- •Раздел I. Концепция инженерно- технической защиты информации
- •Глава 1. Системный подход к инженерно- технической защите информации
- •1.1. Основные положения системного подхода к инженерно-технической защите информации
- •Ограничения
- •1.2. Цели, задачи и ресурсы системы защиты информации
- •1.3. Угрозы безопасности информации и меры по их предотвращению
- •Глава 2. Основные положения концепции инженерно-технической защиты информации
- •2.1. Принципы инженерно-технической защиты информации
- •2.2. Принципы построения системы инженерно- технической защиты информации
- •Раздел II. Теоретические основы инженерно-технической защиты информации
- •Глава 3. Характеристика защищаемой информации
- •3.1. Понятие о защищаемой информации
- •3.2. Виды защищаемой информации
- •3.3. Демаскирующие признаки объектов защиты
- •3.3.1. Классификация демаскирующих признаков объектов защиты
- •3.3.2. Видовые демаскирующие признаки
- •3.3.3. Демаскирующие признаки сигналов
- •По регулярности появления
- •3.3.4. Демаскирующие признаки веществ
- •3.4. Свойства информации как предмета защиты
- •I Ценность информации, %
- •3.5. Носители и источники информации
- •3.6. Запись и съем информации с ее носителя
- •Глава 4. Характеристика угроз безопасности информации
- •4.1. Виды угроз безопасности информации
- •4.2. Источники угроз безопасности информации
- •4.3. Опасные сигналы и их источники
- •Глава 5. Побочные электромагнитные излучения и наводки
- •5.1. Побочные преобразования акустических сигналов в электрические сигналы
- •I Якорь /
- •5.2. Паразитные связи и наводки
- •Собственное затухание Zj - 10 lg рвых1 /Рвх1
- •5.3. Низкочастотные и высокочастотные излучения технических средств
- •5.4. Электромагнитные излучения сосредоточенных источников
- •5.5. Электромагнитные излучения распределенных источников
- •Т Провод несимметричного кабеля
- •I ип1з ь Провод 1 линии
- •5.6. Утечка информации по цепям электропитания
- •5.7. Утечка информации по цепям заземления
- •Глава 6. Технические каналы утечки информации
- •6.1. Особенности утечки информации
- •6.2. Типовая структура и виды технических каналов утечки информации
- •6.3. Основные показатели технических каналов утечки информации
- •Ic. 6.3. Графическое представление ограничения частоты сигнала каналом утечки
- •6.4. Комплексное использование технических каналов утечки информации
- •6.5. Акустические каналы утечки информации
- •Помехи Помехи
- •Помехи Помехи
- •6.6. Оптические каналы утечки информации
- •Внешний источник света
- •6.7. Радиоэлектронные каналы утечки информации
- •6.7.1. Виды радиоэлектронных каналов утечки информации
- •I Помехи
- •6.7.2. Распространение опасных электрических
- •6.8. Вещественные каналы утечки информации
- •6.8.1. Общая характеристика вещественного канала утечки информации
- •6.8.2. Методы добывания информации о вещественных признаках
- •Глава 7. Методы добывания информации
- •7.1. Основные принципы разведки
- •7.2. Классификация технической разведки
- •7.3. Технология добывания информации
- •7.4. Способы доступа органов добывания к источникам информации
- •7.5. Показатели эффективности добывания информации
- •Глава 8. Методы инженерно-технической защиты информации
- •8.1. Факторы обеспечения защиты информации от угроз воздействия
- •8.2. Факторы обеспечения защиты информации от угроз утечки информации
- •Обнаружение
- •8.3. Классификация методов инженерно- технической защиты информации
- •Глава 9. Методы физической защиты информации
- •9.1. Категорирование объектов защиты
- •9.2. Характеристика методов физической защиты информации
- •Глава 10. Методы противодействия наблюдению
- •10.1. Методы противодействия наблюдению в оптическом диапазоне
- •Пространственное скрытие
- •Энергетическое скрытие
- •10.2. Методы противодействия
- •Глава 11. Методы противодействия подслушиванию
- •11.1. Структурное скрытие речевой информации в каналах связи
- •А) Исходный сигнал
- •Телефон или громкоговоритель
- •1 Цифровое шифрование
- •11.2. Энергетическое скрытие акустического сигнала
- •11.3. Обнаружение и подавление закладных устройств
- •11.3.1. Демаскирующие признаки закладных устройств
- •11.3.2. Методы обнаружения закладных подслушивающих устройств
- •Поиск закладных устройств по сигнальным признакам
- •11.3.3. Методы подавления подслушивающих закладных устройств
- •11.3.4. Способы контроля помещений на отсутствие закладных устройств
- •11.4. Методы предотвращения
- •11.5. Методы подавления опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей
- •Глава 12. Экранирование побочных излучений и наводок
- •12.1. Экранирование электромагнитных полей
- •12.2. Экранирование электрических проводов
- •12.3. Компенсация полей
- •12.4. Предотвращение утечки информации по цепям электропитания и заземления
- •Глава 13. Методы предотвращения утечки информации по вещественному каналу
- •13.1. Методы защиты информации в отходах производства
- •13.2. Методы защиты демаскирующих веществ в отходах химического производства
- •Раздел III. Технические основы
- •Глава 14. Характеристика средств технической разведки
- •14.1. Структура системы технической разведки
- •14.2. Классификация технических средств добывания информации
- •14.3. Возможности средств технической разведки
- •Глава 15. Технические средства подслушивания
- •15.1. Акустические приемники
- •Микрофон
- •Структурный звук
- •15.2. Диктофоны
- •15.3. Закладные устройства
- •15.4. Лазерные средства подслушивания
- •15.5. Средства высокочастотного навязывания
- •Глава 16. Средства скрытного наблюдения
- •16.1. Средства наблюдения в оптическом диапазоне
- •16.1.1. Оптические системы
- •16.1.2. Визуально-оптические приборы
- •16.1.3. Фото-и киноаппараты
- •16.1.4. Средства телевизионного наблюдения
- •16.2. Средства наблюдения в инфракрасном диапазоне
- •Электропроводящий слой
- •Т Видимое
- •16.3. Средства наблюдения в радиодиапазоне
- •Радиолокационная станция Объект
- •Глава 17. Средства перехвата сигналов
- •17.1. Средства перехвата радиосигналов
- •17.1.1. Антенны
- •1,0 Основной лепесток
- •Металлическая поверхность
- •I Диэлектрический стержень Круглый волновод
- •17.1.2. Радиоприемники
- •Примечание:
- •17.1.3. Технические средства анализа сигналов
- •17.1.4. Средства определения координат источников радиосигналов
- •17.2. Средства перехвата оптических и электрических сигналов
- •Глава 18. Средства добывания информации о радиоактивных веществах
- •, Радиоактивное
- •Глава 19. Система инженерно-технической защиты информации
- •19.1. Структура системы инженерно-технической защиты информации
- •529 Включает силы и средства, предотвращающие проникновение к
- •19.2. Подсистема физической защиты источников информации
- •19.3. Подсистема инженерно-технической защиты информации от ее утечки
- •19.4. Управление силами и средствами системы инженерно-технической защиты информации
- •Руководство организации Преграждающие средства
- •Силы " и средства нейтрализации угроз
- •Телевизионные камеры
- •19.5. Классификация средств инженерно- технической защиты информации
- •Глава 20. Средства инженерной защиты
- •20.1. Ограждения территории
- •20.2. Ограждения зданий и помещений
- •20.2.1. Двери и ворота
- •20.3. Металлические шкафы, сейфы и хранилища
- •20.4. Средства систем контроля и управления доступом
- •Глава 21. Средства технической охраны объектов
- •21.1. Средства обнаружения злоумышленников и пожара
- •21.1.1. Извещатели
- •Извещатели
- •21.1.2. Средства контроля и управления средствами охраны
- •21.2. Средства телевизионной охраны
- •21.3. Средства освещения
- •21.4. Средства нейтрализации угроз
- •Глава 22. Средства противодействия наблюдению
- •22.1. Средства противодействия наблюдению в оптическом диапазоне
- •22.2. Средства противодействия
- •Глава 23. Средства противодействия
- •23.1. Средства звукоизоляции и звукопоглощения (1 акустического сигнала
- •Примечание. *) Стекло — воздушный зазор — стекло — воздушный зазор — стекло.
