Любая система видеонаблюдения начинается с камер. Именно камера видеонаблюдения формирует изображение и от характеристик видеокамеры во многом зависит то, насколько качественной будет картинка.

Устройство видеокамеры

 Прежде всего, несколько слов об устройстве видеокамеры.

1100-987Любая видеокамера состоит из:
— системы линз объектива
— диафрагмы
— ПЗС-матрицы
— электронной части
 
Объективы для камер видеонаблюдения бывают:

  1. самые дешевые — объективы с постоянным фокусным расстоянием (объективы F — со статическим фокусным расстоянием). Камеры видеонаблюдения с таким объективом имеют фиксированные угол обзора и дистанцию лучшей видимости.
  2. в среднем ценовом диапазоне – варифокальные объективы. У таких объективов (объективов VF — с изменяемым фокусным расстоянием), во время установки камеры видеонаблюдения или уже в процессе ее эксплуатации, можно изменить фокусное расстояние, а, следовательно, угол и дистанцию обзора.
  3. самые дорогие — ZOOM объективы. Это объективы, фокусное расстояние которых можно менять в реальном времени, используя специальные пульты управления или видеорегистраторы, поддерживающие данную функцию.

Матрица – это устройство, состоящее из светочувствительных элементов. Матрица  преобразует видеоизображение в электрические импульсы. Матрицы бывают двух видов – CMOS (КМОП) и CCD (ПЗС). На практике, CCD-камеры (ПЗС) более дорогие, но у них намного лучше изображение и по чёткости и по контрастности и по цветопередаче.

Размер матрицы – определяется в дюймах в виде дробей – 1/4″, ½», 1/3″, 2/3″, 1″. Чем больше размер матрицы (например, матрица ½» больше, чем матрица 1/3″), то есть, чем выше плотность элементов в матрице, тем более высокое разрешение будет давать камера, тем качественнее будет картинка и больше угол обзора. Сегодня матрица 1/3” (читается — одна треть дюйма) – это наиболее часто встречающийся размер матрицы. Матрица 1/2” бывает у  дорогих моделей камер, а 1/4“ – у самых дешевых (но там картинка получается страшненькая и размазанная).

Диафрагма – позволяет при изменении освещенности корректировать качество изображения.

В течение суток уровень освещения существенно изменяется. Диафрагма объектива, подобно человеческому зрачку, при увеличении освещенности сужается и пропускает меньше света. А при недостатке света, соответственно, расширяется. Тем самым освещенность матрицы поддерживается на постоянном уровне. За счет чего и получается сигнал от видеокамеры с хорошей контрастностью, без засветки или затемнения.

Объективы с ручной диафрагмой в основном используются для помещений, где уровень освещённости постоянный. В условиях переменной освещённости для управления диафрагмой применяют автоматический электронный затвор (ESC, ES, EI) или объектив с автоматической регулировкой диафрагмы (АРД). Для управления диафрагмой объектива используют или видеосигнал (VS), или сигнал постоянного тока (DC). 

Основные характеристики видеокамеры

 Основными характеристиками камеры видеонаблюдения являются:

  • - чувствительность (то есть, при какой минимальной освещённости наблюдаемые объекты еще видны видеокамерой)
  • - разрешение (сколь мелкие объекты способна различать видеокамера)
  • - фокусное расстояние (задает угол обзора камеры)

Чувствительность – указывает на минимальный уровень освещенности объекта видеонаблюдения, при котором камера может нормально «видеть». Именно минимальный уровень освещенности указывается в характеристиках камер видеонаблюдения. Чувствительность измеряется в Люксах (лк). Камера видеонаблюдения, имеющая переключаемый режим «день/ночь», имеет два значения светочувствительности: для цветного и для черно-белого режимов.

Видеокамера с чувствительностью 0,05-0,1 лк работает только при дневном свете или в хорошо освещенных помещениях. Ночью они практически слепнут. Устанавливаются в доме, офисе, магазине, отеле и т.п.

Камера с чувствительностью 0,01 – 0,001 лк может работать в условиях слабой освещенности или даже ночью.

Камера со сверхчувствительностью (0,0005 лк) работают уже практически при любом уровне освещенности.

Разрешение — способность видеокамеры различать мелкие объекты. Для аналоговых камер измеряется в телевизионных линиях – ТВЛ (для IP-камер в пикселях — РХ).

Чем больше значение ТВЛ камеры видеонаблюдения, тем большую детализацию (четкость мелких деталей) она может обеспечить, тем более четким будет изображение. Камеры видеонаблюдения, имеющие переключаемый режим «день/ночь» (днем, при достаточном освещении камера выдает цветное изображение, а вечером и ночью — черно-белое), имеют два значения разрешения: одно (большее) для черно-белого режима, другое (меньшее) для цветного режима.

Число горизонтальных ТВЛ-линий у всех камер составляет 625 – это стандарт. Поэтому, когда говорят о разрешении, то подразумевают число ТВЛ-линий по вертикали. И чем выше значение ТВЛ, тем выше разрешающая способность и больше мелких деталей может «рассмотреть» видеокамера.

Видеокамеры по способности разрешения делятся на три категории:

  • - с низким разрешением – до 400 твл (например, телевизор мы смотрим с разрешением 400 твл)
  • - со средним разрешением – от 380 до 520 твл
  • - с высоким разрешением – больше 500 твл (если нужно, например, определять номер машины или лицо человека в деталях).

Установить соотношение ТВЛ и рх (пиксели) математически нельзя. Но если их сравнивать эмпирически, то 380 твл будут примерно равны 500 рх, а 600 твл = 800 рх.

