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

Термин распознаваемый используется в широком смысле, и в зависимости от производителя может быть определен или нет. Это одна из самых больших «уловок» в видеонаблюдении. Большинство производителей, особенно тайваньских, не указывают уровень видеосигнала на выходе телекамеры для освещенности, указываемой как минимальная освещенность. Этот уровень может составлять 30 % (от 700 мВ), иногда 50 %, а иногда и 10 %.

Вот, например, общепринятые выражения при описании минимальной освещенности: «0.1 лк на объекте с коэффициентом отражения 80 % при использовании объектива F/1.4».

Следует иметь в виду, что в телекамере с хорошей схемой АРУ даже 10 % видеосигнала (70 мВ) можно раскачать так, что он будет казаться намного больше, чем есть на самом деле. Это, естественно, может вводить в заблуждение.

Например, в паспорте записано: 0.01 лк на объекте с объективом F/1.4, что предполагает (но не сообщается вам) что АРУ включена. Другие производители скромно указывают в технических характеристиках, например, что минимальная освещенность равна 0.1 лк при F/1.4 (при этом на выходе 50 % видеосигнала получается с отключенной АРУ). Понятно, на бумаге первая телекамера может показаться гораздо более перспективной, хотя в действительности гораздо лучше вторая.

Еще один вопрос для дискуссии: одни производители дают минимальную освещенность на объекте, а другие имеют в виду минимальную освещенность ПЗС-матрицы. Это далеко не одно и то же.

Когда определяется минимальная освещенность телекамеры (освещенность объекта), должно также указываться соответствующее F-число. Вторым важным фактором после освещенности, который тоже необходимо знать, является коэффициент отражения объекта в процентах.

Рис. 5.35. На левой части можно было бы увидеть мальчика со свечой в руке, но его контуры практически неразличимы, так как чувствительности фотопленки недостаточно, но телекамера позволяет отчетливо его разглядеть, как это видно на мониторе справа.

Если указывается минимальная освещенность на ПЗС-матрице, можно учитывать не все факторы (такие, как отражение и пропускание объектива). Тогда при расчете эквивалентной освещенности объекта, проецируемого на ПЗС-матрицу, мы должны компенсировать все эти факторы.

Эмпирическое правило (которое я вывел в разделе «Вычисление количества света») гласит: с объективом F/1.4 минимальная освещенность ПЗС-матрицы обычно в 10 раз выше (меньше люкс), чем чувствительность на объекте. Например, освещенность объекта в 1 лк при отражении 75 % с объективом F/1.4 соответствует освещенности в 0.1 лк на ПЗС-матрице.

Вышесказанное приводит к такому выводу: реальные характеристики телекамеры можно легко скрыть, просто не указывая некоторые факторы. Внимательно читайте спецификации.

Известный факт — черно-белые ПЗС-телекамеры всегда имеют более низкую минимальную освещенность, чем цветные ПЗС-телекамеры.

Одна из причин — инфракрасный отсекающий фильтр на ПЗС-матрице. Как указывалось раньше, такой фильтр корректирует спектральную характеристику ПЗС-матрицы, приближая ее к характеристикам человеческого глаза, но он также снижает количество света, падающего на матрицу.

Другая причина заложена в конструктивных особенностях используемой в видоенаблюдении одной цветной матрицы. Каждый пиксел цветной ПЗС-матрицы состоит из трех элементов (саб-пикселов), размещенных на физическом пространстве одного черно-белого пиксела.

Размер каждого элемента составляет не более 1/3 черно-белого пиксела, что косвенно снижает чувствительность.

За период, прошедший между появлением этого издания книги и предыдущего, появилось большое количество телекамер, которые условно называются «день/ночь» (Day/Night). Эти телекамеры обычно имеют цветной фотоприемник, который превращается в черно-белый за счет механического удаления отсекающего ИК-фильтра и интегрирования трех пикселов RGB в один монохромный.