- •Примечание, d — толщина заполнителя, b — зазор между поглотителем и отражателем.
- •23.2. Средства предотвращения утечки информации с помощью закладных подслушивающих устройств
- •23.2.1. Классификация средств обнаружения
- •23.2.2. Аппаратура радиоконтроля
- •23.2.3. Средства контроля телефонных линий и цепей электропитания
- •23.2.4. Технические средства подавления сигналов закладных устройств
- •23.2.6. Обнаружители пустот, металлодетекторы и рентгеновские аппараты
- •23.2.7. Средства контроля помещений на отсутствие закладных устройств
- •Глава 24т Средства предотвращения утечки информации через пэмин
- •24.1. Средства подавления опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей
- •Телефонная трубка
- •24.2. Средства экранирования электромагнитных полей
- •Раздел IV. Организационные основы инженерно-технической защиты информации
- •Глава 25. Организация инженерно-
- •25.1. Задачи и структура государственной
- •25.2. Организация инженерно-технической защиты информации на предприятиях (в организациях, учреждениях)
- •25.3. Нормативно-правовая база инженерно- технической защиты информации
- •Глава 26. Типовые меры по инженерно-
- •Организационные меры итзи
- •26.2. Контроль эффективности инженерно- технической защиты информации
- •Раздел V. Методическое обеспечение инженерно-технической защиты информации
- •Глава 27. Рекомендации по моделированию системы инженерно-технической защиты информации
- •27.1. Алгоритм проектирования
- •Показатели:
- •Разработка и выбор мер защиты
- •27.2. Моделирование объектов защиты
- •27.3. Моделирование угроз информации
- •27.3.1. Моделирование каналов несанкционированного доступа к информации
- •27.3.2. Моделирование каналов утечки информации
- •Объект наблюдения
- •Примечание. В рассматриваемых зданиях 30% площади занимают оконные проемы.
- •Контролируемая зона
- •Граница контролируемой зоны
- •27.4. Методические рекомендации по оценке значений показателей моделирования
- •2. Производные показатели:
- •Глава 28. Методические рекомендации
- •28.1. Общие рекомендации
- •28.2. Методические рекомендации по организации физической защиты источников информации
- •28.2.1. Рекомендации по повышению укрепленности инженерных конструкций
- •28.2.2.Выбор технических средств охраны
- •28.2.2.3. Выбор средств наблюдения и мест их установки
- •28.3. Рекомендации по предотвращению утечки информации
- •28.3.1. Типовые меры по защите информации от наблюдения:
- •28.3.2. Типовые меры по защите информации от подслушивания:
- •28.3.3. Типовые меры по защите информации от перехвата:
- •28.3.4. Методические рекомендации по «чистке» помещений от закладных устройств
- •28.3.5. Меры по защите информации от утечки по вещественному каналу:
- •1. Моделирование кабинета руководителя организации как объекта защиты
- •1.1. Обоснование выбора кабинета как объекта защиты
- •1.2. Характеристика информации, защищаемой в кабинете руководителя
- •1.3. План кабинета как объекта защиты
- •2. Моделирование угроз информации в кабинете руководителя
- •2.1. Моделирование угроз воздействия на источники информации
- •2. Забор
- •3. Нейтрализация угроз информации в кабинете руководителя организации
- •3.1. Меры по предотвращению проникновения злоумышленника к источникам информащ
- •3.2. Защита информации в кабинете руководителя от наблюдения
- •3.4. Предотвращение перехвата радио- и электрических сигналов
- •2. Технические средства подслушивания
- •3. Технические средства перехвата сигналов
- •Технические средства инженерно-технической защиты информации
- •1. Извещатели контактные
- •2. Извещатели акустические
- •3. Извещатели оптико-электронные
- •4. Извещатели радиоволновые
- •5. Извещатели вибрационные
- •6. Извещатели емкостные
- •7. Извещатели пожарные
- •9. Средства радиоконтроля
- •10. Анализаторы проводных коммуникаций
- •11. Устройства защиты слаботочных линий
- •Примечание. Та — телефонный аппарат.
