Каталог

Матрицы в камерах видеонаблюдения


Матрицы в камерах видеонаблюдения

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>
































Когда стоит выбор, какую камеру приобрести для системы видеонаблюдения, многие обращают внимание прежде всего на разрешение, фокусное расстояние и дальность работы ик-подсветки. Но мало кто реально обращает внимание на самую главную часть любой камеры – матрицу. Ведь именно от неё зависит качество картинки, которую выдаёт камера. Не производительный процессор, который просто влияет на скорость оцифровки видео, а именно матрица. В характеристиках камеры можно увидеть такую строку:

Матрица - 1/3" Progressive Scan CMOS

У человека, впервые столкнувшегося с задачей установить у себя систему видеонаблюдения, возникнет много вопросов при взгляде на эту таблицу, и скорей всего он упустит важность данной информации, а посмотрит на разрешение и другие явные характеристики камеры. В этот статье я постараюсь пролить свет на то, почему именно матрица играет важнейшую роль при определении качества и цены той или иной камеры.

Разновидность матриц

Существует два типа матрицы, которые были применены в камерах видеонаблюдения. Это CCD и CMOS матрицы.

CCD матрица использовалась повсеместно в камерах видеонаблюдения до появления CMOS.

Преимуществами CCD можно считать:

  • более качественная картинка;
  • отличная светочувствительность;
  • мало шумов при съёмке видео.

Недостатки у CCD матрицы:

  • сложный и медленный процесс съёмки видео, нужны дополнительные устройства для отображения видео;
  • высокое энергопотребление;
  • требовательны при эксплуатации;
  • дорогие в производстве.

CCD матрицы на сегодняшний день не выдерживают конкуренции с CMOS матрицами из-за самого принципа работы – считывание по ячейкам проходит слишком медленно и камера с CCD-матрицей, снимающая в высоком разрешении, не сможет удовлетворить требования по скорости срабатывания на различные тревожные события.

CCD-матрицы до сих пор производятся крупными компаниями:

  • ON Semiconductor (поглотившая небезызвестную компанию Aptina);
  • OmniVision;
  • Samsung;
  • Sony.

Помимо них для себя матрицы изготавливают компании Canon и Hikvision.
Также CCD матрицы производят молодые китайские производители. К примеру компания SOI (Silicon Optronics, Inc.) и другие. Сложно прогнозировать, насколько полезными окажутся их матрицы на рынке, где вовсю доминируют CMOS-матрицы. Возможно они смогут предложить рынку что-то совсем новое, но пока этого не произошло, CMOS-матрицы сегодня весьма популярны за счёт своей низкой цены и простоты производства.

Крупные компании вроде Hikvision и Dahua, работают в основном с известными производителями или сами изготавливают матрицы для своих устройств. Другие бренды могут задействовать разработки китайских молодых производителей или воспользоваться матрицами от именитых компаний. К примеру, бюджетные камеры Tecsar оснащаются матрицами от ON Semiconductor, OmniVision и Sony. В других брендах – Partizan, Oltec, можно встретить камеры, оснащённые матрицами от SOI.

Структура и принцип работы CMOS-матрицы

Технология CMOS-матриц предполагает расположение электронных составляющих (конденсаторы, транзисторы, и т.д.) во всех пикселях матрицы.

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

Отдельно взятый пиксель и CMOS-матрица

Из-за такого расположения уменьшается полезное пространство и светочувствительность матрицы, значительно повышается появление шумов. Вместе с этим в матрице формируется сигнал с большей скоростью и передача видео происходит без задержек, что очень важно в системах видеонаблюдения. Благодаря этому свойству сегодня CMOS матрицы повсеместно распространены в камерах и не имеют конкурентов.

В отличие от CCD, в CMOS матрице есть возможность «на ходу» менять качество изображения, благодаря чему у камер видеонаблюдения значительно снижено потребление электроэнергии.

Для того, чтобы получить цветную картинку, в матрице применяются светофильтры, которые разделяют общий световой поток на красный, зелёный и синий цвет.

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

Принцип захвата изображения в матрице, где P – светочувствительный элемент, T – электронный компонент

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

На видео ниже можно увидеть устройство и принцип действия CMOS-сенсора от компании Canon:

Работа CMOS матриц от различных производителей основана на вышеописанных общих принципах. Отличия могут быть только в размере самой матрицы, или, как его ещё называют – формате. Размер матрицы в характеристиках указывается в виде дроби и в дюймах. К примеру - 1/4", 1/3", 2/3", 1/2" и т.д.

Выбирая камеру, стоит руководствоваться первым и самым простым правилом – чем больше физический размер сенсора, тем лучше и качественнее матрица. На большой матрице пиксели крупнее, тем самым камера захватывает гораздо больше света. Также пиксели расположены не слишком плотно на такой матрице, следовательно на картинке создаётся меньше помех и шумов, что очень сильно повлияет на качество картинки. Помимо этого благодаря большому размеру матрицы камера получает больший угол обзора с одинаковым фокусным расстоянием.

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

CMOS-матрица от ON Semiconductor

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

CMOS-матрица, вмонтированная в плату камеры

К сожалению, большие матрицы в камерах видеонаблюдения используются нечасто, в виду того, что производство таких матриц стоит дороже, объективы под них должны иметь более крупную линзу. В дешёвых камерах видеонаблюдения применяются матрицы 1/2", 1/4" - они являются самыми маленькими в ассортименте. Если Вы покупаете камеру с такой матрицей, тем более произведённой компанией SOI, с применением маленького объектива, пластиковой линзы, будьте готовы к тому, что Вы не получите желаемой детализации, особенно если съёмка происходит в условиях плохого освещения.

При выборе камеры, оснащённой матрицей от Sony с размером 1/2.8" можно с уверенностью сказать - Вы получите качественную картинку, которая будет соответствовать системе видеонаблюдения, удовлетворять различные задачи, стоящие перед ней. Светочувствительность такой камеры будет значительно лучше, благодаря чему её можно будет применять в условиях плохого освещения и погоды. Учтите один нюанс – при выборе камеры высокого разрешения светочувствительность будет ниже. Если Вам необходимо задействовать круглосуточное наблюдение на территории или в помещении, где нет уличного освещения – используйте камеру со стандартным разрешением, но большой светочувствительностью.

Насколько важен параметр светочувствительности?

Сама же характеристика светочувствительности показывает способность камеры воспринимать объекты в сложных условиях плохого освещения или кромешной темноты. Принцип восприятия камеры с хорошей светочувствительностью кажется на первый взгляд простым – чем меньше световой энергии необходимо для получения картинки матрицей, тем лучше светочувствительность. Но с применением инфракрасной подсветки этот параметр долгое время перестал восприниматься как важный параметр при учитывании возможностей камеры снимать отчётливое изображение в темноте. На данный момент этот параметр показывает способность камеры снимать цветное изображение в темноте без включения ик-подсветки.

Проще говоря, старайтесь использовать камеры в местах, где лучше освещение, тогда матрица сможет захватить более качественное изображение. Потому как в характеристиках камер в основном указывается минимальный порог освещённости, при котором камера сможет хоть как-то передать изображение. Не качественное, а хоть какое-то. Для того, чтобы камера могла выдавать нормальное изображение, необходимо ставить её в место с уровнем освещения в 10-20 раз превышающий минимальный порог, заявленный в характеристиках.

Технологии улучшения восприятия света от производителей камер

В последнее время производители начали обращать внимание на этот нюанс и внедрили несколько технических новшеств для улучшения ситуации с видеонаблюдением в плохих условиях освещения. Производители решили сдвинуть светочувствительный элемент ближе к микролинзе, которая захватывает свет, исходящий из окружающей среды. Компания Sony представила собственную разработку под названием Exmor, благодаря которой свет проходит гораздо быстрее за счёт сокращения количества «препятствий»:

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

Позже производители стали применять матрицы с обратным засветом, которая позволяет не только ускорить восприятие света матрицей, но также увеличить полезное пространство светочувствительного слоя, расположив его над электроникой в сенсоре:

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

Обратная засветка максимально улучшает светочувствительность камеры, из чего стоит делать выводы – если позволяет бюджет, лучше купить камеру, которая оснащена матрицей с такой технологией, чем без неё.

Бюджетный сегмент также не обошли стороной и производители решили применить различные уловки. К примеру, медленный затвор, или, другими словами – большая выдержка. Но при захвате кадра с движущимся объектом возникает размытие изображения, что является неприемлемым моментом для систем видеонаблюдения.

Большой прогресс в области видеонаблюдения в темноте принесла компания Bosch в 2012 году. Тогда мир впервые познакомился с технологией Starlight, которая позволяла увеличить чувствительность матрицы до показателей 0,0001 – 0,001 люкс, задействовать эффективную систему подавления шума, благодаря чему камера могла снимать цветное изображение отличного качества при плохом освещении или ночью.

Матрицы в камерах видеонаблюдения. <b>Матрицы в камерах видеонаблюдения</b>

На картинке отчётливо видно, как благодаря технологии Starlight можно получить цветное изображение, увидеть множество деталей, в том числе различить цвет автомобиля, одежды и другие важные признаки, которые могут помочь опознать нарушителя. Обычная камера позволяет увидеть детали лишь во время включения ик-подсветки.

Видео, на котором наглядно демонстрируется работа камеры Starlight

Выводы

Когда будете выбирать камеру для системы видеонаблюдения, обратите внимание на параметры матрицы, именно от неё зависит, получите ли Вы качественную картинку и будете ли довольны вложенными средствами. Также советуем делать выбор, основываясь на проверенных брендах, в которых применяются последние технологии для улучшения качества видео.

Также немаловажно будет обратить внимание на бренд матрицы. Те же Sony, Omnivision и ON Semiconductor предоставляют подробную информацию о спецификациях матриц, которые они выпускают. А что касается китайских «умельцев» в лице SOI – Вы вряд ли найдёте подробную информацию о выпускаемых ими матрицах. А этот факт, в свою очередь, вызывает много вопросов о качестве оборудования.

Итог таков – не удивляйтесь тому, что дешёвая камера будет снимать некачественное изображение с минимумом деталей. Для серьёзных задач нужны серьёзные вложения. А серьёзные технологии стоят немалых денег. При скудном бюджете и постановке вопроса о защите своей собственности рекомендуем не гнаться за дешёвым оборудованием. Ведь правило «скупой платит дважды» здесь ещё больнее ударит по Вашему кошельку. Выбирайте с умом!

Партнерам

Приглашаем к сотрудничеству
монтажные организации
и инсталляторов

Вход для клиентов

e-mail


пароль



забыли пароль

Корзина

Последние статьи

Видеоаналитика в системах безопасности

Матрицы в камерах видеонаблюдения

Новейший фильтр ложных тревог от Hikvision для малого и среднего бизнеса

Всё об уличных периметральных датчиках Pyronix серии XD

Обзор примеров фишинговых атак от директора по кибербезопасности компании Hikvision часть 2