Введите число
пять тысяч четыреста девяносто
цифрами*:

* поля обязательны для заполнения

Публикации


Тестирование телекамер со встроенным трансфокатором

14.01.2011

Вступление 
 
Телекамеры со встроенным объективом-трансфокатором имеются далеко не у каждого производителя. По сути, они представляют собой готовое решение «телекамера плюс объектив-трансфокатор» (последний, как правило, недорогой). По всей видимости, это и объясняет их относительно небольшое количество на рынке систем видеонаблюдения.

 

Отметим, что преобладающее большинство таких телекамер имеют ПЗС-матрицу формата 1/4”, из-за чего снижается чувствительность телекамеры. По этой же причине возрастают и требования к разрешающей способности объектива. В то же время за соизмеримую стоимость можно подобрать не менее качественные телекамеру с фотоприемной матрицей формата 1/3” и трансфокатор со сходным диапазоном регулировки фокусного расстояния. Однако такая сборка будет уступать по компактности готовому решению.

В это тестирование вошли четыре телекамеры: Samsung SCC-C4233, SanyoVCC-ZM600P, CNB-A1563PL и SunkwangSKZ141X. Выбранные модели телекамер объединяет принадлежность классу «день/ночь» с подвижным ИК-фильтром, а также использование ПЗС-матрицы оптического формата 1/4”. Диапазон регулировок фокусного расстояния у них примерно один и тот же, а именно: 3.55-113 мм у Samsung SCC-C4233, 3.5-105 мм у Sanyo VCC-ZM600P, 3.3-99 мм у CNB-A1563PL и 3.9-85.8 мм у SunkwangSK-Z141X. Данное тестирование интересно и тем, что все выбранные модели представляют собой новинки на нашем рынке, а с новейшими телекамерами всегда полезно ознакомиться, хотя бы из чистого любопытства.

В основе наша методика тестирования сохранилась в неизмененном виде, но, поскольку мы тестировали телекамеры со встроенными объективами-трансфокаторами, некоторые особенности в процессе тестирования нужно оговорить.

 При проведении этого тест-драйва мы придерживались следующего плана тестирования. При оценке разрешающей способности мы не ставили перед собой задачу насчитать максимально возможное  количество ТВ-линий. Это связано с тем, что указание разрешающей способности для телекамер со встроенным вариообъективом требует большого количества оговорок: здесь следует учитывать фокусное расстояние, расстояние до плоскости наведения, отверстие диафрагмы. Попутно отметим, что в то же время производители в заявленных характеристиках телекамер никаких таких пояснений не дают. Впрочем, хорошо еще, что они хотя бы сообщают необходимый минимум сведений.

Итак, сначала мы измеряем точное разрешение при минимальном фокусном расстоянии. Также мы снимаем осциллограммы штриховой миры с плавно возрастающей частотой. При этом мы оцениваем влияние на характер функции передачи модуляции таких факторов, как апертурная коррекция, диафрагмирование, переключение в черно-белый режим при работе в видимом диапазоне длин волн и в ИК-диапазоне с ИК-подсветкой. Далее с увеличением фокусного расстояния, т. е. с уменьшением угла обзора, мы прослеживаем тенденции в изменении качества изображения. Штриховая мира, по которой производится оценка ФПМ, находится в центре испытательной таблицы в пределах 40% от горизонтального угла обзора.

Поскольку все телекамеры, оказавшиеся в этом тест-драйве, обладают автоматической фокусировкой, уход плоскости наилучшего изображения при диафрагмировании не так страшен, как при использовании обычных объективов с автоматической регулировкой диафрагмы. Оценка характера снижения разрешающей способности по полю изображения производилась по осциллограмме штриховой миры длиной во всю строку с пространственной частотой, эквивалентной 400 ТВ-линиям.

В связи с технологическими особенностями постановки эксперимента следует принимать во внимание тот факт, что реальная разрешающая способность при минимальном фокусном расстоянии по краям изображения несколько выше, чем это можно заключить из приводимых осциллограмм. Это связано с тем, что коэффициент отражения поверхности таблицы зависит от угла падения лучей. При сравнительно больших углах падения сказывается влияние дополнительного матирующего покрытия, в результате чего в среднем контраст на краях изображения снижается на 12%. Эта поправка справедлива лишь для измерений проводимых на минимальном фокусном расстоянии, т. е. при больших углах обзора.

В таблице, которая помещена в нижней части этой страницы, мы приводим приблизительные значения временных отсчетов, соответствующие различным пространственным частотам, которые выражены в ТВ-линиях, на осциллограмме штриховой миры с плавно возрастающей частотой.

В остальном же мы придерживались принятой у нас методики тестирования телекамер, с которой вы можете ознакомиться в предыдущих номерах журнала.

                              ТЕЛЕКАМЕРА SAMSUNG SCC-C4233P
 

 

Первый экземпляр телекамеры со встроенным объективом-трансфокатором Samsung SCC-C4233P вскоре после своего появления в России оказался в нашей тестовой лаборатории. Эту модель отличает, прежде всего, широкий диапазон регулировки фокусного расстояния (соответственно, и углов обзора): от 3.55 мм до 113 мм. Иначе говоря, такой объектив может обеспечить 32-кратное увеличение изображения. Как известно, с увеличением диапазона фокусных расстояний возрастает сложность обеспечения высокого качества изображения на всем этом диапазоне. У этой модели производителем заявлено максимально возможное разрешение для данного типа матрицы – 540 ТВЛ в цветном режиме и 570 ТВЛ в черно-белом. Результаты тестирования покажут, позволит ли используемая оптика обеспечить такую высокую разрешающую способность телекамеры, в целом. В описании SCC-C4233P также говорится о точной цветопередаче и функции автоматической фокусировки изображения.
Телекамера рекомендуется для установки в темных местах, так как обладает механическим ИК-фильтром, благодаря перемещению которого возрастает чувствительность не только в видимом, но и в ИК-диапазоне.

