Kamerové systémy

Technologie

Princip kamery

CMOS/CCD

Obrazový senzor je matice polovodičových světlocitlivých buněk, ve kterých se po dobu expozice akumuluje elektrický náboj úměrný osvětlení buňky. Technologie výroby a způsob sběru náboje z buňek určuje typ a vlastnosti snímacího senzoru. Mezi dvě nejpoužívanější technologie patří CCD (Charged Coupled Device) a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Obrazový snímač CCD vysouvá náboj akumulovaný ve světlocitlivých buňkách pomocí soustavy analogových posuvných registrů. Výstupem je tedy analogový signál, který řídicí obvody kamery doplní potřebnou informací pro synchronizaci. Kamera může poskytovat dva půlsnímky podle TV normy – prokládané řádkování (interlaced). Při snímání objektu v pohybu tak mohou být svislé linie roztřepené, protože se stejný systém registrů používá pro sudé i liché řádky a ty se tedy musí snímat v různých okamžicích. Kamera s technologií progressive scan vysouvá náboj akumulovaný v buňkách všech obrazových řádků v jednom okamžiku postupně za sebou.

CCD technologie je poměrně nákladná a snímače potřebují k činnosti několik různých napájecích napětí. Navíc je nutné jejich analogový videosignál digitalizovat v následných obvodech vyrobených dnes většinou technologií CMOS. Proto se objevila myšlenka integrovat snímací senzor a A/D převodník na jednom čipu vyrobeném technologií CMOS.

Senzory CMOS tedy poskytují již digitalizovaný signál, což umožňuje zjednodušit konstrukci kamery. Odlišný způsob vybírání náboje z obrazových buňek také umožňuje vybírat obraz jen z části plochy obrazového senzoru (tzv. subscan). Má to však i své nevýhody. Levnější CMOS snímače s technologií rolling shutter mohou zobrazit hrany pohybujícího se objektu kolmé k řádkům snímače jako šikmé. Tuto vadu nemá CMOS snímač s tzv. global shutter, je ovšem dražší. Navíc stále ještě platí, že CMOS snímače nejsou zatím schopny poskytnout tak kvalitní obraz jako CCD. Proto je výrobci montují do kamer, které se většinou nacházejí na levnějším konci produktové řady.

Velikost snímacího čipu

Velikost snímače, počet světlocitlivých buněk a jejich velikost jsou faktory, které určují rozlišovací schopnost kamery (Camera Resolution).

Velikost obrazového snímače se udává v palcích. Toto číslo však není žádným z rozměrů snímače, jde o průměr skleněné trubice odpovídající ekvivalentní historické snímací elektronce. Skutečné rozměry snímací plochy nejužívanějších obrazových snímačů v milimetrech ukazuje obrázek. Je z něj patrný i skutečný poměr velikostí senzorů. Všechny senzory uvedené na obrázku mají poměr stran 4:3, lze však narazit i na kamery s nestandardní velikostí obrazového snímače.

Počet světlocitlivých buněk se udává jako velikost matice. Rozlišovací schopnost kamery se nejjednodušeji určí jako dvojnásobná vzdálenost středu fotocitlivých buněk (zjednodušeně dvojnásobek rozměru světlocitlivé buňky). Dvojnásobek proto, že se do oddělených buňek nabírají vzorky obrazu a musí být splněn vzorkovací teorém. Jednoduchým výpočtem lze rozlišovací schopnost kamery zjistit i z rozměrů snímače a velikosti matice.

Údaje o rozlišení a rozměru světlocitlivé buňky v předcházejícím odstavci se týkají černobílého snímače. Barevný snímač potřebuje pro údaje o jednom obrazovém bodu tři světlocitlivé buňky, pro každou barevnou složku dopadajícího světla jednu. Tři buňky zaberou více místa než jediná v černobílé kameře a musíme počítat s tím, že velikost náhradní světlocitlivé buňky poskytující barevnou informaci je větší, než buňka černobílého snímače. Důsledkem toho je, že barevná kamera má při stejné velikosti obrazového senzoru menší matici a nižší rozlišení než černobílá. Navíc, protože jsou buňky pro jednotlivé barvy na čipu vzájemně posunuty, jsou proti sobě posunuty i jednotlivé barevné složky digitalizovaného obrazu

Noční vidění

Kamery s nočním viděním kombinují černobílé kamery s infračerveným světlem pro noční sledování. V případě použití barevných kamer jsou tyto kamery přepínány do černobílého módu. Přepínání do černobílého režimu je z důvodu větší citlivosti kamer v tomto režimu. Kamery, které umožňují toto přepínání denního a nočního režimu se nazývají den/noc kamery (day/night). Přepínání režimů je řízeno vestavěným světlocitlivým senzorem, který sám určí, kdy dojde ke změně režimu. Samozřejmostí jsou ochrany proti přepínání z důvodu krátkodobé oblačnosti nebo jiných náhodných dějů.

Některé kamery řeší změnu režimu Den/Noc automatickou výměnou optického filtru umístěného před senzorem

WDR

Tato technologie pomáhá zobrazení detailních informací z tmavých částí obrazu bez saturace světlejších částí obrazu. S funkcí WDR mění limit v počtu zón obrazu a barevný obraz je jasnější než při použití BLC. Funkce kombinuje dva snímky s vysokou rychlostí závěrky pro jasné části obrazu a pomalejší rychlost závěrky pro tmavší část obrazu do jednoho složeného obrazu.

BLC

Tato funkce provádí kompenzaci protisvětla, technologie kompenzace protisvětla a automatické přizpůsobení úrovně osvětlení, aby výsledek byl vždy jasný obraz.Tato funkce elektronicky kompenzuje vysokou úroveň protisvětla, aby všechny části obrazu byly rozlišítelné.

DNR

Z anglického Digital Noise Reduction. Jde o funkci využívající speciální adoptivní redukční filtr pro efektivní odstranění šumu z obrazového záznamu čímž umožňuje získat kvalitnější a čistější záznam. V případě použití funkce AGC tak nedochází ke značnému zašumění obrazu.

Auto white balance

Tato funkce monitoruje snímaný obraz a automaticky jej přizpůsobuje různým druhům osvětlení.

Sense up

Kvalitní CCD čip a digitální procesor umožňují zachytit velmi kvalitní obraz i při špatných světelných podmínkách.

Dvojí napájení (Dual Voltage)

Tato funkce umožňuje připojení jak 24V AC tak 12V DC. Kamera sama rozezná připojené napětí a přepne si na správný napájecí blok.

Maskování privátních zón (Privacy Zone Masking)

Tato funkce umožňuje umístit do obrazu až několik neprůhledných polí, která chrání soukromí.

Detekce pohybu (Motion Detection)

Některé kamery nabízejí funkci detekce pohybu. Princip této funkce spočívá v umístění detekčních polí do obrazu. V případě zachycení pohybu v detekčním poli (změna obrazu) dochází k předem nastavené akci. (např. spuštění záznamu atd.)

Přiblížení (Zoom)

Jedná se dnes o již běžnou funkci. Pomocí speciálního objektivu tzv. zoomovacího objektivu dochází k optickému přiblížení vzdáleného místa. Na rozdíl od digitálního zoomu však nedochází ke ztrátě kvality obrazu.

jinde:

stránka: