День/ночь… Сомнения прочь?
Начиная c середины 70-х годов на рынке передающих средств для систем CCTV параллельно существуют телекамеры черно-белого и цветного изображения. С развитием техники соотношение менялось в пользу цветных телекамер, и на сегодняшний день такими камерами оснащены системы охранного теленаблюдения во всех развитых странах.
Большинство «брендовых» производителей постепенно отказывается от выпуска монохромной видеоаппаратуры, например, компания JVC перестала выпускать черно-белые камеры еще несколько лет назад. Это общая тенденция, поскольку цветное изображение более информативно, чем черно-белое: на 330-и линиях цветной камеры можно почерпнуть информации в несколько раз больше, чем на 570-и линиях монохромной. Именно высокая информативность изображения компенсирует меньшую, по сравнению с монохромной, чувствительность и разрешающую способность цветной видеоаппаратуры.
Проблема низкой чувствительности цветных камер особенно остро проявляется при использовании в уличных условиях. Неизменная смена светлого времени суток темным и наоборот порождает целый комплекс проблем, связанных с организацией круглосуточного видеонаблюдения.
В светлое время суток такая видеоаппаратура дает высокоинформативное изображение в цвете, но с наступлением сумерек, переходящих в ночь, из-за невысокой чувствительности камеры и недостаточной освещенности, нарушается цветопередача, картинка «зашумляется», и изображение на экране становится неприемлемым для восприятия.
Производители оборудования для систем охранного теленаблюдения пытались решать эту проблему разными путями, вплоть до параллельной установки цветных и монохромных камер. В итоге появились камеры «день-ночь» или «day-night»/«day-nite» (американский вариант наименования), которые позволили получать качественную цветную картинку в период от рассветных до закатных сумерек, и не менее качественное черно-белое изображение в ночное время, расширив тем самым функциональные возможности систем видеонаблюдения.
Такая аппаратура была создана на базе цветных камер с несколько видоизмененной «начинкой». В качественных цветных камерах используется ИК-непрозрачный фильтр для отсечения из общего оптического потока ближней ИК-области спектра, искажающей цветопередачу. Фильтр этот представляет собой тонкую плоско-параллельную пластинку, наклеенную на покровное стекло ПЗС-матрицы.
В камере «день-ночь» оснащенный электромеханическим приводом ИК-фильтр введен в зазор между задней линзой объектива и чувствительным элементом. Когда освещенность падает ниже порогового уровня, фильтр механически выводится из оптической схемы и камера переходит в черно-белый режим съемки. При восстановлении уровня освещенности фильтр вводится обратно, и камера выдает изображение в цвете.
В конструкции камеры предусмотрен фотометрический элемент, который вычисляет порог освещенности. При ее падении ниже расчетной величины, он дает команду на электромеханический привод фильтра, одновременно в электронной схеме камеры выключается цветовой тракт, и камера переходит на монохромное изображение. Это позволяет сохранить функциональность системы теленаблюдения вплоть до наступления ночи.
Именно наличие фильтра с механическим приводом позволяет относить камеру к классу «день-ночь». Такие камеры есть в линейках оборудования компаний Pelco, JVC, CBC/Ganz, Ikegami, Sanyo, Sony, Panasonic, Bosch (Philips).
Подобную аппаратуру выпускают и другие производители.
Технология «день-ночь» имеет свои нюансы, как бы ни была тонка пластинка фильтра – она часть оптической схемы. Механический вывод элемента нарушает схему, и это может в конечном итоге привести к расфокусировке изображения на ПЗС-матрице. Чтобы этого избежать, на место выведенного фильтра ставится оптически прозрачный элемент. Камер с такой технологией на рынке считанные единицы, одним из наиболее известных производителей является американская компания Pelco.
Наличие механического фильтра и ряда необходимых электронных «наворотов» существенно влияет на стоимость аппаратуры этого класса.
Под маркой камер «день-ночь» также продается техника и с несколько иной внутренней компоновкой. Фильтр в таких камерах никуда не выводится, он наклеен на матрицу. Порог минимальной освещенности вычисляется фотометрически, при его прохождении, цветовой тракт выключается и одновременно добавляется коэффициент усиления в монохромном тракте – камера переходит в черно-белый режим.
Такая техника обозначается как electronic day-night, easy day-night (терминология JVC) или «Automatic Chroma Killer» (терминология Ikegami), в маркировке некоторых производителей таких камер обозначение day-night берется в кавычки.
Конструктивное упрощение влечет за собой не только снижение цены, но и сужение круга функциональных возможностей. Итоговая чувствительность любой камеры складывается из двух аспектов: чувствительности ПЗС-матрицы и коэффициента усиления видеотракта. В случае камер electronic day-night можно оперировать только коэффициентом усиления, поэтому чувствительность таких телекамер в цветном и монохромном режимах отличается обычно лишь в два раза. У телекамер с механически выводимым фильтром эта разница достигает 10 и более раз.
Тем не менее, electronic day-night позволяет решать задачи видеонаблюдения, недоступные обычным цветным или черно-белым камерам, поэтому спектр применения этой техники достаточно широк.
