8 800 700-33-43
+7 495 787-33-42
Заказать обратный звонок armosystems@armo.ru

Назначение и типы камер наблюдения (CCTV)

Аналоговые и сетевые (IP) камеры наблюдения

По способу передачи видеосигнала камеры наблюдения делятся на две группы: аналоговые и сетевые. Аналоговые камеры передают видеосигнал по коаксиальному кабелю и подключаются к системе наблюдения через BNC-разъем. Некоторые из них оснащены встроенным передатчиком видео по витой паре или оптоволокну – это позволяет передавать видеосигнал на большие расстояния без промежуточных усилителей.

IP-камеры не только формируют видеосигнал, но также оцифровывают его, сжимают (в MPEG-4, M-JPEG и т.д.) и передают по LAN/WAN через сетевой порт Ethernet. Поскольку IP-камеры наблюдения, как правило, имеют встроенный веб-сервер, изображение с них можно просматривать в окне стандартного веб-браузера (Internet Explorer). Качество видеоизображения, которое давали первые цифровые камеры, оставляло желать лучшего, а ассортимент включал только стационарные цветные телекамеры, поэтому многие инсталляторы предпочитали использовать аналоговые камеры, подключаемые через видеосерверы. В настоящее время для любой аналоговой камеры можно найти полноценную замену из группы IP-камер.

Типы чувствительных элементов (ПЗС, КМОП, Pixim, тепловизоры)
От типа и качества чувствительного элемента зависят основные параметры камеры наблюдения, такие как разрешение, чувствительность, динамический диапазон, отношение сигнал/шум, ИК-чувствительность. В настоящее время на рынке представлены камеры наблюдения с ПЗС- (или CCD-) матрицами, с КМОП-матрицами, с PIXIM-матрицами, с тепловизорами.

ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью, англ. charge-coupled devices, CCD) – самый распространенный в настоящее время чувствительный элемент для камер наблюдения. Она представляет собой двумерный массив фотоэлементов, которые накапливают электрический заряд пропорционально падающему на них свету. Эти заряды сдвигаются горизонтально или вертикально и передаются на выходной каскад. А затем начинается накопление заряда для формирования нового видеокадра.

КМОП-матрица (комплементарная ИС металл-оксид-проводник, англ. complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) представляет собой интегральную схему, на которой, помимо собственно светочувствительного элемента, реализованы формирователи тактовых импульсов, логические схемы синхронизации, обработки сигнала и т.д. В ПЗС-камерах все эти элементы реализованы в виде отдельных микросхем, поэтому КМОП-камеры значительно компактнее. В отличие от ПЗС, в КМОП накопленные на пикселях заряды не переносятся, а на ранних стадиях обнаруживаются высокочувствительными усилителями зарядов на КМОП-транзисторах. До недавнего времени слабым местом КМОП-камер был высокий уровень шума изображения (из-за сложности согласования большого количества усилителей) и низкая светочувствительность (из-за сравнительно небольшой площади светособирающей поверхности). Сейчас эти проблемы успешно преодолены большинством производителей.

PIXIM-матрица – это разновидность КМОП-матриц с раздельным экспонированием пикселей. Она обладает широким динамическим диапазоном, поэтому камеры наблюдения на базе таких матриц формируют сбалансированное изображение с хорошей детализацией и могут использоваться везде, где в кадре присутствуют области с резким перепадом освещенности (окно или открытая дверь). Принцип ее работы базируется на технологии раздельной экспозиции пикселей Pixim™. В основе этой технологии лежит система высокоточной мультидискретизации, которая в режиме реального времени рассчитывает уровневую коррекцию реакции на освещенность для каждого пикселя матрицы отдельно. Многие производители при изготовлении матриц используют всевозможные модификации технологии PIXIM, поэтому их матрицы могут называться по-другому (SIMD, WDR).

Тепловизор позволяет осуществлять видеонаблюдение в тепловом (инфракрасном) диапазоне. Он может быть построен на основе неохлаждаемой микроболометрической матрицы. При поглощении тепла теплочувствительными элементами матрицы изменяется электрическая проводимость полупроводниковых терморезистивных «мостиков» на основе оксида ванадия, соединяющих теплочувствительные элементы. Электрическая проводимость регистрируется микросхемой, и на основе полученных данных тепловизор формирует картину распределения температуры, которую и видит на экране оператор системы наблюдения. Преимущество тепловизора перед традиционными ПЗС- и КМОП-матрицами состоит в том, что он позволяет видеть объекты в абсолютной темноте и при плохой погоде (при дожде, тумане) и дает оператору достоверную информацию об объектах, находящихся в тени или за листвой деревьев.

Цветные, черно-белые камеры и три технологии «день/ночь»
Цветные камеры наблюдения могут использовать в качестве светочувствительного элемента ПЗС-, КМОП- или PIXIM-матрицы. Чтобы избежать эффекта «заплывания» (blooming), а также возникновения шумов и вертикального ореола вследствие воздействия ИК-излучения на кремниевую структуру ПЗС-матрицы, в цветные камеры наблюдения устанавливают инфракрасные отсекающие фильтры – оптически точные плоскопараллельные пластины, монтируемые сверху ПЗС-матрицы. Такие фильтры провоцируют дополнительные светопотери, зато приближают спектральную характеристику ПЗС-матрицы к характеристике человеческого глаза, повышают разрешение камеры наблюдения и улучшают отношение сигнал/шум.

Черно-белые камеры наблюдения выпускаются на базе черно-белых ПЗС-матриц. Большинство производителей камер не используют с черно-белыми ПЗС-матрицами ИК-фильтр, поскольку для монохромного изображения влияние ИК-волн на спектральную характеристику не критично. К тому же, отсутствие ИК-фильтра дает возможность использовать камеру с ИК-подсветкой, а также для наблюдения при особо низких уровнях освещенности. Кроме того, перед черно-белой ПЗС-матрицей отсутствует мозаичный фильтр. Вот почему при прочих равных черно-белые телекамеры имеют большую чувствительность, чем цветные.

Камеры «день-ночь» при определенном уровне освещенности могут переходить из дневного (цветного) режима наблюдения в ночной (черно-белый). Для переключения между режимами наблюдения используются следующие способы.

Easy Day/Night.В этом случае в камеру наблюдения устанавливается цветная ПЗС-матрица с фиксированным ИК-фильтром. Когда освещенность на объекте снижается до определенного предела, камера начинает формировать черно-белый сигнал, который получается путем сложения яркостных составляющих по каналам R, G, B. За счет этого чувствительность камеры становится несколько выше. Тем не менее, при низкой освещенности и при ИК-подсветке такая камера наблюдения не эффективна, поскольку не обладает чувствительностью в ИК-диапазоне.

Отключаемый ИК-фильтр. Такая камера наблюдения «день/ночь» тоже использует в качестве чувствительного элемента цветную ПЗС-матрицу, но установленный перед ней ИК-фильтр может автоматически сдвигаться. За счет этого при определенном пороговом значении освещенности камера наблюдения переходит из цветного режима (когда ИК-фильтр находится перед ПЗС) в черно-белый режим (когда ИК-фильтр удален). В черно-белом режиме за счет отсутствия ИК-фильтра камера наблюдения становится чувствительна к ИК-излучению, поэтому в комплекте с ИК-подсветкой такую камеру можно использовать для круглосуточного наблюдения за объектами.

Двухсенсорная камера наблюдения. В камерах этого типа в дневном режиме используется цветная матрица, а в ночном – черно-белая. Благодаря высокоточному механизму, осуществляющему переключение ПЗС-матриц, изображение остается четким как в дневном, так и в черно-белом режиме. Основное преимущество таких камер перед камерами с отключаемым ИК-фильтром – более высокая чувствительность в ночном режиме. Это связано с тем, что в этом случае в ночном режиме используется черно-белая ПЗС, которая за счет отсутствия мозаичного фильтра не дает дополнительных светопотерь.

Камеры в стандартном и купольном корпусе; бескорпусные камеры

Чаще всего стационарные камеры наблюдения, в том числе миниатюрные камеры выпускаются в традиционных прямоугольных корпусах, однако все большую популярность приобретают камеры в купольном корпусе. Такие модели хороши тем, что легко монтируются на потолок и в большинстве случаев позволяют настраивать направление обзора. Иногда из-за особенностей монтажа удобнее использовать бескорпусные видеокамеры.

Уличные и вандалозащищенные камеры видеонаблюдения
Если нужно обеспечить наблюдение за неотапливаемым складом, автостоянкой, прилегающей к офису/магазину территорией и другими расположенными на улице объектами, то можно приобрести стандартные камеры и поместить их в подходящие термокожухи. Однако в линейках большинства производителей представлены специальные уличные камеры, заключенные в кожух с IP65–IP67 и оснащенные встроенным обогревателем и кулером.

Для наблюдения за объектами, где велика вероятность механического повреждения камеры (в школах, на вокзалах, в муниципальных учреждениях, в подъездах жилых домов) лучше всего подходят вандалозащищенные камеры. Такие модели выпускаются в ударопрочных корпусах, а крепление внутренних деталей осуществляется так, чтобы электронная начинка камеры и оптика не пострадали от ударов и вибраций.

Поворотные и скоростные купольные камеры видеонаблюдения
Основное преимущество, которое дают поворотные и скоростные купольные камеры – возможность наблюдения за гораздо большими территориями, чем при использовании стационарной камеры. Шаговый двигатель в таких камерах обеспечивает плавное вращение в плоскости панорамирования и наклона, а трансфокатор позволяет приблизить или удалить объект наблюдения. Для поворотной камеры можно запрограммировать несколько десятков предустановок, а также задать маршруты автопатрулирования.

Даже при очень высокой скорости вращения купольная камера не может в каждый момент времени контролировать все охраняемое пространство. Эта проблема решена в панорамных камерах, которые за счет объектива «рыбий глаз» позволяют получать изображение всего пространства, которое затем может обрабатываться и выводиться на видеомониторы в привычной для оператора форме – так, как будто наблюдение осуществляется четырьмя независимо управляемыми купольными камерами. К тому же, панорамная камера не имеет подвижных частей, поэтому чрезвычайно надежна.