Все, что необходимо знать о светочувствительных матрицах камер видеонаблюдения.

20 января 2006

Главный компонент любой камеры видеонаблюдения - это светочувствительная матрица. Именно она на 90 % определяет качество видеоинформации, выдаваемой видеокамерой, а также способность камеры работать при низкой освещенности или в уличных условиях. 

Светочувствительные матрицы (сенсоры) можно разделить на два главных типа - CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП).
CCD (Charge-Coupled Device) матрица изготовляется по технологии «приборов с зарядовой связью». При изготовлении CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) матрицы применяется технология металл-оксид-полупроводник структуры (КМОП). 
Матрицы CMOS имеют значительно меньшую стоимость по сравнению с CCD матрицами.

Видеокамеры с использованием CMOS матриц могут иметь большое число мегапикселей, и стоить сравнительно недорого ( т. к. CMOS сенсоры это нечто «все в одной микросхеме» с цифровым выходом данных). Но пока у CMOS матриц есть значительный минус – шумы, не дающие возможность получить картинку такого качества, как у видеокамер с CDD матрицами. 
Основные характеристики светочувствительной матрицы - это разрешение в пикселях и телевизионных линиях, размер, чувствительность, тип матрицы и тип развертки. 
Разрешение камеры видеонаблюдения оказывает влияние на возможности видеокамеры по трансляции мелких деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность, информативность картинки. Физическое разрешение, измеряемое в пикселях - это размер изображения, выдаваемый камерой по горизонтали и вертикали; оно никак не влияет на качество изображения, детальность, цветопередача и многое другое.

Две камеры с одинаковым разрешением могут транслировать разную по качеству видео картинку. Следовательно, для камер видеонаблюдения объективным параметром является разрешение в телевизионных линиях ТВЛ, это число ТВ линий, которое возможно разглядеть на видео изображении. Этот показатель зависит не только от количества пикселей в матрице, но и от параметров электронной схемы камеры, от качества матрицы и объектива. Обычно разрешения 380-400 ТВЛ бывает достаточно для видеонаблюдения. Высокое разрешение 520-540 ТВЛ влияет на детальность - можно увидеть мелкие детали видеокартинки (номера машин, лица людей и т. д. ). Показатель разрешения цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых. 
Обычно виной плохого качества видео изображений, передаваемых камерой, является недостаточная освещенность.

Чувствительность матрицы камеры определяется степенью ее реакции на условия окружающего освещения. Чем меньше требуется света для получения нормального изображения, тем выше светочувствительность матрицы. Есть матрицы «день/ночь», которые при падении освещенности могут переходить в черно-белый режим, также возможно использование инфракрасной подсветки камеры для работы камеры в абсолютной темноте. Стандартная величина для измерения показателя освещенности – Люкс. В технических характеристиках камер видеонаблюдения указывается минимальный уровень освещенности, однако лучше подбирать чувствительность камеры большей в несколько раз, чем возможный минимальный уровень освещенности, для получения определенно хорошего качества изображения.

Несколько примеров значений освещенности:

Черно-белые матрицы являются более чувствительными, что позволяет использовать ч-б видеокамеры в местах с плохим освещением и при отсутствии подсветки наблюдаемой территории. 
Основной недостаток цветных камер — их чувствительность ниже, чем у черно-белых в 5-10 раз. . Таким образом появился новый класс камеры видеонаблюдения – День-Ночь. Камеры класса «день/ночь» работают в дневное время в цветном режиме, а при уменьшении освещенности переходят в черно-белый режим. 
Размеры матриц определяются в виде условной длины, приведенной к диагонали доисторического видикона и обозначаются в виде дроби с размерностью в дюймах, к примеру, 1/2", 1/3", 1/4" и так далее. Проще говоря, чем больше физические размеры матрицы (при том же количестве пикселей), тем более высокое качество изображения. Но при этом увеличение размеров матрицы оказывает влияние на стоимость камеры (стоимость возрастает ), и к тому же требует более дорогого объектива.