730
.pdfния примерно 250 000 пикселей. Это преимущество ЭЛТ перед плоским жидкокристаллическим экраном.
Люминофор катодно-лучевой трубки после попадания на него электронного луча светится определенное время, определяемое материалом люминофора. Это время называется временем послесвечения. Люминофор по времени послесвечения должен быть согласован с частотой регенерации изображения 50 Гц.
Чересстрочная развертка и мерцание. Чересстрочная развертка в ТВ-мониторах заключается в том, что полное изображение передается двумя полями – полукадрами, т.е. изображение на мониторе формируется за два цикла сканирования экрана лучом сверху вниз. В течение одного поля происходит засветка одних горизонтальных участков экрана (строк), а в течение другого – засветка соседних.
В мониторах с чересстрочной разверткой обновление кадра происходит за два поля с частотой 25 Гц (в два раза реже, чем частота следования кадров).
Изображение, полученное при засветке сигналами от предыдущего поля, наблюдается вместе с последующим за счет инерционности глаза человека (изменение яркости от обоих полей практически незаметна).
Послесвечение люминофора обеспечивает яркость экрана при частоте регенерации изображения 50 Гц. При боковом зрении это мерцание иногда заметно.
Срок службы мониторов на основе ЭЛТ во многом определяется режимом работы и достигает 10 лет и более, несмотря на круглосуточный режим работы.
Яркость изображения дисплея пропорциональна энергии электронного луча, в то время как разрешение зависит от диаметра луча. Чем больше диаметр луча, тем меньше разрешение. Оба этих параметра определяются электронной пушкой ЭЛТ. Существуют мониторы с большой яркостью и очень высоким разрешением – 3000 ТВЛ – (близко к пределу разрешения человеческого глаза).
Плоский экран на основе ЭЛТ используется в основном в переносных установках и в малогабаритных приборах контроля телеви-
161
elib.pstu.ru
зионных систем. Новая технология плоского экрана обеспечивает достаточно высокое разрешение, высокую яркость и малый расход мощности. Время прогрева после включения менее 2 с.
Цветные ТВ-мониторы. До недавнего времени главная технология ЭЛТ, используемых в цветных мониторах, предполагала наличие трех электронных пушек (по одной для каждого основного цвета), размещенных в треугольнике. Устройство, названное теневой маской, пропускало каждый луч электронной пушки так, чтобы он попадал на соответствующий элемент люминисцентного экрана. Это позволяло получить самое высокое разрешение, но требовало тщательной ручной настройки и сложной схемы управления. В настоящее время широко используется PIL-технология. PIL-трубка использует такую же теневую маску, как и в предыдущем варианте, но электронные пушки расположены в одну линию. Зазор между отверстиями в теневой маске определяет разрешающую способность трубки и составляет приблизительно 0,31 мм. В такой трубке не требуется регулировка в процессе работы.
Третья разновидность цветных ЭЛТ – планарная. Она основана на расположении трех электронных пушек в одной плоскости и наличия щелевой маски для направления соответствующего луча на свой элемент люминофора.
Компьютерные мониторы. В современных телевизионных системах отображение видеоинформации часто производится на мониторах ЭВМ. Разрешение компьютерных мониторов в настоящее время достигает 1600×1200 пикселов, поэтому отображаемая на нем видеоинформация не теряет качество. К современным компьютерным мониторам предъявляются жесткие требования по предупреждению нежелательного влияния на оператора в части устранения вредных излучений.
3. Видеомультиплексоры. Видеокоммутаторы
Для решения задач, обеспечивающих видеооценку обстановки на объекте, оснащенном современным многофункциональным ин-
162
elib.pstu.ru
тегрированным комплексом СФЗ, требуется, как правило, большое количество телевизионных камер.
При этом система телевизионного наблюдения должна быть функционально объединена с другими системами комплекса. Такую интеграцию на уровне подсистем и локальных процессоров осуществляют матричные мультиплексоры.
Роль матричных мультиплексоров в современной системе ТВнаблюдения заключается в коммутации определенного числа камер с определенным числом абонентов (мониторов, видеорегистраторов) по заданной программе. Главной задачей матричного мультиплексора является переключение изображения от любой камеры на монитор любого рабочего места системы по команде оператора или в автоматическом режиме.
Благодаря применению матричных мультиплексоров появилась возможность организации нескольких независимых постов наблюдения с распределением видеоинформации между этими постами, т.е. при помощи матричных мультиплексоров стало возможным строить многоуровневые системы с распределенными полномочиями по пользованию информацией (рядовые операторы на своих постах имеют доступ к одним камерам, а администраторы системы – доступ к другим).
Еще одна из главных задач матричного мультиплексора – обработка сигналов тревог, поступающих из других систем. Сигналы тревог могут поступать на мультиплексор либо по стандартному интерфейсу связи, например с вышестоящего уровня, либо в виде сухих контактов, например с уровня компонентов интегрированного комплекса.
Матричные мультиплексоры по виду внутренней обработки видеоинформации делятся на аналоговые и цифровые. При этом обе группы мультиплексоров являются цифровыми по управлению, так как внутренние процедуры управления реализуются на программируемых микропроцессорах.
Аналоговый мультиплексор коммутирует видеосигналы без ка- ких-либо преобразований самой структуры видеосигнала. В посту-
163
elib.pstu.ru
пивший на вход аналоговый видеосигнал (например, от телекамеры), в таком мультиплексоре может только добавляться служебная информация, необходимая для повышения информативности изображений и реализации режимов видеорегистрации.
Такой служебной информацией могут быть метки кадров для записи на кассетный регистратор, номер телекамеры или наименование зоны наблюдения для отображения их на мониторе и т.п. Добавление служебной информации в видеосигнал не приводит к ухудшению параметров, определяющих разрешающую способность и динамический диапазон изображений, т.е. сигнал поступает с входа матрицы на выход без потерь. Однако для осуществления переключения телекамер во время записи (мультипликации сигналов в покадровом режиме) или при просмотре на мониторах без сбоев и пропусков требуется синхронизация процесса переключения с сигналами телекамер.
Цифровой мультиплексор производит процессорную обработку сигналов. Аналоговый видеосигнал преобразуется в цифровой, коммутируется и кодируется и затем преобразуется обратно в аналоговый. В результате такой сложной обработки качество изображения несколько ухудшается. Происходит это из-за ограниченных значений частоты дискретизации (часто менее 20 МГц) и количества уровней квантования (обычно не превышающего 8 бит) при оцифровке аналогового сигнала. Потери в качестве, которые неизбежны при цифровой обработке, сказываются прежде всего на разрешающей способности на выходе мультиплексора. Для цифрового тракта обработки сигнала в мультиплексорах обычно приводится параметр разрешения, не превышающий 1024×512 пикселов для черно-белого изображения.
При цифровой обработке, в отличие от аналоговой, не требуется синхронизации процесса переключения. Выходные видеосигналы мультиплексора синхронизируются в этом случае вне зависимости от внешних сигналов синхронизации.
Сравнение аналоговых мультиплексоров при формировании системы необходимо проводить по следующим основным показателям:
164
elib.pstu.ru
–число видеовходов и видеовыходов;
–наличие клавиатур дистанционного управления и дальность управления;
–наличие интерфейса для интегрирования в систему физической защиты или, по крайней мере, наличие «тревожных входов» для соединения с интегрированным комплексом СФЗ;
–количество программ для автономной работы мультиплек-
сора;
–наличие возможности маркирования кадров для просмотра на мониторе;
–наличие возможности маркирования кадров для записи на видеорегистраторе.
При оценке цифровых мультиплексоров к приведенным выше показателям добавляется показатель, определяющий качество работы цифрового мультиплексора. Это показатель качества преобразования аналогового сигнала в цифровой и обратно, который зависит от параметров дискретизации и квантования. Обычно эти показатели не афишируются поставщиками, но именно они определяет разрешающую способность сигнала, прошедшего через мультиплексор.
Показатели качества преобразований в цифровых матрицах:
–разрешение цифрового сигнала, измеряемое в пикселах. Для современных мультиплексоров разрешение должно быть не менее
1024×512 для черно-белых сигналов и 720×512 для цветных;
– частота дискретизации должна быть не менее 20 МГц для черно-белых и 13,5 МГц для цветных;
– количество уровней квантования должно быть не менее 256 уровней (8 бит).
