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

 
Низкий уровень шумов Высокий 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, м Горизонтальное поле зрения., м
1 2 3 4 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1 4,8 2,4 1,6
2 9,6 4,8 3,2 2,4 1,9
3 14 7,2 4,8 3,6 2,9
4 19 9,6 6,4 4,8 3,8 1,9
5 24 12 8 6 4,8 2,4 1,6
10 48 24 16 12 9,6 4,8 3,2 2,4
15 72 36 24 18 14 7,2 4,8 3,6 2,4
20 48 32 24 19 9,6 6,4 4,8 3,2 2,4
30 72 48 36 29 14 9,6 7,2 4,8 3,6 2,9 2,4
40 64 48 38 19 13 9,6 6,4 4,8 3,8 3,2 2,7 2,4
50 60 48 24 16 12 8 6 4,8 4 3,4 3 2,7 2,4
60 58 29 19 14 9,6 7,2 5,8 4,8 4,1 3,6 3,2 2,9
70 67 34 22 17 11 8,4 6,7 5,6 4,8 4,2 3,7 3,4
80 38 26 19 13 9,6 7,7 6,4 5,5 4,8 4,3 3,8
90 42 29 22 14 11 8,6 7,2 6,2 5,4 4,8 4,3
100 48 32 24 16 12 9,6 8 6,9 6 5,3 4,8

 

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, мм Углы 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
2.8 86.5 61 2 2.7 4.1 4.4 4 5,5 8.3 8.9 8 11.1 16.7 17.8 20.4 28.3 42..4 45.3 40.7 56.6 84.8 90.5
3.6 72.4 49.2 2.5 3.5 5.3 5.7 5.1 7.1 10.7 11.4 10.3 14.3 21.5 22.9 26.2 36.4 54.5 58.2 52.4 72.7 109 116
3.8 69.9 46.9 2.7 3.7 5.6 6 5.4 7.5 11.3 12.1 10.9 15.1 22.7 24.2 27.6 38.4 57.6 61.4 55.3 76.8 115 123
4 66.7 44.8 2.8 3.9 5.9 6.3 5.7 7.9 11.9 12.7 11.4 15.9 23.9 25.4 29.1 40.4 60.6 64.6 58.2 80.8 121 129
5 55.6 36.5 3.5 5 7.4 7.9 7.1 9.9 14.9 15.9 14.3 19.9 29.8 31.8 36.4 50.5 75.8 80.8 72.7 101 152 162
6 47.4 30.8 4.3 6 8.9 9.5 8.5 11.9 17.9 19.1 17.2 23.8 35.8 38.2 43.6 60.6 90.9 97 87.3 121 182 194
8 36.5 23.3 5.7 8 11.9 12.7 11.4 15.9 23.8 25.4 22.9 31.8 47.7 50.9 58.2 80.8 121 129 116 162 242 259
10 29.5 18.7 7.1 9.9 14.9 15.9 14.3 19.9 29.8 31.8 28.6 39.7 59.6 63.6 72.7 101 152 162 145 202 303 323
12 24.8 15.7 8.5 11.9 17.9 19.1 17.2 23.8 35.8 38.2 34.3 47.7 71.5 76.3 87.3 121 182 194 175 242 364 388
16 18.7 11.8 11.4 15.9 23.8 25.4 22.9 31.8 47.7 50.9 45.8 63.6 95.4 102 116 162 242 259 233 323 485 517
50 6.03 3.78 35.8 49.7 74.5 79.5 71.5 99.4 149 159 143 199 298 318 364 505 758 808 727 1010 1520 1620
60 5.03 3.15 42.9 59.6 89.4 95.4 85.8 119 179 191 172 238 358 382 436 606 909 970 873 1210 1820 1940
90 3.35 2.1 64.4 89.4 134 143 129 179 268 286 258 358 537 572 655 909 1360 1450 1310 1820 2730 2910
100 3.02 1.89 71.5 99.4 149 159 143 199 298 318 286 397 596 636 727 1010 1520 1620 1450 2020 3030 3230
120 2.52 1.58 85.8 119 179 191 172 238 358 382 343 477 715 763 873 1210 1820 1940 1750 2420 3640 3880
150 2.01 1.26 107 149 224 238 215 298 447 477 429 596 894 954 1090 1520 2270 2420 2180 3030 4550 4850

Для видеокамер с диагональю матрицы 1/3 дюйма:

Фокусное расстояние объектива, мм Углы 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
2.8 81.2 65.5 2.2 3 4.5 4.9 4.4 6.1 9.1 9.8 8.8 12.2 18.4 19.6 22.4 31.1 46.7 49.8 44.8 62.2 93.3 99.6
3.6 67.4 53.1 2.8 3.9 5.9 6.3 5.6 7.8 11.8 12.6 11.3 15.7 23.6 25.2 28.8 40 60 64 57.6 80 120 128
3.8 64.6 50.7 3 4.1 6.2 6.6 5.9 8.3 12.5 13.3 12 16.6 24.9 26.6 30.4 42.2 63.3 67.6 60.8 84.4 127 135
4 61.9 48.5 3.1 4.3 6.5 7 6.3 8.7 13.1 14 12.6 17.5 26.2 28 32 44.4 66.7 71.1 64 88.9 133 142
5 51.3 39.6 3.9 5.4 8.2 8.7 7.8 10.9 16.4 17.5 15.7 21.9 32.8 35 40 55.6 83.3 88.9 80 111 167 178
6 43.6 33.4 4.7 6.5 9.8 10.5 9.4 13.1 19.7 21 18.9 26.2 39.3 42 48 66.7 100 107 96 133 200 213
8 33.4 25.4 6.3 8.7 13.1 14 12.6 17.5 26.2 28 25.2 35 52.5 56 64 88.9 133 142 128 178 267 284
10 25.8 19.5 7.8 10.9 16.4 17.5 15.7 21.9 32.8 35 31.5 43.7 65.6 69.9 80 111 167 178 160 222 333 356
12 22.6 17.1 9.4 13.1 19.7 21 18.9 26.2 39.3 42 37.8 52.5 78.7 83.9 96 133 200 213 192 267 400 427
16 17.1 12.8 12.6 17.5 26.2 28 25.2 35 52.5 56 50.4 69.9 105 112 128 178 267 284 256 356 533 569
50 5.5 4.1 39.3 54.6 82 87.4 78.7 109 164 175 157 219 328 350 400 556 833 889 800 1110 1670 1780
60 4.58 2.86 47.2 65.6 98.4 105 94.4 131 197 210 189 262 393 420 480 667 1000 1070 960 1330 2000 2130
90 3.06 1.91 70.8 98.4 148 157 142 197 295 315 283 393 590 630 720 1000 1500 1600 1440 2000 3000 3200
100 2.75 1.72 78.7 109 164 175 157 219 328 350 315 437 656 699 800 1110 1670 1780 1600 2220 3330 3560
120 2.29 1.43 94.4 131 197 210 189 262 393 420 378 525 787 839 960 1330 2000 2130 1920 2670 4000 4270
150 1.83 1.15 118 164 246 262 236 328 492 525 472 656 984 1050 1200 1670 2500 2670 2400 3330 5000 5330

Для видеокамер с диагональю матрицы 1/4 дюйма:

Фокусное расстояние объектива, мм Углы 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
2.8 65.5 43.8 2.9 4 6.1 6.5 5.8 8.1 12.2 13.1 11.8 16.3 24.5 26.1 29.9 41.5 62.2 66.4 59.7 83 124 133
3.6 53.1 34.7 3.7 5.2 7.8 8.3 7.5 10.5 15.7 16.8 15.1 21 31.5 33.6 38.4 53.3 80 85.3 76.8 107 160 171
3.8 50.7 33 3.9 5.5 8.3 8.8 7.9 11.1 16.6 17.7 15.9 22.1 33.2 35.4 40.5 56.3 84.4 90.1 81.1 113 169 180
4 48.5 31.4 4.2 5.8 8.7 9.3 8.4 11.7 17.5 18.7 16.8 23.3 35 37.3 42.7 59.3 88.9 94.8 85.3 119 178 190
5 39.6 25.4 5.2 7.2 10.9 11.7 10.5 14.6 21.9 23.3 21 29.1 43.7 46.6 53.3 74.1 111 119 107 148 222 237
6 33.4 21.2 6.3 8.7 13.1 14 12.6 17.5 26.2 28 25.2 35 52.5 56 64 88.9 133 142 128 178 267 284
8 25.4 16 8.3 11.7 17.5 18.7 16.8 23.3 35 37.3 33.6 46.6 69.6 74.6 85.3 119 178 190 171 237 356 379
10 20.4 12.8 10.5 14.6 21.9 23.3 21 29.1 43.7 46.6 42 58.3 87.4 93.3 107 148 222 237 213 296 444 474
12 17.1 10.7 12.6 17.5 26.2 28 25.2 35 52.5 56 50.4 69.9 105 112 128 178 267 284 256 356 533 569
16 12.8 8.04 16.8 23.3 35 37.3 33.6 46.6 69.9 74.6 67.1 93.3 140 149 171 237 356 379 341 474 711 759
50 4.12 2.58 52.5 72.9 109 117 105 146 219 233 210 291 437 466 533 741 1110 1190 1070 1480 2220 2370
60 3.44 2.15 63 87.4 131 140 126 175 262 280 252 350 525 560 640 889 1330 1420 1280 1780 2670 2840
90 2.29 1.43 94.4 131 197 210 189 262 393 420 378 525 787 839 960 1330 2000 2130 1920 2670 4000 4270
100 2.06 1.29 105 146 219 233 210 291 437 466 420 583 874 933 1070 1480 2220 2370 2130 2960 4440 4740
120 1.72 1.07 126 175 262 280 252 350 525 560 504 699 1050 1120 1280 1780 2670 2840 2560 3560 5330 5690
150 1.38 0.859 157 219 328 350 315 437 656 699 630 874 1310 1400 1600 2220 3330 3560 3200 4440 6670 7110