- •12. Средства защиты речевого сигнала в телефонных линиях связи
- •13. Средства акустического и виброакустической зашумления
- •14. Средства подавления радиоэлектронных и звукозаписывающих устройств
- •15. Нелинейные локаторы
- •16. Металлодетекторы
- •17. Рентгеновские установки
- •18. Средства подавления радиоэлектронных и звукозаписывающих устройств
- •19. Средства уничтожения информации на машинных носителях
- •20. Специальные эвм в защищенном исполнении
- •21. Средства защиты цепей питания и заземления
- •22. Системы экранирования и комплексной защиты помещения
- •Инженерно-техническая защита информации
16.1.4. Средства телевизионного наблюдения
Дистанционное наблюдение движущихся объектов осуществляется с помощью средств телевизионного наблюдения. Схема комплекса средств телевизионного наблюдения показана на рис. 16.2.
ты световой энергии выбивают электроны, количество которых пропорционально энергии света (яркости элемента изображения). На фотокатоде образуется изображение Q(x,y,t) в виде электрических зарядов, эквивалентное оптическому B(x,y,t) изображению, где Q и В — значения соответственно величины зарядов и яркости в точках с координатами х и у в момент времени t.
В вакуумных телевизионных передающих трубках производится считывание величины заряда с помощью электронного луча трубки, отклоняемого по горизонтали и вертикали магнитными полями. Эти поля создаются отклоняющими катушками, надеваемыми на горловину телевизионной трубки.
За время развития телевидения разработано много типов передающих телевизионных трубок, отличающихся чувствительностью фотокатода и разрешающейся способностью. Появление достаточно простых ТВ-трубок типа «видикон» позволило создать компактные телекамеры. Миниатюрные видиконы с диаметром до 15 мм обеспечивают четкость 400-600 линий. На основе видико- на разработаны различные варианты телевизионных передающих трубок: плюмбикон, кремникон, суперортикон, изокон и др., обеспечивающие качественное светоэлектрическое преобразование в широком диапазоне длин волн и освещенности.
В начале 70-х годов был открыт и реализован новый принцип построения безвакуумных твердотельных преобразователей «свет- электрический сигнал», т. н. приборов с зарядовой связью (ПЗС). В основу таких приборов положены свойства структуры металл- окисел-полупроводник, называемой МОП-структурой (рис. 16.3).
СВЕТ
Рис.
16.3.
Схема фрагмента ПЗС
Фотокатод или мишень ПЗС представляет линейку или матри- н v из ячеек с МОП-структурами, образованную горизонтальными и иертикальными токопроводящими прозрачными электродами. |" I змсры каждой ячейки соответствуют размерам элемента изобра- ■ния. Разрешающая способность ПЗС определяется количеством юск, размещающихся в поле изображения.
Считывание зарядов, образующихся в каждой ячейке ПЗС под ■йствием света точек изображения, производится путем последо- I гсльного перекачивания зарядов с ячейки на ячейку под действи- 1 управляющих сигналов, подаваемых на электроды. В результате ого на выходе ПЗС образуется последовательность электричес- IX сигналов, амплитуда которых соответствует величине заряда 11 ячейках мишени на ПЗС
Типовая телевизионная передающая камера содержит элек- ' ронпую плату с элементами электронной схемы, плату со свето- чюктрическим преобразователем и объектив. В малогабаритной ■ .шере для скрытого наблюдения объектив и светоэлектрический ' i рсобразователь укрепляются на единой электронной плате.
Электронная схема электронной платы телевизионной камеры выполняет следующие функции:
генерация сигналов управления светоэлектрическим преобразователем с целью считывания с него сигналов, эквивалентных яркости объектов изображения;
усиление сигналов изображения с выхода светоэлектрического п реобразователя;
формирование сигналов (импульсов) синхронизации по строкам и кадрам изображения на экране монитора;
формирование полного цветового сигнала, содержащего сигналы изображения, строчные и кадровые синхронизующие импульсы.
Светочувствительные матрицы современных телевизионных кпмер выполняются на приборах с зарядовой связью (ПЗС), которые но сравнению с вакуумными телевизионными передающими срубками имеют несоизмеримо малые размеры и энергопотребление. Размер светочувствительной области матрицы называется оптическим форматом. Для систем видеонаблюдения применяют форматы: 1/4, 1/3, 1/2, 2/3 и 1 дюйм. Следует отметить, что размер диагонали матрицы меньше величины, равной произведению формата на эквивалент дюйма (2,54 мм). Например, размер матрицы 1/2" составляет 6,4 х 4,8 мм с диагональю 7,8 мм вместо 0,5 х 25,4 = 12,7 мм. Различие обусловлено тем, что размер ПЗС-матрицы определенного формата соответствует размеру поля изображения электронной передающей трубки диаметром, равному этому формату.
