Что определяет качество изображения видеокамеры?

Главный компонент любой видеокамеры – неважно, аналоговой или IP-камеры – определяющий на 90% качество изображения, выдаваемого камерой – это светочувствительная матрица. Качество изображения камеры – ее способность работать в условиях низкой освещенности или в уличных условиях – в первую очередь зависит от характеристик светочувствительной матрицы.

Светочувствительные матрицы (сенсоры) бывают двух основных типов – CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП).

CCD (Charge-Coupled Device) матрица – светочувствительная матрица, изготовленная по технологии «приборов с зарядовой связью».

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) матрица – светочувствительная матрица, изготовленная по технологии металл-оксид-полупроводник структура (КМОП).

Матрицы CMOS гораздо дешевле по сравнению с CCD-матрицами. На основе технологии CMOS делают сенсоры с большим количеством мегапикселей, и стоят они недорого (по сравнению с CCD). Но шумы CMOS-матрицы не могут обеспечить изображение такого качества, которое наблюдается у камер с CCD-матрицами, но в последнее время в этом наметился прогресс. Хотя CMOS-сенсоры имеют более низкую чувствительность и не слишком хорошую цветопередачу, их использование позволяет сильно удешевить устройство, поскольку эти сенсоры представляют собой «все в одной микросхеме» с цифровым выходом данных.

КАКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВНЫМИ ДЛЯ МАТРИЦ?

Основные характеристики светочувствительной матрицы – это разрешение в пикселях и телевизионных линиях, размер, чувствительность, тип матрицы и тип развертки.

ЧТО ТАКОЕ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МАТРИЦЫ?

Светочувствительность (или просто – чувствительность) матрицы характеризует степень ее реакции на условия окружающего освещения, то есть, чем меньшее количество световой энергии необходимо для получения нормального изображения, тем выше светочувствительность матрицы. Самая частая причина получения изображений низкого качества – плохая освещенность объекта. Вообще, чем лучше освещенность, тем лучше изображение.

Существуют матрицы «день/ночь», способные при падении освещенности переходить в режим черно-белого изображения, при этом также возможно включение инфракрасной подсветки камеры для продолжения наблюдения в полной темноте.

Люкс – стандартная величина для измерения освещенности.

Типичные значения освещенности:

Дневное, естественное освещение на улице в солнечную погоду:	5000...100000 лк
Дневное, естественное освещение на улице в облачную погоду:	порядка 5000 лк
Магазины, супермаркеты:	порядка 750...1500 лк
Офис или магазин:	50…500 лк
Холлы гостиниц:	100…200 лк
Стоянки автотранспорта, товарные склад:	75…30 лк
Сумерки и хорошо освещенная автомагистраль ночью:	10 лк
Места зрителей в театре:	3…5 лк
Больница в ночное время, глубокие сумерки:	1 лк
Ночное естественное освещение на улице при полнолунии:	0.1…0.3 лк
Лунная ночь (1/4 Луны):	0.05 лк
Безлунная ночь:	0.01 лк
Ночное естественное освещение на улице при свете звезд:	0.003…0.1 лк

В характеристиках камер всегда указывается минимальный уровень освещенности, при котором камера обеспечивает изображение заданного качества, однако, это не значит, что изображение, выдаваемое камерой в это время, будет высокого качества. Рекомендуется выбирать чувствительность камеры больше, по крайней мере, в 10 раз, чем предполагаемый минимальный уровень освещенности.

ЧТО ТАКОЕ РАЗМЕР СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ МАТРИЦЫ?

Исторически сложилось так, что размеры матриц для фото- и видеотехники определяются в виде длины диагонали светочувствительной области, при этом обозначаются в виде дроби с размерностью в дюймах, например 1/4", 2/3", 1/2" и так далее. Таким образом, матрица 1/2" оказывается крупнее, чем 1/3".

Естественно, чем больше физические размеры матрицы (при том же количестве пикселей), тем более высоко качество получаемого изображения (за счет большего размера каждого светочувствительного элемента). Как следствие, тем больше динамический диапазон, устойчивость к шумам и угол обзора камеры при прочих равных условиях. Но за качество, которое обеспечивает крупная матрица, приходится платить: увеличение размеров матрицы в разы увеличивает цену камеры, а также требует более дорогого объектива.