Назначение и типы камер наблюдения (CCTV)

В тексте приведены описания на все параметры камеры наблюдения, которыми характеризуется любая камера.

Выбор камеры наблюдения

Камеры являются главным элементом любой системы видеонаблюдения, поскольку именно они формируют изображение, которое передается на видеомониоры, видорегистраторы, квадраторы, мультипплексоры или другое оборудование CCTV.

В большинстве случаев выбор типа камеры наблюдения определяется, требованиями, которые предъявляются к системе видеонаблюдения. В то же время, чаще всего в CCTV применяются монохромные камеры, имеющие, как правило, высокую чувствительность и разрешение. Цветные камеры наблюдения используют в системах CCTV объектов, для которых наблюдение в цвете является одним из главных требований. Они имеют более низкое по сравнению с монохромными камерами разрешение и чувствительность, но позволяют лучше идентифицировать объект наблюдения. Для повышения чувствительности цветные камеры наблюдения ряда производителей автоматически переходят в монохромный режим при уменьшении освещенности. Если вам необходимо, чтобы камера не привлекала внимания людей, можете использовать монохромные или цветные миниатюрные камеры.

В условиях, когда требуется вообще скрыть камеру от посторонних глаз, следует использовать бескорпусные камеры, которые имеют малые размеры и могут монтироваться в различные предметы интерьера. Для слежения за движущимися объектами с возможностью быстрой смены направления наблюдения применяются скоростные купольные камеры. В системах видеонаблюдения территориально-распределенных объектов компании устанавливают цифровые камеры (или ip-камеры), которые позволяют передавать изображение на большие расстояния по локальным сетям или Интернет.

Основные технические параметры, которыми характеризуются камеры наблюдения

При выборе конкретной модели камеры для CCTV следует знать основные характеристики камеры наблюдения, которые определяют ее функциональные возможности, назначение и цену.

ПЗС-матрица камеры наблюдения

Наиболее важным элементом любой современной камеры, который формирует изображение, является матрица на приборах с зарядовой связью (ПЗС).

Она представляет собой прямоугольную полупроводниковую пластину с множеством самостоятельных светочувствительных ячеек на поверхности - пикселей. Изображение фокусируется объективом камеры на ПЗС-матрицу и попадающий на полупроводник свет возбуждает в нем электроны. Возбужденные электроны из каждого пикселя последовательно перемещаются в считывающее устройство и формируют видеосигнал, который в дальнейшем усиливается и обрабатывается электронной системой камеры наблюдения.

Формат ПЗС-матрицы

Знание формата камеры наблюдения позволяет правильно выбрать для нее объектив. Формат - это округленное значение диаметра передающей трубки, которая дает такое же изображение, как и данная ПЗС-матрица (в дюймах). Существуют форматы 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3” и 1/4”. Наиболее часто в камеры наблюдения устанавливают матрицы формата 1/3”. Чем больше размер матрицы по диагонали, при неизменном количестве пикселей, тем меньше их взаимное влияние, меньше уровень шумов и выше качество получаемого видеосигнала. В последнее время реже используется матрицы форматов 1” и 2/3” по причине дороговизны самих матриц и оптики, которая должна иметь соответственно большие размеры линз и оправ.

Разрешение камеры наблюдения

Разрешение любой камеры измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ). При этом различают разрешение камеры наблюдения по горизонтали и по вертикали. Разрешение по горизонтали - это максимальное число вертикальных линий, которое способна передать камера, например, на видеомониторы. Оно определяется в первую очередь количеством пикселей по горизонтали в ПЗС-матрице, а также электронной схемой камеры. Как правило, этот параметр не превышает число пикселей в строке умноженное на 0,75. Разрешение по вертикали определяется телевизионным стандартом - способом кодирования изображения в электронном виде. В России используются стандарты ССIR (для монохромных камер) и PAL (для цветных камер). Оба стандарта подразумевают 625 строк по вертикали.

Чувствительность камеры наблюдения

Чаще всего под чувствительностью камеры понимают минимальную освещенность зоны наблюдения, при которой на выходе камеры формируется видеосигнал с амплитудой 1 В и определенной глубиной модуляции при установленном отношении сигнал/шум. Кроме этого, если указано относительное отверстие объектива, при котором замерена чувствительность, то можно пересчитать количество света, падающее на ПЗС матрицы для объективов с различным относительным отверстием и сравнить чувствительность камер наблюдения. При оценке чувствительности, также надо учитывать отражательную способность объекта, т.к. светлые предметы в темноте видны лучше, чем темные.

Автоматическая регулировка усиления

ПЗС-матрица камеры наблюдения не всегда формирует сигнал достаточной амплитуды, поэтому наличие в камере автоматической регулировки усиления (АРУ) позволяет довести выходной сигнал до уровня 1В. Однако следует учитывать, что, усиливая видеосигнал, АРУ в равной степени усиливает и шумы, оставляя соотношение сигнал/шум неизменным.

Автодиафрагма и автоэлектронный затвор

В большинстве случаев камеры наблюдения работают в условиях часто меняющейся освещенности объектов наблюдения. Поэтому для получения качественного видеосигнала с камеры необходимо поддерживать на определенном уровне количество квантов света, попадающих на ПЗС-матрицу в период между двумя последовательными считываниями. В этом случае автодиафрагма камеры наблюдения меняет освещенность ее ПЗС-матрицы, изменяя размер входного отверстия оптической системы объектива. А электронный затвор камеры изменяет время, за которое накапливается заряд в ПЗС-матрице. Таким образом, регулируя время накопления заряда от 1/50 с. до 1/100000 с., можно отрабатывать изменения освещенности в 2000 раз.

Отношение сигнал/шум

Соотношение сигнал/шум говорит о качестве выходного видеосигнала камеры наблюдения. Оно измеряется в децибелах (дБ) и численно равно десятичному логарифму отношения амплитуды напряжения видеосигнала к среднеквадратичному значению напряжения фона, умноженному на 20. Визуально шум проявляется в виде “снега” на изображении с камеры. При отношении сигнал/шум 45 дБ шум практически не заметен.

Высокое соотношение сигнал/шум камеры наблюдения, а, следовательно, и качественная видеокартинка, достигаются достаточным уровнем освещенности объекта наблюдения, светосильной оптикой, использованием высококачественной матрицы ПЗС и цифровой фильтрацией шумов в электронных схемах камеры наблюдения.

Компенсация встречной засветки

В системах наблюдения очень часто необходимо передать темные участки изображения на ярком фоне. Например, если навстречу камере наблюдения выезжает автомобиль с включенными фарами, то на изображении будут видны только два ярких пятна от фар. Наличие в камере компенсации встречной засветки позволяет устранить этот недостаток. В простейшем случае электронная система камеры наблюдения устанавливает автодиафрагму, электронный затвор и АРУ не по средней освещенности изображения, а по его части. Это может быть центр или область, которая задается программно. Тогда на видеомонитор будут передаваться два предельно ярких пятна от фар, а также изображение автомобиля при нормальной контрастности. Некоторые камеры наблюдения имеют АРУ, которая при обработке сигнала устраняет или ослабляет очень яркие участки изображения, поэтому все изображение будет примерно одинаковой яркости. В отличие от аналоговых, цифровые камеры наблюдения имеют электронный затвор, который выборочно выставляет различные времена экспозиции для различных частей изображения, поэтому все изображение получается одинаковой яркости и со всеми деталями.

Эффект заплывания изображения камеры

При встречной засветке некоторые области ПЗС-матрицы камеры наблюдения оказываются очень сильно освещенными. Количество накопленного в этих областях заряда может оказаться таким, что он будет перетекать в соседние участки матрицы, вызывая эффект заплывания изображения. Для устранения этого эффекта созданы специальные ПЗС-матрицы, которые не накапливают заряд больше определенной величины.

Баланс белого

Для того, чтобы камера наблюдения точно передавала цвет объекта, независимо от источника освещения объекта, видеосигнал обрабатывается системой баланса белого. Параметры настройки баланса белого могут устанавливаться автоматически или вручную. При автоматическом балансе белого камера наблюдения определяет эти параметры однократно и потом использует их при дальнейшей работе. Если освещение объекта часто меняется в течении суток, то применяют камеры наблюдения с автоматическим отслеживанием баланса белого. Такие камеры непрерывно корректируют параметры настройки баланса белого.

Гамма-коррекция

Многие видеомониторы обладают нелинейной зависимостью яркости свечения люминофора ЭЛТ от напряжения видеосигнала, поступающего с камеры наблюдения. Система гамма-коррекции камеры изменяет исходный видеосигнал так, чтобы компенсировать эту нелинейность. В результате изображение получается с верной контрастностью.

Сайт управляется системой uCoz