Технические характеристики ТК

Электрические характеристики

Размер ПЗС (пиксел). Размер ПЗС-матрицы описывается параметром, называемым “формат”. Формат - диагональный размер матрицы. Он измеряется в дюймах. Отношение высоты к ширине матрицы составляет 3/4. На самом деле, размеры эффективной рабочей поверхности ПЗС-матрицы - 75% от размеров матрицы, что составляет для:

· ПЗС 1 дюйм –12,8 х 9,6 мм;

· ПЗС 2/3 дюйма - 8,6 х 6,6 мм;

· ПЗС 1/2 дюйма - 6,4 х 4,8 мм;

· ПЗС 1/3 дюйма – 4,8 х 3,6 мм;

· ПЗС 1/4 дюйма - 3,2 х 2,4 мм.

Матрицы большого формата 1" и 2/3" практически перестали выпускать, так как камеры на их основе получаются громоздкими. Датчики изображения размером 1/4" применяются для сверхминиатюрных камер (например, камер скрытого наблюдения). Совершенствование технологий позволяет производить уменьшение формата без ухудшения качества передаваемого изображения.

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 1/3" (рис. 6.7.).

Пиксел - элемент разложения (светочувствительный элемент) датчика изображения (ПЗС-матрицы). ПЗС-матрица состоит из определенного количества пикселей по вертикали и горизонтали, которое должно указываться производителем камеры в паспорте.

Рис. 6.7. Зависимость поля зрения от размера ПЗС-матрицы

Разрешение. Важный параметр ТК - разрешение, которое измеряется в телевизионных линиях и зависит не только от числа пикселей на матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. Разрешение (разрешающая способность) определяется как количество переходов от черного к белому или обратно, которые могут быть переданы камерой. Поэтому единица измерения разрешения называется телевизионной линией (ТВЛ). Разрешение по вертикали у всех камер (кроме камер плохого качества) одинаково, ибо ограничено стандартом телевизионной развертки (например, 625 строк для стандарта SECAM). Основное различие камер состоит в разрешении по горизонтали, именно оно должно указываться в техническом описании.

В большинстве случаев разрешение 380-400 ТВЛ вполне достаточно для ведения наблюдения. Существуют камеры, имеющие более высокое разрешение (например, 570 ТВЛ). Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.).

Разрешение цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300-350 ТВЛ. В настоящее время появились цифровые цветные камеры, разрешение которых составляет 480 ТВЛ.

На разрешение камеры влияют два фактора:

1. Количество чувствительных элементов ПЗС-матрицы (пикселей).

Дискретная точечная структура матрицы приводит к эффекту "биения" при наблюдении полосатой картинки. Например, если у матрицы 400 пикселей по горизонтали, то направив ее на тестовую таблицу, содержащую 200 черных и 200 белых линий, мы увидим четкую картинку из 400 линий. Однако, если сместить изображение на половину ячейки матрицы, то на каждую ячейку попадет половинка черной и половинка белой линии. Таким образом, эта камера может, в принципе, передать 400 линий, однако очень неустойчиво. Существует мнение, что надежно в таком случае передается количество линий, не превышающее 3/4 от числа ячеек. Например, количество пикселей по горизонтали составляет 400, то в этом случае разрешение по горизонтали 300 ТВЛ. В настоящее время такой подход еще не закреплен в стандартах, так что нередко производители указывают завышенное значение разрешения своих камер.

2. Полоса частот видеосигнала, выдаваемого камерой.

Для передачи сигнала 300 ТВЛ необходима полоса частот 2,75 МГц (150 периодов на 55 мкс строки телевизионной развертки). В настоящее время хорошие полупроводниковые усилители не составляют проблемы, поэтому полоса пропускания усилителей камеры обычно значительно (в 1,5-2 раза) превосходит необходимую. Таким образом, разрешение ограничивается именно дискретностью ПЗС-матрицы.

Однако есть случай, когда современная электроника не позволяет поднять полосу пропускания видеосигнала выше 3,8 МГц. Это полный цветной видеосигнал. Поскольку сигнал цветности передается на поднесущей частоте (в стандарте PAL на частоте около 4,4 МГц), то сигнал яркости принудительно ограничивается полосой 3,8 МГц. Это соответствует разрешению около 420 ТВЛ. Некоторые производители указывают разрешение цветных камер 480 и более, но при этом, как правило, не акцентируют внимание, что это разрешение реализуется только, если сигнал снимается с Y-C (Super-VHS) или компонентного (RGB) выхода. В этом случае сигналы яркости и цветности от камеры передаются двумя (Y-C) или тремя (RGB) отдельными коаксиальными кабелями. При этом все промежуточное оборудование (мониторы, коммутаторы, видеомагнитофоны) должны обладать входами/выходами типа Y-C или RGB. В противном случае, единственный промежуточный элемент, обрабатывающий полный видеосигнал, ограничит полосу пропускания 3,8 МГц.