Чем больше формат матрицы, тем более высокое разрешение камеры можно обеспечить. Матрицы оптического формата 1/2, 2/3 и 1 дюйм применяют в камерах среднего и высокого класса, а 1/3 и 1/4 — в малогабаритных камерах и для скрытого наблюдения. На основе матриц формата 1/4 дюйма размером 3,4 х 2,4 мм компанией Watec (Япония) созданы сверхминиатюрные камеры WAT-660 (29 х 29 х 16 мм) и WAT-704R (цилиндрической формы диаметром 18 мм).
Для получения цветного изображения светочувствительный элемент ПЗС матрицы состоит из 3-4 светочувствительных ячеек, перед которыми установлены светофильтры красного, синего и зеленого цветов. В варианте 4 ячеек две из них чувствительны к зеленым лучам (перед ними установлены светофильтры зеленого света). Такой вариант приближает спектральную характеристику ПЗС матрицы к спектральной характеристике глаза, наиболее чувствительного к зеленому цвету. Из-за технологических и схемно-техни- ческих проблем и меньшей освещенности каждой ячейки элемента матрицы разрешение и чувствительность цветных камер хуже черно-белых. Для обеспечения высокого разрешения цветных камер световой поток от объектива с помощью призм направляют на 3 ПЗС-матрицы с соответствующими светофильтрами, что существенно усложняет конструкцию камеры. Камеры с ПЗС-матрицами называются также CCD-камерами.
Объектив телевизионной камеры может быть сменным и встроенным, с постоянным и переменным фокусным расстояниями. Основные характеристики объектива: фокусное расстояние f и светосила. Фокусное расстояние объектива определяет угол зрения телевизионной камеры. Объективы с малым фокусным расстоянием (около 2,8 мм) обеспечивают просмотр пространств большой площади, но получаемые изображения имеют мелкий масш
таб. Кроме того, широкоугольные объективы вносят существенные искажения в изображение. Длиннофокусные объективы с f до 350 мм создают более четкое изображение, но с малой глубиной резкости. Для наблюдения за входной дверью, помещением, открытыми площадками применяются широкоугольные камеры с углом зрения 60-90°. Зависимость угла зрения объектива а и камеры от фокусного расстояния объектива f в мм описывается выражением а = arctg (h / 2f), где h — размер матрицы по горизонтали в мм. Следовательно, камеры с малым оптическим форматом имеют широкий угол зрения.
Возможности наблюдения с разными углами зрения создают вариообъективы (объективы с переменным фокусным расстоянием), фокусное расстояние которых может изменять ся вручную или сервоприводом.
Диафраша
rryi\
Вынесенная диафрагма (зрачок)
L ГТП\
d
Г
и
У
У
\ 0,5-5 мм 6) Объектив pin-hole
Рис. 16.4. Особенности объектива pin-hole
а)
Обычный объектив
настенные часы, в корпус извещателя и др. предметы. Для скрытого наблюдения через небольшое отверстие используется также насадка в виде оптоволоконного кабеля диаметром около 2 мм и длиною 50 см и более с объективом на конце.
В камерах со сменными объективами применяют два типа стандартных конструкций узлов присоединения:
тип «С» («С-mount») с резьбой 2,54 х 0,8 и расстоянием до плоскости ПЗС матрицы 17,5 мм (старый стандарт);
тип «CS» («CS-mount») с резьбой 2,54 х 0,8 и расстоянием до плоскости ПЗС матрицы 12,5 мм (новый стандарт).
Основными светоэлектрическими показателями камеры являются разрешающая способность и чувствительность.
Разрешающая способность (разрешение) телевизионной камеры определяется количеством телевизионных линий (TBJ1), формирующих изображение. Телевизионные вещательные стандарты SECAM и PAL предусматривают разрешение 625 TBJI, NTSC (в США, Японии, Канаде и некоторых странах Латинской Америки) — 525 ТВЛ. Для телевизионных камер видеонаблюдения систем охраны требуемое разрешение ниже или выше в зависимости от решаемых задач. В будущем предполагается переход телевизионного вещания на формат высокой четкости с удвоенным разрешением.
