Главный компонент любой IP-видеокамеры — это светочувствительная матрицы, которая на 90% определяет качество изображения.

Светочувствительные матрицы 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).

CCD

CMOS

Последовательное считывание из всех ячеек матрицыПроизвольное считывание из ячеек матрицы. Уменьшает риск смиринга — появления вертикального размазывания точечных источников света (ламп, фонарей)

 

Низкий уровень шумовВысокий уровень шума из-за темповых токов

 

Высокая динамическая чувствительность (больше подходят для съемки движущихся объектов)Эффект «бегущего затвора» — при съемке быстро движущихся объектов могут возникать горизонтальные полосы, искажения картинки

 

Кристалл используется только для размещения светочувствительных элементов, остальные микросхемы нужно размещать отдельно, что увеличивает размеры и стоимость камеры

 

Все микросхемы можно расположить на одном кристалле, что делает производство камер с CMOS-матрицами простым и недорогим
Благодаря использованию площади матрицы только под светочувствительные элементы, возрастает эффективность ее использования — она приближается к 100%

 

Низкое энергопотребление (почти в 100 раз меньше, чем у ПЗС матриц)
Дорогое и сложное производство 

Быстродействие

 

Долгое время считалось, что матрица CCD дает гораздо более качественное изображение, чем CMOS. Однако современные матрицы КМОП зачастую практически ничем не уступают ПЗС, особенно в том случае, если к системе видеонаблюдения нет слишком высоких требований.
Размер матрицы Обозначает размер матрицы по диагонали в дюймах и пишется в виде дроби: 1/3″, 1/2″, 1/4″ и т. д.
Считается, что чем больше размер матрицы, тем лучше: меньше шумов, четче картинка, больше угол обзора. Однако на самом деле лучшее качество изображения обеспечивает не размер матрицы, а размер ее отдельной ячейки или пикселя — чем он больше, тем лучше. Поэтому при выборе камеры для видеонаблюдения нужно рассматривать размер матрицы вместе с количеством пикселей.

Размер матрицы

Количество пикселей (млн)

Размер ячейки (мкм)

1/6

0.8

2,30

1/3

3,1

2,35

1/3,4

2,2

2,30

1/3,6

2,1

2,40

1/3,4

2,23

2,45

1/4

1,55

2,50

1 / 4,7

1,07

2,50

1/4

1,33

2,70

1/4

1,2

2,80

1/6

0,54

2,84

1/3,6

1,33

3,00

1/3,8

1,02

3,30

1/4

0,8

3,50

1/4

0,45

4,60

 

Для определения параметров разрешения видеокамер, часто используют аббревиатуры:

  • QCIF 176×144 пикселей;
  • CIF 352×288 пикселей;
  • VGA  640 x480 пикселей;
  • 2CIF (то же, что и Half D1) 704х288 пикселей;
  • 4CIF (то же, что и D1)  704х576 пикселей.
  • 1.3МPix 1280*1024 пикселей;
  • 3 МPix 2048*1536 пикселей.

При  этом важно понимать, что под IP-камерой понимают цифровую видеокамеру, особенностью которой является передача видеопотока в цифровом формате по сети Ethernet, использующей протокол IP. Являясь сетевым устройством, каждая IP-камера в сети имеет свой IP-адрес.

При использовании IP-камер (в отличие от аналоговых) после получения видеокадра с о светочувствительно матрицы (CCD  или CMOS) изображение остается цифровым вплоть до регистрации видеорегистратором и отображения на мониторе. При этом полученное с матрицы изображение сжимается с помощью популярных покадровых (MJPEG) или потоковых (MPEG-4, H.264) методов видеосжатия.

Конечно, не совсем корректно сравнивать разрешение аналоговых и цифровые видеокамер, но часто при выборе систем видеонаблюдения возникают вопросы «А столько-то ТВЛ это сколько в пикселах?»

Ниже приведена таблица соотношения аналогового разрешения в ТВЛ к цифровому в пикселах и мегапикселах. Данные в таблице приблизительные.

Величина ТВЛ (видеолиний)

~ разрешение в пикселах

Мегапикселы

380

640*480

0,3

420

720*576

0,36

480

800*600

0,5

560

933*700

0,65

600

1024*756

0,75

800

1200*960

1,23

 

Не менее важно для видеокамер фокусное расстояние.