Внешне телекамера выглядит несколько оригинально: в глаза бросается относительно глубокая ступенчатая бленда (что хорошо видно на фотографии), которая предназначена для уменьшения влияния боковых лучей, попадающих извне поля изображения в объектив. Управление фокусировкой, увеличение и навигация по экранному меню настроек осуществляются одной кнопкой-джойстиком, расположенной на задней стенке корпуса. Там же находятся разъемы для подключения дистанционного управления фокусировкой и увеличением. Для переключения телекамеры в ночной режим и обратно можно воспользоваться соответствующим входом, а если на телекамере включен детектор движения, то можно задействовать тревожный выход в качестве сигнализации. Также предусмотрено дистанционное управление через интерфейс RS-485.

В плане насыщенности всякого рода функциональностью эта телекамера повторяет протестированную в прошлом номере журнала модель SCC-B2313P. Вкратце перечислим основные возможности в настройке этой модели. Регулировка диафрагмы может осуществляться как автоматически, так и вручную. Время накопления заряда в пределах от 1/50 до 1/10000 с регулируется только вручную, а включение режима многократного накопления заряда происходит только автоматически. Для случаев увеличения времени накопления предусмотрены разные режимы автоматической регулировки усиления, благодаря которым можно отдать приоритет либо усилению сигнала, либо увеличению времени экспозиции. Для регулировки отверстия диафрагмы предусмотрено 65 уровней, но реальное изменение диафрагмы происходит только в пределах 50, а крайние значения неактивны. Баланс белого подстраивается, как обычно, автоматически с возможностью фиксации текущего значения либо выставляется вручную. На телекамере имеется регулировка цветовой насыщенности и апертурной коррекции, а также ее зависимости от усиления. Коррекция четкости функционирует так, что резкость в вертикальном направлении ниже, чем в горизонтальном. Из других возможностей стоит отметить автоматическое переключение «день/ночь» с указанием времени задержки перехода в каждый режим, детектор движения с выбором зон обнаружения и регулировкой чувствительности. При необходимости можно воспользоваться зеркальным отображением по вертикали и горизонтали, инверсией яркости и нанесением маски на изображения. Как и на многих телекамерах с объективом-трансфокатором, здесь присутствует выбор способа фокусировки изображения: автоматический (с возможностью фиксации) и ручной. Скорость изменения фокусного расстояния также регулируется, а кратность оптического увеличения может накладываться на изображение. Теперь перейдем к результатам измерений.

Показатель гамма-коррекции оказался равным 0.5. Максимальное отношение сигнал/шум при отключенной апертурной коррекции и в цветном, и в черно-белом режимах получилось высоким: 50 и 51 дБ соответственно, что совпадает с заявленным значением. Высокое отношение сигнал/шум в цветном режиме говорит, в первую очередь, о точной работе баланса белого. Включение апертурной коррекции на максимум снижает эти значения на 5-6 дБ.

При отключенной АРУ и освещенности 35 лк телекамера формирует сигнал с уровнем 400 мВ (около 60 IRE), а отношение сигнал/шум при этом составляет 45 дБ. Снижение освещенности до 0.75 лк и включение АРУ с максимальным усилением привело к снижению уровня сигнала до 280 мВ (40 IRE) с отношением сигнал/шум 17 дБ. При тех же условиях только в черно-белом (ночном) режиме сигнал возрастает до 400 мВ, а отношение сигнал/шум – до 22 дБ. Включение функции DNR (цифрового шумоподавления) позволило улучшить отношение сигнал/шум до значения 24 дБ.

Оценку разрешающей способности телекамеры Samsung SCC-C4233P начнем с минимального фокусного расстояния 3.55 мм. Уже по осциллограмме штриховой миры с плавно возрастающей частотой при отключенной апертурной коррекции и полностью открытой диафрагме можно судить о невысокой разрешающей способности (относительно заявленных значений). Модуляция напряжения на штриховой мире 460 ТВЛ, состоящей из 9 штрихов, по лучшей фазе в черно-белом режиме составила 4%. Включение апертурной коррекции в максимальное положение позволило получить на мире 500 ТВЛ в черно-белом режиме коэффициент модуляции 9% по худшей фазе и 18% по лучшей фазе. При переходе в цветной режим с максимальной апертурной коррекцией максимальным разрешением можно считать 480 ТВЛ с модуляцией 13% по худшей фазе и 27% по лучшей фазе. Распределение КПК по полю изображения в черно-белом режиме на длине волны 835 нм носит такой же характер, как и в видимом диапазоне длин волн в цветном режиме, но угол обзора, в котором КПК снижается в два раза, стал меньше.

При фокусном расстоянии 5.4 мм наблюдается небольшое улучшение разрешающей способности при полностью открытой диафрагме.

То же можно сказать о качестве изображения при фокусном расстоянии 9 мм. Диафрагмированием можно получить практически равномерное распределение КПК по полю изображения (в частности, на частоте, соответствующей 400 ТВЛ).

Впрочем, уменьшение относительного отверстия диафрагмы обладает положительным эффектом и по отношению к разрешению в центре изображения, как это отображено на осциллограммах, снятых на фокусном расстоянии 22 мм.
 

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  



 

На фокусном расстоянии близком к максимальному (78 мм) наблюдается заметное снижение разрешающей способности.

Судя по полученным осциллограммам штриховой миры с плавно возрастающей частотой можно отметить, что на минимальном фокусном расстоянии и на фокусном расстоянии 78 мм разрешение в центре немного снижается в отличие от значений 5.4 мм, 9 мм, 22мм. Напоминаем, телекамера относится к классу «день/ночь», в то же время результаты оценки разрешающей способности в ИК-диапазоне длин волн показали, что телекамеру можно успешно использовать с ИК-подсветкой.

Точность цветовоспроизведения можно оценить исходя из ошибок передачи каждого цвета. Если не считать белый и черный цвета, то из шести цветов у пяти ошибка превышает 20 ΔE для источника света с цветовой температурой 3200K. Для цветовой температуры 5600К средняя ошибка оказалась ниже, но совокупная оценка цветовоспроизведения не позволяет охарактеризовать ее как хорошую.

