Какие камеры видеонаблюдения лучше?

Для того что бы корректно ответить на этот вопросос обратимся к основным параметрам камер наблюдения.

Основные параметры камер видеонаблюдения

1. Формат матрицы

Формат - параметр, характеризующий размеры видеоматрицы камеры. К сожалению, этот параметр мало отражает физические размеры видеоматрицы и исторически связан с электронно-лучевыми трубками. Формат указывается в дюймах и позволяет определять угол зрения камеры при применении объектива с тем или иным фокусным расстоянием. Чем выше формат матрицы, тем больше ее физические размеры и тем больший угол обзора она может обеспечить. Этот параметр жестко не связан с физическими размерами и видеоматрицы, имеющие один и тот же формат могут иметь немного разные геометрические размеры.

Приведем, для примера, размеры некоторых видеоматриц:

- 1/3" (ширина - 4.8 мм; высота = 3,6 мм);

- 1/2" (ширина : 6.4 мм; высота = 4,8 мм);

- 2/3" (ширина 8.8 мм; высота = 6,6 мм);

- 1" (ширина - 12.7 мм; высота = 9,5 мм).

- 1/3" (ширина - 4.8 мм; высота = 3,6 мм);

- 1/2" (ширина : 6.4 мм; высота = 4,8 мм);

- 2/3" (ширина 8.8 мм; высота = 6,6 мм);

- 1" (ширина - 12.7 мм; высота = 9,5 мм)

По мере развития уровня технологии на рынке наблюдаестся устойчивая тенденция к постоянному снижению формата поскольку при этом падает цена телевизионных камер. В настоящее время практически исчезли видеоматрицы формата 1" и 2/3 ", а наиболее распространены 1/2",1/3" и 1/4" (появились сообщения о создании видеоматриц формата 1/5").

2. Разрешающая способность

Разрешающая способность измеряется в телевизионных пиниях (ТВЛ) и характеризует, насколько мелкие детали можно различить с помощью телевизионной камеры. Эта величина, как уже отмечалось, в основном определяется числом элементов видеоматрицы: чем больше элементов, тем выше разрешающая способность (напомним, что речь идет о разрешающей способности по горизонтали, поскольку по вертикали число элементов жестко привязано к телевизионному стандарту). Абсолютное значение разрешающей способности можно связать с числом элементов с помощью следующего эмпирического соотношения:
Разрешающая способность в ТВЛ= 3/4 числа элементов

Точное измерение этой величины производится с помощью специальных тестовых таблиц с нанесенной системой сходящихся чередующихся черных и белых линий (именно в "их честь" и была названа единица измерения). Поместив таблицу перед телевизионной камерой так, чтобы она занимала весь экран монитора, определяют точку, в которой перепады между черными и белыми линиями становятся неразличимыми и считывают по специальной шкале абсолютное значение разрешающей способности.
На величину разрешающей способности влияет, разумеется, и электронная часть телевизионной камеры (например, полоса передаваемых ею частот), однако при этом она может изменяться только в сторону ухудшения. Следует отметить, что снижение формата видеоматрицы мало сказывается на разрешении камеры, так как возможности технологии позволяют делать элементарные площадки достаточно маленькими. Из принципа работы цветной видеоматрицы ясно, что разрешающая способность ее ниже, чем черно-белой.

В настоящее время рынок предлагает камеры следующего разрешения (чем выше разрешение, тем больше цена камеры):
- Ч/Б камеры среднего разрешения (приблизительно от 510 до 560 элементов по горизонтали) имеют разрешение от 380 до 420 ТВЛ;
- Ч/Б камеры повышенного разрешения (до 800 элементов по горизонтали) имеют разрешение до 600 ТВЛ;
Цветные камеры среднего разрешения имеют разрешение от280 до 330 ТВЛ;
Цветные камеры повышенного разрешения имеют разрешение до 460 ТВЛ (до 560 ТВЛ по S - VHS выходу).
Для наблюдения общей обстановки подходят недорогие камеры среднего разрешения. Если требуется определение мелких деталей (например, чтение номеров автомобилей), нужны камеры повышенного разрешения.

3. Минимальная освещенность

Минимальная освещенность характеризует уровень освещенности, при котором телевизионная камера дает "нормально воспринимаемое" изображение. Этот параметр измеряется в люксах (фототехническая характеристика, относящаяся к спектральному диапазону, воспринимаемому человеческим глазом). Минимальная освещенность один из наиболее "лукавых" параметров, поскольку предусматривает несколько различных методик измерения, а в паспорте камеры не всегда указывается по какой именно из них проведено измерение. Во-первых, существуют различные критерии определения "нормально воспринимаемого" изображения (чаще всего используется критерий падения сигнала примерного 30% от номинала), а во-вторых, всегда должно быть указано, где именно измерена минимальная освещенность: на видеоматрице или на объективе (в этом случае указывается его относительное отверстие).
При измерении минимальной освещенности на объективе учитываются световые потери внутри него, которые тем больше, чем выше относительное отверстие (меньше светосила) объектива. Например, при стандартном относительном отверстии F 1.4 потери света составляют один порядок (проходит только 10% света) и, поэтому минимальная освещенность на видеоматрице равная 0.01 люкс соответствует минимальной освещенности на объективе 0.1 люкс,. Величина минимальной освещенности во многом определяется размером элемента видеоматрицы (тем меньше элементарная площадка, тем меньше света она может собрать).
Из сказанного следуют два вывода: во-первых, величина минимальной освещенности цветных камер намного больше, чем у черно-белых, во-вторых, чем меньше формат видеоматрицы, тем более жесткие требования предъявляются к освещенности объекта наблюдения. Характерная величина минимальной освещенности на объективе F1.4 для черно-белых камер лежит в диапазоне от 0.1 до 0.5 люкс, а для цветных - от 1 до 3 люкс.

