Из чего состоит система охранного видеонаблюдения

Данная статья начинает цикл технических рассылок "Из чего состоит система охранного видеонаблюдения?".

Большинство из вас знают практически всю теорию CCTV, но мы надеемся, что вы сможете получить полезную и интересную информацию из наших статей или они вам помогут в обучении новых специалистов.

Итак, из чего состоит система охранного видеонаблюдения? Если кратко, то CCTV система состоит из следующих компонентов:

• видеокамера с объективом
• кронштейн
• разъемы
• кабеля передачи видео и питания
• оборудование регистрации данных с жесткими дисками
• оборудование отображения видеосигнала
• оборудование предачи данных по сетям

Качество системы не может быть лучше наихудшей из звеньев этой цепочки, поэтому экономия на разъемах, или на кабеле, или на объективах может оказаться неоправданной. В этой небольшой серии статей хотелось бы пройтись по каждому из этих звеньев и понять, что мы теряем, приобретая некачественное или не подходящее по характеристикам оборудование. Итак, начнем по порядку.

Объектив

Почему мы начинаем именно с этого элемента? Да просто если вы собираетесь строить систему на дешевой пластиковой оптике, то дальнейший разговор о качестве всей системы в целом можно не продолжать. Его уже нет, и не имеет значение, какое оборудование будет использоваться дальше.

Главная составляющая любого объектива - ЛИНЗЫ (от 2х-3х до нескольких десятков), собранные в группы или стоящие отдельно, жестко зафиксированные в корпусе объектива (монофокальные объективы) или же находящиеся на подвижных элементах (вариофокальные объективы или трансфокаторы).

В хороших объективах линза сделана из специального оптического стекла. Оптическое стекло должно быть идеально прозрачным, без каких либо примесей, если только это не специализированные добавки, которые помогают обрабатывать световой поток и добавляют какие-то определенные свойства. Также оптическое стекло должно быть однородным, без воздушных пузырьков, трещин и прочих дефектов.

Задача линзы объектива - пропустить через себя световой луч, преломить его под конкретным углом и при этом не вызвать паразитных преломлений, отражений и прочего. Все, наверное, слышали это странное слово – аберрации. Это как раз и есть те искажения, которые вносит объектив. Сразу хотим уточнить, что искажения были, есть и будут. Часть из них возникает в виду физических свойств линзы, типа источника света, силы светового потока и так далее. Такие искажения убрать в принципе невозможно или очень сложно.

Зачастую объективы известных японских фирм отличаются от аналогичных корейских или китайских именно возможностью минимизировать данный тип искажений. Однако это настолько сложно, что даже не все «японцы» с этим справляются и на сегодняшний день мы встречали только одного производителя, который лучше других справляется с этой задачей – это всем известная компания Tamron, которая производит только оптику, но для разных задач (в том числе и медицинских). Чтобы понять, о каких искажениях шла речь, пройдемся кратко по каждому их них.

Сферическая аберрация – вызвана тем, что свет проходит разное расстояние до оптической оси при прохождении через центр линзы и по её краю. В результате, точка фокусировки проходящих по краю лучей ближе тех, что идут через центр. Из-за этого, при настройке резкости, получаем сфокусированный центр и размытые края изображения. Для минимизации этого явления производителями используются асферические линзы.

Хроматическая аберрация – вызвана тем ,что свет с разной длиной волны (разного цвета) преломляется в одной и той же линзе под разными углами. В результате, на изображении появляется цветная бахрома по краю контрастных объектов и размытое расфокусированное изображение ночью при использовании ИК подсветки, особенно на широких углах обзора.

Для минимизации это эффекта в качественных объективах применяются линзы из низко дисперсионного стекла специального состава, которые существенно снижают такую аберрацию и тем самым повышают резкость при различных источниках освещения.

Кома или коматическая аберрация – связана со сферической и проявляется как снижение контрастности изображения и засвечивание размытых участков изображения (особенно по краям). Для борьбы с этим явлением применяется объективы с диафрагмированием или, по-простому, с корректным управлением дифрагмой в зависимости от условий освещенности и режима работы видеокамеры.

