CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии - Владо Дамьяновски

Объективы с автодиафрагмой как с фиксированным фокусным расстоянием, так и с переменным, имеют два переменных резистора для регулировки отклика и типа функционирования: Level и ALC (Уровень и Автоматическая компенсация освещенности). Это относится и к DC-управляемым объективам, только в этом случае, как упоминалось выше, регулировки находятся на телекамере.

Регулировка Level позволяет изменять открытие диафрагмы по среднему уровню видеосигнала.

Level еще называют регулировкой чувствительности, так как на экране видеомонитора она проявляется в виде изменений яркости объекта. После настройки уровня, следует проверить работу автодиафрагмы в дневное и ночное время. Если рабочая точка установлена слишком высоко, изображение может оказаться нормальным днем, но ночью оно будет слишком темным. Верно и обратное: если рабочая точка установлена слишком низко, то ночью получится приемлемое изображение, а днем оно будет чрезмерно ярким. Чтобы быть уверенным в том, что это не произойдет, лучше всего проводить регулировку во второй половине дня (ближе к вечеру) с помощью осветительного прибора. Во-первых, убедитесь в том, что при слабом свете изображение получается максимально достижимым, то есть отверстие диафрагмы раскрыто полностью. Затем направьте свет на объектив и убедитесь в том, что отверстие диафрагмы достаточно закрывается, так что на экране видна только нить лампы. Если тест невозможно провести во второй половине дня, то можно воспользоваться внешними нейтрально-серыми фильтрами. Такой фильтр можно использовать для ослабления дневного света до уровня, эквивалентного низкому уровню освещенности, которое обычно составляет несколько люкс. Затем, все что требуется — так это удалить фильтр и посмотреть, как ведет себя автодиафрагма.

Рис. 3.31. Переменные резисторы ALC и Level

ALC — это автоматическая компенсация освещенности. ALC представляет собой фотометрическую регулировку диафрагмы, и ее следует воспринимать как «автоматическую компенсацию встречной засветки». Эта часть схемы автодиафрагмы «решает», на какую долю размаха видеосигнала должна отрабатывать автодиафрагма. Регулировка ALC позволяет выбрать точку срабатывания по видеосигналу для функционирования диафрагмы в зависимости от контрастности картинки. В большинстве случаев, когда видеосигнал «богат» деталями от самых темных до ярких (от 0 до 0.7 В), опорный уровень находится в середине. Если на изображении появляются очень яркие места, то это приведет к уточнению опорной точки и сужению отверстия диафрагмы для получения видеосигнала с «полным динамическим» диапазоном. Визуально изображение будет высоко контрастным. Итак, очень яркие объекты (солнечные блики, яркие огни, окна и тому подобное) заставят прикрыть отверстие диафрагмы, что сделает темные объекты еще более темными, иногда слишком темными, чтобы можно было различить детали. В такого рода ситуациях мы можем заменить принятую по умолчанию установку ALC на экстремальную и заставить диафрагму не учитывать яркие участки и раскрыть отверстие больше, чем обычно. Тогда находящиеся в тени объекты будут более различимы.

Эта регулировка эквивалентна компенсации встречной засветки телекамер. Компенсация встречной засветки используется, как подсказывает название, для борьбы с фоновым (контровым) светом. Идея заключается в том, чтобы «приказать» электронике объектива игнорировать очень яркие области изображения и больше открыть отверстие, чтобы были видны детали темных объектов на переднем плане.

Это очень полезно, например, при размещении телекамер в проходах, если телекамера «смотрит» сквозь стеклянные двери или против яркого фона. Человек, идущий по проходу, виден как силуэт.

Если ALC настроена, диафрагма будет раскрываться на одно-два значения F-числа больше, высвечивая таким образом лицо человека. Аналогично, ALC может быть настроена и на выполнение противоположной работы, то есть можно больше закрыть отверстие диафрагмы для того, чтобы разглядеть детали очень яркого заднего плана, например, находящиеся за дверью в холл.

ALC имеет две экстремальные позиции, отмеченные как Peak и Average (пиковое и среднее).

Первый пример соответствует установке ALC на Peak, а второй — установке ALC на Average. Установки по умолчанию обычно находятся в середине этого диапазона. И учтите, пожалуйста: для того, чтобы видеть эффекты ALC-регулировки, необходима очень контрастная сцена.

Рис. 3.32. Объектив с автодиафрагмой и фиксированным фокусным расстоянием в разобранном виде

Несколько слов об электронике объективов с автодиафрагмой

Оптические качества объектива нельзя считать гарантированными, то же относится и к электронике автодиафрагмы. Различные схемы дают различное качество и точность функционирования. Это, вкупе с механической конструкцией диафрагмы, определяет качество объектива: хороший, средний или плохой. Реакция диафрагмы на внезапные изменения освещенности не мгновенна: от половины секунды до двух секунд. Это следует учитывать при регулировке уровня и/или установке регулировки ALC объектива.

Задержка зависит от обратной связи, то есть от совместной работы электронных и механических частей. Электроника имеет свою автоматическую регулировку усиления, и то, насколько эффективно будет работать эта система с обратной связью, зависит также и от электроники телекамеры, включая ее АРУ.

Совместная работа этих двух частей может привести к самовозбуждению системы при работе автодиафрагмы, которые обычно называются «звон» или «рысканье».

Колебания проявляются в виде пульсаций яркости изображения и зависят от направления телекамеры и условий освещенности. Это особенно заметно, если направить ее на сильный источник света. Чтобы минимизировать этот эффект, достаточно использовать регулировку Level, а иногда ALC, или могут использоваться оба вида регулировки. Однако существуют неудачные комбинации телекамера/объектив, когда этот эффект исключить не удается. Проблема решается единственным способом: заменой объектива на объектив другой марки. Некоторые новые автодиафрагмы поставляются с дополнительным регулятором уровня АРУ объектива.

Как уже упоминалось выше, кабель объектива с автодиафрагмой обычно защищен экранирующим кабелем, который часто не подключен к автодиафрагме. Цель экранирования кабеля — защита видеосигнала от наводок. Чтобы защита была эффективной, достаточно, чтобы один конец экранирующего кабеля был подсоединен к общему проводу электроники, что иногда происходит само собой — через корпус объектива (кольцо C/CS-крепления) и С-крепление телекамеры. С миниатюризацией телекамер кабели становятся все короче, уменьшая вероятность влияния наводок на работу системы.

И, наконец, давайте вспомним, что энергопотребление автодиафрагмы очень низкое, обычно меньше 30 мА.

Рис. 3.33. Объектив с автодиафрагмой и фиксированным фокусным

Форматы изображений и объективов в системах видеонаблюдения

Объектив «видит» объект во всех направлениях под одним и тем же углом зрения, т. е. угол обзора имеет форму конуса. Следовательно, область изображения, спроецированного объективом, имеет форму круга, однако фоточувствительная область камеры (ПЗС-матрица в нашем случае) — прямоугольник внутри этого круга изображения.

В современном телевидении этот прямоугольник имеет соотношение сторон 4:3, т. е. стандартом является 4 части по ширине и 3 части по высоте. Как уже говорилось в начале книги, такое соотношение сторон было принято в качестве стандарта в фотографии, когда телевидение только зарождалось.

В совершенно новой системе телевидения высокой четкости (ТВЧ), которая принята с ее основными стандартами, соотношение сторон равно 16:9. Цель этого стандарта — улучшить демонстрацию кинофильмов.

«Прямоугольник изображения» находится внутри круга изображения, в котором все виды аберраций (или по меньшей мере большинство их) исправлены.

Нет никакого смысла создавать объектив, дающий намного больший круг изображения, чем требуется. Поэтому объективы изготавливаются так, чтобы соответствовать формату изображения, не менее и не более. Хотя из этого правила есть исключения, например, когда объектив изготовлен для других целей, например, для фотографии, а используется в ПЗС-телекамерах со специальным С-креплением.

В настоящее время в системах видеонаблюдения имеется несколько различных размеров матриц: 2/3, 1/2, 1/3 и 1/4 дюйма. Телекамеры высокой четкости и некоторые специальные телекамеры могут иметь матрицы в 1 дюйм и даже больше. Чтобы понять, что означает это разнообразие, нам нужно вкратце ознакомиться с историей ТВ.