Четкость изображения на экране монитора зависит не только от разрешения телевизионной камеры, но и от разрешения монитора и полосы пропускания линии связи камеры с монитором. Для безыскаженной передачи видеосигнала телевизионной камеры полоса пропускания линии связи должна быть не менее ширины спектра видеосигнала. Ширина спектра видеосигнала вещательного стандарта при разрешении 625 ТВЛ составляет 6,5 МГ, черно- белых камер систем охраны с разрешением 300 ТВЛ — 2,75 МГц и цветных — 3,8 МГц.
Способность телевизионной камеры работать при различной освещенности оценивается двумя показателями: чувствительностью и минимальной освещенностью объекта наблюдения.
Чувствительность камеры характеризуется минимальной освещенностью ПЗС-матрицы, при которой обеспечивается заданное качество изображения. Для получения изображения хорошего качества необходимо обеспечить отношение сигнал/шум на выходе
меры около 50 дБ. При отношении сигнал/шум около 30 дБ на - рнне монитора видны помехи в виде беспорядочных точек («сне- I и»), минимально-допустимое отношение сигнал/шум — 20-24 дБ. И соответствии с этим минимально-допустимым отношением сигнал/шум определяется реальная чувствительность телевизионной ммсры в отличие от предельной, когда размах сигнала равен разма- иу шумовой реализации. В этом случае на изображении практически, кроме шумов, ничего не видно. Реальная и предельная чувствительности телевизионной камеры различаются примерно в 10 раз. (Юычной считается чувствительность порядка долей лк (для чер- МО-белых камер) и единиц лк (для цветных). Телевизионные каме- рЫ высокой чувствительности работоспособны при освещенности Порядка 0,01 лк.
Яркость изображения на ПЗС-матрице пропорциональна осве- f пи нности объекта наблюдения, коэффициенту отражения его повер- мтсти и светосиле объектива. Поэтому при обозначении чувстви- И11.НОСТИ камеры в единицах освещенности объекта наблюдения |у< | и.1вается кроме его освещенности также коэффициент отраже- f linn и F-число объектива. Обычно минимальная освещенность рас-
m i гривается для объектов с коэффициентом отражения 0,75 и объ- п I н вов камеры с F = 1,4. При этих условиях освещенность ПЗС матрицы будет примерно в 10 раз меньше, чем объекта наблюдения.
Так как телевизионная камера обладает собственными шумами, то при уменьшении освещенности объекта снижается отношение сигнал/шум на выходе камеры. Повышение чувствительности ц-иевизионной камеры, расширяющее возможности применения Кнмсры для скрытого наблюдения, проводится по следующим на- Принлениям:
• применение высокочувствительных ПЗС-матриц и светосильных объективов;
применение электронно-оптических преобразователей-усилителей (ЭОП) яркости изображения;
использование адаптивных режимов накопления и считывания заряда в ПЗС-матрицах.
Повышение чувствительности ПЗС-матриц достигается умень- иннисм потерь света из-за малой площади светочувствительных элементов, которые занимают только около 10% площади
!С-матрицы. Остальную часть ее площади занимают каналы переноса зарядов при их^считывании. Применение микролинз перед поверхностью ПЗС-матрицы позволяет в 3-4 раза повысить чувствительность ПЗС-матрицы без линз. К другим мерам повышения чувствительности относится поиск материалов с более высокой чувствительностью в видимом диапазоне, с меньшим уровнем шума считывания, который уменьшает шумы видеосигнала, а также снижение влияния свечения транзисторов выходного устройства ПЗС-матрицы, создающей засветку изображения на ней.
Электронно-оптические преобразователи, применяемые в приборах ночного видения, усиливают в десятки тысяч раз свет от объекта наблюдения и позволяют приблизить чувствительность телевизионной камеры к чувствительности зрительной системы человека (около 10"4 лк). Их широкое использование сдерживается высокой стоимостью и низкой надежностью.
