Руководитель группы технической поддержки Бенедикт Максименко.
 

Схема камеры видеонаблюдения

Для тех, кто интересуется или профессионально связан с системами видеонаблюдения, наверняка, всегда была интересна схема камер видеонаблюдения, ведь понять, какие компоненты входят в схему так же важно, чтобы понимать весь принцип устройства.

Структурное устройство видеокамер состоит из ряда элементов, каждый из которых выполняет определённые функции.

Поняв роль каждого элемента схемы видеокамеры, вы сможете детальнее разобраться с особенностями этих устройств.

В данной статье мы рассмотрим схему, элементы устройства камер видеонаблюдения, а так же их роль на формирование выходного видеоизображения.
 

Объектив

Объективы видеокамер состоят из системы оптических линз, которая фиксирует световое изображение на ПЗС-матрице и воспроизводит качественное изображение, при необходимости увеличенное или сфокусированное, что зависит от формата, типа, фокусного расстояния, глубины резкости, прочего.

Световой поток формируется за счёт проецирования на светочувствительной ПЗС-матрице. Для точной, качественной цветопередачи, перед попаданием на ПЗС-матрицу, светопоток проходит через оптические отсекающие инфракрасные фильтры, что входят в состав объектива. Фильтра представляют собой плосконаправленные параллельные, светопропускающие пластинки.

Основной характеристикой объективов видеокамер является фокусное расстояние – величина, определяемая как расстояние от передней главной точки линзы, до переднего фокуса, и от задней главной точки линзы до заднего фокуса. Грубо говоря, фокус видеокамеры – это расстояние от линзы до ПЗС-матрицы. Фокусное расстояние зависит от радиуса кривизны линз, их толщины, преломления. Чем больше значение фокусного расстояния, измеряемого миллиметрами, тем уже угол обзора видеокамеры и дальше сфокусированная видимость, т.е. при большем фокусном расстоянии объектива, поле зрения становится уже и дальше, и наоборот.

Существуют объективы монофокальные (с фиксированным фокусным расстоянием), а так же варифокальные - фокусное расстояние изменяется за счёт ручного или автоматического изменения положения линз. Устройства производящие автоматическое управление варифокальными объективами называются трансфокаторами.

Кроме того, разделение осуществляется по способу управления диафрагмой: фиксированная диафрагма, под управлением Direct Drive, под управлением Video Drive.
 

ПЗС-матрица

Светочувствительная матрица видеокамеры выполняет роль фотоприёмника, и является одной из главных составляющих схемы камеры видеонаблюдения, благодаря которой формируется выходное изображение.

Матрица – это прямоугольная полупроводниковая пластина, преобразующая световой поток, полученный от объектива, в электрический заряд, который передаётся на процессор для обработки, усиления, формирования видеосигнала. Светочувствительная ПЗС-матрица имеет соотношение сторон 4:3, сформирована из огромного числа светочувствительных элементов – пикселей. Чем больше число пикселей содержит матрица, тем менее заметна дискретность формируемого изображения, т.е. лучше качество картинки. Количество пикселей матрицы указывается в технических характеристиках, например, 2 Мп обозначает, что матрица сформирована из двух миллионов пикселей.
 

Формат матрицы

Формат ПЗС-матрицы – это округленное значение, что обозначает диаметр передающей трубки, через которое проходит световой поток на матрицу. Как правило, формат матрицы (диаметр трубки) равен диагонали ПЗС-элемента. Наиболее частые форматы: 1/4" (3.6 x 2.7) мм, 1/3" (4.8 x 3.6) мм, 1/2" (6.4 x 4.8) мм, 2/3" (8.8 x 6.6) мм, 1" (12.8 x 9.6) мм. Чаще всего, камеры видеонаблюдения строятся из ПЗС-матрицы формата 1/3 или 1/4, реже – более габаритные форматы из-за их дороговизны, а так же дороговизны, сложности подбора оптики, линз, оправ. Чем больше формат ПЗС-матрицы, при условии одинакового количества составляющих пикселей, тем меньше уровень шумов, соответственно, лучше качество изображения. Знание размера матрицы необходимо, чтобы правильно подобрать объектив.
 

Процессор обработки видеосигнала

DSP (процессор обработки видеосигнала) – производит преобразование электронных зарядов, полученных с ПЗС-матрицы, в цифровой формат, что подходит для трансляции на экраны мониторов или записи. Процессор обрабатывает электронные заряды с каждого пикселя по-отдельности, в режиме реального времени, путём анализа, определения наилучшего времени экспозиции, корректировки кадра. Таким образом, формирование выходного изображения происходит частично от каждого пикселя, при условиях индивидуальной освещённости, с дальнейшим соединением в единую картинку.
 

Блок видеокомпрессии

Данным элементом схемы оснащаются исключительно цифровые видеокамеры, IP-камеры видеонаблюдения. Блок компрессии представляет собой аппаратно программный комплекс, который производит сжатие полученного видеосигнала согласно установленному алгоритму (Wavelet, H.264, MJPEG, MPEG-1/2/4, JPEG).
 

ОЗУ

Оперативно запоминающее устройство служит временным хранилищем данных, которые находятся в процессе обработки процессором.

Flash память

Флэш-память хранит редко изменяемые данные, например, настройки режимов съёмки, а так же прошивку, управляющую работой IP-видеокамеры.
 

Плата расширения

На плате расширения могут быть расположены тревожные входы/выходы, для подключения тревожных датчиков или исполнительных элементов (освещения, звуковой сигнализации).
 

Сетевой интерфейс

Сетевой интерфейс необходим для передачи сформированного, сжатого видеоизображения по локальной сети или Интернету. Проводной интерфейс представляет собой модуль с Ethernet портом, для соединения камеры видеонаблюдения с компьютером, роутером, сервером. Беспроводной интерфейс, представленный модулем Wi-Fi, обеспечивает передачу данных без необходимости проводного подключения. Среди прочего, в состав сетевых возможностей могут быть включены: встроенные web-сервер, web-интерфейс для управления и просмотра записей, модули и плагины для работы с камерой видеонаблюдения по сети Интернет.
 

Микрофон

Некоторые видеокамеры могут быть оснащены встроенным микрофоном для записи аудиофона синхронно с видеоматериалом.
 

ИК-подсветка

Инфракрасная подсветка создаёт инфракрасное излучение, что является невидимым человеческому глазу, но воспринимаемым камерами. При внешних условиях недостаточного освещения или даже при полной темноте, ИК-подсветка обеспечит видимость телекамере, что даст на выходе разборчивое, качественное изображение.

На этом этапе наша статья подошла к концу, и мы рассмотрели типичную схему современных видеокамер. Схемы некоторых камер видеонаблюдения могут различаться между собой, но базовый план остаётся неизменным. Поняв принцип работы схемы камеры, вы сможете лучше понять условные обозначения, характеристики и параметры этих устройств.

Руководитель группы технической поддержки Бенедикт Максименко.