В целом, можно сделать следующие выводы по данному продукту. Порог минимальной освещенности для цветного режима оказался ниже, чем это заявлено в спецификациях. Для черно-белого режима (без ИК-фильтра) значения минимальной освещенности меньше в 10 раз. Если сопоставить заявленные значения с измеренными, то можно предположить, что при указании минимальной освещенности для ночного режима разработчики явно не ограничивались видимым диапазоном длин волн 400-700 нм. Подтверждение заявленного значения горизонтального разрешения мы не нашли. С учетом того, что на эту величину оказывает влияние большое количество факторов, однозначно указывать ее нельзя без каких-либо оговорок. Тем более, что на телекамере имеется встроенный объектив-трансфокатор, характеристики которого, прежде всего, определяют разрешающую способность всего устройства. По такому параметру, как максимальное отношение сигнал/шум, было получено хорошее соответствие измеренного с заявленным значением, причем не только в черно-белом, но и в цветном режиме. Относительно цветовоспроизведения трудно добавить что-либо к уже сказанному.
 

                                                    Цветопередача при наблюдении таблицы ИТ-2У


 

 
Возвращаясь к качеству оптики, отметим следующее. На фоне других моделей этого класса телекамер (не только во шедших в данное тестирование, но и большинства присутствующих на российском рынке видеонаблюдения) Samsung SCC-C4233P обладает одним из самых больших диапазонов регулировки фокусного расстояния. Но достигается это отчасти за счет снижения требований к качеству изображения в крайних значениях фокусного расстояния. Также отметим небольшую асимметрию в распределениях КПК по полю изображения.

Стоимость телекамеры Samsung SCC-C4233P составляла около 14000 рублей, т. е. ее можно отнести к среднему ценовому диапазону.

Оборудование для тестирования было предоставлено компанией «ТБ Проект».
 
                              ТЕЛЕКАМЕРА SANYO VCC-ZM600P

Редкий участник наших тестирований – японская компания Sanyo – в линейке аналоговых телекамер

имеет и модели со встроенным объективом-трансфокатором. Кроме того, что эта телекамера подходит для нашего тестирования по своему типу, дополнительным фактором, повлиявшим на включение ее в этот тест-драйв, является и высокий спрос на нее на российском рынке, несмотря на то, что она появилась здесь относительно недавно. Среди телекамер со встроенным объективом-трансфокатором модель VCC-ZM600P обладает одним из самых широких диапазонов регулировки фокусного расстояния. Как характерные свойства этого продукта можно выделить применение ПЗС-матрицы формата 1/4”, высокое разрешение 540 ТВЛ и низкое заявленное значение минимальной освещенности для ночного режима. Особенностями тестируемой телекамеры можно назвать интеллектуальную компенсацию фоновой засветки и возможность управления как через интерфейс RS-485, так и по коаксиальному кабелю. Другие функции этой модели встречаются уже чаще в аналогичных телекамерах, а именно: видеодетектор движения, синхронизация от сети (при питании 24 В переменного тока), регулировка гамма-коррекции и увеличение времени накопления заряда.

От других участников данного тестирования внешне эта модель отличается продолговатым корпусом. Кнопки управления экранным меню находятся на боковой стенке в небольшом углублении. Типично для таких телекамер то, что эти кнопки могут использоваться для регулировки фокусного расстояния и фокусировки изображения. На задней стенке корпуса расположены разъемы для подключения питания, выходного видеосигнала, два тревожных входа, один выход. Наряду с разъемом RS-485 для дистанционного управления телекамерой имеются дополнительные контакты для управления фокусировкой и изменения фокусного расстояния. Также на задней стенке присутствует световая индикация наличия питания.

Своей функциональностью модель VCC-ZM600P произвела на нас хорошее впечатление. Обратим внимание на ключевые возможности этой телекамеры. Совместная работа автоматической регулировки диафрагмы и автоматического электронного затвора на этой телекамере предусмотрена только при низкой освещенности (увеличение времени накопления при уже полностью открытой диафрагме). Для включения автоматического электронного затвора необходимо, чтобы регулировка диафрагмы осуществлялась вручную. Всего предусмотрено 17 положений регулировки относительно го отверстия диафрагмы. Минимальному положению соответствует полностью закрытая диафрагма. При ручном управлении диафрагмой время накопления можно также зафиксировать в диапазоне от 1/50 до 1/10000 с, а при работе в условиях низкой освещенности увеличить стандартное время накопления в 32 раза (максимально). Впрочем, фиксировать время накопления можно и с включением АРД. Автоматическая регулировка усиления имеет четыре ограничения максимального усиления. При отключенной АРУ усиление можно задавать вручную с шагом 3 дБ в диапазоне от 0 до 30 дБ. Переключение между цветным и черно-белым режимами осуществляется вручную, автоматически и по сигналу на один из двух тревожных входов. Для снижения вероятности ошибочного перехода из ночного режима в дневной пользователь может вручную задать уровни перехода «день/ночь» в каждом направлении. Тем не менее, при использовании ИК-подсветки лучше воспользоваться внешним управлением переходами «день/ночь». Кстати, увеличение времени накопления заряда более 1/50 с включается только в черно-белом режиме, если переключатель DAY/NIGHT стоит в положении AUTO.

Для более точной работы автоматического баланса белого в телекамере предусмотрена дополнительные функции наложения маски и Smart AWB, которые могут корректировать цветопередачу в специфически сложных условиях, например при наличии в кадре яркого источника света или в тех случаях, когда какой-то один цвет занимает значительную часть кадра. Впрочем, следует учитывать то, что такая функция (Smart AWB) корректно работает только при неизменном освещении, а при изменении цветовой температуры освещения рекомендуется ее отключать.

Также на телекамере присутствует апертурная коррекция, причем с ее помощью резкость можно регулировать как по вертикали, так и по горизонтали. Для функции компенсации фоновой засветки предлагается несколько конфигураций областей экспозиции, в том числе имеется и возможность автоматического выбора.