Модульные матричные коммутаторы имеют разрешение от
128×16 до 4096×256 и удобны для применения на объектах с очень большой концентрацией телекамер в достаточно компактном пространстве. Недостатком таких систем является чрезмерная централизация управления.
165
elib.pstu.ru
Модульная организация предполагает сведение всей видеоинформации в единый центр (от всех телекамер тянутся кабельные линии связи в единый центр), а это предполагает большую трудоемкость и стоимость прокладки линий связи. Потребители информации в системах телевизионного наблюдения на объектах часто разнесены территориально, и тогда становится нецелесообразным построение модульных систем.
Матричные коммутаторы в распределенных системах. В рас-
пределенных системах предполагается размещение удаленных матриц в локальных зонах. Удаленные матрицы коммутируют группы удаленных телекамер и управляются по командам и программам
сединого центра.
Вэтом случае от групп удаленных телекамер в центр тянется небольшое число кабелей, по которым передается уже предварительно обработанная удаленной матрицей информация.
4. Видеоквадраторы
Видеоквадраторы передают на экран монитора изображения одновременно с нескольких, обычно четырех, видеокамер. Экран монитора делится квадратором на четыре части, на которые поступают изображения от видеокамер, подключенных к соответствующим квадраторным входам. Изображения, появляющиеся на мониторе, одновременно транслируются видеомагнитофону. Обычно квадраторы устанавливаются в офисные системы наблюдений, они также широко используются в системах видеонаблюдения магазинов, образовательных и культурных учреждений, автостоянок, гаражей и т.д.
Принципы работы квадратора. Перед тем как изображение по-
ступает на экран, квадратор оцифровывает видеосигнал и сжимает его до размеров части экрана. Размер изображения, которые выдает квадратор, как правило, 1024×1024 или 512×512 пикселов.
166
elib.pstu.ru
Качество квадрированного изображения хуже полноэкранного аналога. Большинство современных квадраторов оснащены фунцкией фиксации номера видеокамеры, времени и даты.
Многие модели квадраторов могут подключаться к охранной сигнализации через специальные «входы тревоги». Когда срабатывает сигнал тревоги, на экран монитора поступает полноэкранное изображение с камеры, откуда был получен сигнал. Сигнализация включается также в случае пропадания видеосигнала, так как отсутствие видеосигнала рассматривается как тревожная ситуация. В этот момент на экране появляется последнее изображение, поступившее перед исчезновением сигнала. Помимо основных функций современные модели квадраторов оснащены широким спектром дополнительных функций. В частности, можно увеличивать изображение на экране монитора, можно «замораживать» кадр. В квадраторах нового поколения предусмотрено дистанционное управление, они защищаются от несанкционированного доступа и оснащены выходами реле тревоги.
Корпорация Sensormatic Electronics создает квадраторы марки Robot. Цветные квадраторы этой серии представлены на рынке моде-
лями MV77-1 (разрешение 512×512 пикселов) и MV87-1 (1024×1024
пикселов). Черно-белые квадраторы представлены моделями MV27-1 (512×512 пикселов) и MV47-1 (1024×1024 пикселов).
Цветовой видеоквадратор VQC-801P. Такой квадратор может обрабатывать видеоматериал от 8 CCTV-камер и отображать на экране монитора одновременно четыре изображения. В зависимости от выбора одного из трех режимов на мониторе может отображаться от 1 до 4 камер (режим QUAD A), от 5 до 8 (режим QUAD B), а в режиме QUAD A/B эти варианты могут автоматически чередоваться. Эта модель квадратора оснащена функциями масштабирования, а также функцией «замораживания» изображений. У данной модели 8 входов внешнего сигнала тревоги. На экране появляется сообщение «Аl». Детектор тревоги автоматически переключает квадратор в режим одного полноэкранного изображения. В модели присутствует детектор пропадания сигнала. Кроме того, модель квадратора VQC-801P обо-
167
elib.pstu.ru
рудована двумя видеовыходами. На одном можно видеть четыре канала, последовательность картинок или одиночное изображение, а на второй в это время поступает сигнал в мультиэкранном формате 2×2. Такой квадратор может дистанционно управляться по интерфейсу
RS-232C.
