Как выбрать видеокамеру?

Камеры видеонаблюдения - это устройства, передающие видеоизображение от объекта съемки на устройство вывода информации (видеомонитор или экран компьютера). Именно от выбора видеокамеры зависит, что будет видеть оператор на экране видеомонитора (и будет ли видеть что-нибудь вообще). Если вы хотите обозревать не только общую обстановку в комнате, но и узнавать знакомого или незнакомого человека, читать номер автомобиля и т.д., то дешевизна не должна стать основным критерием при выборе камеры.

Камеры видео наблюдения являются одним из самых главных элементов во всей системе. От правильного выбора типа камеры видеонаблюдения, ее разрешения и фокусного расстояния зависит качество полученного изображения, а следовательно и эффективность всей системы.

В этой статье сделана попытка описать основные технические характеристики видеокамер, а также принципы их выбора и применения.

Технические характеристики видеокамер систем видеонаблюдения

Все современные телевизионные камеры строятся на основе ПЗС - матриц. Свет, падающий на матрицу, вызывает накопление в каждой ячейке матрицы электрического заряда, пропорционального освещенности этой ячейки, этот электрический заряд периодически последовательно считывается со всех ячеек матрицы и преобразуется в видеосигнал, который и выводится на монитор.

Поверхность ПЗС - матрицы состоит из множества светочувствительных ячеек - пикселей. Чем больше число пикселей, тем изображение более качественное и четкое. Большинство телекамер в настоящее время производится на основе матриц фирм "Sony", "Samsung" и "Sharp".

• Разрешение

  Важный параметр видеокамеры - разрешение. Этот параметр определяет возможности камеры по воспроизведению мелких деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность, информативность картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ) и зависит не только от числа пикселей в матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. В большинстве случаев разрешение 380-400 ТВЛ вполне достаточно для наблюдения. Существуют камеры, имеющие более высокое разрешение 560-570 ТВЛ. Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.).

  Разрешение цветных видеокамер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300 - 350 ТВЛ. Существуют цветные видеокамеры более высокого разрешения - 460 ТВЛ. В настоящее время на рынке систем видеонаблюдения появились цифровые (DSP - цифровая обработка изображения) цветные видеокамеры высокого разрешения (460-480 ТВЛ).

• Чувствительность

  Чувствительность - еще один важный параметр видеокамеры. Этот параметр определяет качество работы камеры при низкой освещенности. Чаще всего под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на матрице.

  Единица измерения чувствительности - люкс. Значения минимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются, как правило, больше, чем в 10 раз. Например, если указано, что минимальная освещенность на матрице равна 0,01 люкс, то это значит, что при объективе F1.4 минимальная освещенность объекта - 0,1 люкс, а это - среднее значение для современной ТВ камеры.

  Известные фирмы в паспортах и каталогах обычно ставят значения освещенности именно на объекте. Производители же среднего уровня стремятся выделить свою продукцию за счет более привлекательных характеристик чувствительности, при этом, как правило, "забывая" указывать, что измерения проводились на матрице. Но даже эти данные не дадут вам ясной картины о чувствительности, еще есть много факторов, влияющих на результаты измерений.

  По сравнению с человеческим глазом чувствительность монохромных видеокамер существенно сдвинута в инфракрасную область. Это обстоятельство позволяет при недостаточной освещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, но прекрасно фиксируется видеокамерами на ПЗС.

  Для цветных видеокамер характерны значительно меньшая чувствительность по сравнению с монохромными и отсутствие чувствительности в инфракрасной области спектра. Чувствительность большинства современных монохромных видеокамер - порядка 0.01 - 1 люкс (при F1.2). Наиболее чувствительные камеры могут использоваться для ночных наблюдений без ИК - подсветки. Для эффективной работы таких камер вполне достаточно лунного света (смотрите таблицу 1).