Компания JVC производит как «правильные» камеры класса «день-ночь», так и electronic day-night. Вторые дешевле первых в 2,5-3 раза.
Производители малогабаритных камер, такие как Netco, выпускают только electronic day-night видеоаппаратуру, поскольку малые объемы камер не всегда позволяют вместить механические приводы.
В перспективе, возможно, фильтр с механическим приводом будет заменен на фотохромные стекла с электронным управлением, что позволит вывести видеоаппаратуру класса «день-ночь» на новый уровень надежности.
Большинство азиатских производителей пристраивают к обычной цветной или монохромной камере несколько светодиодов и продают ее как аппаратуру класса «day-night». Недостаточная освещенность и связанные с ней проблемы должны, по их мнению, компенсироваться за счет включения светодиодов. Необходимо четко понимать, что с технологией «день-ночь» такая аппаратура ничего общего не имеет. Сами по себе телекамеры с ИК-подсветкой имеют полное право на существование, например, в системах наблюдения за лестничными клетками, лифтовыми холлами, ближними подступами к подъезду и пр., но уж никак не в серьезных системах охраны объектов. Достаточно обратить внимание на жестко ограниченную дальность действия встроенной светодиодной подсветки.
Для камеры, работающей в режиме «день-ночь» должна быть подобрана соответствующая оптика: объектив с более широким спектральным пропусканием и коррекцией искажений в ближней ИК области спектра. Это обозначается буквами IR, FS, Flat или иными аббревиатурами, дающими информацию о том, что объектив адаптирован для применения в широком диапазоне спектра для камер «день-ночь» или дня монохромных камер, чувствительных в инфракрасной области. Неправильный выбор оптики может значительно снизить эффект применения дорогой качественной камеры «день-ночь».
В камерах с механическим выводом фильтра предусмотрена временная задержка переключения режимов, чтобы кратковременные вспышки света (например, от автомобильных фар) не вводили камеру в заблуждение, заставляя спонтанно переключаться между режимами. Если камера «день-ночь» работает в тандеме с ИК-прожектором, то при включении последнего, камере должен быть послан сигнал, чтобы принудительно перевести ее в ч\б режим.
Рынок камер «день-ночь» с механически выводимым фильтром у нас в стране пока весьма узок, в силу высоких ценовых характеристик такой аппаратуры. Популярность камер electronic day-night тоже невелика по причине нашей пока еще устойчивой, вопреки общемировым тенденциям, приверженности к монохромной технике.
Каждый тип камер имеет свою область применения, поэтому при выборе передающих устройств CCTV нужно исходить из конкретных задач, которые необходимо решить с помощью системы видеонаблюдения.
Некоторые бренды и модели
Цифровая телекамера СС3770Н компании Pelco (США) обладает высокой разрешающей способностью, имеет режимы дневного и ночного наблюдения. В камере используется съемный инфракрасный режекторный фильтр в режиме цветного изображения и оптический фильтр нижних частот (LPF) в режиме черно-белого изображения для оптимального качества передаваемой картинки в любе время суток. Чувствительность СС3770Н равна 0,7 люкс в режиме цветного изображения, и 0,05 люкс в ч/б режиме.
В функциональный комплект камеры также входят: автоматический баланс белого в широком спектре, автоматическая регулировка усиления, электронное управление затвором, цифровая обработка сигнала, автоматическая компенсация задней засветки, режим без мерцания и многое другое.
Цветные телевизионные камеры высокого разрешения VZC-744 и VMC-744
фирмы «ЭВС» с режимом «день-ночь» предназначены для сложных световых
условий наблюдения. В обеих камерах используется автоматическая
система выключения цветности при уровне освещенности около 0,1
люкс (полная луна). Интегрированный в камеру VMC-744 объектив с переменным
фокусным расстоянием и подвижным инфракрасным фильтром в сочетании
с 8-ми кратным безинерционным "ночным режимом", обеспечивают
камере чувствительность, сравнимую с монохромными телекамерами
высокого качества.
Камеры дневного/ночного наблюдения DinionXF серии LTC 0620 Series компании Bosch S.S. обеспечивают наилучшее качество изображения в любое время суток. В зависимости
от степени освещенности камера переходит из цветного режима в монохромный путем механического переключения ИК-фильтра. Сочетание технологий 15-битовой цифровой обработки видеосигнала, повышающей чувствительность, и XF-Dynamic, расширяющей динамический диапазон, создает более четкое и резкое изображение с высокоточной цветопередачей. Функция установки выдержки по умолчанию устраняет размытость, вызванную движением объекта. Камеры этой серии также имеют видеодетектор движения в четырех областях, связь Bilinx для удаленной настройки и управления и ряд других функций.
Цветная цифровая видеокамера «день-ночь» сверхвысокого разрешения VCС-4795P фирмы SANYO (Япония) позволяет использовать одно видеоустройство для работы в светлое и темное время суток. Камера эффективно работает при низкой освещенности за счет повышенной чувствительности и четкости изображения. Наличие оптического фильтра нижних частот позволяет переключать изображение камеры с цветного на монохромное, в зависимости от времени суток.