Для такого случая неважно, в какой области наблюдаемой сцены присутствует засветка, следует только установить степень ее компенсации и относительную долю засвеченной области. Однако иногда компенсация фоновой засветки ведет себя нестабильно (при автоматическом выборе области экспозиции), и все изображение за исключением самых темных участков может оказаться засвеченным. Показатель гамма-коррекции может принимать несколько разных значений. Указанным в настройке значениям 0.45, MODE 1, MODE 2, 1, как показали наши измерения, соответствуют реальные значения 0.51, 0.54, 0.46, 0.97.

Стоит сказать несколько слов и о детекторе движения, который отличается от большинства таких видеодетекторов, встречающихся на аналоговых телекамерах. Кроме чувствительности к скорости перемещения объектов и к их контрасту, можно регулировать чувствительность к изменениям яркости на статичной сцене, т. е. без движущихся объектов. Это позволяет, с одной стороны, избежать ложных тревог, а с другой – контролировать резкие изменения освещенности. Регулируется также и временной интервал, в течение которого фиксируются изменения вышеуказанных параметров. Чтобы исключить ложные срабатывания детектора движения можно указать минимальные размеры движущегося объекта либо размер области, в которой будет происходить изменение освещенности. Причем указывается не просто площадь области, но и ее геометрия. Весь кадр разбит на 48 квадратов (8 по горизонтали и 6 по вертикали), из которых можно составить 19 различных прямоугольных областей. Нельзя забывать, что детектор движения конфигурируется отдельно для каждого из режимов наблюдения (профиля), поэтому стоит серьезно подойти к его настройке.

При наложении маски на изображение ее размер будет изменяться с изменением фокусного расстояния, оставляя скрытой нужную область. Перед заданием размера и положения маски телекамера автоматически переводит трансфокатор в положение соответствующее наименьшему фокусному расстоянию. Естественно, детектор движения эту область (маску) также игнорирует.

Среди прочих возможностей этой телекамеры можно назвать такую полезную функцию, как стабилизация изображения (предусмотрено три степени), которая работает благодаря считыванию изображения не со всей матрицы, а с ее ограниченной площади, т.е. в данном случае мы имеем дело с электронной (цифровой) стабилизацией.

Такая стабилизация пока еще нечасто применяется в телекамерах охранного телевидения, хотя уже стала привычной в бытовых видеокамерах и фотоаппаратах. Принцип работы электронной стабилизации таков. Часть пикселов по краям фотоприемника не участвуют в формировании изображения (при отсутствии дрожания камеры), а отводятся для стабилизации. При колебаниях камеры часть изображения выходит за пределы стандартной области пикселов и попадает на эти резервные пикселы, которые затем используются для формирования кадра.

При необходимости можно воспользоваться зеркальным отражением изображения (как по горизонтали, так и по вертикали). Нельзя не упомянуть настройку фокусировки. Кроме выбора минимальной дистанции фокусировки и чувствительности фокусировки, можно указать и область изображения, по которой она осуществляется. Это может оказаться особенно важным при полностью открытой диафрагме. Если фокусировка будет осуществляться по центру изображения, то, разумеется, в этой области картинка окажется очень четкой, а по краям разрешение заметно снизится. Автоматическая фокусировка изображения по всему кадру в таком случае обеспечит более высокую четкость по краям за счет небольшой расфокусировки изображения в центре.

Переходя к результатам тестирования, начнем с максимального отношения сигнал/шум. Для цветного и черно-белого режимов были получены, как и следовало ожидать, разные значения. При отключенной апертурной коррекции отношение сигнал/шум составило 47 и 55 дБ для цветного и черно-белого режимов соответственно. Включение апертурной коррекции (максимальное значение) снижает отношение сигнал/шум на 1-2 дБ.

Чувствительность этой телекамеры можно охарактеризовать следующим образом. При освещенности 35 лк с отключенной АРУ на минимальном фокусном расстоянии (f=3.5 мм) с полностью открытой диафрагмой (F1.4) уровень сигнала составил 330 мВ (т. е. около 50 IRE), а отношение сигнал/шум 43 дБ. При включении АРУ (с максимальным ограничением) тот же уровень сигнала формируется телекамерой при освещенности 0.75 лк, но отношение сигнал/шум снижается до 18 дБ. При переходе в черно-белый режим при этом же значении освещенности уровень сигнала поднимается до 500 мВ, а отношение сигнал/шум – до 22 дБ. В то же время в заявленных значениях минимальной освещенности порог для черно-белого режима в 20 раз ниже, чем для цветного. Очевидно, что здесь подразумевается использование источника типа А с учетом поглощения в инфракрасном диапазоне длин волн.

Оценка разрешающей способности показала следующее. При минимальном фокусном расстоянии (f=3.5 мм) в цветном режиме на мире 500 ТВЛ модуляция по худшей фазе составила 4% как с отключенной, так и с включенной апертурной коррекцией.

 

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Осциллограммы штриховой миры с плавно возрастающей частотой наглядно демонстрируют, как влияет небольшое диафрагмирование объектива на разрешающую способность в центре изображения. Включение апертурной коррекции, как показано на осциллограмме, позволяет заметно компенсировать снижение коэффициента передачи контраста на высоких пространственных частотах по всему полю изображения. Особо хотелось бы отметить заметное улучшение разрешающей способности в ИК-диапазоне длин волн. Таким образом, при использовании узкополосной ИК-подсветки разрешение оказывается выше, чем в видимом диапазоне длин волн.

Что касается распределения КПК по полю изображения, то эти осциллограммы наглядно демонстрируют, как уменьшение относительного отверстия диафрагмы повышает четкость по краям.

На фокусном расстоянии 5.3 мм соотношение разрешающей способности в центре и на краю изображения заметно улучшается даже при полностью открытой диафрагме, а при частичном закрытии диафрагмы распределение КПК по полю становится практически равномерным, но с небольшим снижением разрешения в центре изображения.

При фокусном расстоянии 8.8 мм с полностью открытой диафрагмой разрешающая способность в центре несколько улучшилась по сравнению с фокусным расстоянием 5.3 мм.

С увеличением фокусного расстояния до 23 мм наблюдаются следующие изменения. Разрешающая способность в центре получилась практически одинаковой как в черно-белом, так и в цветном режимах. В ИК-диапазоне в черно-белом режиме приемлемое разрешение сохраняется в пределах небольшого угла обзора. Неравномерность распределения КПК по полю в цветном режиме хорошо устраняется диафрагмированием. Впрочем, недостатки оптики можно всегда компенсировать апертурной коррекцией.

