Матрицы для камер видеонаблюдения. На что обращать внимание? / Хабр

Качество изображения видеокамеры во многом зависит от используемого в ней светочувствительного сенсора (матрицы). Ведь поставь хоть лучший процессор для оцифровки видео – если на матрице получено плохое изображение, хорошим оно уже не станет. Попытаюсь популярно объяснить, на что следует обращать внимание в характеристиках сенсора камеры видеонаблюдения, чтобы потом не было мучительно больно при взгляде на изображение…

Тип матрицы

В интернете вы наверняка найдете информацию о том, что в камерах видеонаблюдения применяются CCD (ПЗС, прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) светочувствительные матрицы. Забудьте! Давно остался только CMOS, только хардкор.

CCD матрицы, при всех их достоинствах (лучшая светочувствительность и цветопередача, меньший уровень шумов) – уже практически не используются в видеонаблюдении. Потому что сам принцип их действия CCD матриц – последовательное считывание заряда по ячейкам – слишком медленный, чтобы удовлетворить запросы быстрых современных видеокамер высокого разрешения.

Ну и самое главное CCD дороже в производстве, а в условиях современной высококонкурентной среды на счету каждая копейка прибыли. Вот почему все ключевые производители сосредоточились на выпуске именно CMOS матриц.

Осталось производителей, между прочим, не так и много. Крупнейшими, по состоянию на начало 2017 года, являются компании: ON Semiconductor Corporation (в свое время поглотившая известную профильную компанию Aptina), Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics и Sony Corporation. Кроме того, матрицы для собственных нужд производит, например, компания Canon, Hikvision.

Конкуренцию старым брендам пытаются создать молодые, полные энтузиазма и денег китайские чипмейкеры «второго эшелона», вроде компании SOI (Silicon Optronics, Inc.) и др. Трудно сказать, выживет ли молодая поросль, когда на рынке CMOS сенсоров наступит насыщение и станет слишком тесно. Но в любом случае в этом сегменте не исключено появление новых игроков и обострение борьбы, ведь наладить производство CMOS сенсоров не слишком и сложная по современным меркам задача.

Крупные мировые бренды типа Hikvision или Dahua обычно предпочитают работать с производителями матриц первого эшелона или собственными. Локальные же ведут себя по разному. Например, Tecsar даже в недорогих камерах использует матрицы с хорошей репутацией от ON Semiconductor, Omnivision и Sony. В в ассортименте других “народных” марок, например Berger, широко представлены сенсоры SOI и т.д.

https://youtu.be/7UE-NU6a1CA

Как делаются матрицы цифровых камер

Лидерские качества CMOS

CMOS технология предусматривает размещение электронных компонентов (конденсаторов, транзисторов) непосредственно в каждом пикселе светочувствительной матрицы.

Структура пикселя и CMOS матрицы

Это уменьшает полезную площадь светочувствительного элемента и снижает чувствительность, плюс активные элементы повышают уровень собственных шумов матрицы. Зато технология позволяет осуществлять преобразование заряда светочувствительного элемента в электрический сигнал прямо в матрице и гораздо быстрее сформировать цифровой сигнал изображения, что критично для видеокамер. Именно поэтому CMOS лучше подходят для камер видеонаблюдения, где требуется быстрая смена кадров.

Принцип работы CCD и CMOS матриц

Плюс возможность произвольного считывания ячеек CMOS матрицы дает возможность буквально «на лету» изменять качество и битрейт получаемого видео, что невозможно для CCD. А энергопотребление CMOS-решений ниже, что тоже немаловажно для компактных камер наблюдения.

Да будет цвет

Для получения цветного изображения матрица разлагает световой поток на составляющие цвета: красный, зеленый и синий. Для этого используются соответствующие светофильтры. Разные производители варьируют размещение и количество светочувствительных элементов разного цвета, но суть от этого не меняется.