Фокусное расстояние (f)- зависит не от камеры, а от установленного на ней объектива. Например, запись f=3,6 говорит о том, что фокусное расстояние объектива составляет 3,6 мм.

Чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора у камеры, тем шире обзор, но меньше деталей можно разобрать. То есть, мы видим картину в целом, но при этом мелкие детали будут не видны.

И наоборот – чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора и мы можем рассмотреть более мелкие детали, но на меньшей площади.

Или говоря иначе, нельзя видеть отчетливо все детали, находящиеся на разных расстояниях от видеокамеры. Мы можем получить или панорамную картинку, или средне-приближенную, или портретную. Но не все одновременно. Для выбора нужного угла обзоры мы смотрим на фокусное расстояние – потому что именно фокусное расстояние объектива и определяет угол обзора.

Пример изображения с видеокамеры с разным фокусным расстоянием (углом обзора)

1100-987-1 1100-987-2 1100-987-3 1100-987-4
f=2,9мм (угол=104°)
f=6мм (угол=42°)
f=8мм (угол=32°)
f=25мм (угол=11°)

Приведем таблицу размеров матрицы по горизонтали и вертикали (она будет нужна для расчета угла обзора камеры)

Размер сенсора (оптический формат)
Размер по диагонали
Длина матрицы по горизонтали (v)
Высота матрицы по вертикали (h)
1/4″
4,0 мм
3,2 мм
2,4 мм
1/3″
6,0 мм
4,8 мм
3,6 мм
1/2″
8,0 мм
6,4 мм
4,8 мм
2/3″
11,0 мм
8,8 мм
6,6 мм
1″
16,0 мм
12,8 мм
9,6 мм

Если известны размер и расстояние до объекта наблюдения, то фокусное расстояние вычисляется по следующим формулам:

f=v*S/V (по высоте объекта) или f=h*S/H (по ширине объекта),

где

f — фокусное расстояние (мм).

v — ширина матрицы (мм), S- расстояние до объекта (м), V — ширина объекта (м).

h — высота матрицы (мм), S — расстояние до объекта (м), H — высота объекта (м).

Например (берем матрицу 1/3″), нам нужно установить видеокамеру в проходной так, чтобы она держала изображение человека в кадре начиная с 12 метров. И посмотрим – до какого расстояния видеокамера будет видеть голову человека целиком. А, исходя из этого, посмотрим, где должен находиться турникет.

Предположив, что высота человека на максимальной дистанции будет 1,2 м (берем высоту человека без ног), а на минимальной – 0,5 м (только голова), получаем (при высоте матрицы 3,6 мм), что необходимое фокусное расстояние будет равно:
f = 3,6*12/1,2 = 36 мм
При таком фокусном расстоянии голова человека высотой 0,5 метра будет видна на мониторе на дальности:
S = 36*0,5/3,6 = 5 м.
Итак, получается, что на мониторе будет хорошо видно проходящего человека с 12 до 5 метров. И турникет, соответственно, должен располагаться в этом отрезке. А где расположить турникет: в 10 метрах от видеокамеры, в 8 или в 6 метрах – это уже определяется конкретными задачами, стоящими перед охраной.

Главное, что, пока человек проходит контроль (а это будет примерно 10-15 секунд), оператор на отрезке 7 метров всё время будет видеть его в достаточном масштабе, чтобы разобраться – нарушает или нет.

Ниже приводим уже рассчитанную таблицу зависимости фокусного расстояния объектива (для размера матрицы 1/3″) от углов обзора, дистанции распознавания и дистанции наилучшего качества распознавания:

Объектив (фокусное расстояние), мм
Угол обзора по вертикали, град
Угол обзора по горизонтали, град
Угол обзора по диагонали, град
Дистанция распознавания, м
Дистанция наилучшего качества
2,5
90
120
150
2
0,7
2,9
78
104
130
3
1,2
3,4
70
94
110
3,4
1,4
3,5
65
79
100
3,5
1,45
3,6
54
72
92
3,5
1,5
3,7
52
70
90
3,8
1,6
4,0
48
65
75
4,3
47
62
73
4
1,8
5,5
40
55
70
5
2
6,0
32
42
53
6
2,3
8,0
24
32
40
8
3
12,0
17
22
28
12
4
16,0
12
17
21
16
6
25,0
8
11
14
25
10
50,0
4
5,5
7
50
20
75
2,8
3,7
4,6
70
30

Второстепенные характеристики видеокамеры

Кроме основных характеристик видеокамеры (чувствительность, разрешение, фокусное расстояние) существует еще много дополнительных характеристик.

Компенсация заднего света (BLC) — возможность получения качественного изображения даже при ярком освещении объекта сзади.

Когда смотришь на какой-то объект против яркого источника света, видишь только темное пятно. BLC позволяет решать эту проблему.

Отношение сигнал/шум (S/N) – измеряется в децибелах (дБ). При значениях менее 40 дб на картинке монитора наблюдается «снег». Поэтому следует выбирать видеокамеру с S/N больше 40 дб.

Баланс белого (AWB) – это, если говорить просто, корректировка цветопередачи.

Автоматическая регулировка усиления (AGS) – по-русски звучит как АРУ. При недостаточной освещенности объекта немного «подтягивает» уровень выходного сигнала до нормы.

Тип крепления объектива (C/CS) – необходим для камер со сменным объективом. Главное здесь, чтобы для камеры и объектива они совпадали.

Решения систем безопасности от ООО "ЗЕВС" - ВАШЕ СПОКОЙСТВИЕ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ!