Телекамеры с режимом "день/ночь" - на страже безопасности круглые сутки.

В предыдущем номере журнала мы рассмотрели два из трех наиболее распространенных вариантов телекамер, использующих режим "день/ночь". На этот раз разговор пойдет о телекамерах с двумя матрицами

Сдвоенные телекамеры "день/ночь"
В последнее время все большее распространение получают сдвоенные телекамеры, объединяющие в себе переключаемые модули цветного и черно-белого изображения. Иногда производители позиционируют их как камеры с двумя CCD (Dual-CCD Day/Night Camera), что не является вполне точным определением, поскольку в данном случае у каждой матрицы имеется свой объектив. Тем более что существуют камеры именно с несколькими матрицами при общей оптической системе.

На наш взгляд, технология со сдвоенными модулями оптимальна для обеспечения максимально возможных характеристик цветного изображения днем и черно-белого изображения с возможностью ИК-подсветки ночью или в условиях малой освещенности. Сегодня, в условиях лавинообразного увеличения числа производителей телекамер и неизбежного снижения цен на их продукцию, комбинация из двух недорогих камер может даже оказаться дешевле более сложной универсальной телекамеры "день/ночь", наверняка обладающей худшими характеристиками, особенно в ночном режиме. Недостатки изображения телекамер "день/ночь" с единой матрицей обусловлены неизбежными компромиссами, которые упоминались в первой части статьи.

Дневное наблюдение
Естественно стремление получить максимальное разрешение изображения.

Однако уменьшение размеров пикселя, особенно при непрерывном уменьшении формата матриц, снижает реальную чувствительность камер. В IP-варианте с переходом на прогрессивную развертку и мегапиксельные матрицы CMOS это снижение становится еще больше. Вместе с тем днем при нормальной освещенности реально применение матриц высокого и сверхвысокого разрешения.

Широкий диапазон яркости стимулирует применение технологий WDR или PIXIM, увеличивающих динамический диапазон при практически неизбежном дополнительном снижении чувствительности. Значительное изменение освещенности предполагает применение объективов с автодиафрагмой. Все это определяет структуру и характеристики дневной камеры.

Ночное наблюдение
Для ночного наблюдения необходима максимальная чувствительность, желательно и в ИК-области спектра. Этим объясняется использование в данных условиях черно-белых матриц нормального разрешения с максимальным форматом, предпочтительно повышенной чувствительности (EX-View, LXR CCD и т.д.). Оптимальным выбором будет объектив с фиксированной диафрагмой, поскольку небольшой диапазон малых освещенностей успешно отрабатывается электронным затвором. Целесообразно наличие глубоких и регулируемых AGC, DSS и DNR (АРУ, цифровое накопление и шумоподавление).

Практически обязательным является пространственное отделение ИК-прожектора от ночной камеры с применением раздельных отсеков и иллюминаторов. В противном случае реальная чувствительность будет ограничена рассеянием на иллюминаторе и элементах камеры, а также в ближней зоне атмосферы.

От механического объединения к оптимальной структуре
Сейчас многие производители предлагают двухмодульные камеры, правда, не всегда учитывая приведенные выше соображения. Основная масса поставщиков из Юго-Восточной Азии просто объединяет в одном корпусе два типовых модуля герметичных телекамер, ИК-прожектор и фотореле (фото 1 и 2). ИК-прожектор как обычно совмещен с ночным модулем и имеет общий с камерами иллюминатор. Хотя для качественного улучшения конструкции достаточно было бы переместить прожектор к дневному модулю и разделить отсеки и иллюминаторы камер.



В целом конструкция подобных устройств лишь внешне похожа на требуемую, как у модели КРС-ТЛ/670 (фото З).



Пожалуй, единственным пока примером удачной реализации в среднем ценовом диапазоне является телекамера семитысячной серии компании CNB (фото 4), практически повторяющая конструкцию телекамеры ЕХ-80/82 Extreme ССTV (фото 5).



В серии имеется даже вариант (BD7660) с цветным модулем технологии PIXIM "сверхширокого" динамического диапазона для дневного наблюдения. Недостатком камер серии можно считать применение типовых ч/б матриц высокого разрешения Super HAD Sony. Высокое разрешение при малой освещенности ночью, а тем более в ИК-диапазоне, практически не может быть реализовано, а матрица нормального разрешения с увеличенной чувствительностью в ИК-диапазоне (EX-View) обеспечила бы лучшие результаты.



Модель ZX-55 (фото 6) двухмодульныхтелекамер Extreme CCTV имеет наиболее оптимальную структуру:

матрица цветного изображения высокого разрешения;
матрица черно-белого изображения нормального разрешения;
вариофокальные объективы с автоматической и фиксированной диафрагмой для дневного и ночного модуля соответственно;
светодиодные ИК-осветители в отдельном отсеке на 850 или 950 нм.
На базе этой модели фирма предлагает систему распознавания автономеров (REG), но в этом случае желателен черно-белый модуль с матрицей высокого разрешения формата 1/2". Это позволяет обеспечить высокую чувствительность и широкий динамический диапазон. Необходим также узкополосный ИК-фильтр, согласованный со спектром подсветки, и система стробирования

Недостатки сдвоенных телекамер
Единственными реальными недостатками сдвоенных телекамер можно считать незначительный параллакс двух осей зрения и сложность применения Zoom-объективов. Однако при наружном наблюдении незначительный параллакс можно не учитывать. Zoom-камеры используются практически исключительно в поворотных вариантах, поэтому для сдвоенных (двухмодульных) камер остается широкая область применения в системах постоянного визирования.

Сдвоенные или двухмодульные камеры принципиально могут иметь максимально достижимые параметры для каждого режима. То есть при хорошей цветопередаче и максимальном разрешении днем легко обеспечить максимальную чувствительность, требуемое разрешение и работу в области ИК ночью.

Двухматричные телекамеры
"По-настоящему" двухматричные телекамеры производит южнокорейская компания ТВТ (Three Brain Technology). На российском рынке некоторые ее модели представлены компанией Smartec. Эта технология была разработана в 2007-2008 гг. и при реализации имеет несколько большие сложности, чем предыдущие варианты. Перемещение матриц требует от механизма достаточно высокой точности. Вместе с тем сам механизм (см. рисунок) принципиально мало отличается от типового механизма перемещения срезающего ИК-фильтра.

Компания ТВТ предлагает ряд двухматричных телекамер как для наружной, так и для внутренней установки. На российском рынке пока предлагалась только наружная камера со встроенной ИК-подсветкой Dual 45 (Dual55) под торговым наименованием СТ5-3650 (фото 7).

В любом случае подобная конструкция имеет все основные преимущества сдвоенных телекамер, рассмотренных в предыдущем разделе. Из существенных отличительных достоинств необходимо отметить единый объектив, который может иметь и механизм трансфокатора (Zoom).

В данном случае обе матрицы или модули имеют одинаковое высокое разрешение. Можно предположить, что использовать матрицы различного разрешения в данной конструкции сложнее, чем в камерах с полностью раздельными модулями. К сожалению, недостаточная информация о структуре и конструкции камеры не позволяет сделать определенные выводы на этот счет.

Вызывает некоторое разочарование, что так успешно реализованное инженерное решение помещено в типовой, практически бытовой корпус не самой удачной конструкции со встроенной ИК-подсветкой.

Что же выбрать?
В итоге после рассмотрения методов реализации режима "день/ночь" в телекамерах можно сделать следующие выводы:

наиболее распространенные телекамеры с электронным переключением режима, несмотря на недостаточную, в сравнении с черно-белой телекамерой, чувствительность, одновременно имеют серьезные искажения цветопередачи,
телекамеры с электромеханическим срезающим ИК-фильтром при нормальной цветопередаче дневного режима в ночном режиме все-таки не обеспечивают чувствительности и разрешения, доступных черно-белым камерам,
сдвоенные телекамеры имеют максимально возможные характеристики в каждом режиме, но им присущ конструктивный параллакс (несоответствие осей зрения ночного и дневного режимов),
двухматричные телекамеры потенциально обеспечивают максимально возможные характеристики при практически полном совпадении осей зрения и изображений ночного и дневного режимов.
Очевидно, что два последних варианта в любом случае можно рассматривать как предпочтительные. Причем сдвоенные камеры можно считать более простым и надежным вариантом (отсутствие движущихся элементов). Двухматричный вариант наиболее целесообразен для применения в камерах с Zoom-объективом.