Системы безопасности от А до Я Среда, 13.12.2017, 23:34
Наши партнеры
Меню сайта
Категории раздела
Системы видеонаблюдения [20]
Камеры и объективы [9]
Цифровые системы [3]
Кабели и коммутация [8]
Проектирование систем охранного телевидения [9]
Техническое обслуживание [2]
Форумы
  • Форум по ИСО "Орион", производства НВП "Болид"

  • Форум по системам видеонаблюдения - Видеоплата.РУ

  • Форум проектировщиков и строителей

  • ПРОЕКТАНТ - белоруский сайт проектировщиков

  • Форум "Мост безопасности" (старый)

  • Форум "Мост безопасности" (новый)

  • Форум videon.spb.ru - Системы видеонаблюдения и безопасности

  • Погода
    Яндекс.Погода
    Новосибирск 
    Ваш IP
    Топ вирусов
    Реклама
    Giveaway of the Day Система авторегистрации в каталогах, статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги продвижения и рекламы сайтов
    Система авторегистрации в каталогах, статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги продвижения и рекламы сайтов

    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0
    Главная » Статьи » Системы охранного телевидения » Камеры и объективы

    Выбор камеры и объектива для системы охранного телевидения


    Необходимо принять во внимание, что весь телевизионный тракт - кабельная система, усилители, коммутаторы, детекторы движения, мультиплексоры, видеомагнитофоны, одним словом вся, участвующая в обработке видеосигнала, электроника, имея передаточную характеристику меньше единицы, искажает видеосигнал. Исходя из этого, важно представлять себе особую роль входных устройств систем охранного телевидения - объективов и видеокамер, которые формируют «начальный» видеосигнал.

    К основным параметрам входных устройств, определяющих объем видеоинформации, относятся разрешающая способность по вертикали и горизонтали и число градаций серого в каждом элементе изображения в единицу времени.

    Разрешающая способность (разрешение) определяется как максимальное количество элементов черного и белого цвета, которые могут быть раздельно переданы камерой. Единица измерения разрешающей способности называется TVL (телевизионные линии). Разрешение по вертикали кадра у всех камер не может быть больше 625 строк (стандарты CCIR и PAL). Основное различие камер состоит в разрешении по горизонтали, именно оно обычно указывается в технических описаниях.

    На разрешение камеры влияют два фактора: количество элементов ПЗС-матрицы, называемых пикселями, и полоса частот видеосигнала, формируемого камерой.
    На сегодняшний день в мире выпускается, в основном, два типоразмера матриц для монохромного (черно-белого) изображения и два для цветного - матрицы высокого разрешения и стандартного. Формат матриц чаще всего 1/2'' или 1/3''.

    Монохромные матрицы высокого разрешения имеют 582 пикселя по вертикали (V), что соответствует стандарту развертки за вычетом синхроимпульсов, и 782 пикселя по горизонтали (Н). Монохромные матрицы стандартного разрешения также делятся на 582 пикселя по вертикали и 512 пикселей по горизонтали. Матрицы высокого разрешения для цветного сигнала имеют соответственно число пикселей 582V х 752Н, а стандартного, соответственно, — 582V х 500Н.

    Для черно-белой камеры не составляет труда изготовить широкополосный видеотракт, имеющий обычно запас по полосе пропускания в полтора-два раза. Для цветной же камеры необходимо учитывать эту полосу пропускания. Объясняется это тем, что у композитного цветного видеосигнала составляющая цветности передается на поднесущей (в стандарте PAL это соответствует частоте 4,4 МГц), поэтому частота яркостной составляющей сигнала принудительно ограничивается. Она не может быть больше 4 МГц, что соответствует разрешению 450 TVL. Повысить это разрешение до 480 TVL можно, но только снимая сигнал с раздельного Y-C выхода (иначе называемого S-VHS выходом, при этом все остальные устройства телевизионного тракта - переключатели, мультиплексоры, мониторы должны иметь такой вход).

    Если с разрешением более-менее ясно, то с другой составляющей объема видеоинформации - количеством градаций серого - необходимо разобраться подробнее.

    Если вы занимались фотографией, то, наверное, помните, как приходилось выбирать оптимальное время экспозиции и проявки; как, иногда, при передержке, у вас получались темно- серые отпечатки, где в тенях ничего не разберешь, а при недодержке, сколько ни проявляй, детали не прорабатывались. Это происходило потому, что такие фотографии попадали на нелинейный участок кривой зависимости плотности от необходимого времени экспозиции фотобумаги. Так и с видеокамерой. Если освещенность изображения на ПЗС-матрице низкая, то кадр получается темный, различить отдельные детали не представляется возможным, а если освещенность велика - все залито белым. Поэтому рабочую точку на световой характеристике матрицы выбирают так, чтобы максимальная освещенность элемента изображения в кадре была несколько ниже освещенности насыщения (0,3 - 0,5 люкс). В этом случае реализуется наивысшая величина отношения сигнал/шум на выходе ПЗС- матрицы.

    Какими же способами можно сместить интервал освещенностей элементов кадра на линейный участок световой характеристики матрицы? Если освещенность изображения велика, а это чаще всего бывает днем и в освещенных помещениях, то необходимо ослабить световой поток, для чего лучше всего использовать обычную ручную диафрагму объектива. Диапазон изменения освещенности изображения, получаемый с помощью такой диафрагмы, обычно составляет до 2000 раз.

    Другой способ уменьшения уровня сигнала - изменение наклона световой характеристики за счет сокращения времени накопления заряда в ПЗС-сенсоре. Такой способ называется электронным затвором - Electronic Shutter. Каждый полукадр длится 1/50 сек. Это максимальное время накопления. Если мы будем считывать сигнал раньше, то потенциальная яма наиболее ярко освещенных пикселей не будет переполнена, и заряд еще не растечется. Подобное управление возможно в пределах сокращения времени накопления до 1/100 000 сек. То есть достижимое перекрытие освещенностей возможно также в 2000 раз. Итак, суммарно снизить максимум сигнала мы можем на 6 - 7 порядков. Это относится к верхней части рабочего диапазона матрицы. А как с нижним?

    Как быть, если видеосигнал меньше нормы при полностью открытой диафрагме и максимальном времени накопления?

    На этот случай используется АРУ - автоматическая регулировка усиления. Это усилитель с обратной связью, который «подтягивает» видеосигнал до 1 В, беда лишь в том, что при этом шум также усиливается, а отношение сигнал/шум ухудшается. Какой запас имеется у нас на дополнительное усиление? Снижать отношение сигнал/шум ниже уровня 24 ДБ (этот уровень называется «приемлемым изображением») нельзя - в кадре будет сплошной «снег». Отношение сигнал/шум при полном видеосигнале определяется уровнем шума в электронном тракте - теплового, дробового, рекомбина- ционного и др. Для хороших черно-белых камер эта величина близка к теоретической и доходит до 60 ДБ и более, для хороших цветных - до 50 ДБ. Таким образом, система АРУ не может иметь большой диапазон. Обычно это 17 - 20 ДБ, что соответствует одному порядку. Поэтому необходимо скептически относиться к заявлениям производителей о диапазоне АРУ в 40 ДБ.

    Иногда требуется работать при очень низких освещенностях объекта, а по оперативным соображениям не может быть применена никакая подсветка. Тогда потребуется нестандартная камера, имеющая очень высокую чувствительность (очень низкий порог освещенности). Этого можно достичь либо за счет накопления заряда на ПЗС-матрице за большее межкадровое время, т.е. перехода к малокадровому телевидению, либо, пожертвовав разрешением и сдвоив развертку, тем самым сузить полосу частот и выиграть на отношении сигнал/шум.

    Цветные камеры, кроме того, должны иметь автобаланс белого для адаптации к цветовой температуре источника освещения.


    Теперь об объективах.

    Невнимательное отношение к выбору объектива может свести на нет все преимущества высококлассных ССTV-камер. Поэтому давайте разберемся с, казалось бы, известными вещами.

    Лучшим способом изменения величины светового потока в объективе является обычная диафрагма, свидетельством тому служит ее повсеместное использование. Для камер, работающих в условиях постоянного искусственного освещения, можно применить объектив с ручным управлением диафрагмой, для камер внешних просто необходима автодиафрагма. Автоматически отрабатывая изменение внешних условий, она обеспечит значительное расширение диапазона освещенностей, в котором камера дает качественное изображение. Управление автодиафрагмой может осуществляться двумя способами: по постоянному току (DD), когда объектив лишь отрабатывает управляющие напряжения, вырабатываемые усилителем камеры, и по видеосигналу (VI), когда усилитель находится в самом объективе и на него подается лишь видеосигнал. Последнее, разумеется, дороже, но и лучше, т.к. все связи сбалансированы в одном приборе, изготовленном на одном предприятии.

    Обратите внимание также на значение относительного отверстия, до которого закрывается диафрагма. Диапазон изменения диафрагмы обычно составляет, например, F/1,4 - F/64, то есть диаметр зрачка объектива изменяется в 45 раз, а освещенность ПЗС- сенсора, пропорциональная квадрату относительного отверстия, в 2000 раз. Существуют объективы, в которых применены асферические линзы и их светосила достигает F/0,75.

    Закрыть диафрагму больше, чем до F/64 непросто по двум причинам.

    Во-первых, технически сложно реализовать дальнейшее уменьшение диаметра отверстия.

    Во-вторых, по мере уменьшения диаметра до значений, соизмеримых с длиной волны света, дифракционный кружок рассеяния увеличивается, и разрешающая способность объектива соответственно уменьшается.

    Очевидно, что когда ослабления светового потока в 2000 раз недостаточно, действия диафрагмы по уменьшению диаметра зрачка надо совмещать с одновременным уменьшением прозрачности оптики объектива. Для этого во входном зрачке объектива устанавливают так называемый спот-фильтр, то есть нейтральный фильтр с переменной по диаметру плотностью. У таких оптических элементов периферийная часть прозрачна, а ближе к центру светопропускание начинает резко уменьшаться по гауссоиде до нуля. При открытом состоянии диафрагмы влияние поглощения в маленьком центральном пятне пренебрежимо мало, но, по мере закрытия диафрагмы, отношение площади затемненной части фильтра к площади отверстия диафрагмы быстро растет, благодаря чему с уменьшением отверстия диафрагмы уменьшается и общая прозрачность объектива. Поэтому не нужно закрывать диафрагму до микроскопического диаметра, чтобы достичь ослабления светового потока, эквивалентного ослаблению при относительном отверстии F/300 и даже F/500. Так удается избежать вредного влияния дифракции.

    Системы автоматического диафрагмирования, выполненные на этих объективах, обладают одним существенным недостатком: они потенциально неустойчивы на крайних значениях максимальных освещенностей. Дело в том, что коэффициент обратной связи резко возрастает при закрытии диафрагмы. Это обстоятельство, в свою очередь, приводит к неустойчивости системы в целом. На практике это проявляется в виде мельканий средней яркости изображения на мониторе.


    Какие типы объективов используются в системах охранного телевидения?

    Кроме объективов с постоянным фокусным расстоянием, есть варифокалы, а также трансфокаторы (ZOOM-обьективы).

    Если у варифокальных объективах изменение фокусного расстояния в небольших пределах достигается перемещением одной или нескольких линз, чаще всего поворотом кольца вручную, то трансфокатор - это сложнейшее устройство, состоящее из телеобъектива, афокальной насадки и компенсатора, включающее в себя около полутора десятков линз и снабженное сервоприводом. Коэффициент трансфокации таких монстров достигает 20 и более. Для них особенно ценна светосила при максимальных значениях фокуса, и лучшие модели вытягивают 1:2,8.


    Макрообъективы

    Они специально предназначены для крупномасштабного наблюдения объектов с расстояний, соизмеримых с фокусом. Например, для задачи получения изображения документов. Обычные объективы для этого не предназначены.


    Пинхолы 

    Они же объективы для скрытого наблюдения. Правильное название таких объективов - объективы с вынесенным входным зрачком. Вынесен он бывает на 0,5 мм и более, на толщину обоев, за которыми его прячут. Чтобы такой объектив, часто широкоугольный, давал приемлемое качество изображения с более-менее равномерной яркостью по полю, его оптическая схема должна быть ничуть не проще, чем, скажем, схема перископа подводной лодки. Даже у кэноновских пинхолов, весьма не дешевых, функция передачи контраста на частоте 55 пар линий на мм составляет в центре 68%, а на краю только 35%.


    Выбор формата объектива

    Всем ясно, что размер изображения объектива формата 1/3'' меньше размера матрицы 1/2'', и потому такое сочетание недопустимо. Для объектива формата 2/3'' допустимый кружок рассеяния в два раза больше, чем для третьдюймового. Вывод простой. Объектив приличной компании можно брать и большего формата, а объектив сомнительного происхождения - только соответствующего формата, а лучше вообще не брать. Качество - категория конкретная.

    У многих, прочитавших эту статью, может создаться впечатление, что для применения на улице достаточно взять более чувствительную камеру, чтобы лучше видеть ночью и объектив с автодиафрагмой, чтобы компенсировать излишнюю освещенность днем. К сожалению, и здесь не все так просто. Как известно, объективы рассчитываются на оптимальные показатели при диафрагме в районе F/4. При большем закрытии начинает сказываться влияние дифракции на диафрагме и, связанное с этим, ухудшение разрешения. В частности, при диафрагме F/50 размер дифракционного пятна рассеивания составит около 25 мкм, и это при размере ячейки матрицы высокого разрешения 7-10 мкм. Значит днем, когда освещенность достигает 10000 люкс, и объектив работает при максимальном закрытии диафрагмы, разрешение ухудшится в 3 раза только потому, что камера слишком чувствительна.

    Из этой ситуации есть два выхода. Либо днем переключать затвор камеры с 1/50 сек на, хотя бы, 1/500 сек, либо применять камеры с адаптивным изменением времени накопления заряда в ПЗС-матрице, переходя на малокадровое телевидение. В первом случае мы «боремся» с излишней освещенностью днем, а во втором - с недостатком освещенности ночью.

    К интересным разработкам можно отнести камеры фирмы EVS, поставляемые на украинский рынок фирмой «Бастион-Киев», имеющие так называемый «ночной режим» и работающие так же, как человеческий глаз, т.е. при недостаточной освещенности сбор визуальной информации информации об объекте происходит с нескольких расположенных рядом ячеек ПЗС-матрицы. Причем переключение из обычного режима в «ночной» происходит автоматически, незаметно для оператора. Хочется отметить, что чем ниже освещенность, тем с большего количества рядом расположенных ячеек сигнал будет «объединяться». На практике таким способом удается достичь порога чувствительности камеры в 0,00004 люкс (четыре стотысячных!!!). Хоть это и достигается в обмен на разрешение картинки, не стоит по этому поводу огорчаться, — человеческий глаз видит так же, но вы получаете практически прибор ночного видения, при этом прекрасно работающий и днем.

    БАСТИОН-КИЕВ
    e-mail: bastion@bastion.kiev.ua


    Категория: Камеры и объективы | Добавил: Admin (30.06.2010)
    Просмотров: 2460
    Обучение
    Быстрый доступ
    Поиск
    Наши рекомендации
  • Отечественный доступный САПР - nanoCAD, nanoCAD ОПС

  • Примеры проектной документации по системам безопасности на сайте www.sakhstroy.com

  • Брагин сайт - материалы для автоматизации рутинной работы инженера-конструктора

  • Восстановление поврежденных документов

  • Тесты оборудования
  • Наши тесты

  • Тесты от журнала "ProSystem CCTV"

  • Тесты от компании "ЭВС" - разработчика и производителя ТВ камер

  • Тестирование модульных камер видеонаблюдения Vision Hi Tech

  • Калькулятор
    Праздники
    Поздравления и пожелания
    Вива варез!
  • Бесплатный СОФТ

  • Много полезного - лучшее из интернета

  • Softpick Group - Навигатор в море софта

  • DREAMprogs - лучшие софт и игры мира

  • Варез от m0nkrus'a - лучший софт

  • Обратите внимание
    Обмен ссылками

    Комплексные системы безопасности

    Copyright MyCorp © 2017
    Используются технологии uCoz
    Rambler's Top100