Принцип формирования изображения на светочувствительной матрице:

Р – светочувствительный элемент
Т — электронные компоненты

Как устроен и работает КМОП сенсор камеры можно также посмотреть на этом видео от Canon:

CMOS матрицы всех производителей базируются на вышеописанных общих принципах, отличаясь лишь в деталях реализации на кремнии. Например, в погоне за дешевизной и сверхприбылью, чипмейкеры стараются выпускать матрицы как можно меньшего размера. Расплата за это неизбежна…

Почему большой – это хорошо

Типоразмер (или другими словами формат) матрицы обычно измеряют по диагонали в дюймах и указывают в виде дроби, например 1/4″, 1/3″, 2/3″, 1/2 дюйма и др.

Первое правило выбора лучшей матрицы довольно простое: при одинаковом количестве пикселей (разрешении), чем больше физические размеры сенсора – тем лучше. У большей матрицы крупнее пиксели, а значит, она улавливает больше света. Пиксели большей матрицы расположены менее тесно, а значит меньше влияние взаимных помех и ниже уровень паразитных шумов, что напрямую влияет на качество получаемого изображения. Наконец, более крупная матрица позволяет получить большие углы обзора при использовании объектива с одним и тем же фокусным расстоянием!

Светочувствительная матрица производства ON Semicondactor для камер видеонаблюдения

Светочувствительная матрица, установленная на плате видеокамеры

Увы, большеформатные матрицы в массовых камерах видеонаблюдения сейчас практически не используются в силу дороговизны и самих матриц, и объективов для них, которые должны иметь более крупные линзы и, соответственно, габариты и стоимость.

На сегодня в камеры устанавливают в основном матрицы типоразмера 1/2″ – 1/4″ (это самые крошечные). Выбирая камеру, нужно четко понимать, что покупая ультрадешевую модель с 1/4″ матрицей производства SOI и крохотным объективом с пластиковыми линзами сомнительной прозрачности, вы не сможете создать систему видеоконтроля приемлемого качества, на которой можно было бы хорошо различать небольшие детали отснятых событий, особенно при съемке в условиях слабой освещенности.

Выбирая же камеру с матрицей Sony типоразмера 1/2.8″ вы априори получите гораздо лучший результат по качеству видео, камеру с такой матрицей уже вполне можно использовать в профессиональной системе видеонаблюдения. И чувствительность у такой камеры будет заведомо выше, что позволит лучше снимать в условиях слабой освещенности: в плохую погоду, в сумерках, в полутемном помещении и т.п. С увеличением разрешения при том же размере матрицы светочувствительность падает, и это тоже нужно учитывать при выборе. Для камеры, установленной в темной подворотне у черного хода, имеет смысл выбрать матрицу с меньшим разрешением и более высокой чувствительностью, чем камеру ультравысокого разрешения с низкой чувствительностью матрицы на которой из-за шумов ничего нельзя будет толком различить.

Светочувствительность

Светочувствительность матрицы определяет возможность ее работы в условиях слабого окружающего освещения. С точки зрения физики это выглядит совсем банально: чем меньше световой энергии достаточно для получения изображения матрицей, тем выше ее светочувствительность. Но! Будем откровенны, гнаться за высокой чувствительностью уже особо не стоит. Дело в том, что современные камеры видеонаблюдения благополучно переходят в режимы «день/ночь», при снижении освещенности переводя матрицу в режим черно-белого изображения с более высокой чувствительностью. Плюс автоматическое включение инфракрасной подсветки дает камерам возможность отлично снимать даже в полной темноте. Например, в закрытом помещении без окон и с выключенным светом, когда об уровне какой-то внешней освещенности даже речи нет. Светочувствительность остается критичной для камер лишенных ИК подсветки, но использовать такие в современном видеонаблюдении – почти моветон. Хотя корпусные модели без подсветки все еще продаются, конечно.

Сравнение матриц разных производителей

Вообще правило таково: чем выше освещенность, тем лучше снимет матрица и, соответственно, камера. Поэтому не рекомендуется ставить камеры по полутемным закоулкам, даже если у них хорошая чувствительность. Имейте в виду, что в спецификации матриц камер обычно указывается минимальный уровень освещенности, когда можно зафиксировать хоть какое-то изображение. Но никто не обещает, что это изображение будет хотя бы приемлемого качества! Оно будет отвратительным в 100% случаев, на нем с трудом можно будет что-либо разобрать. Для достижения хотя бы удовлетворительного результата рекомендуется снимать как минимум при освещенности хотя бы в 10-20 раз большей, чем минимально допустимая для матрицы.

Производители придумали ряд технических решений, чтобы улучшить чувствительность CMOS матриц и снизить потери света в процессе фиксации изображения. Для этого в основном используется один принцип: вынести светочувствительный элемент как можно ближе к микролинзе матрицы, собирающей свет.

Сначала компания Sony предложила свою технологию Exmor, сократившую путь прохождения света в матрице:

Затем прогрессивные производители дружно перешли на использование матриц с обратной засветкой, позволяющей не только сократить путь света сквозь матрицу, но и сделать полезную площадь светочувствительного слоя больше, разместив его над другими электронными элементами в ячейке:

Технология обратной засветке дает камере максимальную чувствительность. Отсюда вывод – «при прочих равных условиях» лучше приобрести камеру использующую матрицу с обратной засветкой, чем без таковой.

Для улучшения изображения в условиях слабого освещения для слабочувствительных дешевых матриц производители камер могут использовать различные ухищрения. Например, режим «медленного затвора», а говоря проще – режим большой выдержки. Однако «размазывание» контуров движущихся объектов уже на этапе фиксации изображения матрицей в таком режиме не позволяет говорить о мало-мальски качественной видеосъемке, поэтому такой подход совершенно неприемлем в охранном видеонаблюдении, где важны детали.

Определенным прорывом в качестве изображения стало появление технологии Starlight, впервые появившейся в камерах Bosch в 2012 году. Эта технология, благодаря комбинации огромной светочувствительности матрицы (порядка 0,0001 — 0,001 люкс) и очень эффективной технологии шумоподавления позволила получать очень качественное цветное изображение с видеокамер в условиях слабой освещенности и даже в ночное время.

Тогда как традиционный способ преодоления слабой освещенности – использование ИК подсветки – дает возможность получить четкое изображение лишь в монохромном режиме (оттенках серого), камеры с технологией Starlight позволяют получить цветную картинку, обладающую гораздо большей информативностью. В частности, при слабой освещенности система видеонаблюдения с технологией Starlight легко сможет различать цвета автомобилей, одежды и др. важные признаки.

Вот демонстрация технологии Starlight в действии:

Итоги

При выборе камеры видеонаблюдения обязательно обращайте внимание на характеристики матрицы, а не только ее разрешение. Ведь от этого в значительной степени будет зависеть качество изображения, а следовательно и полезность камеры. В первую очередь следует обращать внимание на надежный бренд, типоразмер и разрешение матрицы, светочувствительность принципиальна лишь для камер лишенных ИК-подсветки.

Очень рекомендую брать камеру с матрицей, по которой можно найти вменяемый даташит с подробной информацией, а не покупать кота в мешке. Например, вы легко найдете спецификации на матрицы производства ON Semiconductor, Omnivision или Sony. А вот мало-мальски подробных характеристик матриц SOI не сыскать днем с фонарем. Возникает подозрение, что производителю есть что скрывать…

А общий итог такой: CMOS матрицы безоговорочно победили в устройствах видеонаблюдения и в ближайшем будущем не собираются сдаваться какой-либо конкурирующей технологии.

Что такое матрица в камере видеонаблюдения ? В чем разница и какая лучше ?

• Главная
• Что такое матрица в камере видеонаблюдения ?

При выборе камеры видеонаблюдения многие покупатели руководствуются углом обзора объектива, фокусным расстоянием, количеством пикселей, но почему-то забывают о качественных характеристиках матрицы. Зачем нужна матрица в видеокамере Dahua, какой она бывает и чем отличается – обо всем этом вы узнаете из данной статьи.

Матрицей называют специализированную интегральную микросхему, состоящую из светочувствительных фотодиодов, работающую по определенной технологии. Другими словами, она является основным фотоэлементом видеокамеры, который позволяет преобразовывать свет в электричество.

Классификация матриц

Существует два основных типа матриц:

• CCD. Изначально вся информация собирается в аналоговом виде, а затем оцифровывается.
• CMOS. В данном случае каждый пиксель оцифровывается изначально.

У каждого типа есть свои плюсы и минусы. К положительным характеристикам матриц CCD следует отнести:

• отличную эффективность;
• высокую чувствительность;
• небольшое количество шумов.

Что касается минусов, то здесь необходимо отметить такие факторы, как:

• высокая стоимость;
• большое количество потребления энергии;
• сложная технология производства.

Если говорить о матрицах CMOS, то они смотрятся более предпочтительнее, так как обладают:

• низкой ценой;
• небольшим энергопотреблением;
• простотой в производстве;
• наличием возможности развивать технологию дальше;
• быстродействием, позволяющим фиксировать до 500 кадров в секунду.

Из слабых сторон CMOS следует отметить только низкую чувствительность.

Помимо типа работы, матрица в камере видеонаблюдения делится по своему типоразмеру, который указывается в виде дробного числа, например, 1/4″, и измеряется по диагонали в дюймах. Чем больше физический размер сенсора, тем крупнее пиксели, а соответственно и лучше происходит улавливание света. Свободное расположение пикселей снижает количество взаимных помех и паразитных шумов, что позволяет получить более качественное изображение. И еще большая матрица способствует получению большего угла обзора в случае применения объектива с одним фокусным расстоянием. Ознакомится с камерами Dahua и различными типами матриц можете в категории видеокамеры dahua-technology. com.ua/videokamery/

2018-05-14 14:45:24

0

1342

Комментарии:

Рекомендуемые статьи

Full-color – инновационная технология для качественной съемки

Плохое освещение на объекте существенно снижает качество съемки. Эта проблема усугубляется тем, что большинство преступлений происходит именно ночью, а при плохом качестве будет сложно идентифицировать личность. Именно по этой причине производитель Dahua активно работает над тем, чтобы исправить ситуацию – повысить качество картинки при плохом освещении. Стандартно проблема решается при помощ..

2022-10-24 00:00:00

Матрица для видеонаблюдения: 2 вида + 5 параметров и выводов

Качество получаемой с камеры картинки напрямую зависит от светочувствительного сенсора, то есть от матрицы видеонаблюдения. Можно поставить процессор последней модели и купить профессиональную технику для съемки, но если матрица не справляется с задачей, изображение лучше не станет.

Основная задача матрицы

Матрица камеры видеонаблюдения является основным элементом всей системы наблюдения. Он представляет собой интегральную схему фотодиодов и выполняет одну задачу: формировать изображение, на которое фокусируется объектив.

Два типа матриц

На сегодняшний день существует два варианта матриц:

• ПЗС – преобразует пиксели в аналоговый сигнал;
• CMOS — преобразует пиксели в цифровой сигнал.

Аналоговая матрица считается более светочувствительной и лучше передает цвет изображения. В то же время цифровой тип потребляет меньше энергии, стоит дешевле и имеет широкий динамический диапазон.

Но сейчас на рынке в 99% случаев камеры имеют КМОП матрицу, а ПЗС можно встретить только в старых аналоговых устройствах.

5 параметров выбора матрицы

При выборе устройства не обязательно сразу покупать камеры видеонаблюдения с матрицей Sony. Стоит присмотреться к пяти важным параметрам, которые необходимо учитывать перед покупкой: разрешение

,

,
• . Он показывает количество пикселей на размер матрицы. Чем выше разрешение, тем четче и детальнее будет изображение;
• сканирование. Вы найдете прогрессивную развертку только в современных камерах. Этот тип передачи сигнала необходим для наблюдения;
Формат
• . Чем больше матрица, тем больше света будет на нее падать. Это означает, что камера будет лучше снимать в темноте;
• соотношение сторон кадра и матрицы. Самый удобный и распространенный формат — 16:9;
• «коридорная» стрельба. Этот вариант удобен для просмотра узких мест. Для этого требуется камера, которая может поворачивать объектив на 90 градусов.

Как избежать вопроса выбора и покупки матрицы?

Чтобы не увязнуть в бесконечных вариациях матрицы, можно пойти другим путем. Рассмотрим услугу умного видеонаблюдения Faceter:

• превращает любую камеру в «умное» устройство с возможностью анализа ситуации;
• предлагает управление в режиме реального времени;
• позволяет удаленно управлять видеонаблюдением и камерами;
• получает уведомления о тревожных ситуациях в момент их обнаружения.

Для того, чтобы сервис превратился в полноценную систему видеонаблюдения, вам понадобится либо IP-камера, либо обычный телефон. Подключение осуществляется через мобильное приложение.

Faceter подходит как для дома, так и для бизнеса.

Выводы по теме

При выборе матрицы в магазине в 99% случаев вы найдете CMOS. Вы можете искать светочувствительный датчик по производителю (например, Sony) или требуемым техническим характеристикам.

Но если вы ищете инструмент попроще и поуниверсальнее, то подойдет сервис видеонаблюдения Faceter. Система работает автоматически и комплексно.

Быстро развертываемые решения для беспроводного наблюдения

Модульная платформа наблюдения MATRIX

Одно устройство MATRIX адаптируется к множеству различных применений:

• Расследования — тайные/открытые
• Спецназ
• Быстрое развертывание
• Ношение в руках/на теле
• На столбе
• Разбивка
• Автомобильный
• Логистика — Транспортный поток/LPR
• Особые события
• И многое другое.

Ставьте видео где угодно, команда видит видео везде.

Совместимость с универсальной камерой

Универсальный вход питания 12 В постоянного тока

МАТРИЦА Брошюра

Характеристики	Преимущества
Полностью интегрированное решение	Универсальная платформа наблюдения Наблюдение там, где не могут пройти провода Возможности камеры Plug & Play Работа «Easy Button» с MasterKEY
Просмотр в режиме реального времени / просмотр в реальном времени	Противостояние Групповая ситуационная осведомленность Защищенная связь
Портативный дизайн	Развертывание в секундах Очень ограниченное время настройки Беспроводная связь, автономная работа Прочные компоненты для жестких условий эксплуатации Платформа MATRIX легко интегрируется в RDC
Коллекция доказательств	Проверенная цепочка поставок Проверенное хранилище vvideo с историей пробных случаев
Качество видео	Посмотрите, что вам нужно увидеть, когда вам нужно это увидеть Четкое, плавное видео улучшает доказательства Миссия диктует выбор камеры Поддержка нескольких камер способствует успеху миссии
Интеллектуальные камеры	Освобождает рабочую силу Проактивные оповещения подскажут, когда смотреть Несколько датчиков контролируют движение, двери, нажимные подушки и т. д.
Адаптивные маски	Повторное использование одной и той же системы для многих типов миссий Максимальная окупаемость инвестиций — один день бросай машину, а завтра рюкзак
Поддержка MasterKEY	Развертывание в приостановленном состоянии Включение/выключение системы камер питания практически из любого места Простое переключение между камерами — дневная, камера для слабого освещения, тепловизионная и т. д. Максимальная мощность батареи Запуск записи по запросу — в соответствии с федеральными законами о конфиденциальности при наблюдении Отслеживание местоположения вашей системы Контроль уровня напряжения системы

Микро
9 x 5 ^1/2 x 3 ^1/2

Мини
10 х 7 ^1/2 х 4

Про
11 x 10 x 3 ^3/4

Pro+
16 ^1/2 x 13 x 6 ^3/4

Модели Matrix и цены

Micro	Базовая система	$7001
Мини	Базовая система Дополнительный порт камеры	7001 долл. No related posts. alexxlab Разное Простые раскраски для детей 2 лет: развиваем мелкую моторику и творческие способности alexxlab 24.11.2024 0 Разное Почему грудничок психует во время кормления: причины и решения alexxlab 23.11.2024 0 Разное Кишечная инфекция при беременности: причины, симптомы, лечение alexxlab 19.11.2024 0 Разное Компот из чернослива для грудничка: польза, рецепты и советы по приготовлению alexxlab 17.11.2024 0 Разное Двойня: особенности родов и выбор между естественными и кесаревым сечением alexxlab 16.11.2024 0 Разное Физиологический насморк у грудничка: симптомы, причины и особенности alexxlab 15.11.2024 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт