Выбор характеристик телекамер зависит от условий их применения. Паспортные данные часто не отображают действительных характеристик телекамер, и иногда те могут трактоваться по-разному, причем дело не только в терминологических различиях, но и в разных методиках выполнения измерений. Такие известные фирмы, как Computar, Panasonic, Bosch (Philips) и др. никогда не завышают показателей характеристик своих устройств, поэтому достаточно часто потребители удивляются, почему продукция этих фирм работает значительно лучше той, которую другие фирмы представляют с более высокими заявленными характеристиками. Предлагаемый материал поможет Вам разобраться в данном вопросе.

От видикона к ПЗС-матрице

    На заре развития охранного телевидения в телекамерах использовали в качестве светопреобразующего устройства видиконы. Камеры при этом имели большие габариты и инерционность, плохую чувствительность, короткий срок службы. Видикон - довольно громоздкое стеклянное устройство, напоминающее видоизмененную и уменьшенную трубку кинескопа, где экранная плоскость служит для построчного считывания изображения.
    Благодаря развитию полупроводниковой технологии, были созданы приборы с зарядовой связью (ПЗС), которые позволили перемещать заряд, сформированный световым потоком, вдоль линейки. Из линеек ПЗС были созданы матрицы ПЗС.
    Все современные телевизионные камеры строятся на основе ПЗС-матриц. Свет, падающий на матрицу, преобразуется в электрический сигнал, который затем обрабатывается и выводится на монитор. Поверхность ПЗС-матрицы состоит из множества светочувствительных ячеек - пикселей (их обычно от 270000 до 440000). Чем больше число пикселей, тем более качественное и четкое изображение. Большинство телекамер в настоящее время производится на основе матриц фирм "Sony", "Samsung" и "Sharp".

Формат камеры

    Размер матрицы описывается параметром, называемым формат. Формат - это диагональный размер видикона, эквивалентного данной матрице. Он измеряется в дюймах и принимает значения: 1'', 2/3'',1/2", 1/З", 1/4". Матрицы большого формата 1", 2/3'' практически перестали выпускаться, так как камеры на их основе получаются очень громоздкими и дорогими. Последние модели ПЗС-матриц фирмы "Sony" имеют формат 1/4''. На основе таких матриц ряд фирм выпустили сверхминиатюрные камеры.
    Совершенствование технологий позволяет производить уменьшение формата без ухудшения качества передаваемого изображения. Каждая новая матрица при меньшем формате имеет разрешение не хуже, чем предшественница.
    Размер матрицы важен при определении необходимого угла обзора камеры. С одинаковыми объективами камера на основе матрицы 1/2" имеет больший угол зрения, чем камера с матрицей І/З".

Разрешение

    Важный параметр телекамеры - разрешение. Этот параметр определяет возможности камеры по воспроизведению деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность, четкость картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линиях и зависит не только от числа пикселей на матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. В большинстве случаев разрешение 380-400 тв-линий вполне достаточно для ведения наблюдения. Существуют камеры другого класса, имеющие более высокое разрешение - 570 тв-линий. Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т. д). Разрешение цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300 - 350 тв-линий. Существуют цветные камеры более высокого разрешения - 470 тв-линий. В настоящее время на рынке систем теленаблюдения появились цифровые цветные камеры высокого разрешения (460-480 тв-линий).
    Для того, чтобы определить разрешение, обычно пользуются телевизионной таблицей, в которой приведены группы линий, расстояние между которыми соответствует определенному разрешению; при этом разрешение камеры определяется по тому участку таблицы, где линии в группе перестают быть различимы раздельно.
    Разрешение (разрешающая способность) определяется, как количество переходов от черного к белому или обратно, которое может быть передано камерой. Поэтому единица измерения разрешения называется тв-линией. Разрешение по вертикали у всех камер (кроме камер плохого качества) одинаково, ибо ограничено телевизионным стандартом - 625 строк телевизионной развертки. Основное различие камер состоит в разрешении по горизонтали, именно оно обычно указывается в технических описаниях. К сожалению, существующее определение разрешающей способности недостаточно приспособлено для современных CCD-камер.
    На разрешение камеры влияют два фактора: количество элементов матрицы и полоса частот видеосигнала, выдаваемого камерой.
    Дискретная точечная структура матрицы приводит к эффекту "биения" при наблюдении полосатой картинки. Например, если у матрицы 400 точек по горизонтали, то, направив ее на тестовую таблицу, содержащую 200 черных и 200 белых линий, мы увидим четкую картинку из 400 линий. Однако, если сместить изображение на половину ячейки матрицы, то на каждую ячейку попадет половинка черной и половинка белой линии. Эта камера может, в принципе, передать 400 линий (однако очень неустойчиво). Широко распространено мнение, что надежно в таком случае передается количество линий, не превышающее 3/4 от числа ячеек. То есть камера с 400 ячейками имеет разрешение 300 тв-линий. В настоящее время такой подход еще не закрепился в стандартах, так что нередко недобросовестные производители в рекламных целях указывают завышенное значение своих камер.
    Для передачи сигнала 300 ТВЛ необходима полоса частот 2.75 МГц (150 периодов на 55 мкс строки телевизионной развертки). В настоящее время хорошие полупроводниковые усилители не составляют проблемы, поэтому полоса пропускания усилителей камеры обычно значительно (в 1,5-2 раза) превосходит необходимую. Так что разрешение ограничивается именно дискретностью ПЗС-матрицы.
    Иногда факт применения хорошего электронного усилителя называют терминами "resolution enhancement" или "edge enhancement". Надо отдавать себе отчет в том, что такой подход не улучшает собственно разрешение, таким образом улучшается только четкость передачи границ черного и белого, да и то невсегда.
    Однако есть случай, когда никакие ухищрения современной электроники не позволяют поднять полосу пропускания видеосигнала выше 3.8 МГц. Это композитный цветной видеосигнал. Поскольку сигнал цветности передается на поднесущей (в стандарте PAL на частоте около 4.4 МГц), то сигнал яркости принудительно ограничивается полосой 3.8 МГц. (Строго говоря, стандарт предполагает гребенчатые фильтры для разделения сигналов цветности и яркости, однако реальное оборудование имеет просто фильтры НЧ). Это соответствует разрешению около 420 ТВЛ.