5. Детекторы движения. Оптоволоконные линии связи
Активные инфракрасные сенсоры движения. В таких сенсорах используется светоизлучающий светодиод и фотоприемник инфракрасного диапазона. В качестве последнего применяется, к примеру, фототранзистор: он генерирует ток, когда на него попадает инфракрасный свет. Если кто-то пересекает пространство между светодиодом и фотоприемником, транзистор перестает генерировать ток, поскольку на пути света возникает препятствие. Эффективно подобные датчики можно использовать только в пространстве с постоянным движением, например в помещениях.
Ультразвуковые сенсоры движения. Такие детекторы генери-
руют ультразвуковые колебания, которые отражаются объектами помещения. Если в комнате ничего не двигается, ультразвуковая волна возвращается назад без изменения. Однако как только кто-то или что-то совершит движение, волновая картина исказится, и это изменение включит сигнал тревоги.
Оптоволоконные линии связи. Основные преимущества оптоволоконной техники, которые нашли свое применение в системах телевизионного наблюдения:
–эти линии связи вне конкуренции по скорости и расстоянию передачи данных;
–эти линии связи невосприимчивы к электромагнитным помехам;
–оптоволоконные линии связи практически защищены от несанкционированного съема информации.
Телевизионный сигнал передается через оптоволоконный кабель при помощи оконечного оборудования волоконно-оптической линии
168
elib.pstu.ru
связи (оптоволоконные передатчики и приемники, коннекторы, устройства соединений), которое преобразует электрические сигналы в оптические и обратно. Для передачи видеоизображений используется целый ряд волоконно-оптических кабелей, которые могут состоять из одного или нескольких оптоволокон.
По назначению оптоволоконные кабели делятся:
– на кабели для внутреннего использования,
–кабели для внешнего использования. По конструкции и способу прокладки:
–самонесущие для воздушной прокладки;
–бронированные для прокладки непосредственно в грунт;
–для прокладки в коллекторах, телефонной канализации и т.п.;
–для использования в качестве кабелей подключения (для разделки в коннектор).
Устройство типового оптоволоконного кабеля (рис. 7.6):
–центральный силовой модуль (несущий стальной трос или стеклопластиковый пруток);
–оптоволокно, уложенное в мягкий защитный материал (оболочка из полиэтилена высокого давления, заполненная гидрофобным составом);
–внутренняя оболочка (обмотка, иногда заполненная гидрофобным составом);
–броня из проволоки или гофрированной фольги;
–наружная оболочка.
–для воздушной прокладки – дополнительный несущий стальной или стеклопластиковый трос.
Рис. 7.6. Устройство типового кабеля
Основные разновидности оптоволокна – это многомодовое и одномодовое волокно.
169
elib.pstu.ru
Оптичеcкое волокно по своему устройству состоит из двух слоев: сердечник 1, который несет в себе большую часть света оболочка 2, преломляющая свет
Рис. 7.7. Устройство типового кабеля и ограничивающая его в сердеч-
нике (рис. 7.7). Оболочка 2 служит в качестве отражающего слоя, с помощью которого световой сигнал удерживается внутри сердцевины 1.
При этом диаметр оболочки у широко распространенного оптоволокна составляет 125 мкм. Диаметр сердцевины:
–50 и 62,5 мкм для многомодового оптоволокна,
–8 мкм для одномодового.
При обозначении оптоволокно характеризуется соотношением диаметров сердцевины и оболочки, например 50/125, 62,5/125 или
8/125.
Выводы
Оптимальное построение системы видеонаблюдения в совокупности с системой обнаружения вторжения позволяет обнаружить, зарегистрировать и идентифицировать нарушителей в любое время года и суток.
При выборе телевизионной камеры необходимо учитывать,
вкаких условиях по уровням освещенности должно обеспечиваться видеонаблюдение, при искусственном или естественном освещении,
вкаких климатических условиях, в каком режиме должна производиться оценка обстановки в поле зрения телекамеры – в режиме прямого наблюдения или в режиме воспроизведения записанной информации, и целый ряд других параметров.
Цветные камеры устанавливаются там, где необходимо знать цвет объекта контроля (например, цвет автомобиля нарушителя в системе контроля за дорожным движением), а на периметре, например, необоснованно применение дорогих цветных камер с целью
170
elib.pstu.ru