Параметр определяет угол обзора видеокамеры в целом (чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора и тем крупнее отображается объект наблюдения). Требуемой фокусное расстояние может быть найдено по соответствующим таблицам, например для 1/3’’ матрицы таблица соответствия такая:

 

Дальность до  объекта, мГоризонтальное поле зрения., м
1234510152030405060708090100
14,82,41,6
29,64,83,22,41,9
3147,24,83,62,9
4199,66,44,83,81,9
52412864,82,41,6
10482416129,64,83,22,4
1572362418147,24,83,62,4
20483224199,66,44,83,22,4
3072483629149,67,24,83,62,92,4
4064483819139,66,44,83,83,22,72,4
506048241612864,843,432,72,4
60582919149,67,25,84,84,13,63,22,9
7067342217118,46,75,64,84,23,73,4
80382619139,67,76,45,54,84,33,8
9042292214118,67,26,25,44,84,3
10048322416129,686,965,34,8

 

Существуют объективы с фиксированным фокусным расстоянием и объективы с переменным фокусным расстоянием (вариофокальные). Вариофокальные объективы удобнее, так как позволяют подстроить угол зрения камеры непосредственно при ее установке, но они немного дороже, чем объективы с фиксированным углом зрением.

В таблице ниже представлена информация и взаимосвязи фокусного расстояния, угла обзора, дистанции распознавания и т. д. для наиболее распространенных фокусов. Цифры примерные, так как зависят не только от фокусного расстояния, но и других параметров оптики камеры.

камеры. Соответствие фокусного расстояния, угла обзора и расстояния

Как видим угол обзора любого видеоустройства зависит от фокусного расстояния его объектива: чем оно больше, тем более узкий участок оказывается в поле зрения. При необходимости охватывать максимальную площадь помещения, следует выбирать камеру с большим углом обзора и малым фокусным расстоянием. Если же стоит задача получить крупный план (например, наблюдать за калиткой или входной дверью), рекомендуется установить аппарат с малым углом обзора.

Зоны детализации (расстояния от видеокамеры до объекта в зоне наблюдения):

  • Мониторинг: объект занимает по меньшей мере 5 % высоты экрана. Начиная с этого уровня наблюдатель имеет возможность контролировать количество, направление и скорость движения объектов в зоне наблюдения.
  • Обнаружение: объект занимает по меньшей мере 10 % высоты экрана. Наблюдатель может с высокой степенью определённости установить присутствие человека в зоне наблюдения.
  • Наблюдение: объект занимает от 25 до 30 % высоты экрана. В этом масштабе различаются характерные детали, например, одежда.
  • Узнавание: объект занимает по меньшей мере 50 % высоты экрана и можно сказать с высокой степенью определённости, наблюдалася ли он ранее в зоне наблюдения.
  • Идентификация: объект занимает по меньшей мере 100 % высоты экрана, качество изображения и уровень детализации достаточны для однозначного установления личности.

Для видеокамер с диагональю матрицы 1/2.7 дюйма:

Фокусное расстояние объектива, ммУглы обзора видеокамеры, °Зоны детализации, м
по горизонтали. по вертикалти Идентификация Узнавание Наблюдение Обнаружение Мониторинг
960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп
2.886.56122.74.14.445,58.38.9811.116.717.820.428.342..445.340.756.684.890.5
3.672.449.22.53.55.35.75.17.110.711.410.314.321.522.926.236.454.558.252.472.7109116
3.869.946.92.73.75.665.47.511.312.110.915.122.724.227.638.457.661.455.376.8115123
466.744.82.83.95.96.35.77.911.912.711.415.923.925.429.140.460.664.658.280.8121129
555.636.53.557.47.97.19.914.915.914.319.929.831.836.450.575.880.872.7101152162
647.430.84.368.99.58.511.917.919.117.223.835.838.243.660.690.99787.3121182194
836.523.35.7811.912.711.415.923.825.422.931.847.750.958.280.8121129116162242259
1029.518.77.19.914.915.914.319.929.831.828.639.759.663.672.7101152162145202303323
1224.815.78.511.917.919.117.223.835.838.234.347.771.576.387.3121182194175242364388
1618.711.811.415.923.825.422.931.847.750.945.863.695.4102116162242259233323485517
506.033.7835.849.774.579.571.599.4149159143199298318364505758808727101015201620
605.033.1542.959.689.495.485.8119179191172238358382436606909970873121018201940
903.352.164.489.4134143129179268286258358537572655909136014501310182027302910
1003.021.8971.599.41491591431992983182863975966367271010152016201450202030303230
1202.521.5885.81191791911722383583823434777157638731210182019401750242036403880
1502.011.2610714922423821529844747742959689495410901520227024202180303045504850