Чувствительность. Еще один важный параметр телекамеры - чувствительность. Чаще всего под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на ПЗС-матрице. С теоретической точки зрения более правильно было бы указывать освещенность на матрице, так как в этом случае не нужно оговаривать характеристики используемого объектива. Но пользователю при подборе камеры удобней работать с освещенностью объекта, которую он заранее знает. Поэтому обычно указывают минимальную освещенность на объекте, измеренную в стандартизированных условиях - коэффициент отражения объекта 0,75 и светосила объектива 1,4.

Формула, связывающая освещенность на объекте и на матрице:

,

где Е_ПЗС и Е_объект - освещенность ПЗС-матрицы и объекта наблюдения, R - коэффициент отражения объекта (табл. 6.2.), F - светосила объектива.

По сравнению с человеческим глазом чувствительность черно-белых телекамер существенно сдвинута в инфракрасную (ИК) область. Это позволяет при недостаточной освещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, но фиксируется телекамерами.

Цветные ТК обладают меньшей чувствительностью, чем черно-белые камеры, так как характеристика спектральной чувствительности цветных ТК близка к характеристике спектральной чувствительности человеческого глаза. Но это не сильно ограничивает возможности применения цветных камер.

Чувствительность современных черно-белых камер порядка 0,01-1 лк при F 1,2. Самые чувствительные камеры можно использовать ночью для наблюдений без инфракрасной (ИК) подсветки. Такие ТК обеспечивают приемлемое качество видеосигнала при лунном свете (табл. 6.1.). Но надо понимать, что чем больше чувствительность камеры, тем сильнее сказывается влияние шумов на получаемый видео сигнал.

Отношение сигнал/шум. В данных, приводимых в описаниях камер, указываются значения сигнал/шум для оптимальных условий, например при освещенности на матрице 10 лк и при выключенной автоматической регулировке усиления и гамма-коррекции. По мере уменьшения освещенности сигнал становится меньше, а шум, вследствие действия автоматической регулировки усиления (АРУ) и гамма-коррекции, больше.

Нередко чувствительность камеры указывают для "приемлемого сигнала", под которым подразумевается такой сигнал, что отношение сигнал/шум составляет 24 дБ. Это эмпирически определенное предельное значение зашумленности, при котором изображение еще можно записывать на видеопленку и надеяться при воспроизведении, что-то увидеть.

Другой способ определения "приемлемого" сигнала - шкала IRE (Institute of Radio Engineers). Сигнал изображения (амплитуда 714 мВ) принимается за 100 единиц IRE (полный видеосигнал 140 IRE – амплитуда 1В (1 Vp-p)). "Приемлемым" считается сигнал около 30 IRE. Некоторые производители, в частности, BURLE, указывает для 25 IRE, некоторые для 50 IRE (уровень сигнала - 6 дБ). Выбор "приемлемого" уровня определяется отношением "сигнал/шум". Усилить электронный сигнал нетрудно, но при этом и шум усилится тоже.

Механические

Узел крепления объектива. Если камера не имеет встроенного объектива, в ее конструкции предусмотрен узел присоединения для установки сменных объективов. Существует два стандарта узлов присоединения объективов на видеокамеры с резьбой 2,54х0,8, но с разными расстояниями до опорной плоскости:

· 17,526 мм для "С" стандарта;

· 12,5 мм для "CS" стандарта.

На некоторых моделях ТК имеется узел регулировки "С" или "CS" положения принимающего прибора (ПЗС-матрицы). Камеры с фиксированным "С"-креплением могут работать только с объективами типа "С", при попытке поставить на "С"-камеру "CS"-объектив изображение получиться размазанным, а камеры с фиксированным "CS''-креплением допускают подсоединение объективов типа "С" с адаптером крепления (см. крепление объективов).

Узел крепления камеры. Предназначен для установки камеры в кожухе, на кронштейне и т. п. Существуют следующие стандарты для крепления выпускаемых ТК:

· 1/4" - 20 UNC;

· 3/8" -16 UNC.

Комплектация

Большинство выпускаемых промышленностью ТК имеют стандартный дизайн и поставляются без объектива, источника питания и другого вспомогательного оборудования, которое приходится выбирать отдельно в соответствии с потребностям. Однако выпускается и оборудованные ТК, такие как:

· миниатюрные бескорпусные и корпусные ТК с встроенным объективом;

· офисные телевизионные камеры, имеющие встроенный объектив, кронштейн и оригинальный декоративный кожух, а также, если необходимо, аудиоканал;

· герметизированные телевизионные камеры. Состоят собственно из ТК, объектива и прочного герметичного кожуха, заполненного сухим азотом, с встроенным нагревателем;

· высокоскоростные поворотные камеры типа AutoDome включают в себя собственно ТК с вариообъективом, высокоскоростное поворотное устройство и декоративный кожух с кронштейном. Данные камеры способны запомнить до 99 положений, включая все установки ТК и объектива;

· камеры с встроенным радиочастотным передатчиком видеосигнала или передатчиком по телефонной линии.

Дата добавления: 2015-07-08