4. Крепеж объективов

Все корпусные камеры имеют стандартный узел для присоединения телевизионных объективов. Существует два стандарта: "С" и "СS" с одинаковой присоединительной резьбой D25,4 х 0,8 и различным задним отрезком (17,5 мм и 12,5 мм соответственно). Если камера имеет присоединительный узел типа С, то к ней подойдет только С объектив. Для камеры с узлом СS подходят объективы СS и С со специальным переходным кольцом.

5. Напряжение питания

Камеры бывают рассчитаны либо на 24, 220V переменного тока, либо на 12V постоянного тока. Эта характеристика мало влияет на цену камеры, но важна для ее эксплуатации. Здесь надо исходить из конкретной структуры электрических коммуникаций.

Вспомогательные параметры

1. Электронный затвор

Как все полупроводниковые устройства, видеоматрица имеет режим насыщения, когда все имеющиеся в системе свободные заряды использованы и общий заряд, приобретенный элементарной ячейкой, перестает зависеть от интенсивности падающего на него света. Подобный режим работы называется "засветкой" видеоматрицы и, разумеется, он неприемлем. Для избежания этого эффекта современные камеры имеют возможность изменять время считывания заряда с помощью специального электрода, встроенного в видеоматрицу - "электронного затвора".

Он помогает адаптации камеры к условиям повышенного оснащения, уменьшая время накопления заряда (к тому же уменьшение времени накопления улучшаем передачу изображений быстро движущихся объектов). Диапазон электронного затвора указывается в секундах (аналогично выдержке фотоаппарата) и составляет в настоящее время от 1/50 до 1/100000 секунды.
Здесь необходимо подчеркнуть, что для уличных применений желательно все-таки использовать объективы с автоматической регулировкой диафрагмы, поскольку диапазон изменения освещенностей в уличных условиях может составлять 10 5 - 10 6 раз.

2. Синхронизация камер

Распространены два способа синхронизации камер:
-Привязка фазы кадров с камеры к фазе сетевого напряжения - так называемые камеры Line Lock . Эти камеры питаются обычно от переменного напряжения 24 либо 220V.
-Другой способ синхронизации - с помощью специального синхронизирующего сигнала либо видеосигналом.
Синхронизация важна при записи на специальные видеомагнитофоны через видео коммутатор. Камеры Line Lock также могут быть полезны при освещении люминесцентными источниками.

3. Соотношение сигнал/шум (динамический диапазон)

Соотношение сигнал/шум измеряется в децибелах (Дб) и характеризует чистоту и стабильность изображения. Если этот параметр больше приблизительно 45 Дб, на экране монитора наблюдается ясное и четкое изображение, если меньше - начинают проявляться шумы в виде "снега" по полю экрана, при величине ниже 30 Дб из-за шума вообще невозможно почти ничего разобрать. Здесь следует отметить, что чем больше формат видеоматрицы, тем лучше, при прочих равных условиях, соотношение сигнал/шум, поскольку больше площадь накопления заряда.

4. АРУ - автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) есть свойство усилителя камеры изменять свое усиление в зависимости от уровня видеосигнала. Максимальное увеличение усиления называется глубиной АРУ. Обычно это величина порядка 10 - 20 Дб. Следует помнить, что никакой усилитель не позволяет улучшить соотношение сигнал/шум, поскольку вместе с сигналом одновременно всегда усиливается и шум.

5. Гамма-коррекция

Поскольку наблюдение за изображением ведется с помощью электронно-лучевой трубки монитора, имеется несоответствие передаточных характеристик видеоматрицы (как у большинства полупроводниковых приборов она линейна в рабочей области) и электронно­лучевой трубки, имеющей степенную зависимость (с показателем 2.2).

Для приближения характеристик камеры к характеристикам монитора в видеотракт принудительно вносят нелинейные искажения - осуществляют гамма - коррекцию, улучшая тем самым контрастность изображения. Обычно величина гамма - коррекции (это безразмерная единица) составляет 0.45 (1/2.2), хотя некоторые камеры позволяют с помощью переключателя выставлять несколько различных значений помимо указанного или выключать гамма -коррекцию совсем.

6. Компенсация заднего света (контровый свет)

Если наблюдать за предметом, освещенным сзади ярким светом, камера настроит свои параметры на большую интегральную освещенность и сам предмет будет представлять из себя темное пятно без хорошо выраженной внутренней структуры, что заметно снизит эффективность наблюдения. Для исключения подобных ситуаций в хороших камерах предусмотрена специальная аппаратная функция, называемая компенсацией заднего света. В различных моделях может быть заложен различный алгоритм отработки этой ситуации.
В простейшем случае в режиме компенсации заднего света параметры камеры не к интегральной освещенности по всему полю кадра, а освещенности в его центре.
Таким образом за счет некоторого ухудшения качества изображения окружающей обстановки, улучшается изображение самого предмета. В более сложных моделях в разных частях кадра адаптация к световым условиям происходит независимо друг от друга.

7. Дополнительные требования к цветным камерам

Основное требование - правильная передача цветов. Изменение источников света может приводить, к значительным искажениям цветопередачи, если камера не содержит специальной схемы "баланса белого". Простейшие (недорогие) цветные камеры имеют лишь автоматический "баланс белого" для данного источника света. Внутри камер, как правило, имеются регулировки для адаптации к разным источникам света.

8. Рабочий диапазон температур

На большинство камер указывается следующий температурный диапазон: -10...+50°С для черно-белых и 0...+50°С для цветных. Разумеется, при использовании камер в уличных условиях необходимо применять специальные гермокожухи с подогревом.