  Таблица 1

  Ориентировочная освещенность объектов.
  На улице: безоблачный, солнечный день	Более 100 000 люкс (угол солнца 55°)
  солнечный день, с легкими облаками	70 000 люкс
  пасмурный день	20 000 люкс
  раннее утро	500 люкс
  сумерки	4 люкс
  ясная ночь, полная луна	0.2 люкс
  ясная ночь, неполная луна	0.02 люкс
  ночь, луна в облаках	0.007 люкс
  ясная, безлунная ночь	0.001 люкс
  безлунная ночь с легкими облаками	0.0007 люкс
  темная, облачная ночь	0.00005 люкс
  в помещении без окон	100 - 200 люкс
  хорошо освещенные помещения, офисы	200 - 1000 люкс

• Отношение сигнал/шум

  С чувствительностью тесно связан параметр "отношение сигнал/шум". Эта величина измеряется в децибелах. S/N =20*log (видеосигнал/шум). Например, сигнал/шум, равный 60 дБ, означает, что амплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрах сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума. При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ - "снег" по всему экрану, 20 дБ - изображение практически неприемлемо, хотя крупные контрастные объекты через сплошную "снежную" пелену разглядеть еще можно.

• Автодиагфрагма

  В течение суток освещенность на контролируемом объекте, как правило, претерпевает существенные изменения. Для поддержания на постоянном уровне количества света на матрице используют встроенный в камеру автоматический электронный затвор или объектив с автодиафрагмой.

  Объективы с автоматической диафрагмой поддерживают освещенность матрицы на постоянном уровне, изменяя величину относительного отверстия. Диафрагма объектива, подобно зрачку человеческого глаза, при высокой освещенности сужается, пропуская меньше света, а при низкой освещенности расширяется. Это позволяет получить сигнал от видеокамеры с хорошей контрастностью, без засветки или затемнения. В системах наружного наблюдения рекомендуется использовать объективы с автоматической диафрагмой, так как в этом случае удается получить необходимый эффект при уровнях освещенности более 80 000 лк.

  Применение объективов с автодиафрагмой предпочтительнее в следующих случаях: - когда телекамера работает в условиях сильно меняющейся освещенности; - когда требуется максимальная глубина резкости, которая достигается при максимально закрытой диафрагме объектива; - когда необходимо более четко передать границы ярких объектов.

• Дополнения

  Стандарт выходного видеосигнала телевизионной камеры. При этом главное условие, чтобы все выбранное оборудование было одного стандарта. Оптический формат телевизионной камеры. Наличие гамма-коррекции. Ограничитель белого.Уровень черного. Компенсация заднего света (КЗС). Эти и многие другие вопросы потребитель может оставить на усмотрение фирмы проектировщика или поставщика компонентов.

Типы телевизионных видеокамер

Рассмотрим, какие же типы видеокамер представлены на российском рынке.

Большинство выпускаемых промышленностью видеокамер имеют стандартный дизайн и поставляются без объектива, источника питания и другого вспомогательного оборудования, которое потребитель должен выбирать отдельно в соответствии со своими потребностями.

Однако в последнее время выпускается все больше оборудованных видеокамер, таких как:

- миниатюрные бескорпусные и корпусные видеокамеры с встроенным объективом, предназначенные для скрытого наблюдения, а также для домофонных систем и видеоглазков;
- офисные видеокамеры, имеющие встроенный объектив, кронштейн и оригинальный декоративный кожух, а также, если необходимо, аудиоканал: микрофон (односторонний аудиоканал) или микрофон и динамик (двухсторонний аудиоканал). Такие камеры соответствуют стилю оформления помещения, легко устанавливаются, переносятся и предназначены в основном для наблюдения за общей обстановкой в помещении;
- герметизированные видеокамеры. Состоят собственно из телевизионной камеры, объектива и прочного герметичного кожуха, с встроенным нагревателем;
- высокоскоростные поворотные видеокамеры типа AutoDome с предустановками. Видеокамера включает в себя собственно телевизионную камеру с объективом оснащенным трансфокатором, высокоскоростное поворотное устройство и декоративный кожух с кронштейном. Способность запомнить большое количество (до 99) положений, включая все установки видеокамеры и объектива, а затем воспроизвести любое из них с высокой точностью (до 0.5 град.) за время менее 1с, что делает такую видеокамеру эквивалентной системе из ~99 камер с разными объективами, направленными в разные стороны;
- видеокамеры с встроенными радиочастотными передатчиками видеосигнала или передатчиком по телефонной линии.