Для видеокамер с диагональю матрицы 1/3 дюйма:

Фокусное расстояние объектива, ммУглы обзора видеокамеры, °Зоны детализации, м
по горизонтали по вертикали Идентификация Узнавание Наблюдение Обнаружение Мониторинг
960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп
2.881.265.52.234.54.94.46.19.19.88.812.218.419.622.431.146.749.844.862.293.399.6
3.667.453.12.83.95.96.35.67.811.812.611.315.723.625.228.840606457.680120128
3.864.650.734.16.26.65.98.312.513.31216.624.926.630.442.263.367.660.884.4127135
461.948.53.14.36.576.38.713.11412.617.526.2283244.466.771.16488.9133142
551.339.63.95.48.28.77.810.916.417.515.721.932.8354055.683.388.980111167178
643.633.44.76.59.810.59.413.119.72118.926.239.3424866.710010796133200213
833.425.46.38.713.11412.617.526.22825.23552.5566488.9133142128178267284
1025.819.57.810.916.417.515.721.932.83531.543.765.669.980111167178160222333356
1222.617.19.413.119.72118.926.239.34237.852.578.783.996133200213192267400427
1617.112.812.617.526.22825.23552.55650.469.9105112128178267284256356533569
505.54.139.354.68287.478.7109164175157219328350400556833889800111016701780
604.582.8647.265.698.410594.413119721018926239342048066710001070960133020002130
903.061.9170.898.41481571421972953152833935906307201000150016001440200030003200
1002.751.7278.71091641751572193283503154376566998001110167017801600222033303560
1202.291.4394.41311972101892623934203785257878399601330200021301920267040004270
1501.831.15118164246262236328492525472656984105012001670250026702400333050005330

Для видеокамер с диагональю матрицы 1/4 дюйма:

Фокусное расстояние объектива, ммУглы обзора видеокамеры, °Зоны детализации, м
по горизонтали   по вертикали Идентификация Узнавание Наблюдение Обнаружение Мониторинг
960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп 960H 720p 1080p 3 Мп
2.865.543.82.946.16.55.88.112.213.111.816.324.526.129.941.562.266.459.783124133
3.653.134.73.75.27.88.37.510.515.716.815.12131.533.638.453.38085.376.8107160171
3.850.7333.95.58.38.87.911.116.617.715.922.133.235.440.556.384.490.181.1113169180
448.531.44.25.88.79.38.411.717.518.716.823.33537.342.759.388.994.885.3119178190
539.625.45.27.210.911.710.514.621.923.32129.143.746.653.374.1111119107148222237
633.421.26.38.713.11412.617.526.22825.23552.5566488.9133142128178267284
825.4168.311.717.518.716.823.33537.333.646.669.674.685.3119178190171237356379
1020.412.810.514.621.923.32129.143.746.64258.387.493.3107148222237213296444474
1217.110.712.617.526.22825.23552.55650.469.9105112128178267284256356533569
1612.88.0416.823.33537.333.646.669.974.667.193.3140149171237356379341474711759
504.122.5852.572.9109117105146219233210291437466533741111011901070148022202370
603.442.156387.4131140126175262280252350525560640889133014201280178026702840
902.291.4394.41311972101892623934203785257878399601330200021301920267040004270
1002.061.2910514621923321029143746642058387493310701480222023702130296044404740
1201.721.071261752622802523505255605046991050112012801780267028402560356053305690
1501.380.8591572193283503154376566996308741310140016002220333035603200444066707110