Джэйент Капаткер [10/03/2002]

Версия для печати

Чувствительность, которая измеряется в лк (люкс) или футканделах, показывает минимальный уровень света, котрый необходим для получения приемлемого изображения. Относительно этого параметра в охранных видеосистемах имеется огромная неразбериха. Существует два понятия: чувствительность, измеренная на ПЗС-матрице, и минимальная освещенность объекта.

Чувствительность на ПЗС-матрице показывает тот минимальный свет, который требуется матрице для создания приемлемого изображения. Это кажется очевидным, однако реально она не показывает ту освещенность, которая должна быть на объекте.

Минимальная освещенность на объекте показывает тот минимальный свет, который должен быть на объекте для получения приемлемого видеоизображения. Хотя и правильнее указывать эту характеристику, однако она зависит от нескольких параметров. Обычно параметры, указываемые в технических паспортах, отличаются от реально существующих, и таким образом они не позволяют получить информацию о теально требуемом свете. Например, имеется видеокамера, для которой указана минимальная освещенность на объекте, равная 0,1 лк. Луна обеспечивает такой уровень света, однако если эту видеокамеру установить на объекте, освещаемом только Луной, полученное изображение будет вялым или вообще отсутствовать. Отчего это происходит? От того, что реальные парметры отличаются от указанных в техническом паспорте.

Рассмотрим это подробнее.

Свет падает на объект. Часть его поглощается, а часть отражается и попадает в объектив видеокамеры. В зависимости от раскрыва диафрагмы часть света попадает на ПЗС-матрицу. Этот свет формирует заряд, который преобразуется в напряжение. Для указаной в паспорте видеокамеры минимальной освещенности на объекте следует рассмотреть следующие параметры:

• коэффициент отражения,
• относительное отверстие,
• уровень используемого видеосигнала,
• уровень автоматической регулировки усиления,
• скорость электронного затвора.

Коэффициент отражения

Различные поверхности имеют разные коэффициенты отражения:

• снег - 90%,
• трава - 40%,
• кирпич - 25%,
• сажа - 5%.

Для большинства видеокамер производители определяют минимальную освещенность при коэффициенте отражения 89% или 75%. Если происходит наблюдение объектов с тем же коэффициентом отражения, что использован в паспорте видеокамеры, то никаких проблем не возникает. Реально же в большинстве случаев это не соответствует действительности. Если, например, осуществляется видеонаблюдение черного автомобиля, то от него отражается только 5% света; таким образом для получения суммарно такого же отраженного света требуется освещенность объекта как минимум в 15 раз большая. Для компенсации несоответствия следует использовать поправочный коэффициент:

К1 = Оп/Оо,

где: Оп - коэффициент отражения, учитываемый в паспорте
        Оо - коэффициент отражения объекта.

Относительное отверстие

Отраженный от объекта свет падает на видеокамеру. Первым прибором, котрый свет встречает на своем пути, является объектив с определенным раскрывом диафрагмы. При указании в паспорте минимальной освещенности указывается F Stop - относительное отверстие, обычно, F1.4 или F1.2. Относительное отверстие показывает раскрыв объектива (чем больше значение относительного отверстия, тем меньше раскрыв диафрагмы и наоборот). Если используемый на объекте объектив имеет другой раскрыв диафрагмы, то требуемый для объекта свет должен компенсировать это несоответствие с помощью поправочного коэффициента:

К2 = (Fр/Fп)^2,

где: Fр - относительное отверстие реально используемого объектива
       Fп - относительное отверстие, указанное в паспорте на видеокамеру.

Используемый видеосигнал

После прохождения через объектив свет достигает поверхности ПЗС-матрицы и генерирует заряд, который пропорционален падающему свету. Этот заряд считывается и преобразуется в видеосигнал. Используемый видеосигнал - это минимальный уровень видеосигнала, указанный в паспорте на видеокамеру, необходимый для формирования на экране видеомонитора приемлемого изображения.Обычно он измеряется в процентах от полного видеосигнала. Например, 30-процентный использумый видеосигнал это 30% от 0,7 В, что равно 0,2 В. Однако возникает вопрос: "Это является примемлемым?". К сожалению, не существует стандартного определения "используемого видеосигнала", и большинство производителей в паспорте на видеокамеру не указывают его уровень при измерении минимальной освещенности на объекте. Поэтому рекомендуется уточнять это значение.

Поправочный коэффициент:

К3 = Vр/Vп,

где: Vр - реально требуемый уровень видеосигнал,
       Vп - уровень видеосигнала, используемый производителем

Автоматическая регулировка усиления (АРУ)

Если уровень света мал, включается АРУ, и видеосигнал усиливается. К сожалению, имеющийся в сигнале шум также усиливается. Однако, если уровень света велик, АРУ автоматически отключается, потому что перегрузка может приводить к появлению искажений ("тянучек" и т.п.). В паспорте должно быть указано, как измерялась минимальная освещенность - при включенной или выключенной АРУ. Если в паспорте указано, что АРУ была включена, а в реальности АРУ выключена, то при расчете минимальной освещенности должен использоваться поправочный коэффициент:

К4 = Aп/Aр,

где: Aп - значение АРУ в паспорте (дБ следует перевести в разы),
       Ар - реальное значение АРУ. (если при выключенной АРУ коэффициент передачи = 1, то при включенной значение берется из паспорта).

Скорость электронного затвора

В настоящее время большинство видеокамер имеет электронный затвор, который позволяет регулировать время накопления заряда ПЗС-матрицы. Стандартное частота считывания - 50 Гц (PAL) или 60 Гц (NTSC). Если частота работы электронного затвора возросла до 1000 Гц, то это значит, что требуемая освещенность объекта должна быть увеличена в 20 раз (для PAL). Увеличение скорости электронного затвора позволяет получить более четкое изображение, но требует большего света. Следует использовать поправочный коэффициент:

К5 = Sр/Sс,

где: Sс - стандартная частота затвора (1/50 сек для PAL 1/60 сек для NTSC),
       Sр - реально используемая скорость затвора

Уточненная минимальная освещенность

Вследствие несоответствия между реальными условиями на объекте и параметрами, указанными в паспорте на видеокамеру, уточненная минимальная освещенность видеокамеры должна быть пересчитана:

Mу = (К1*К2*К3*К4*К5)*Mп,

где Му - уточненная минимальная освещенность,
       Мп - минимальная освещенность, указанная в паспорте на видеокамеру.

Сопоставление

Сравните реальную освещенность на объекте с уточненной минимальной освещенностью Му. Если реальная освещенность больше, чем уточненная минимальная освещенность, то данная видеокамера может быть использована на объекте. Если реальная освещенность объекта ниже уточненной минимальной освещенности, то, возможно, потребуется соответствующая регулировка видеокамеры или какое-то альтернативное решение. Следующие шаги могут помочь решению проблемы.

Шаг №1.

Проверьте, можно ли изменить некоторые регулировки видеокамеры. Если АРУ выключена, то включите ее. Примиритесь с тем, что используемый видеосигнал будет иметь меньшее значение. Если возможно, уменьшите скорость электронного затвора. Используйте объективы с меньшим значением относительного отверстия. Если данные действия не приносят результата, переходите к шагу 2.

Шаг №2

Используйте более чувствительную видеокамеру. Перейдите от использования цветной видеокамеры к использованию черно-белой. Используйте инфракрасную подсветку (при использовании черно-белой видеокамеры). Используйте искусственное освещение на объекте.

Перевод: Ю.М.Гедзберг

Начать обсуждение этой статьи на Форуме