На рынке современных систем видеонаблюдения огромный выбор видеокамер различных производителей, поэтому в этой статье мы решили рассказать о основных характеристиках видеокамер и разберемся с наиболее востребованными функциями.
Типы матриц видеокамер
Одним из основных элементов видеокамеры является матрица - устройство которого осуществляет преобразование света попадающего на нее в электрический сигнал. Существует два типа матриц: CCD и КМОП у каждой из которых есть свои преимущества и недостатки.
CCD Матрица
|
КМОП Матрица |
Последовательное считывание данных из ячеек
|
Произвольное считывание данных из ячеек
|
Низкий уровень шумов
|
Высокий уровень шума |
Высокая динамическая чувствительность, позволяет эффективно фиксировать движущиеся объекты
|
При съемке быстро движущихся объектов могут наблюдаться горизонтальные полосы |
Матрица состоит только из светочувствительно элемента осуществляющего преобразования света в электрический сигнал |
Матрица имеет на борту обрабатывающие устройств АЦП и управляющие элементы, что делает ее производство простым и недорогим
|
Эффективность использования матрицы приближается к 100 % из-за использования всей поверхности матрицы по назначению: преобразование сигнала
|
Меньшая чувствительность матрицы |
Высокая стоимость и сложное производство
|
Низкое энергопотребление и быстродействие |
Справедливо заметить, что современные КМОП матрицы практически ничем не уступают CCD матрицам и идеально подойдут для систем видеонаблюдения для которых не предъявляется повышенных требований.
Размер матрицы видеокамеры
Размер матрицы определяется диагональю в дюймах и записывается дробью 1/2.5, 1/2.7, 1/2.8, 1/3, 1/4. Считается, чем больше размер матрицы тем выше качесвто детализации, глубина резкости картинки, меньше шумов и больше угол обзора, однако лучшее качество изображения обеспечивает не размер матрицы видеокамеры, а размер ее отдельного пикселя или ячейки и чем он больше, тем лучше.
Если матрицы с размерами 1/3" и 1/4" имеют равное количество пикселей, то матрица с диагональю 1/3", будет давать лучшее изображение. Если же на ней пикселей больше, то нужно подсчитывать примерный размер пикселя. Сделать это очень просто:
P = x/b * 1000
где, P = размер пикселя в мкм, x - разрешение видеокамеры по вертикали или горизонтали (например для 2Мп видеокамеры можно взять разрешение по горизонтали 1920), b - размер матрицы камеры по горизонтали или вертикали (например для матрицы 1/3" это значение для горизонтали 4.8 мм) и умножить на 1000, чтобы перевести результат в микрометры.
К примеру, во многих случаях размер пикселя на матрице 1/4" оказывается большим, чем на матрице 1/3", а значит, видеоизображение с 1/4" , хотя она и меньше по размеру, будет лучше, что и видно из таблицы на которой представлены наиболее распространенный размеры матриц в системах видеонаблюдения.
Матрица может быть с соотношением сторо 4:3 и 16:9, следовательно у матриц с одной и той же диагональю будут разные физические размеры, поэтому видеокамеры с разными соотношениями сторон будут иметь разные вертикальные и горизонтальные углы обзора.
Формат
|
Диагональ |
Количество пикселей, млн |
Размер ячейки, мкм |
1/4
|
4.23 |
1.55 |
2.50 |
1/3
|
5.64 |
3.1 |
2.35 |
Разрешение
Разрешение матрицы видеокамеры один из важнейших параметров, который определяет размер, соответственно и детализацию полученной картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линия ТВЛ или пикселях.
Разрешение видеокамеры в ТВЛ - это количество вертикальных линий, размещенных на картинке по горизонтали. ТВЛ более точны, поскольку дают представление именно о размере картинки на выходе, тогда как разрешение в мегапикселях, указываемое в документации производителя, может вводить покупателя в заблуждение - оно часто относится не к размеру итоговой картинки, а к числу пикселей на матрице. В этом случае нужно обращать внимание на такой параметр, как "Эффективное количество пикселей"
Разрешение в пикселях - это размер картинки по горизонтали и вертикали, если он указывается в виде 640Х480, 1280Х720, 1920Х1080 и т.д. или общее количество пикселей на картинке указывается как 0,3 Мп; 1Мп, 2 Мп (мегапиксель), 3Мп, 5Мп, 8Мп.
Частота кадров
Частота кадров влияет на плавность видеоизображения. Считается что камера показывает в реальном времени при 25 к/с в PAL или 30 к/c в NTSC, при этом изображение можно наблюдать без резких переходов до 18-20 кадров. В штатных системах видеонаблюдения этого вполне достаточно. Однако существуют специализированные высокоскоростные камеры, кадровка которых может значительно превышать стандартные значения.
Чувствительнсть
Чувствительность видеокамеры, измеряется в ЛК (Lux люксах). От этого параметра зависит способность видеокамеры видеть ночью и в условиях плохой освещенности. Чем меньше этот параметр, тем лучше.
Типовая освещённость
Освещённость, лк
|
Где |
10−5 |
Свет сириуса, ярчайшей звезды ночного неба |
0,0003 |
Безлунное звёздное небо |
0,01 |
Четверть Луны |
0,27 |
Полнолуние в ясном небе |
1 |
Полнолуние в тропиках |
до 20 |
В море на глубине ~50 м. |
50 |
Жилая комната |
80 |
Подъезд/туалет |
100 |
Очень пасмурный день |
320-500 |
Рабочий кабинет |
350±150 |
Восход или закат |
400 |
Восход или закат в ясный день. |
1000 |
Пасмурный день; освещение в телестудии |
1-3 тыс. |
Полдень на Венере |
4-5 тыс. |
Полдень в декабре — январе. |
10-25 тыс. |
Ясный солнечный день (в тени) |
32-130 тыс. |
Под прямым солнцем |
Фокусное расстояние и угол обзора
Фокусное расстояние - это расстояние между линзой и матрицей видеокамеры. Стоит запомнить следующее правило: чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора видеокамеры и наоборот, чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора видеокамеры. Фокусное расстояние записывается как f= ... мм.
Из рисунка видно, что если требуется минимальным количеством обзорных камер видеонаблюдения следить за периметром, стоит установить видеокамеру с малым фокусным расстоянием и наоборот если требуется идентификация деталей: денежных купюр, автомобильных номеров, лиц, стоит подбирать фокусное расстояние объектива видеокамеры с большим значением.
Углы обзора 1/3" видеокамер
Фокусное расстояние, мм |
Угол обзора по вертикали, град |
Угол обзора по горизонтали, град |
Угол обзора по диагонали, град |
2.5 |
90 | 120 | 160 |
2.9 |
78 | 104 | 130 |
3.4 |
70 | 94 | 110 |
3.5 | 63 | 79 | 98 |
3.6 |
54 | 72 | 92 |
3.7 | 52 | 70 | 90 |
4.0 | 48 | 65 | 75 |
4.3 | 47 | 62 | 73 |
5.5 | 40 | 55 | 70 |
6.0 | 32 | 42 | 53 |
8.0 | 24 | 32 | 40 |
12.0 | 17 | 22 | 28 |
16.0 | 12 | 17 | 21 |
25.0 | 8 | 11 | 14 |
50.0 | 4 | 5.5 | 7 |
75.0 | 2.8 | 3.7 | 4.6 |
Типы объективов
В зависимости от поставленной задачи, к видеокамере подбирается объектив, либо подбирается видеокамера с уже установленным объективом.
- Фиксированный объектив. Подбирается под заранее определенную задачу, обладает фиксированным фокусным расстоянием, а значит и угол обзора фиксированный. Например объектив с минимальным фокусным расстоянием f=2.5 мм.
- Вариофокальный объектив. Может менять фокусное расстояние путем ручной настройки, благодаря чему объектив может быть донастроен под определенную сцену в процессе эксплуатации. Например объектив с зумом 4,28 f=2.8-12мм
- Моторизированный объектив. По сути тот же вариофокальный объектив, только с приводом и схемой управления позволяющей удаленно менять фокусное расстояние объектива под определенную сцену.
- Рыбий глаз. Благодаря панорамному объективу позволяет добиться обзора в 360 градусов. Изображение с такой камеры не всегда удобно для наблюдения и анализа, поэтому разбивается на отдельные направления специальными программами.
- Пинхол объектив. Объектив с игольное ушко, используется при реализации скрытых систем видеонаблюдения
Тип крепления объектива
- C - крепление. Устаревший тип крепления, в настоящее время не применяется в системах охранного телевидения. Определяется резьбой 2.54мм и расстоянием заднего фланца от ПЗС матрицы видеокамеры в 17,526 мм.
- CS - крепление. Данный тип крепления используется в существующих системах видеонаблюдения. Определяется расстоянием заднего фланца от ПЗС матрицы видеокамеры в 12,5 мм.
- M12. Используется в модульных видеокамерах небольшого размера.
Светосила объектива (F-число или относительное отверстие)
Относительное отверстие ирисовой диафрагмы определяет количество света попадающего через объектив на матрицу. Меньшее значение F - числа соответствует наибольшему раскрытию диафрагмы и наоборот большее значение, соответствует минимальному раскрытию диафрагмы. Соответственно чем меньше F - число тем картинку лучшего качества можно получить в условиях плохой видимости и чем больше F - число, тем лучше изображение можно корректировать в условиях фоновой засветки. При минимальном F - числе достигается большее значение глубина резкости.
Способ корректировки диафрагмы:
- Вручную. Данный тип объективов применяется в закрытых помещениях с фиксированным освещением.
- Автоматическая диафрагма. Объектив автоматически подстраивается под текущий уровень освещенности.
Электорнный затвор AES
Электронный затвор - это выдержка, интервал времени с которым свет попадающий на матрицу считывается с нее. Выражается он как 1/50 - 1/100000 с. Чем меньше значение выдержки, тем быстрее свет считывается с матрицы не успевая накапливаться на ней, поэтому применяется при отслеживании быстродвижущихся объектов или объектов в условиях высокой фоновой засветки. Большое значение экспозиции применяется в условиях плохой освещенности, однако в результате большого времени накопления зарядов на матрице движущиеся объекты будут смазываться.
Стоит отметить, что возможности электронного затвора значительно слабее автоматической диафрагмы, поэтому применять его желательно внутри помещений.
Отношение сигнал/шум
Измеряется в децибелах (Дб). Cигнал/шум показывает, насколько хорош может быть видеосигнал видеокамеры, в условиях низкой освещенности. Шума избежать невозможно, но его можно минимизировать. В основном, он зависит от качества ПЗС-матрицы, электроники и внешних электромагнитных воздействий, но также в сильной степени и от температурных флуктуаций электроники.
Современные камеры видеонаблюдения имеют отношение сигнал/шум в 50Дб.
Подавление шумов DNR
В настоящее время существуют две технологии подавления шумом:
- 2-DNR. Устаревшая технология, которая убирала шумы в основном ближнего плана, кроме того, иногда изображение из-за обработки немного смазывалось
- 3-DNR. Распространенная в настоящее время технология, которая убирает не только ближние шумы, но и снег, зернистость на дальнем фоне.
ИК подсветка
Инфракрасная подсветка позволяет работать камере видеонаблюдения в условиях плохой освещенности. Дело в том, что матрица видеокамеры может "видеть" в инфракрасном диапазоне. В дневное время суток инфракрасный фильтр ICR отсекает излучение в ИК диапазоне, когда уровень освещения падает, при достижении порогового значения ICR фильтр отключается и включается ИК подсветка.
Основные характеристики ИК подсветки:
- Дальность ИК подсветки
- Угол ИК подсветки
- Длина волны на которой работает ИК подсветка
Компенсация засветки HLC, BLC, WDR, DWDR
Данные функции направленны на компенсацию разности фонов в кадре видеокамеры, свет фар, фонарей, тень-яркий свет.
HLC. Данная технология просто маскирует источники сильной засветки в кадре, чтобы можно было различать другие детали. Наглядный пример автомобильные фары в ночное время суток.
BLC. Данная функция реализуется путем увеличения экспозиции всего изображения позволяя в какой то мере выровнять разность фонов. Функция присутствует в большинстве бюджетных видеокамер и не особо эффективна при больших разностях фонового освещения.
WDR. Видеокамеры с реализованной на аппаратном уровне функцией WDR (расширенным динамическим диапазоном) позволяет получить максимально качественную картинку при большой разности фонового освещения в кадре. Например человека в темной комнате на фоне окна или навеса в тени граничащего с сильным солнечным светом. Данная функция присутствует в дорогих видеокамерах.
D-WDR. WDR реализованный на программном уровне, значительно уступает аппаратному WDR и присутствует в большинстве бюджетных видеокамерах.
IP Класс защиты видеокамеры от влаги и пыли
Класс IP определяет степень защиты от попадания внутрь посторонних предметов и влаги. Первая цифра определяет степень защиты от попаданию внутрь посторонних предметов, а вторая показывает степень защиты от влаги.
Например большинство уличных видеокамер использующихся в системах видеонаблюдения обладают степенью защиты IP66 что соответствует полной защите от пыли и защите от мощных водяных струй.
Степень защиты IP
Степень защиты |
Описание |
IP x0 |
IP x1 |
IP x2 |
IP x3 |
IP x4 |
IP x5 |
IP x6 |
IP x7 |
IP x8 |
|
Нет защиты | Защита от капель выды падающих верти-кально |
Защита от капель воды падающих под углом 15 гр. |
Защита от дождя | Защита от водных брызг |
Защита от водных брызг под давле-нием |
Защита от мощных водяных струй | Защита от погру-жения в воду на глубину не более 1 м |
Защита от затопления (глубина указы-вается отдельно) |
|
IP 0x |
Нет защиты | IP00 | ||||||||
IP 1x |
Защита от частиц > 50.0 мм | IP10 | IP11 | IP12 | ||||||
IP 2x |
Защита от частиц > 12.5 мм | IP20 | IP21 | IP22 | IP23 | |||||
IP 3x | Защита от частиц > 2.5 мм | IP30 | IP31 | IP32 | IP33 | IP34 | ||||
IP 4x | Защита от частиц > 1.0 мм | IP40 | IP41 | IP42 | IP43 | IP44 | ||||
IP 5x | Защита от пыли частично | IP50 | IP54 | IP55 | ||||||
IP 6x | Полная защита от пыли | IP60 | IP56 | IP66 | IP57 | IP68 |
Степень защиты от механических воздействий IK
В техническом паспорте видеокамер вы можете найти такой параметр, как IK отображающий степень защиты устройства от механических воздействий в соответствии со стандартом EN50102
Код IK |
Энергия удара (Дж) |
00 |
Нет защиты |
01 |
0.15 |
02 |
0.2 |
03 |
0.35 |
04 |
0.5 |
05 |
0.7 |
06 |
1 |
07 |
2 |
08 |
5 |
09 |
10 |
10 |
20 |
OSD меню
Благодаря данному меню специалист в ручном режиме может настроить параметры видеокамеры под требуемую задачу. Переход в меню может осуществляться несколькими способами:
- Локально. Благодаря беспроводному ИК пульту, встроенному в видеокамеру или выносному джойстику.
- Удаленно. Доступ в меню осуществляется удаленно с сервера видеонаблюдения или регистратора.
Перечислим наиболее распространненные функции которые вы можете настроить в OSD меню:
ATW - автоматический настройка баланс белого. Видеокамера сама подстраивает баланс белого в зависимости от освещенности зоны наблюдения, что позволяет дать более точную цветовую передачу картинки.
AWB - функция аналогичная ATW, но баланс белого настраивается один раз: при включении видеокамеры.
ATR - Данная функция осуществляет выборочную компенсацию для улучшения контраста объектов, а также воспроизведение цветов в случае, когда в изображении есть области более яркие или затемненные.
AGC - автоматическое усиление видеосигнала посредством процессорной DSP обработки.
DIS - Функция цифровой стабилизации изображения при работе камера в условиях вибрации или движения
Интеллектуальная ИК подсветка. Самостоятельно подстраивает уровень излучения ИК подсветки, позволяя компенсировать засветку ближних объектов. Стоит заметить, что у ряда производителей эта функция частенько дает сбой и приводит к более быстрому выгоранию ИК светодиодов.
Low light. Функция позволяющая работать видеокамере в условиях плохой видимости без ИК подсветки
Функция DNR описанная выше
Настройка функций HLC, BLC, WDR, D-WDR описанных выше
Порог чувствительности определяющий переход видеокамеры в ночной и дневной режим.
Возможность зеркального переворота изображения по горизонтали и вертикали
Настройка изображения манипулируя такими параметрами как контраст, насыщенность, яркость, резкость картинки
Настройка экспозиции
Режим настройки цветности в котором могут быть такие параметры как чернобелая картинка, цветная, пользовательский режим, коррекция ATW или AWB
Так же в камере видеонаблюдения вы можете встретить такую функцию как настройка детектора движения, позволяющая камере собственными силами фиксировать движение в кадре наблюдения. При этом в данной функции настраивается область детектирования движения и чувствительность реакции.
Приватные области. Данная функция позволяет затемнять необходимые области.
Настройка имени, которое будет отображаться в углу экрана камеры видеонаблюдения
Настройка параметров протокола RS-422/485
Надеемся наша статья помогла вам узнать что то новое и остановиться в выборе. Безопасная Кубань выполняет монтаж, установку, настройку и обслуживание систем видеонаблюдения по Краснодару и Югу России