Выбор видеокамер, и их количество для системы видеонаблюдения

Чтобы телевизионная система не стала просто дорогой игрушкой, перед покупкой надо заблаговременно решить ряд вопросов: о составе системы, ее задачах, местоположении, количестве видеокамер. Можно попробовать сделать это самостоятельно (если позволяет квалификация) или пригласить специалистов для выбора необходимого оборудования.

Первым делом необходимо определить зоны, которые нужно охранять с помощью телевизионной системы видеоконтроля, то есть зоны видеоконтроля. Как правило, этими зонами являются места наиболее вероятного проникновения преступника (двери, окна и др.) и места непосредственного сосредоточения материальных ценностей (склад, касса, торговый зал, кабинеты руководства и др.)

Количество зон видеоконтроля зависит только от "аппетита" потребителя или тех средств, которые он хотел бы потратить на систему видеонаблюдения. Зон видеоконтроля может быть сколько угодно: от одной-двух (например, входная дверь и торговый зал) до нескольких десятков или сотен, включающих большинство помещений объекта. Таким образом, определяется приблизительное количество камер в системе и, следовательно, другое необходимое оборудование для записи, обработки сигнала, отображения видеоинформации и др.

После определения количества камер необходимо решить, какие телевизионные камеры (черно-белые или цветные) необходимы.

Цветные телекамеры позволяют получить более информативное изображение, чем черно-белые, однако они обладают худшей чувствительностью, разрешающей способностью (хотя есть и цветные телекамеры высокого разрешения, но они существенно дороже обычных) и более высокой стоимостью. Кроме того, выбор цветной камеры повлечет за собой соответствующий выбор всего остального оборудования обработки, записи и отображения видеоинформации, что ощутимо увеличит стоимость всей системы в целом. Цветные камеры устанавливаются на объектах, где необходимо знать цвет объекта контроля (например, цвет одежды или волос преступника, цвет автомобиля и т.п.)

Условия работы видеокамеры

При работе видеокамеры в помещении необходимо подумать лишь о том, как установленные камеры впишутся в интерьер помещения. Надо определить, где камеру необходимо установить скрыто, а где в специальных декоративных кожухах. В любом случае необходимо стремиться к тому, чтобы установленные телевизионные камеры не отвлекали сотрудников от их работы.

Другое дело, если камера должна устанавливаться на улице. А улица в российских условиях это большие колебания температуры от -40 до +50 °С, высокая влажность, большие колебания освещенности. Не стоит "забывать" и возможность физического уничтожения камеры.

Большие колебания освещенности приводят к недопустимым изменениям уровня выходного видеосигнала камеры (например, при недостаточной или чрезмерной освещенности мы ничего не увидим на экране монитора). Чтобы работать в широком диапазоне освещенности, необходимо выбирать камеру с устройствами стабилизации видеосигнала, такими, как электронный затвор. Если диапазона действия электронного затвора недостаточно для компенсации чрезмерной освещенности, используют объективы с автоматической диафрагмой.

Для компенсации жестких климатических условий на улице, находящихся за границей работоспособности видеокамеры, применяются специальные климатические кожухи (термокожух). Для защиты видеокамеры от вандализма применяются специальные кожухи, изготовленные из высокопрочных сплавов, с бронированным стеклом. Такие кожухи могут также содержать необходимые термоустройства.