Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.
 

Видеонаблюдение: необходимые технические характеристики оборудования

Часть 2
Начало статьи

Такой способ называется электронным затвором Electronic Shutter.  Видеонаблюдение осуществляется, когда 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 видеосиг нал до 1В, 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, рекомбинационного 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 том, что их системы безопасности имеют АРУ  в диапазоне  40 ДБ.

Иногда требуется работать при очень низких освещенностях объекта, а по оперативным соображениям не может быть применена никакая подсветка. В этом случае безопасность видеонаблюдения может обеспечить камера ночного видения. Высокая чувствительность достигается 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.

Так же, проектирование видеонаблюдения  должно осуществляться при наличии цветных камер, обладающих функцией 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, которые важны при выборе системы безопасности. 

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 видеомонитор  камеры дает качественное изображение, что может быть актуально, если у Вас установлена уличная камера.

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:

1. Во-первых, технически сложно реализовать дальнейшее уменьшение диаметра отверстия.
2. 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 безопасности в целом. На практике это проявляется в виде мельканий средней яркости изображения на мониторе.
Продолжение статьи


Источник: www.spycams.ru

Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.