1. Система видеонаблюдения. Устройство и параметры видеокамер

Основные технические параметры камер видеонаблюдения включают в себя: размер датчика, разрешение, чувствительность, соотношение сигнал/шум, температуру, питание, подключение к монитору и элементы управления.

Рассмотрим структурную схему цифровой видеокамеры:

Размер матрицы -- размер преобразователя матрицы приведен в дюймах. Большинство видеокамер используют чувствительные элементы с диагональю матрицы 1/3? и 1/4?, но, так же встречаются размеры 1?, 2/3?, 1/2?, и 1/6?. Размер сенсора является очень важным техническим параметром, так как под его размер мы выбираем объектив. Размер матрицы дает возможность использовать объектив такого же или чуть большего размера. Например, имея матрицу диагональю 1/4?, мы можем использовать объектив с такой же диагональю, или больше, например, 1/2?. Обычно, чем больше матрица, тем лучше качество изображения, поскольку большая матрица позволяет использовать большее количество пикселей. Однако на практике, будьте осторожны с этим правилом, так как качество изображения зависит не только от размера чувствительного элемента.

Разрешение камеры -- еще один важный параметр, который определяется, как способность различать камерой генерируемые изображения мелких деталей. Разрешающая способность определяется, в большинстве случаев, в телевизионных линиях (ТВЛ), либо в пикселях. У камеры разрешающая способность тем больше, чем больше размер проецируемого изображения. Основные категории камер из-за разрешающей способности: 240-380 ТВл (камера с низким разрешением), 420 -- 480 ТВл (стандартное разрешение видеокамеры -- самое распространенное), около 600 ТВл (высокое разрешение), более 700 телевизионных линий (камера Мп).

Чувствительность -- по определению, способность камеры производить заданное качество в данных условиях освещения и при заданном отношении сигнал/шум. Чувствительность дана для конкретных условий, в которых была измерена. Чувствительность определяется значением Lux (люкс). Lux -- означает возможность работать абсолютно без света.

Исправить (улучшить) чувствительность камеры помогает наличие функции автоматической регулировки усиления AGC (АРУ).

Отношение сигнал/шум -- отношение сигнал-шум говорит нам о возможности камеры генерировать изображение определенного качества. Отношение сигнал/шум определяется в децибелах при отключенной функции автоматической регулировки усиления (АРУ). Отношение сигнал-шум косвенно связано со светочувствительностью камеры наблюдения.

Рабочая температура -- максимальный диапазон температуры воздуха, при которой камера может работать стабильно и безупречно. Температурный диапазон зависит от места использования камеры, и поэтому для большинства уличных камер составляет от -20 до +50° C, в то время, как для внутренних камер от 10 до 45° C выше ноля. Температурный режим в значительной степени зависит от качества строений и дополнительных элементов. В случае, если установка камер происходит на улице, для того, чтобы поддерживать надлежащие условия эксплуатации применяют специальные элементы, такие, как обогреватели, вентиляторы, герметичные корпуса (термокожухи) или другие средства охлаждения или нагрева техники.

Питание камеры -- профессиональные камеры (в том числе и ip камеры), как правило, запитываются от 12 В постоянного тока, 24 В переменного тока и 230 В переменного тока. В случае переменного тока 12 В потребление тока обычно составляет от 100 мА до 250 мА. Камеры видеонаблюдения, которые оснащены объективом с автодиафрагмой характеризуются большей потребляемой мощностью, примерно на 40-80 мА. Блок питания с 230 В переменного тока, как правило, используется, когда уличные камеры необходимо обеспечить питанием для дополнительных элементов, таких как обогреватели, вентиляторы и т.д.

Регулирующие элементы в камерах -- в сопутствующем оборудовании современных аналоговых камер видеонаблюдения можно найти много дополнительных регулирующих элементов. Тем не менее, они чаще всего встречаются в более дорогих устройствах. С помощью элементов управления пользователь может оптимально адаптировать камеру к работе в данных условиях.

Объектив состоит из линзовой системы, фокусирующей световой поток на ПЗС-матрице, и формирующей качественное изображение в зависимости от фокусного расстояния, глубины резкости, формата, типа крепления и т.п.

Светопоток проецируется на светочувствительную матрицу. Для более правильной цветопередачи поверх матрицы устанавливают инфракрасные оптические отсекающие фильтры, представляющие собой плоскопараллельные оптически точные пластинки.

