Особенности видеокамер «день-ночь»

установка камер видеонаблюденияСтатья представляет собой частный обзор камер видеонаблюдения. Точка зрения автора может не совпадать с декларациями производителей и мнением других экспертов.

В ходе технического прогресса установка камер видеонаблюдения за последние 10–15 лет претерпела самые решительные перемены. Ещё недавно на рынке преобладали монохромные (чёрно-белые) камеры. Сейчас они уже в диковинку, хотя специалист обязан детально представлять работу матриц любого типа:

  • монохромных;
  • цветных аналоговых и цифро-аналоговых;
  • полностью цифровых.

Камеры видеонаблюдения — снимаем днём и ночью

Рассмотрим особенности дневного и ночного режимов, которые присутствуют в функциональности большинства камер. В первую очередь коснёмся чувствительности устройств, более сложного вопроса о разрешении затрагивать здесь не станем.

«Дневной» режим видеокамеры — по умолчанию цветной, полихромный. Он позволяет передать максимум информации, но снижает чувствительность съёмки в условиях низкой освещённости. Дело не столько в наличии цветных фильтров в матрице. Главное — в фильтрации инфракрасной части спектра. Фильтр убирает красные оттенки, но сильно искажает тёмные цвета. Наверняка многим приходилось наблюдать в одном месте картинки с нескольких камер одновременно. На одних цветопередача в норме, а на других чёрные костюмы выглядят как синие, а синие платья — как зелёные. Эти эффекты — результат неправильного использования инфракрасных фильтров или их неверная настройка по умолчанию. В идеале ИК-фильтр должен повышать чувствительность камеры в сумерках и не влиять на качество цветопередачи при дневном или электрическом освещении.

Существует две ситуации, когда необходимо улучшение фильтрации красного. В первом случае берётся «правильная» камера с вырезающим ИК-фильтром. Она имеет хорошую цветопередачу, но невысокую чувствительность. В камеру встраивается механическое устройство, которое просто отключает ИК-фильтр при переходе в ночной (монохромный) режим. В англоязычной литературе камеры с механическим отключением фильтра именуют TDN cameras — расшифровывается как true day/night, «реальные» день и ночь. Другая аббревиатура — RICF (removable infrared cut-off filter, удаляемый фильтр обрезки ИК-спектра).

Другая картина наблюдается на камерах, где опция фильтрации ИК-частот ограничена или её нет совсем. При переходе в ночной режим в матрице отключается цветность, что на 20–50 % повышает чувствительность устройства. Однако именно на таких камерах ввиду недостатков фильтрации мы наблюдаем максимальное искажение естественных цветов в дневном режиме. По всей видимости, существенно изменить ситуацию в таких устройствах уже нельзя, тут приходится довольствоваться основным преимуществом камеры — высоким разрешением в темноте.

Ещё существуют камеры с фильтрами, работающими только в диапазоне инфракрасной подсветки. Но напрямую на чувствительность камеры и свойства итогового изображения они не влияют.

Типы матриц для камер видеонаблюдения

Трендом современных разработок является совершенствование алгоритма цифровой коррекции цвета в процессе обработки видеосигнала. При этом нужно не забывать о принципиальных технологических различиях двух основных типов видеоматриц — CCD и CMOS.

Эти английские аббревиатуры расшифровываются как Couple-charge device (устройство двойного заряда) и Complementary symmetry/metal-oxide semiconductor (составной симметричный полупроводник на основе оксида металлов). Не вдаваясь в технические дебри, выделим главное различие двух матриц. Технология CCD — это аналоговая передача картинки с объектива с её последующей суммирующей оцифровкой микропроцессором. Технология CMOS предполагает оцифровку прямо в пикселях, каждый из которых представляет собой обрабатывающее электронное устройство.

Поскольку вся видеоиндустрия стремится от аналоговой передачи информации к «цифре», матрицы CMOS постепенно вытесняют CCD, а в сегменте вебкамер победили уже окончательно. Насколько же успешно происходит передача цветов, особенно красного участка спектра, в полностью цифровых камерах на фотодиодах?

Тут всё зависит от применяемой технологии. Наилучшую передачу сигнала в ИК-диапазоне обеспечивает матрица CMOS EXMOR. Другие матрицы менее чувствительны в инфракрасной части спектра, однако всё идёт к тому, чтобы сгладить ситуацию с искажениями цветопередачи в дневном режиме.

Фокусировка ИК-подсветки при ночной съёмке

Есть ещё один нюанс, важный в плане оценки функционирования камер в режимах «день» и «ночь». Речь о фокусировке в ИК-диапазоне.

В чём суть проблемы. Для устройства видеонаблюдения используются камеры с инфракрасной подсветкой, но достаточно дешёвым объективом, не способным одинаково хорошо фокусироваться в видимой и инфракрасной частях спектра. В результате объект, запечатлённый видеокамерой ночью, на картинке будет выглядеть очень нерезко, несмотря на инфракрасную подсветку. Решений проблемы может быть два:

  1. Покупка недешёвого объектива или камеры с хорошим объективом, умеющим балансировать фокусное расстояние в видимом и инфракрасном свете.
  2. Удаление корректирующей линзы, предназначенной для фокусировки в ИК-диапазоне. Резкость изображения может улучшиться, но камера лишится гарантии производителя.

Резюме

  1. Цифровые камеры с матрицами CMOS и режимом «день/ночь» в ближайшее время полностью завоюют рынок автоматического и пультового видеонаблюдения.
  2. Главной проблемой остаётся фильтрация инфракрасной части спектра и искажения цветопередачи в дневном режиме.
  3. Дополнительная проблема — необходимость компенсации фокусировки при использовании ИК-подсветки во время ночной съёмки.

Пока принципиального инженерного решения по устранению перечисленных проблем не найдено. Возможен компромисс — установка механического отключения фильтрации красного и удаление корректирующей линзы ночной подсветки. Однако наука и техника не стоят на месте, и нет сомнения, что в ближайшие годы неудобства будут устранены.

        Рубрика: Без рубрики.