Цветорегулируемая вертикальная апертурная коррекция, встроенный процессор цифровой обработки изображения, интеллектуальная компенсация засветки, встроенное устройство электронной регулировки экспозиции позволяют получить чистое высококачественное изображение объектов съемки, даже если они находятся вне центральной зоны, в любое время суток.
Уличная купольная камера WV-CW960 от Panasonic имеет функцию автоматического или ручного изменения режимов день/ночь путем выключения ИК-фильтра, функцию Super Dynamic II (расширенный в 160 раз, по сравнению с обычной камерой, динамический диапазон), разрешение 540 ТВ-линий в цветном режиме и 570 ТВ-линий в монохромном, функцию маскирования зон, встроенный детектор движения, 30-х кратный оптический zoom и 10-и кратный цифровой zoom, чувствительность в ч/б режиме 0,03 лк, увеличенная скорость для предустановок: 400 град/c. Усиленные эксплуатационные характеристики: солнцезащитный экран для условий высоких температур, расширенный низкотемпературный диапазон: -40...-50°С (-30°С/CW860).
Цветные камеры серии GS40 компании Germikom представляют собой законченное решение для уличного и внутреннего охранного видеонаблюдения.
Камеры были разработаны на основе термокожуха Germikom® GM-60 с использованием видеомодуля с матрицей Panasonic DPS Color. В переднюю крышку термокожуха GM-60 герметично вмонтировано специальное оптическое полированное стекло, через которое лучи, попадающие в объектив камеры, не искривляются, и это исключает цветовые искажения. Активизация режима «день-дочь» позволяет автоматически переводить видеокамеры на черно-белое изображение при снижении допустимого уровня освещенности.
Линейка камер GS 40 включает в себя модели с углами обзора от 21 до 110 градусов, что позволяет решать большинство задач, связанных с обеспечением уличного видеонаблюдения на любом объекте. Камеры имеют высокую чувствительность в инфракрасном диапазоне и могут использоваться совместно с ИК-прожектором.
Стандартная цветная камера высокого разрешения без объектива VC45CSHR-220 «день-ночь» Vision Hi-Tech (Корея) может применяться практически в любой системе CCTV, благодаря возможности установки широчайшего спектра объективов C/CS.
Видеокамера способна работать с объективами без диафрагмы, с ручной диафрагмой и с автоматической диафрагмой (Video drive). Возможен монтаж в гермокожухе типа PVH-300 для использования вне помещений. Внутри помещений камера используется совместно с дополнительными кронштейнами. VC45CSHR-220 обладает чувствительностью в ИК-диапазоне. Функция «день-ночь» позволяет преобразовывать цветное изображение в черно-белое при изменении освещенности до 2 лк.
Эта камера питается от 220В, а есть такие же модели на 12 В.
Малобюджетная миниатюрная камера наблюдения «день-ночь» LCL-196 предназначена для работы в условиях меняющейся освещенности объектов наблюдения и автоматически переходит из цветного в черно-белый режим наблюдения. Она оснащена 1/3” ПЗС-матрицей, формирует картинку с разрешением 480 твл, имеет чувствительность до 0,009 лк в черно-белом режиме и до 0,09 лк в цветном. В камере предусмотрена внутренняя синхронизация, компенсация встречной засветки, баланс белого, АРУ и гамма-коррекция. LCL-196 позволяет управлять объективом постоянным током или видеосигналом.
Профессиональная камера наблюдения «день/ночь» TK-C1430E компании JVC Professional оснащена 1/3” ПЗС-матрицей и процессором, на базе которого реализованы такие функции по обработке изображения, как компенсация встречной засветки, автоматическое слежение за уровнем белого (Auto Tracking White, ATW), фирменная технология расширения динамического диапазона (ExDR), детектор движения и цифровое увеличение изображения. Повышенная светочувствительность камеры наблюдения в ночное время достигается за счет использования подвижного отсекающего инфракрасного фильтра. В дневном режиме работы TK-C1430E имеет чувствительность 0,45 лк, а в ночном режиме 0,015 лк и формирует видео с разрешением 480 ТВЛ.
IP-камера «день-ночь» AXIS 221 M-JPEG/MPEG-4 компании AXIS Communications оснащена 1/3" ПЗС-матрицей Sony Wfine, с построчным переносом, имеет чувствительность 0,65 лк, подвижный ИК-фильтр, детектор движения, 2 тревожных входа, 1 выход и комплектуется варифокальным объективом Pentax. AXIS 221 передает видео по IP-сети со скоростью до 45 к/с при разрешении кадра 640х480 пикс. При этом камера поддерживает параллельную передачу потоков в форматах MPEG-4 и M-JPEG, а питание может получать по витой паре 5 категории за счет поддержки PoE. Доступ к AXIS 221 защищен системой паролей, поддержкой IP-фильтрации и HTTPS-кодирования, а также встроенным контроллером WatchDog.