объектива видеокамеры наблюдения - фокусное расстояние (f), которое изменяется в миллиметрах. Чем больше фокусное расстояние объектива видеокамеры наблюдения - тем уже угол обзора видеокамеры и тем дальше она «видит».

Существуют монофокальные (объектив с постоянным фокусным расстоянием), вариофокальные (объектив с ручным изменением фокуса) и трансфокаторы, позволяющие дистанционно изменять фокусное расстояние.

Светочувствительная матрица. ПЗС-матрица выполняет функцию фотоприемника. С помощью полупроводниковой светочувствительной пластины, состоящей из светочувствительных элементов -- фотодиодов, она преобразует светопоток в элетросигнал.

Размер матрицы важен при определении необходимого угла обзора камеры. С одинаковыми объективами камера на основе матрицы 1/2“ имеет больший угол зрения, чем камера с матрицей І/3».

Процессор обработки видеосигнала. Преобразует электрический сигнал в цифровой формат и осуществляет вывод изображения на монитор. Обработка сигнала происходит в режиме реального времени путем анализации, определения наиболее подходящего времени экспозиции, корректировки для каждого пикселя ПЗС-матрицы. Таким образом происходит формирование кадра, где каждый пиксель работает отдельно в условиях конкретной освещенности.

Блок компрессии осуществляет сжатие оцифрованного сигнала в форматы JPEG, MPEG-1/2/4, MJPEG, Wavelet.

Микрофон уже вмонтирован в видеокамеру, но иногда используют отдельный микрофон, из-за того, что наиболее оптимальные места для установки камер и микрофонов иногда разнятся.

Блок питания в зависимости от индивидуальной характеристики камеры видеонаблюдения, рассчитывается необходимое выходное напряжение блока. Например, маркировка "9-15V DC/0.1A" означает, что камера питается от постоянного напряжения 9..15 В, а потребляемая сила тока - 0,1A. В данном случае необходим блок питания, имеющий выходное напряжение в диапазоне 9..15 В (например, 12В) и максимальную силу тока более 0,1А (например, 1А). Если к одному блоку питания подключается несколько камер, то параметр "сила тока" суммируется. Например, имеем две камеры "9-15V DC/0.1A". Они подключаются к одному блоку питания. Тогда необходим блок питания с выходным напряжением от 9 до 15 В и силой тока не менее 0,2 А.

Сетевой интерфейс - это контроллер Ethernet, соединяющий видеокамеру с Интернетом по любой сети TCP/IP Ethernet. Служит для подключения к локальной сети IP-камеры.

Для беспроводного соединения выпускаются камеры с интерфейсом Wi-Fi. Такие камеры видеонаблюдения могут быть работать в автономном режиме без подключения к ПК и видеосерверу, благодаря встроенному web-серверу и наличию в прошивке плагинов для web-браузеров (практически всех).

ОЗУ. Для хранения временных данных служит оперативно запоминающее устройство - ОЗУ.

ИК-подсветка. Такие видеокамеры используются при наблюдении за объектами в ночное время суток или плохой освещенности. Благодаря инфракрасной подсветке можно получить достаточно четкую картинку даже в полной темноте.

Цвет и изображение (черно-белые и цветные видеокамеры). Если сравнить полученное изображение с черно-белой и цветной камеры видеонаблюдения, то видно, что монохромная картинка четче и контрастнее. Так как в сравнении с цветными видеокамерами у черно-белых более высокая чувствительность и разрешающая способность. Дело в том, что у цветных видеокамер перед ячейками ПЗС-матрицы формируются цветовые микрофильтры (R G B) и количество результирующих ячеек получается в три раза меньше. К тому же передача цвета дает дополнительную нагрузку на каналы передачи и увеличивает место на видеорегистраторах.

Получить хорошее изображение в условиях полной темноты можно с помощью черно-белых камер видеонаблюдения, так как по сравнению с человеческим глазом чувствительность черно-белых телекамер существенно сдвинута в инфракрасную область. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, однако прекрасно фиксируется телекамерами.

Купольные (потолочные) камеры. Устанавливаются исключительно на потолок, при правильном выборе они достаточно эстетично смотрятся и небросаются в глаза. Бывают черного и белого цвета.