На близких к минимальному углах обзора качество изображения сохраняется таким же высоким, что наглядно отображено на осциллограмме штриховой миры с плавно возрастающей частотой.

В общем, следует отметить, что на всем реализованном диапазоне фокусных расстояний качество изображения можно считать приемлемым. Резко выраженных асимметрий замечено не было.

Теперь перейдем к цветопередаче. Вся информация по нашим измерениям сведена в соответствующую таблицу внизу страницы. В целом, следует отметить, что измеренные значения ошибок цветовоспроизведения сопоставимы с наилучшими результатами, полученными в ходе тестирования цветных аналоговых телекамер. При источнике освещения с цветовой температурой 3200К существенным искажением можно считать ошибку в передаче зеленого и красного цветов. У обоих этих цветов (наряду с потерей насыщенности) произошло отклонение в цветовом оттенке. По уровням яркости в каналах R, G, B на черном цвете нельзя не отметить привязку уровня черного. При цветовой температуре источника света 5600 К воспроизведение всех цветов можно считать хорошим.

 

                                                     Цветопередача при наблюдении таблицы ИТ-2У

Подведя итоги тестирования любого устройства, мы в первую очередь обращаемся к его заявленным характеристикам. Для телекамеры Sanyo VCC-ZM600P заявлено достаточно высокое горизонтальное разрешение – 540 ТВЛ. Из многочисленных осциллограмм несложно заключить, что однозначно указать разрешающую способность для такого класса устройства без каких-либо пояснений нельзя.

При минимальном фокусном расстоянии с полностью открытой диафрагмой еще можно различить 500 ТВЛ по худшей фазе. Впрочем, и это уже является высоким результатом для телекамеры, использующей матрицу формата 1/4”. Обычно при тестированиях мы используем объективы высокого разрешения, благодаря чему иногда удается получить заявленные значения разрешающей способности телекамеры. Здесь же мы имеем дело с обычными объективами с большим диапазоном фокусных расстояний, а, кроме того, поперечный размер ячейки ПЗС-матрицы меньше примерно на 30%, чем у телекамер с матрицами формата 1/3”, которые чаще всего попадают к нам на тестирование. Что касается максимального отношения сигнал/шум, то здесь никаких претензий к заявленным производителем значениям нет. Значение минимальной освещенности для цветного режима совпало с измеренным, чего нельзя сказать о черно-белом режиме по указанным выше причинам. Не могли не порадовать хорошие результаты, полученные при оценке точности цветопередачи у этой модели. Отдельно стоит отметить высокую функциональность этого устройства.

Конечно, за сочетание такой функциональности и технических характеристик нужно платить соответствующую цену. На момент тестирования стоимость телекамеры Sanyo VCCZM600P составляла 20793 рубля.

Оборудование для тестирования было предоставлено компанией «Аквилон-А».
 
                                          ТЕЛЕКАМЕРА CNB-A1563PL
 

Взятая на тестирование телекамера A1563PL от CNB Technology также недавно появилась на нашем

 
 

рынке. Оборудование этого производителя довольно редко попадает к нам на тестирование, поэтому в этот раз мы решили не обходить стороной эту марку, пользующуюся особой популярностью на российском рынке систем видеонаблюдения. На этой телекамере используется ПЗС-матрица формата 1/4” Sony Super HAD, благодаря которой достигается разрешение 480 ТВЛ. Другой особенностью A1563PL можно назвать широкий диапазон регулировки фокусного расстояния (от 3.3 до 99 мм). Производитель также указывает на применение нечеткого управления с использованием цифровой обработки сигнала, дистанционное управление через RS-485, экранное меню настроек.

На задней стенке корпуса расположены контакты для подключения питания и дистанционного управления, кнопки управления фокусировкой и оптическим увеличением, которые также используются для навигации по экранному меню. Здесь же расположен переключатель компенсации длины кабеля. Однако компенсация заключается только в корректировке уровня сигнала, но никаких коррекций в АЧХ выходного видеосигнала не вносит.

Несмотря на большое разнообразие настроек этой телекамеры, мы обратили внимание на отсутствие некоторых ключевых функций, таких как внешнее управление переключением «день/ночь» и автоматический электронный затвор. Впрочем, необходимости в автоматическом электронном затворе нет, так как автоматической регулировки диафрагмы хватает, чтобы формировать изображение без перенасыщения при освещенностях более 100000 лк. Однако внешнее переключение из дневного режима в ночной и обратно не помешало бы, так как при автоматическом переключении могут возникнуть трудности, если используемая ИК-подсветка будет обладать высокой мощностью. Более того, в настройке автоматического управления переключением «день/ночь» отсутствует регулировка уровня переключения, а имеется только подстройка времени задержки переключения.

Тем не менее, несмотря на отсутствие этих функций, телекамера обладает некоторыми оригинальными особенностями. Если не брать в расчет такие характеристики, как освещенность объекта, спектральная чувствительность фотоприемной матрицы, спектральный состав излучения падающего на нее, коэффициент светопропускания объектива, то яркость изображения зависит от времени накопления заряда, усиления сигнала и относительного отверстия диафрагмы. На телекамере CNBA1563PL предусмотрено как полностью автоматическое управление экспозицией и усилением, так и полностью ручная подстройка всех параметров. Также можно вручную управлять одним из параметров (усиление, диафрагма, время накопления), а остальные будут подстраиваться автоматически (за исключением времени накопления). Подобные возможности могут оказаться весьма полезными, когда необходимо внести коррективы в работу автоматики. Для наблюдения в условиях слабой освещенности предусмотрено дополнительное накопление заряда. Функция автоматического баланса белого в обязательном порядке присутствует на телекамере, но предусмотрена также ручная корректировка этой функции. Детектор движения реализован весьма примитивно. В нем предусмотрен выбор зон обнаружения и порога чувствительности. Так как отдельного тревожного выхода нет, то об обнаружении движения телекамера может сигнализировать только выводом предупреждения непосредственно на экран.

Регулировка резкости (апертурная коррекция) позволяет установить баланс между приемлемой детализацией изображения и его зашумленностью. Как показывают результаты тестирования, степень апертурной коррекции может существенно повлиять на максимальное отношение сигнал/шум.

Однако начнем описание результатов тестирования с гамма-коррекции. Ее показатель оказался равным 0.45. В цветном режиме из-за цветовых шумов настраиваемая резкость изображение практически не повлияла на максимальное отношение сигнал/шум, в обоих случаях оно составило 45 дБ. В черно-белом режиме крайним значениям регулировки резкости соответствуют значения 48 дБ и 55 дБ соответственно. Тот факт, что при максимальной четкости изображения полученное отношение сигнал/шум соответствует заявленному, заслуживает уважения.

Что касается чувствительности и минимальной освещенности, то можно сказать следующее. В цветном режиме при отключенной АРУ и минимальном фокусном расстоянии (чему соответствует наибольшее относительно отверстие диафрагмы) уровень сигнала 525 мВ был получен при освещенности 55 лк. Невысокое отношение сигнал/шум – 41 дБ – обусловлено цветовыми шумами (при этом регулировка резкости стояла в минимальном положении). В черно-белом режиме при освещенности 35 лк телекамера формирует сигнал 450 мВ (АРУ отключена) с отношением сигнал/шум 51 дБ. При включении АРУ в цветном режиме при освещенности 1.5 лк уровень сигнала составил 420 мВ (60 IRE), а отношение сигнал/шум - 22 дБ. В ночном режиме при освещенности 0.8 лк эти величины составили соответственно 360 мВ (50 IRE) и 20 дБ. Таким образом, по параметру минимальной освещенности телекамера также удовлетворяет заявленным характеристикам.

Чтобы оценить целесообразность включения дополнительного накопления мы решили снизить освещенность до 0.035 лк (в 35 раз выше заявленного порога), и, несмотря на высокий уровень сигнала 500 мВ, такое изображение даже при наблюдении статичной сцены пригодным считать нельзя, так как отношение сигнал/шум составляет всего 16 дБ.

Прежде чем перейти к анализу осциллограмм, характеризующих разрешающую способность телекамеры, приведем конкретные цифры, полученные при минимальном фокусном расстоянии, полностью открытой диафрагме и включенной на максимум апертурной коррекции. В цветном режиме по лучшей фазе на мире 480 ТВЛ модуляция составила 23%, а по худшей – 8%. Более высокие результаты были получены в черно-белом режиме (без ИК-фильтра) в видимом диапазоне длин волн (400-700 нм). На мире 500 ТВЛ модуляция по худшей фазе составила 18%, а по лучшей – 39%, но в штриховой мире 520 ТВЛ все 9 штрихов не воспроизводятся. Тем не менее, полученные цифры полностью удовлетворяют заявленным значениям.

По осциллограммам, соответствующим минимальному фокусному расстоянию, отметим, что разрешающая способность в черно-белом режиме на длине волны 835 нм немного превосходит соответствующую характеристику в цветном режиме. Апертурная коррекция не в состоянии справиться с резким снижением по краям коэффициента передачи контраста на мире 400 ТВЛ.

С увеличением фокусного расстояния до 7.6 мм улучшения разрешающей способности в центре не наблюдается, но зато имеет место выравнивание распределения КПК по полю изображения. Уменьшение отверстия диафрагмы немного снижает разрешающую способность.

 

  
  
  
  
  
  
  
  
  

При фокусном расстоянии 22 мм соответствующие осциллограммы особых отличий не демонстрируют.

Особо хотелось бы отметить улучшение разрешения на максимальном фокусном расстоянии (99 мм).

В целом, если говорить о качестве используемой оптики, то следует отметить невысокое разрешение по краям и как характерную особенность снижение разрешающей способности уже при небольшом диафрагмировании.

Телекамера характеризуется качественным воспроизведением цветов, и по этому параметру заслуживает высокой оценки. Все данные измерения цветопередачи мы, как обычно, сводим в отдельную таблицу.

Комментируя эту таблицу следует сказать, что наибольшая ошибка цветовоспроизведения при цветовой температуре источника света 3200 К наблюдается на зеленом и пурпурном цветах. Причем для зеленого характерно снижение цветовой насыщенности, а для пурпурного – изменение цветового оттенка в сторону красного. При наблюдении с источником освещения цветовой температуры 5600 К у зеленого цвета, помимо насыщенности, искажается оттенок, а ошибка в передаче красного связана с возросшей цветовой насыщенностью. Здесь будет уместно отметить, что если при текущей регулировке уровня сигнала на белом имеет место перенасыщение, то не исключено появление заметных цветовых искажений.

 

                                           Цветопередача при наблюдении таблицы ИТ-2У

Подводя итоги тестирования телекамеры CNB-A1563PL, хотелось бы отметить правдивое указание значений всех основных параметров (за исключением порога минимальной освещенности в режиме накопления) и хорошую цветопередачу. К сожалению, на телекамере отсутствует внешнее переключение между режимами «день/ночь», а также имеются замечания относительно оптики, которые были отмечены выше статье.

Стоимость этой телекамеры на момент проведения тестирования составляла 12073 рубля.

Оборудование для тестирования предоставлено компанией «БайтЭрг».
 
                                         ТЕЛЕКАМЕРА SUNKWANG SK-Z141X
 

Под маркой Sunkwang потребителю предлагается большое количество телекамер различного

исполнения. Среди новинок в линейке телекамер со встроенным объективом-трансфокатором представлена модель SK-Z141X, обладающая 264-кратным увеличением (22-кратное оптическое и 12-кратное цифровое). Как и другие участники данного тестирования, она обладает автоматической фокусировкой изображения. К характерным особенностям этой модели относится функция компенсации фоновой засветки, высокое разрешение, экранное меню, ночной режим с подвижным ИК-фильтром и дистанционное управление через интерфейс RS-485.

Корпус телекамеры отличается небольшими размерами. На задней стенке расположены кнопки управления экранным меню, которые также используются для регулировки оптического увеличения и фокусировки изображения. Имеется также отдельная кнопка для выбора режима фокусировки, что избавляет от лишнего обращения к экранному меню. На заднюю стенку вынесен традиционный набор контактов для управления фокусировкой, фокусным расстоянием, экранным меню. Предусмотрено подключение через интерфейс RS-485, а также внешнее управление между переходами «день/ночь».

Работа автоматической экспозиции состоит только лишь в автоматической регулировке диафрагмы. Тем не менее, в меню настроек регулировке SHUTTER соответствуют не только фиксированные значения времени накопления от 1/50 до 1/10000 с, но и положение AUTO. Когда регулировка установлена в этом положении, то компенсация высокой освещенности наблюдаемой сцены осуществляется за счет АРД. При очень высоких уровнях освещенности АРД работает нестабильно, и поэтому нельзя однозначно сказать, что при минимальном относительном отверстии диафрагмы включается автоматическая регулировка накопления заряда.

Компенсация фоновой засветки работает по центральной области изображения. Всего предусмотрено три степени компенсации.

Автоматическую регулировку усиления можно отключить. Кроме того, для АРУ можно выбрать одно из трех значений ограничения максимального усиления. В технических характеристиках говорится о максимальном ограничении 28 дБ, по нашим приблизительным подсчетам оно составляет около 34 дБ. При среднем и максимальном ограничении усиления на телекамере может функционировать автоматическое переключение «день/ночь» независимо от заданного времени накопления заряда.

Интересной особенностью этой телекамеры является указание границ переходов из дневного режима в ночной (а также обратно) в люксах. Минимальный интервал между пороговыми значениями освещенности составляет 5 лк (максимальный 13 лк: 2 лк в ночной режим, 15 лк в дневной), а задержка переключения регулируется от 2 до 15 с. Такая детальная настройка может существенно снизить вероятность ошибочных переключений из ночного режима в дневной, а также отличается наглядностью. Здесь стоит подчеркнуть, что, рассчитывая освещенность, телекамера учитывает изменение максимального относительного отверстия диафрагмы при изменении фокусного расстояния.

Подстройка баланса белого может осуществляться автоматически (с возможностью фиксации текущего значения) или вручную. Кроме того, можно выбрать два фиксированных значения цветовой температуры: 3200К и 5600К. В настройках телекамеры присутствует также регулировка апертурной коррекции, однако, как будет видно из результатов тестирования, она лишь незначительно сказывается на резкости изображения. Минимальному ее значению в настройках соответствует изображение с уже завышенной апертурной коррекцией. Причем в горизонтальном направлении она значительно выше, чем в вертикальном. При максимальном значении резкости она приблизительно одинакова в обоих направлениях.

Через экранное меню настроек можно получить доступ и к таким дополнительным функциями, как зеркальное отображение, инверсия яркости, а также разрешить цифровое увеличение изображения, регулировать чувствительность подстройки фокусного расстояния и фокусировки. Телекамера поддерживает следующие протоколы управления через интерфейс RS-485: SK-S, PELCO-P, PELCO-D.

Показатель гамма-коррекции на данной телекамере не регулируется и соответствует примерно 0.48, т. е. не сильно отличается от стандартного значения, которое, как известно, равно 0.45.

Максимальное отношение сигнал/шум зависит от того, в каком режиме работает телекамера (цветном или черно-белом). Нельзя не отметить скромность производителя при указании этой характеристики (>45 дБ). Именно такое значение, т. е. 45 дБ, и было получено в цветном режиме, а в черно-белом при обоих крайних положениях регулировки резкости изображения было получено 50 дБ.

Что касается разрешающей способности, то характер ее изменения при разных фокусных расстояниях наглядно показан на осциллограммах штриховой миры. На минимальном фокусном расстоянии (f=3.9 мм) были сняты пять осциллограмм такой миры с различными настройками: в цветном режиме с минимальной и максимальной резкостью изображения, при полностью открытой диафрагме и при частично закрытой диафрагме (примерно F18), а также в черно-белом режиме в видимом диапазоне длин волн и в ИК-диапазоне. Как видно из осциллограмм, регулировка резкости, т. е. апертурной коррекции, на данной телекамере малоэффективна, и небольшое диафрагмирование также практически не сказывается на разрешающей способности в центре изображения. В плане разрешающей способности черно-белый режим мало отличается от цветного, а если говорить именно об ИК-диапазоне (λ=835 нм), то здесь разрешение заметно снижается по отношению к видимому диапазону (λ=400-700 нм). Более того, как показано на осциллограммах штриховой миры 400 ТВЛ, на длине волны 835 нм наблюдается очень заметное снижение разрешающей способности от центра к краю.

Измерение разрешающей способности по штриховым мирам, содержащим 9 штрихов, на фокусном расстоянии 3.9 мм показало следующее. На штриховой мире 480 ТВЛ по худшей фазе модуляция составила 5%, а по лучшей – 9%. Таким образом, можно говорить о хорошем соответствии измеренного разрешения с заявленным производителем значением.

При фокусном расстоянии 7 мм картина меняется незначительно. В цветном режиме при полностью открытой диафрагме наблюдается снижение разрешающей способности по сравнению с фокусным расстоянием 3.9 мм, однако с уменьшением относительного отверстия диафрагмы разрешение заметно улучшается. Причем диафрагмирование положительно сказывается не только на разрешении в центре, но и по краям изображения, что видно по осциллограмме штриховой миры 400 ТВЛ длиной во всю строку. При полностью открытой диафрагме черно-белый режим в диапазоне 400-700 нм ничем не отличается от цветного, а вот на длине волны 835 нм распределение КПК по полю изображения становится более равномерным.

 

  
  
  
  
  
  
  
  
  

С увеличением фокусного расстояния до 20 мм наблюдается повышение разрешающей способности в центре изображения и улучшение его распределения по полю изображения.

Но на фокусном расстоянии близком к максимальному (80 мм) вновь имеет место снижение разрешения, как это отображено на соответствующей осциллограмме.

Также наблюдается довольно интересная особенность: при автоматической фокусировке телекамера на самом деле дает небольшую расфокусировку, чтобы немного поднять резкость по краям за счет потери КПК на высоких пространственных частотах в центре изображения.

Оценка порога минимальной освещенности для этой телекамеры показала следующие результаты. В цветном режиме при освещенности 60 лк (АРУ отключена) телекамера формирует сигнал 490 мВ, а отношение сигнал/шум составляет 45 дБ. Если автоматической регулировке усиления соответствует максимальное ограничение, то при освещенности 0.8 лк телекамера сможет сформировать уровень сигнала 390 мВ с отношением сигнал/шум 19 дБ. Включение черно-белого режима при этой освещенности позволяет повысить уровень сигнала до 470 мВ, а отношение сигнал/шум поднимается до 24 дБ. В общем, полученные результаты сильно разнятся с заявленным значением. Не лишним будет добавить, что заявленное значение минимальной освещенности в среднем соответствует аналогичной характеристике телекамер с матрицей формата 1/2”, для которых, разумеется, характерна более высокая световая чувствительность.

Как видно из таблицы данных по цветопередаче, результаты оказались далеко не лучшими. Очень сильные искажения наблюдаются на желтом и красном цветах при обеих цветовых температурах источника света, т. е. 3200К и 5600К. При освещении с цветовой температурой 3200К бросается в глаза большая ошибка в передаче зеленого и пурпурного цветов. Причем зеленый цвет отличается весьма ощутимым искажением цветового оттенка. То же можно сказать и о красном цвете: его цветовой оттенок смещен в сторону пурпурного. Если во всех этих пересчетах отбросить ошибку ΔE на белом и черном, то суммарный индекс цветопередачи окажется еще ниже.

 

                                                    Цветопередача при наблюдении таблицы ИТ-2У

В заключение тестирования телекамеры Sunkwang SK-Z141X отметим ее основные характеристики. Максимальное горизонтальное разрешение 480 ТВЛ было получено при минимальном фокусном расстоянии. Как показывают осциллограммы штриховых мир с плавно возрастающей частотой, при увеличении фокусного расстояния (уменьшении угла обзора) разрешающая способность в центре падает. Апертурная коррекция включена на телекамере постоянно, и регулировка SHARPNESS, отвечающая за резкость изображения, практически никак не сказывается на воспроизведении мелких деталей. Нельзя дать высокую оценку качеству изображения в черно-белом режиме и в ИК-диапазоне. Результаты измерения минимальной освещенности практически не выделяются на фоне других участников данного тестирования, однако совсем несопоставимы с заявленным значением. Что касается точности цветопередачи, то полученные результаты, к сожалению, никак нельзя назвать удовлетворительными.

На то время, когда проводилось тестирование, стоимость телекамеры Sunkwang SK-Z141X составляла 366 долларов.
Оборудование для тестирования предоставлено компанией «Сатро-Паладин».
 
                                                       ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
В заключение мы традиционно постараемся подвести общий итог тестирования по всем телекамерам, включенным в этот тест-драйв, сравнить их между собой и дать некоторые советы по их применению.

Для объективного заключения по выбранным моделям телекамер со встроенным объективом-трансфокатором, сначала отметим общие для всех особенности. Во-первых, это относительно низкая чувствительность по сравнению с большинством современных телекамер. Поэтому вряд ли стоит их использовать в условиях низкой освещенности. Более того, с уменьшением угла обзора заметно снижается светосила объектива. Во-вторых, в большинстве телекамеры продемонстрировали хорошее соответствие значений заявленных и измеренных характеристик.


По точности цветовоспроизведения следует выделить модели Sanyo VCC-ZM600P и CNB-A1563PL, показавшие очень хорошие результаты. При этом обе эти модели также отличает сохранение высокой разрешающей способности при углах обзора, которые близки к минимальному (в ином случае дальнейшее оптическое увеличение теряет смысл).

Как уже мы говорили в начале статьи, однозначно указывать значение разрешающей способности в ТВ-линиях нельзя, так как следует оговаривать определенное количество факторов: расстояние до плоскости наведения, фокусное расстояние, отверстие диафрагмы, не говоря даже о такой величине, как глубина модуляции на данной пространственной частоте, которая вообще никем и никогда не указывается.

Если отталкиваться от следующих значений основных параметров: фокусное расстояние минимальное, диафрагма полностью открыта, апертурная коррекция полностью включена, то у всех телекамер, за исключением Sunkwang SK-Z141X, она оказалась около 500 ТВЛ, однако только у этой модели и у CNB-A1563PL полученный результат совпал с заявленным значением.

Напоследок сделаем несколько замечаний отдельно по каждой телекамере.

Имеющаяся на телекамере Sanyo VCC-ZM600P функциональность действительно может быть очень эффективно использована, а в совокупности с полученными результатами можно сказать, что ее довольно высокая стоимость вполне оправдана. Также эту модель на фоне других отличает наличие автоматического электронного затвора.

Телекамера Samsung SCC-C4233 тоже обладает высокой функциональностью, но применение трансфокатора с очень широким диапазоном регулировки фокусного расстояния заставляет мириться с его некоторыми недостатками.

Наряду с тем, что телекамера CNB-A1563PL показала весьма хорошие результаты тестирования, к сожалению, на ней не реализован весь потенциал доступных функций.

На телекамере Sunkwang SK-Z141X мы встретили очень оригинальную настройку автоматического переключения «день/ночь», когда пороговые уровни освещенности можно указывать прямо в люксах. Впрочем, больше в ней нечего отметить, за исключением, пожалуй, очень доступной цены.

От себя хотим сделать еще одно замечание. С возрастанием кратности увеличения фокусного расстояния, абсолютное уменьшение угла обзора становится все меньше, поэтому для визуального восприятия 30 и 32-х кратного увеличения разницы практически нет, и величина кратности носит уже чисто маркетинговый характер.
 

                 Опубликовано с разрешения редакции журнала ProSystemCCTV

  Тестирование телекамер со встроенным трансфокатором
Версия для печати
 








Введите число
две тысячи пятьсот семьдесят шесть
цифрами*:

* поля обязательны для заполнения