Видеонаблюдение,

Видеокамера - устройство, позволяющее преобразовывать оптический сигнал в электрический.

Классификация камер:

1. По цветности:

- цветные,

- черно-белые.

2. По типу корпуса:

-модульные (без объектива),

-миниатюрные: беcкорпусные, корпус-квадрат, корпус-цилиндр, дверной глазок, герметичные.

3. По типу установки:

-наружные,

-внутренние: скрытой установки, не скрытой установки, стационарные.

Характеристики камер:

1. Цветность:

–         цветные;

–         черно-белые.

2. Формат матрицы.

Все современные телевизионные камеры строятся на основе полупроводниковых ПЗС-матриц (ПЗС (ССD, charged coupled device) – прибор с зарядовой связью). Свет, падающий на матрицу, преобразуется в электрический сигнал, который затем обрабатываеться 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 получается более качественное и четкое изображение. Размер матрицы описывается параметром, называемым «формат». Формат – это диагональный размер матрицы. Он измеряется в дюймах. Различают матрицы формата: 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. На основе матриц формата 1/4" ряд фирм выпустили сверхминиатюрные камеры. Размер матрицы важен при определении необходимого угла обзора камеры: так на пример с одинаковыми объективами камера на основе матрицы 1/2" имеет больший угол зрения, чем камера с матрицей 1/3".

3. Разрешающая способность.

Разрешающая способность определяется как количество переходов от черного к белому или обратно, которые могут быть переданы камерой. Поэтому единица измерения разрешения называется тв-линией. Разрешающая способность по вертикали у всех камер (кроме камер плохого качества) одинакова, ибо ограничена телевизионным стандартом – 625 строк телевизионной развертки. Основное различие камер состоит в разрешении по горизонтали – именно оно обычно указывается в технических описаниях.

Разрешение измеряется в телевизионных линиях и зависит не только от числа пикселей на матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. В большинстве случаев разрешения 380-400 тв-линий вполне достаточно для ведения наблюдения. Разрешение цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300 – 350 тв-линий.

На разрешение камеры влияет два фактора:

1)       количество элементов матрицы;

2)       полоса частот видеосигнала.

4. Чувствительность.

Под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на матрице. С теоретической точки зрения более правильно было бы указывать освещенность на матрице, т. к. в этом случае не нужно оговаривать характеристики используемого объектива. Но пользователю при подборе камеры удобней работать с освещенностью объекта, которую он заранее знает. Поэтому обычно указывают минимальную освещенность на объекте, измеренную в стандартизированных условиях – коэффициент отражения объекта 0.75 и светосила объектива 1.4.

Значения минимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются больше, чем в 10 раз. Например, если указано, что минимальная освещенность на матрице равна 0.025 люкс, то это значит, что при объективе F1.4, минимальная освещенность объекта 0,25 люкс. Чувствительность большинства современных черно-белых камер порядка 0.01-1 люкс для F1.2.

5. Отношение сигнал/шум.

С чувствительностью тесно связан параметр «отношение сигнал/шум». Параметр измеряется в децибелах:    

                S/N=20*log(<видеосигнал>/<шум>)

Например, коэффициент S/N равный 60 дБ означает, что сигнал в 1000 раз больше шума. При сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума, при 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, при 30 дБ – «снег» по всему экрану, 20 дБ – изображение практически неприемлемо, хотя крупные контрастные объекты через сплошную «снежную» пелену разглядеть еще можно.

В данных, приводимых в описаниях камер, указываются значения сигнал/шум для оптимальных условий, например при освещенности на матрице 10 люкс и при выключенной схеме автоматической регулировки усиления и  наличии гамма-коррекции. По мере уменьшения освещенности сигнал становится меньше, а шум, вследствие действия АРУ и гамма-коррекции, больше.

6. Автодиафрагма и электронный затвор.

Для поддержания на постоянном уровне количества света на матрице используют  объектив с автодиафрагмой.

Автодиафрагма – это электронное управление диафрагмой объектива для компенсации больших изменений уровня освещенности. Объективы с автоматической диафрагмой поддерживают освещенность матрицы на постоянном уровне, изменяя величину входного отверстия. Диафрагма объектива, 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 – устройство предназначенное для автоматической регулировки скорости сканирования всех пикселов на ПЗС-матрице. На более светлых участках скорость сканирования высокая, на более темных - низкая. Таким образом удается избегать явных областей засветки или затемнения на изображении, картинка более контрастная. Скорость переключения затвора может достигать до 1/100000 секунды.

Стоимость объективов без диафрагмы значительно ниже стоимости объективов с автодиафрагмой, а применение телекамер с электронным затвором позволяет экономить в некоторых случаях значительные суммы. Камеры с широким диапазоном скоростей переключения затвора  вместе с объективами без диафрагмы рекомендуется использовать только внутри помещений, так как диапазона изменения скорости сканирования электронного затвора не достаточно, чтобы отработать солнечный свет.

Применение объективов с автодиафрагмой предпочтительнее в следующих случаях:

1. Когда телекамера работает в условиях меняющейся освещенности;
2. Когда требуется максимальная глубина резкости, которая достигается минимально открытой диафрагмой;
3. Когда необходимо более четко передать границы ярких объектов.

7. Гамма-коррекция.

Гамма-коррекция – это настройка камеры, обеспечивающая линейную зависимость яркости изображения на мониторе от яркости объекта.

Наличие в камерах гамма-коррекции влияет на точность передачи контраста изображения. Эта корректировка необходима из-за несоответствия преобразования изображения в камере и мониторе. Кинескоп в мониторе имеет степенную зависимость яркости от сигнала (показатель степени 2.2), что приводит к уменьшению контрастности в темных участках и к увеличению в ярких; в то же время современные ПЗС-матрицы производят линейный сигнал. Для компенсации общей нелинейности, в камеру обычно встраивается устройство (гамма-корректор), предыскажающее сигнал с показателем степени 1/2.2, т.е. 0.45. Побочный эффект – гамма-коррекция означает дополнительное усиление слабых сигналов (в частности, шума), т.е. одна и та же камера с включенной Г=0.4 будет примерно вчетверо «чувствительнее», чем при Г=1. Однако никакой усилитель не может увеличить отношение сигнал/шум.

8. Компенсация заднего света.

Если объект находится на фоне яркого источника света, то чтобы не происходило засветки, предусмотрена специальная функция – аппаратная «компенсация заднего света».

Компенсация заднего света – это способность камеры электронным способом компенсировать яркий задний фон, обеспечивая тем самым, хорошее качество изображения (обычно в средней его части).

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.

9. Наличие управляющих выводов автодиафрагмы и объективов.

Video Drive (VD) –– управление по части видеосигнала. Вся автоматика внутри объектива.

Direct Drive (DD) – управление по постоянному току. Вся автоматика внутри камеры.

(Подробнее смотри параграф 1.3. Объективы стр.6).

Примеры:

KT&C, KPC-400B (Квадрат 30х30мм, 420твл., 0,05Lux, f=3,6мм)

VHT, VQ29B-P4 37 (Квадрат 29х29мм, 1/3, 10-13В, 420твл., 0,1Lux, f=3,7мм, PH конус)

VHT, VB19B-DV (Дверной глазок, 420твл., 0,05Lux, угол обзора 170^о)