ВСТУП

Спочатку у ТВ камерах використали як перетворювач світло - сигнал (датчика зображення) відикони. Камери при цьому мали більші габарити й високу інерційність , погану чутливість, більшу споживану потужність і короткий термін служби. Відикон — електронно-променевий прилад, у якому фоточутлива мішень служить для порядкового зчитування зображення. Завдяки розвитку напівпровідникової технології, були створені фотоприлади із зарядовим зв'язком (ФПЗЗ), які дозволили розробити повністю твердотільні матричні перетворювачі світло - сигнал. Всі сучасні телевізійні камери будуються на основі ПЗЗ - матриць. Світло, що падає на матрицю, викликає нагромадження в кожному осередку матриці електричного заряду, пропорційного освітленості цього осередку, цей електричний заряд періодично послідовно зчитується із всіх осередків матриці й перетвориться у відеосигнал, що і виводиться на монітор. Поверхня ПЗЗ - матриці складається з безлічі світлочутливих осередків — роздільна здатність ів (їх звичайно від 270000 до 440000). Чим більше число роздільна здатність ів, тим зображення більше якісне й чітке. Більшість телекамер у цей час виробляється на основі матриць фірм “Sony”, “Samsung” й “Sharp”.

1 ОГЛЯД ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА ТЕХНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ВІДЕОКАМЕР

Формат матриці

Розмір матриці описується параметром, називаним формат. Формат — це розмір діагоналі матриці, приблизно дорівнює діаметру мішені відповідного відикона. Він вимірюється в дюймах і приймає значення: 1'', 2/3'',1/2", 1/3", 1/4". Матриці великого формату 1", 2/3'' практично перестали випускатися, тому що камери на їхній основі виходять дуже громіздкими й дорогими. Останні моделі ПЗС - матриць фірми "Sony" мають формат 1/4''. На основі таких матриць деякі фірми випускають надмініатюрні камери.

Удосконалення технологій дозволяє робити зменшення формату без погіршення якості переданого зображення. Кожна нова матриця при меншому форматі має роздільну здатність не гірше, ніж попередня. 1.2 Роздільна здатність

Важливий параметр ТВ камери — роздільна здатність. Цей параметр визначає можливості камери по відтворенню дрібних деталей зображення: чим вище роздільна здатність, тим більше детальність, інформативність картинки. Роздільна здатність вимірюється в телевізійних лініях (ТВЛ) і залежить не тільки від числа пікселів у матриці, але й від параметрів електронної схеми камери. У більшості випадків роздільна здатність 380-400 ТВЛ цілком достатньо для спостереження. Існують камери, що мають більше високу роздільну здатність — 560-570 ТВЛ. Такі камери дозволяють чітко бачити дрібні деталі зображення (номера машин, особи людей і т.д.). Роздільна здатність кольорових камер трохи гірша, ніж роздільна здатність чорно-білих: 300 - 350 ТВЛ. Існують кольорові камери більше високої роздільної здатності — 460 ТВЛ. У цей час на ринку систем відеоспостереження з'явилися цифрові (DSP - цифрова обробка зображення) кольорові камери високої роздільної здатності (460-480 ТВЛ). Для того щоб визначити роздільну здатність , звичайно використовують спеціальний телевізійної тест - таблицю, у якій зображені групи ліній, відстань між якими відповідає певній роздільній здатності. При цьому роздільна здатність камери визначається по тій ділянці таблиці, де лінії в групі перестають бути помітні роздільно.

Роздільна здатність визначається, як кількість переходів (у видимій частині растра) від чорного до білого або назад, що може бути передано камерою. Тому одиниця виміру дозволу називається телевізійною лінією (ТВЛ). Роздільна здатність по вертикалі у всіх камер стандарту CCIR (крім камер зовсім аж поганої якості) однакова, тому що обмежена телевізійним стандартом — 625 рядків телевізійної розгортки. Основна відмінність камер - в роздільній здатності по горизонталі, і саме вона звичайно вказується в технічних описах. На жаль, існуюче визначення роздільної здатності не зовсім пристосовано для сучасних CCD-камер.

На роздільну здатність камери впливають два фактори: кількість горизонтальних елементів матриці й смуга частот відеосигналу, формованого камерою. Дискретна точкова структура матриці призводить до ефекту "биття" при спостереженні смугастої картинки. Наприклад, якщо в матриці 520 елементів по горизонталі, то, направивши її на тестову таблицю, що містить 260 чорних й 260 білих ліній, ми побачимо чітку картинку з 520 ліній. Однак якщо змістити зображення на половину елементу матриці, то на кожен елемент потрапить половинка чорної й половинка білої лінії. Ця камера може, у принципі, передати 520 ліній (однак дуже відносно). Прийнято вважати, що надійно в такому випадку передається кількість ліній, що не перевищує 3/4 від числа елемнтів. Тобто камера з 520 елементами має роздільну здатність 390 ТВЛ. На даний час такий підхід практично закріпився в стандартах, однак, нерідко несумлінні виробники в рекламних цілях указують завищене значення своїх камер. Для передачі сигналу 390 ТВЛ необхідна смуга частот 3,75МГц (195 періодів на 52 мкс активної частини рядка телевізійного розгорнення). У цей час створення напівпровідникових підсилювачів не є проблемою, тому смуга пропускання підсилювачів камери звичайно значно (в 1,5-2 рази) перевершує необхідну. Так що роздільна здатність обмежується саме дискретністю структури ПЗС - матриці. Іноді факт застосування гарного електронного підсилювача називають термінами "resolution enhancement" або "edge enhancement". Однак треба усвідомлювати, що застосування високоякісного підсилювача не поліпшує властиво роздільну здатність, а тільки поліпшується чіткість передачі границь чорного й білого, та й то не завжди.

Однак є випадок, коли ніякі хитрування сучасної електроніки не дозволяють підняти смугу пропускання відеосигналу вище 3,8 Мгц. Це композитний кольоровий відеосигнал. Оскільки сигнал кольору передається на вищих частотах (у стандарті PAL на частоті близько 4,43 МГц), то сигнал яскравості примусово обмежується смугою 3,8 Мгц. (Строго говорячи, стандарт припускає застосування гребінцевих фільтрів для поділу сигналів кольору і яскравості, однак у реальності устаткування має прості фільтри нижніх частот). Це відповідає роздільній здатності близько 400 ТВЛ.

   У цей час деякі виробники декларують роздільну здатність своїх кольорових камер 480 і більше ТВЛ. При цьому, як правило, не акцентують увагу на тім, що ця роздільна здатність реалізується лише в тому випадку, якщо сигнал знімається з Y-C (S-Video) або компонентного (RGB) виходу. У цьому випадку сигнали яскравості й кольору передаються двома (Y-C) або трьома (RGB) окремими коаксіальними кабелями від камери до монітора. При цьому монітор, а також все проміжне устаткування (комутатори, мультиплексори, відеомагнітофони й т.д.) також повинні мати входи/виходи типу Y-C (або RGB). У протилежному випадку, єдиний проміжний елемент, що обробляє композитний відеосигнал, обмежить смугу пропускання згаданими 3,8 МГц і зробить всі витрати на дорогі камери марними.

Слід звернути увагу, що параметр "роздільна здатність " має відношення не тільки до ПЗС- матриці в камері, але й до всіх цифрових приладів, як то: мультиплексор, квадратор, цифрові синхронізатори й т.д. Вони також обмежують загальну роздільну здатність систем телеспостереження.

Важливо знати, що роздільна здатність системи в цілому визначається тим компонентом, що має найнижчу роздільна здатність , тобто, якщо камера має розподільну здатність 430 ліній, а монітор — 200, то зображення на екрані буде відтворено з розподільною здатністю лише 200 ліній. Роздільна здатність може змінюватись при різних умовах освітленості. За низької освітленості вона звичайно знижується.