IP-видеокамеры для систем безопасности: их важнейшие характеристики

Производители IP-видеокамер наблюдения снабжают свою продукцию спецификациями, которые помогают пользователям выбирать нужные им видеокамеры для организации эффективных IP-систем видеонаблюдения. Но какие именно характеристики важны? К ним относятся такие как разрешение, минимальная светочувствительность, объектив, широкий динамический диапазон, отношение сигнал/шум и так далее. Важность характеристик видеокамер наблюдения зависит от цели и области применения. Например, возможности работы в условиях низкой освещенности являются важными, если предполагается, что видеокамера наблюдения будет круглосуточно использоваться на открытом воздухе. Если IP-видеокамера наблюдения будет использоваться только внутри помещения, более актуальной может быть такая характеристика как угол обзора. В этой статье рассматриваются наиболее важные характеристики видеокамер наблюдения.

Разрешение

Это важная характеристика. Разрешение обычно определяется общим числом пикселей матрицы или количеством пикселей по горизонтали и вертикали. Маркетологи также используют термины HD, 720p, 1080p, а также, с недавних пор, 4K.

• Мегапиксельная видеокамера наблюдения: это общий термин, используемый для видеокамеры наблюдения, светочувствительная матрица которой имеет более одного миллиона пикселей. Существует много видеокамер наблюдения с разрешением более одного мегапикселя. Отношение между количеством пикселей по-горизонтали и по-вертикали называется соотношением сторон. Соотношение сторон обычно составляет 4:3 или 9:16. Новейшие матрицы (особенно те, которые, как утверждают, имеют разрешение 4K) имеют различные форматы, которые похожи на широкие форматы, используемые в киноиндустрии.
• HD видеокамера наблюдения: это больше маркетинговый термин и относится к HD видеокамерам наблюдения формата 720p или 1080p. Формат 720p означает 720 горизонтальных линий. Буква “р” указывает на то, что линии являются прогрессивными, а не чересстрочными. Видеокамера наблюдения с разрешением Full HD 1080p имеет как минимум 1080 горизонтальных линий.

Видеокамеры наблюдения формата 720p, как правило, имеют матрицу, которая содержит, по крайней мере, 1 миллион пикселей. Разрешение составляет 1280 x 1024 или 1280 х 800 пикселей. Видеокамеры наблюдения формата 1080 имеют как минимум 2-мегапиксельные матрицы. Чтобы усилить путаницу, некоторые производители также называют свои 3-мегапиксельные или 5-мегапиксельные видеокамеры наблюдения видеокамерами наблюдения 1080p.

• 4K видеокамера наблюдения: к ним, как правило, относятся видеокамеры наблюдения с разрешением более чем 8 мегапикселей. Они насчитывают около 4000 пикселей по-горизонтали. Количество пикселей по-вертикали и по-горизонтали и соотношение сторон определяется по-разному. Например, компания Sony объявила, что их новая видеокамера наблюдения (которая скоро выйдет в продажу) имеет матрицу с соотношением 4096 × 2160 пикселей, которая имеет кадровую частоту до 60 кадров в секунду. Компания Axis анонсировала выпуск видеокамеры наблюдения с разрешением 3840 х 2160 пикселей, которая ведет запись видео со скоростью до 30 кадров в секунду (называется Ultra HD). Все эти видеокамеры наблюдения маркетологи называют 4K видеокамерами.

Разрешение видеокамеры определяется не только матрицей, но и объективом и электронной схемой. Будьте осторожны - дешевая мегапиксельная IP-видеокамера может иметь мегапиксельный датчик, при этом ее объектив может быть пластиковым, и в результате вы получите изображения очень низкого качества.

Минимальная освещенность (или светочувствительность)

Минимальная освещенность означает самый низкий уровень света (измеряется в люксах), который позволяет получить изображения с помощью данной IP видеокамеры наблюдения. Это понятие может быть очень субъективным и зависит от того, что пользователь считает приемлемым изображением.

При низком уровне освещенности усилители работают очень активно, и может возникать шум, который влияет на видеоизображение. Это называется отношение сигнал/шум (S/N). Лучшие производители также учитывают относительный уровень сигнала (IRE), который является мерой того, насколько эффективно должен работать усилитель. Например, при 30 IRE видеокамера получает 30 процентов сигналов от датчика, а другая при 50 IRE получает 50 процентов сигнала. Чем меньше число, тем сильнее усилитель должен работать, чтобы повысить сигнал. Уровень шума может составлять 20 процентов сигнала, так что в результате, когда уровень сигнала очень низкий, видео может иметь высокий уровень шума.

Минимальный уровень света также зависит от скорости срабатывания затвора. Чем дольше открыт затвор, тем большее количество света достигнет матрицы. Чем дольше затвор остается открытым, тем ниже частота кадров. Иногда в технических характеристиках видеокамеры указана очень низкая минимальная освещенность (0.0001 люкс), но она была измерена при скорости затвора 0,5 секунды. Это означает, что максимальная кадровая частота составляла всего 2 кадра в секунду.

Минимальный уровень освещенности также определяется объективом. Чем ниже F-число объектива, тем больше света он будет пропускать.

Объектив

Многие IP-видеокамеры наблюдения поставляются с объективами. Широкоугольный объектив может быть использован для обзора небольшой комнаты, в то время как узкий угол объектива (с дополнительным приближением) можно использовать, чтобы наблюдать за объектами издалека. Объектив может также повлиять и на другие характеристики, такие как уровень минимальной освещенности, частота кадров и разрешение. IP-видеокамера наблюдения, которая не была укомплектована объективом, как правило, имеет стандартный тип монтажа CS (или C), благодаря чему могут быть использованы объективы различных производителей.

