Журнал "Системы Безопасности" № 1‘2019

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е 102 П оставщики и продавцы вносят свою лепту в улучшение "бумажных" параметров видео- камер. Неотключаемая АРУ, ИК-чувствитель- ность в цветном режиме, неопределенный кри- терий качества изображения при минимальной освещенности и т.п. помогают этому. Расширение фотоприема в ИК- область как важнейший фактор роста чувствительности Усилия и успехи разработчиков видеосенсоров существенно увеличили эффективность исполь- зования света и снизили шум считывания. Несмотря на уменьшение площади чувствитель- ных элементов при росте разрешения, чувстви- тельность сенсоров если и упала, то незначи- тельно. Фактически это результат оптимизации архитектуры CMOS-матрицы, обратной засвет- ки (BSI), приближение к самой светочувстви- тельной площадке преобразователей аналого- вого сигнала в цифровой с одновременным ростом уровней квантования до 10 и даже 12 бит. На горизонте уже мелькает квантование в 14 бит. Кроме того, прямой переход на циф- ровой сигнал позволил увеличить гибкость управления процессом накопления и усиления непосредственно на каждом пикселе. Именно этим отличаются последние разработки CMOS- сенсоров, позволяющие реализовать аппарат- ный WDR до четырех отдельных полей накоп- ления за кадр. Вместе с тем практически десятикратное (6–16 раз) снижение площади пикселя CMOS- сенсоров FullHD и тем более 4К при одновре- менных технологических ухищрениях не могло не сказаться на снижении чувствительности видеосенсоров. Можно считать, что важней- шим фактором ее увеличения, наряду с приве- денными выше приемами, явилось расширение спектрального диапазона чувствительности в ближний ИК-диапазон. Для последних техно- логий CMOS можно наблюдать даже перемеще- ния максимума с центра видимого диапазона (550 нм) в область 800 нм, что наглядно видно на рис. 1. Примечательно, что именно здесь работает основная масса ИК-осветителей (850 нм), особенно встроенного типа. Это можно понять по семейству спектральных характеристик сенсоров различных типов и тех- нологий. На указанном рисунке приведены обобщенные спектральные характеристики чув- ствительности CCD и CMOS производства SONY для черно-белого режима. Кстати, увеличение чувствительности за счет все большего использования видения в ближнем ИК-диапазоне излучения вполне терпимо для черно-белого ночного режима. Однако соблазн высокой чувствительности в цветном режиме чреват недопустимыми цветовыми искажения- ми. Имея механический ИК-фильтр (ICR или IRC), можно получать адекватное дневное цвет- ное изображение и "раскрашенное" изображе- ние при малой освещенности, когда отличная цветопередача может рассматриваться как рос- кошь. Пример рекламных достижений производителей Для иллюстрации усилий производителей, желающих показать положение дел несколько лучше реального, приведем как пример новую технологию с обратной засветкой (BSI) от SONY – STARVIS. Заявлена феноменальная удельная чувствительность 2000 мВ/кв. мкм. Безусловно, цифра красивая. Но вместо типового времени накопления 30 мс указано время в 1 с. А это значит, что в сравнении с другими продуктами, нормируемыми при 30 мс, нужно ориентиро- ваться на удельную чувствительность в 33 раза меньше, то есть 60 мВ/кв. мкм. Конечно, для сенсора CMOS это много, но матрица около 1/3" FullHD с пикселем 2,5х2,5 кв. мкм будет иметь чувствительность около 375 мВ, что не так много по сравнению с типовой матрицей 1/3" CCD Exview HAD II с чувствительностью 2500 мВ. Другими словами, все равно прихо- дится платить чувствительностью за разреше- ние. И с учетом даже большей чувствительности в ИК-диапазоне здесь нет смысла говорить о люксах. Дополнительное оборудование для реальной оценки чувствительности Стремление хотя бы приблизительно оценить реальные параметры различных моделей камер при разных применяемых технологиях сенсоров февраль – март 2019 www.secuteck.ru Николай Чура Технический консультант компании "Фирма "Видеоскан" Рис. 1. Спектральные характеристики чувствительности сенсоров CCD HAD, CCD Exview HAD, CMOS Exmor и CMOS Exmor R (STARVIS) Рис. 2. Различия в цветопередаче камер без ИК- и с ИК-чувствительностью Таблица Тип осветителя Количество Освещенность, Цветовая Наличие осветителей лк температура, К регулировки Зеркальная лампа накаливания 2 х 500 Вт 30 000 3200 Нет Люминесцентная лампа 4 х 24 Вт 4700 6400 Нет Зеркальная лампа накаливания 2 х 100 Вт 0l 4500 2800 (макс.) Да LED-лампа 1 х 5 Вт 12l 210 4500 Да 0,4l 7 (1 фильтр : 30) 0,013l 0,23 (2 фильтра: 900) IR LED-прожектор 1 х 10 Вт, - - Да 930 нм Оценка чувствительности видеокамер: "маленькие хитрости" производителей Часть 2 Как уже отмечалось в первой части статьи, мы практически повсеместно наблюдаем совершенно нереальные значения заявленной чувствительности или минимальной рабочей освещенности для камер видеонаблюдения. Это обусловлено наличием у видеокамер наблюдения чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне и использованием для тестирования тепловых источников освещения (ламп накалива- ния). Причем такое положение вещей справедливо как для старой методики с мало- чувствительными люксметрами и нейтральными фильтрами, так и для современных прямых измерений с использованием высокочувствительных люксметров