченной части матрицы, получается хорошее качество в центре поля.

В последнее время появились камеры с функцией «широкий динамический диапазон» (WDR). Такие камеры прекрасно работают в самых сложных условиях освещенности и обеспечивают более равномерное изображение при работе против света.

Цифровые телекамеры

Аналоговый сигнал, снимаемый с ПЗС матрицы, проходит через аналого-цифровой преобразователь, размещенный внутри телекамеры и становится цифровым. Затем сигнал разделяется на яркостную и цветовую компоненты, обрабатывается и корректируется микроЭВМ, встроенной в камеру. После этого сигнал преобразуется обратно в аналоговый и выводится из камеры.

Уже сегодня качество сигнала, получаемого при помощи цифровых камер, значительно лучше аналогового. Цифровой сигнал имеет минимальный цветовой шум, более четкое изображение, лучшее качество цветопередачи. Автоматический баланс белого с автотрассировкой, используемый в цифровых камерах, регулирует цветопередачу в отдельных зонах экрана, а не усредняет полную цветовую составляющую, как это делается в аналоговой технике. Новая технология позволила улучшить разрешение и чувствительность