Предыдущая публикация
Лекция о видеонаблюдении - 8.1
Давайте немного подробнее остановимся на параметрах, касающихся диафрагмы, матрицы и объектива. Понимание "физики" процесса позволит вам решить многие вопросы возникающие на практике не наобум, а с пониманием того, что и зачем нужно сделать в каждый конкретный момент.Разрешение.
Давайте сначала про "разрешение", про то, которое измеряется в пикселях. Мы же с вами про IP-видеонаблюдение и термин этот обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя многие "продавцы и производители аналога" тоже стараются указывать разрешение аналоговых камер в мегапикселях. И возникает вопрос - а аналоговый ли там сигнал? Ну, да ладно, не будет о них. Давайте про разрешение! Разрешение матрицы — возможность фотосенсоров наблюдать или измерять наименьший объект с явно чёткими границами. Существует разница между разрешением и пикселем, пиксель на самом деле является единицей цифрового изображения. Так как матрица состоит из дискретных пикселов, то информация одной ТВ-линии состоит из дискретных значений, соответствующих каждому пикселу. Этот метод дает не цифровую информацию, а скорее дискретную выборку. Таким образом, матрица — это оптическое устройство дискретизации. Разрешающая способность устройства, даваемая матрицей, зависит от числа пикселей и разрешающей способности объектива. В технических характеристиках цифровых камер обычно указывается число действующих (эффективных) мегапикселей (Number of Effective Pixel), то есть общее число пикселей фактически используемых для регистрации изображения, а не общее число номинальных мегапикселей, фиксируемых датчиком изображения. Когда количеством пикселей определяют разрешение, то их описывают с набором двух положительных целых чисел, где первая цифра является числом пиксельных столбцов (ширина), а вторая является числом пиксельных строк (высота), например:
Разрешения экрана монитора
Да, таблица показывает различные виды разрешения экранов мониторов, но ведь без них изображение с камер никак не просмотреть. А значит и разрешение камеры должно соответствовать монитору, на котором будет отображаться. Ведь если у камеры разрешение лучше, чем способность монитора, то вы этого просто не увидите. А если хуже смотреть на изображение будет либо не удобно - попробуйте на мониторе 4К рассмотреть видео размером 640х480, либо невозможно, если вы тоже самое изображение "растянете" на весь экран, то получится эффект, который получается, когда надпись на сдутом воздушном шарике серьёзно изменяется при его надувании.
И отсюда вывод - хорошо иметь 5Мп камеру, но если у вас нет WQXGA-монитора, то все эти мегапиксели уйдут в сомнительный "цифровой зум" - то есть, если, например, у вас экран с разрешением SXGA, то вы сможете увеличить изображение просто "экранной" лупой без потери его качества как минимум в 3 раза, правда, это будет с потерей обзора просматриваемой области.
Чувствительность.
Тут будет не про эмоциональный интеллект или что-то модно-эзотерическое. Если очень сильно упрощённо, то относительно камер видеонаблюдения этот термин означает способность камеры видеонаблюдения формировать контрастное изображение в определённых значения освещённости. Так, а что такое освещённость? Если вы не читали цикл "Библия видеонаблюдения", вкратце расскажу, что проблемой измерения света люди занимаются уже очень давно и на сегодняшний день достигли в этом не малых успехов. Определение освещённости - величины, наиболее часто используемой в охранном видеонаблюдении для предоставления характеристики работы камер в различных условиях, которая во много сходна с яркостью, за исключением того, что относится она не к первичным источникам света, а к объектам, которые находятся под ними (ну, или вторичным источникам, тем, которые отражают) выходит из определения светового потока. Световой поток характеризует мощность первичного источника света, излучаемого во всех направлениях. А освещённость поверхности определяется как световой поток на единицу площади. В итоге мы получаем такие строчки в ТТХ:
И отсюда вывод - хорошо иметь 5Мп камеру, но если у вас нет WQXGA-монитора, то все эти мегапиксели уйдут в сомнительный "цифровой зум" - то есть, если, например, у вас экран с разрешением SXGA, то вы сможете увеличить изображение просто "экранной" лупой без потери его качества как минимум в 3 раза, правда, это будет с потерей обзора просматриваемой области.
Чувствительность.
Тут будет не про эмоциональный интеллект или что-то модно-эзотерическое. Если очень сильно упрощённо, то относительно камер видеонаблюдения этот термин означает способность камеры видеонаблюдения формировать контрастное изображение в определённых значения освещённости. Так, а что такое освещённость? Если вы не читали цикл "Библия видеонаблюдения", вкратце расскажу, что проблемой измерения света люди занимаются уже очень давно и на сегодняшний день достигли в этом не малых успехов. Определение освещённости - величины, наиболее часто используемой в охранном видеонаблюдении для предоставления характеристики работы камер в различных условиях, которая во много сходна с яркостью, за исключением того, что относится она не к первичным источникам света, а к объектам, которые находятся под ними (ну, или вторичным источникам, тем, которые отражают) выходит из определения светового потока. Световой поток характеризует мощность первичного источника света, излучаемого во всех направлениях. А освещённость поверхности определяется как световой поток на единицу площади. В итоге мы получаем такие строчки в ТТХ:
DC-S6881HRX
То есть при F1.55 (далее ещё поговорим об этом параметре) камере будет достаточно 0,1лк освещённости для формирования цветного изображения. 0,1 люкс примерно соответствует освещённости при наличии в качестве источников света только полной Луны. Круто? Вполне! А как вам такое?
DS-2CD4635FWD-IZHS
Почему у меня есть недоверие к показателям чувствительности ниже 0,01лк? Да всё просто! Низкие уровни освещённости сложно, а иногда и невозможно измерить поскольку количество фотонов в световом потоке столько мало, что его недостаточно для создания полноценно регистрируемого электрического сигнала.
Е = F / S, (лк) (освещённость - это отношение светового потока к площади поверхности, на которую он падает). Когда световой поток в один люмен падает на площадку поверхностью в один квадратный метр это будет эквивалентно освещённости площадки в 1лм/м², ну, или 1люкс. Если мы оставим площадь поверхности такой же, то световой поток должен быть 0,005 люмен, а это очень мало ведь один люмен примерно эквивалентен энергии света от горящей свечи. Такие цифры, как 0,005лк (а бывает и ниже) обычно получаются с расчётами при тестировании работы в условиях измеренной и известной освещённости, но с применением нейтральных светофильтров, снижающих световой поток, попадающий на сенсор. В реальности вам сложно будет подобрать камеру по этим параметрам, потому что замерить освещённость вашей конкретной сцены будет очень трудно.
F-число.
Обычно этот показатель выгравирован на корпусе объектива. К примеру, «F-1.4» либо «1:1.4. F-число зависит от фокусного расстояния объектива и эффективного диаметра входного зрачка - сечения, через которое проходят световые лучи. Это сечение может быть управляемым при помощи набора механически перемещаемых лепестков, которые мы обычно называем диафрагмой. Чем ниже F-число, тем больше размер отверстия диафрагмы, что означает большее количество света, проходящее через объектив. Минимальное значение этого параметра характеризует собирательную способность - светосилу объектива. Зная F-число (вот в ТТХ Idis оно указано 1,55) и подставляя в формулу фокусные расстояния (из тех же ТТХ) мы можем вычислять соответствующий диаметр входного зрачка, а через него его площадь, а зная площадь сопоставить её с размером матрицы и сделать выводы о возможностях той или иной камеры.
Е = F / S, (лк) (освещённость - это отношение светового потока к площади поверхности, на которую он падает). Когда световой поток в один люмен падает на площадку поверхностью в один квадратный метр это будет эквивалентно освещённости площадки в 1лм/м², ну, или 1люкс. Если мы оставим площадь поверхности такой же, то световой поток должен быть 0,005 люмен, а это очень мало ведь один люмен примерно эквивалентен энергии света от горящей свечи. Такие цифры, как 0,005лк (а бывает и ниже) обычно получаются с расчётами при тестировании работы в условиях измеренной и известной освещённости, но с применением нейтральных светофильтров, снижающих световой поток, попадающий на сенсор. В реальности вам сложно будет подобрать камеру по этим параметрам, потому что замерить освещённость вашей конкретной сцены будет очень трудно.
F-число.
Обычно этот показатель выгравирован на корпусе объектива. К примеру, «F-1.4» либо «1:1.4. F-число зависит от фокусного расстояния объектива и эффективного диаметра входного зрачка - сечения, через которое проходят световые лучи. Это сечение может быть управляемым при помощи набора механически перемещаемых лепестков, которые мы обычно называем диафрагмой. Чем ниже F-число, тем больше размер отверстия диафрагмы, что означает большее количество света, проходящее через объектив. Минимальное значение этого параметра характеризует собирательную способность - светосилу объектива. Зная F-число (вот в ТТХ Idis оно указано 1,55) и подставляя в формулу фокусные расстояния (из тех же ТТХ) мы можем вычислять соответствующий диаметр входного зрачка, а через него его площадь, а зная площадь сопоставить её с размером матрицы и сделать выводы о возможностях той или иной камеры.
Управление диафрагмой.
Разрешение не получить без достаточной чувствительности, которая зависит от F-числа, которое зависит от эффективного управления диафрагмой объектива. Объективы с автоматической регулировкой диафрагмы (АРД) управляют световым потоком (изменяя площадь сечения отверстия через которое свет проходит, F-число) за счёт обратной связи сигналов, приходящих от камеры. По сигналам управления, приходящим от камеры, объективы с автоматической диафрагмой подразделяются на:
- управление диафрагмой в соответствии с изменяющимся видеосигналом (Video Drive). Данный тип управления считается устаревшим и на сегодняшний день уже практически нигде не используется
- управление диафрагмой постоянным током (Direct Drive). В данный момент имеет широкое применение в системах видеонаблюдения. В нашем примере для этого используется датчик Холла (датчик эффекта Холла - измерительный преобразователь для измерения величины магнитного поля. Принцип работы датчика основан на эффекте Холла и его исходное напряжение прямо пропорционально напряжённости магнитного поля)
В объективах с DC-диафрагмой и VD-диафрагмой используется аналоговый сигнал, который преобразуется в сигнал управления. В случае объектива с
DC-диафрагмой это преобразование происходит в камере, а у объективов с VD-диафрагмой в самом объективе. Оба этих вида объективов реагируют только на уровень освещения в кадре. При этом не учитывается влияние отверстия диафрагмы на другие параметры (например, на глубину резкости), от которых зависит качество изображения. Камера с объективом этих типов воспринимает только сам факт расширения или сужения отверстия диафрагмы в ответ на изменение уровня освещения, а положение диафрагмы остаётся без внимания. Поэтому Axis и Kowa придумали:
- P-Iris автоматическое управление диафрагмой с высокой точностью при помощи шагового электропривода, в комплекте должны быть: объектив P-Iris и специальное программное обеспечение для оптимизации качества изображения.
После этих сведений дальнейшие разговоры про характеристики объективов будут немного проще.
Следующая публикация
и ругается на него) от RVi и посмотреть почему же из ВК так мало переходов...
Комментарии 1