• Угол поля зрения объектива: измеряется в миллиметрах - чем меньше это число, тем шире угол обзора. 2-миллиметровый объектив может обеспечивать угол около 110 градусов, в то время как 50-миллиметровый объектив обеспечивает угол обзора, равный примерно 5.5 градусов. Угол поля зрения объектива зависит от размера матрицы и расстояния от матрицы до линзы.
• Светосила: диафрагменное число объектива показывает, насколько хорошо свет передается через объектив. Через объектив с F-числом, равным F1.2, может пройти больше света, чем через тот, который имеет значение F2.0. Угол поля зрения объектива также может повлиять на F-число - чем шире угол, тем больше света может войти, поэтому светосила, как правило, измеряется с объективом с самым широким углом обзора (если в комплекте представлены различные объективы).
• Типы линз: фиксированные, вариофокальные и зум-объективы. Фиксированный объектив, как следует из названия, имеет только один вариант фокусного расстояния и угла обзора. Варифокальный объектив может быть настроен вручную. Зум-объектив подобен варифокальному, но может управляться дистанционно.
• Диафрагма: регулирует количество света, которое попадает на матрицу, и влияет на глубину резкости. Чем меньше раскрыта диафрагма, тем больше глубина резкости. Когда очень темно - открывается диафрагма объектива и уменьшается поле зрения. Это означает, что некоторые области, которые находятся близко или далеко, остаются вне фокуса.
• Если диафрагма регулируется вручную, все зависит от количества света. Ручная настройка диафрагмы обычно используется во внутренних видеокамерах наблюдения при небольшом уровне изменения света.
• Объективы с автоматической диафрагмой, как правило, используются в уличных видеокамерах наблюдения. Электроника видеокамеры регулирует раскрытие диафрагмы в зависимости от того, сколько света она обнаруживает. Ночью она открывает диафрагму, а когда есть яркий солнечный свет - закрывает диафрагму.
• Объективы типа P-Iris похожи на объективы с автодиафрагмой, кроме того, что они используют дополнительные интеллектуальные технологии открытия объектива. Когда диафрагма закрывается, она может уменьшить четкость изображения (при использовании с мегапиксельными видеокамерами). Система P-Iris предотвращает непрерывное закрытие диафрагмы. И наоборот, когда очень темно, видеокамера пытается открыть диафрагму, чтобы получить как можно больше света. По мере увеличения диафрагмы, глубина резкости уменьшается. P-Iris предотвращает открытие объектива до конца и компенсирует усиление видеосигнала.
• Фокус: фокус IP-видеокамеры наблюдения может быть настроен либо путем настройки объектива, либо с помощью дистанционной настройки расстояния между объективом и датчиком. Объективы могут иметь фиксированный фокус (он не может быть изменен) или ручную фокусировку.
• Объектив с ИК-коррекцией: линзы преломляют свет для достижения нужного фокуса и уровня приближения. Объективы с инфракрасной коррекцией компенсируют разницу в фокусном расстоянии и обеспечивают получение более четкого изображения. Это наиболее отчетливо видно в более высоком разрешении.

Условия, которые требуют специальных возможностей

• Широкий динамический диапазон: для наблюдения за объектом со сложными условиями освещения, лучше выбрать видеокамеру, которая имеет хороший широкий динамический диапазон (WDR). Например, такая камера будет необходима, чтобы вести видеонаблюдение за помещением с большим окном. В последних версиях видеокамер функция широкого динамического диапазона была значительно улучшена. Старые видеокамеры обеспечивают около 50 дБ WDR, новые модели обеспечивают более 120 дБ.
• Частота кадров: частота кадров не особенно важна в большинстве случаев, большинство мегапиксельных видеокамер поддерживают достаточно хорошую частоту кадров. Видео будет очень плавным даже при кадровой частоте, равной 10 fps. Существуют ситуации, в которых необходима более высокая частота кадров, например, в казино; но в большинстве случаев пользователи могут сэкономить пропускную способность и емкость хранения за счет уменьшения частоты кадров.

Например, в видеокамерах наблюдения с очень высоким разрешением (более 3 мегапикселей) частота кадров, как правило, ниже. На частоту кадров также может влиять очень низкая освещенность. Увеличив время, в течении которого затвор остается открытым, пользователи могут улучшить светочувствительность большинства видеокамер наблюдения. Но будьте осторожны - увеличение скорости затвора до 0,5 секунд снижает максимальную частоту кадров до 2 fps.

• Аудио: в некоторых случаях аудио может быть очень важно, например, при подключении домофона с видеокамерой. В этом случае требуется видеокамера наблюдения с наличием аудиовхода. Некоторые видеокамеры наблюдения имеют встроенный микрофон, однако, важно знать, что лучше, если микрофон будет расположен близко к лицу говорящего.
• Ввод-вывод (I/O): в зависимости от применения, могут потребоваться входные и выходные интерфейсы. Например, для того, чтобы открыть дверной электрозамок, потребуется выходной сигнал для управления реле. Для обнаружения открытия двери и начала записи видео, требуется интерфейс входа.

Выводы

Понимание пользователями характеристик видеокамер наблюдения позволяет им сделать правильный выбор. Однако, до рассмотрения характеристик, пользователи должны точно определить свои цели.