Астигматизм – проявляется как размытие и искривление мелких деталей практически по всему полю кадра, но чаще всего на удалении от оптической оси объектива. Возникает часто на объективах с низким качеством линз и неточной установкой их в корпусе объектива. Данный вид искажения убирается только заменой объектива.

Дисторсия – явление, при котором изображение выглядит выпуклым или вогнутым . Наиболее оптимальным изображение выглядит в объективах с фокусным расстоянием 3,6мм, которое считается самым распространенным. При этом достигается максимальный угол зрения камеры с терпимыми искажениями. Минимизируется искажение за счет качественных асферических линз и последующей их сборкой в оптические группы, но полностью избавиться от него практически невозможно.

Вторым главным элементом любого объектива является ДИАФРАГМА – механизм, который меняет относительное отверстие и тем самым дозирует количество проходящего света, попадающего на матрицу камеры. Диафрагма может изменяться вручную или автоматически в зависимости от конструктива объектива. Качественная автоматическая диафрагма должна корректно отрабатывать при каждом значительном изменении освещенности на объекте независимо от времени года, температуры и прочих условий. Соответственно, надежность этого элемента не должна подвергаться сомнению. Побочным явлением работы диафрагмы является изменение глубины резкости – зоны, в которой объекты в поле зрения камеры остаются сфокусированными. Вы, наверное, сталкивались с ситуацией, когда в яркий солнечный день отлично сфокусированная камера при наступлении сумерек передавала размытое изображение. Этот эффект возникает вследствие того, что при прикрытой диафрагме (день) глубина резкости максимальна, а при максимально открытой диафрагме (ночь) глубина резкости значительно сужается и часть объектов получаются несфокусированными. Для избежания таких неприятностей, фокусировку камеры нужно производить только при максимально открытой диафрагме, ориентируясь на наиболее важный участок изображения. Открытие диафрагмы можно добиться либо снижением освещенности (настройка ночью), либо использовать нейтрально серые фильтры для уменьшения светового потока.

Третьим, и последним по важности, элементом объектива является ИК-ФИЛЬТР, который бывает убираемым или наклеенным непосредственно на матрицу камеры. Так как речь идет об объективах, то рассмотрим только убираемый ИК-фильтр (ICR). Он предназначен для получения корректной цветопередачи изображения путем отсекания световых волн в ИК-диапазоне. Недостатком применения ИК-фильтра является снижение чувствительности камеры, что существенно заметно в дешевых объективах и практически минимизировано в дорогих объективах.

Суммируя все перечисленные выше компоненты объектива, необходимо отметить, что очень важной характеристикой в выборе объектива также является его РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ. Чем выше разрешение объектива, тем больше мелких деталей без искажений способен он воспринять и сфокусировать на плоскости матрицы в видеокамере. Высокое разрешение объектива ососбенно важно при использовании видеокамер с высоким разрешением - 550-700ТВЛ и является обязательным условием для камер с матрицей больше 1МП (например, для камер HD-SDI). Важно помнить что объектив по разрешению должен быть лучше или хотя бы не меньше, чем разрешающая способность вашей камеры. При этом зачастую разрешение является очередной маркетинговой уловкой производителей, т.к. большинство из них измеряют разрешение только по центру объектива (где наименьшие искажения и самое высоког разрешение) и заявляют его как разрешение всего объетива. При этом четкость деталей по углам изображения оставляет жедать лучшего. Не хотим повторяться, но пока только Tamron объективы заявляют разрешение, измеренное по углам, а не в центре. При этом детализация остается равномерной по всему изображению и вы без труда, например, сможете прочитать номера автомобиля, находящегося не только в центре поля зрения камеры.

В итоге, если у вас нет цели исследовать или наблюдать различные искажения, блики, размытия и прочие артефакты при работе систем видеонаблюдения, мы настоятельно рекомендуем не экономить и применять объективы, оснащенные высококачественными линзами из оптического стекла, собранные с высокой точностью на известных заводах с соблюдением всех технологий производства. Как мы уже писали, одним из таких производителей, которому мы доверяем и рекомендуем, является всемирно известная компания Tamron.

Более подробно о преимуществах объективов Tamron мы расскажем в следующей статье.