Таким образом, цветная телекамера при нормальных уровнях освещенности превращается в более чувствительную черно-белую телекамеру при минимальных уровнях освещенности. Кроме того, чувствительность возрастает также за счет инфракрасного диапазона, так как убирается отсекающий ИК-фильтр. Некоторые модели телекамер только переключаются в черно-белый режим с интегрированием пикселов, но не убирают отсекающий ИК-фильтр. Некоторые производители телекамер пошли еще дальше и к цветной матрице добавили черно-белую. В этом случае, когда уровень освещенности снижается ниже определенного, происходит механическое переключение фотоприемников.

Хотя такие решения достаточно практичны, но реализация механического переключения должна быть выполнена очень качественно, так как его придется делать как минимум два раза в сутки, что может послужить причиной выхода из строя. (Существуют телекамеры с двумя матрицами и двумя объективами, где переключение между матрицами осуществляется не механически, а электрически. Однако изображение на этих матрицах, как бы близко друг к другу они ни были расположены, будет немного отличаться. Впрочем, для большинства случаев, эти отличия не будут критичными. Прим. ред.) Чаще всего такие телекамеры нужны, когда требуется ночное наблюдение в инфракрасном свете с сохранением цветного режима работы при полном дневном свете.

Следует заметить, что большинство современных цветных телекамер даже без удаления отсекающего ИК-фильтра будут чувствительнее человеческого глаза.

Разрешающая способность телекамеры

Вопрос о разрешении телекамеры прост, но часто его неправильно понимают. Когда речь идет о разрешающей способности системы видеонаблюдения (телекамера-линия связи-устройство записи-монитор), то основной частью системы будет устройство ввода (то есть в большинстве случаев разрешающая способность системы будет во многом определяться разрешающей способностью телекамеры).

Существует разрешающая способность по вертикали и разрешающая способность по горизонтали.

Эти параметры измеряются по испытательной таблице. Разрешающая способность по вертикали — это максимальное число горизонтальных линий, которое способна передать телекамера. Это число ограничено стандартом CCIR/PAL до 625 горизонтальных строк и стандартом EIA/NTSC до 525 строк.

Реальное вертикальное разрешение (в обоих случаях) далеко от этих значений.

Если принимать во внимание кадровые синхроимпульсы, уравнивающие строки и пр., то максимальная разрешающая способность по вертикали оказывается равной 575 строк в CCIR/PAL и 470 строк в EIA/NTSC. Это требует корректировки с учетом фактора Келла — 0.7, и мы получим максимальное действительное вертикальное разрешение в 400 ТВЛ для CCIR/PAL (более подробно см. «Разрешающая способность» в главе 4 «Общие характеристики телевизионных систем»). Дедуктивное рассуждение может быть продолжено для сигнала EIA/NTSC, что даст максимальное действительное вертикальное разрешение в 330 ТВЛ.

Разрешающая способность по горизонтали — это максимальное число вертикальных линий, которые способна передать телекамера (В тех случаях, когда в документации указана только разрешающая способность, то это надо понимать, как разрешающая способность по горизонтали. Прим. ред.). Это число ограничено только технологией и качеством монитора. В наши дни существуют ПЗС-телекамеры с разрешающей способностью по горизонтали более 600 ТВЛ.

Горизонтальное разрешение ПЗС-телекамер обычно равно 75 % горизонтальных пикселов ПЗС-матрицы. Как объяснялось выше, это результат соотношения сторон 4:3. В частности, подсчитывая вертикальные линии в целях определения горизонтального разрешения, мы считаем только горизонтальную ширину, эквивалентную высоте монитора по вертикали. Идея в основе сего — получить линии равной толщины, как по верти-кали, так и по горизонтали. Итак, если мы подсчитаем общее количество вертикальных линий по ширине монитора, то их надо умножить на 3/4 или 0.75. Поскольку это необычный расчет, то мы обычно называем горизонтальное разрешение ТВ-линиями (ТВЛ), а не просто линиями.

Рис. 5.36. Более точное измерение горизонтального разрешения по 5 % модуляции

Рис. 5.37. Испытательная таблица CCTV Labs была специально разработана для CCTV и используется для измерения разрешающей способности и многих других важных параметров

Для оценки разрешения телекамеры существует ряд тестовых диаграмм. Наиболее популярна таблица EIA RETMA, но для этих целей можно использовать и другие. На обложке книги вы найдете тестовую диаграмму, разработанную специально для видеонаблюдения.