Для повышения чувствительности используется также возможность ПЗС-матрицы накапливать энергию светового сигнала между моментами считывания эквивалентных электрических сигналов. При накоплении п одинаковых сигналов отношение сигнал/шум увеличивается в Vn раз. ПЗС-матрицы с накоплением достигают чувствительности (4-5)10~5 лк, т. е. позволяют наблюдать объекты в ночных условиях.
Телевизионная камера, так же как и фото- или кинокамера, содержит устройства, обеспечивающие требуемую выдержку и глубину резкости, а также устройства электронного преобразования видеосигнала, обеспечивающие повышение качества изображения. Основными такими устройствами являются электронный затвор, автоматическая диафрагма, устройство автоматической регулировки усиления видеосигнала.
Электронный затвор определяет время выдержки (длительность накопления зарядов ПЗС-приборами при проекции на них оптического изображения) электронным способом. Электронный затвор обеспечивает изменение выдержки от долей секунд до 1/100000 с, что позволяет наблюдать быстродвижущиеся объекты в широком диапазоне освещенности. Автоматический электронный затвор автоматически изменяет выдержку при изменении освещенности.
Автоматическая диафрагма изменяет относительное отверстие объектива в зависимости от освещенности объекта наблюдения и требуемой глубины резкости, что особенно важно для обеспечения четкости изображений открытых площадок, коридоров и длинных помещений.
Автоматическая регулировка усиления в электронной схеме камеры поддерживает требуемый уровень сигнала на выходе видеоусилителя при изменении на 15-20 дБ и более уровня сигнала на выходе ПЗС матрицы — входе видеоусилителя.
Применяемая в видеоусилителе гамма-коррекция (у-коррек- ция) видеосигнала улучшает качество изображения на экране приемной электронно-лучевой трубки. Необходимость коррекции вызвана нелинейной зависимостью яркости свечения люминофора экрана от амплитуды видеосигнала, которая аппроксимируется параболической функцией с показателем у = 2,2. Гамма-коррекция предусматривает введение нелинейности коэффициента усиления видеоусилителя с у = 0,25-0,45.
Яркость разных участков изображения может существенно отличаться, а автоматический затвор и устройство АРУ реагируют на усредненные значения яркости изображения. При попадании в поле зрения камеры, например, горящей электрической лампочки темные участки изображения становятся на экране монитора еще темнее, а яркие создают засветку изображения. В камерах с компенсацией засветки («света сзади») опорная освещенность для автоматической установки выдержки и регулировки усиления оценивается по яркости центральной части изображения на ПЗС-мат- рице.
Электрический сигнал с выхода вакуумной передающей трубки или ПЗС усиливается и передается по кабелю или в виде радиосигналов к телевизионному приемнику. Последний выполняет обратные функции, преобразуя электрический сигнал в изображение, яркость каждого элемента которого эквивалентна амплитуде соответствующего сигнала. Формирование изображения производится на экране приемной масочной вакуумной трубки (кинескопа) или плоских панелей.
В вакуумной приемной телевизионной трубке (кинескопе) изображение создается на ее экране с люминофором электронным лучом, модулируемым электрическим сигналом изображения и отклоняемым по горизонтали (строке) и вертикали (по кадру) синхронно с траекторией отклонения луча передающей трубки или считывания с ПЗС. Синхронность обеспечивается путем передав чи синхронизирующих сигналов в виде групп импульсов, моменты формирования которых соответствуют границам строк и кадров. Синхроимпульсы совместно с сигналом изображения образуют полный телевизионный сигнал. В приемнике из полного телевизионного сигнала выделяются синхроимпульсы, которые синхронизируют работу устройств кадровой и строчной развертки. Эти устройства формируют сигналы, при прохождении которых по катушкам отклонения, надетым на горловину кинескопа, создаются магнитные поля, отклоняющие электронный луч.
Но вакуумные приемные телевизионные трубки громоздкие, тяжелые, хрупкие, нуждаются в высоковольтном (20-25 кВ) источнике постоянного тока, устройства развертки потребляют достаточно большую мощность, создаваемые трубкой поля, не безвредны для человека. Будущее за панелями.
Известно несколько типов плоских панелей для телевизионных приемников, но наиболее успешно развиваются газоразрядные и жидкокристаллические панели.
Газоразрядную панель образуют два плоскопараллельных стекла, между которыми размещены миниатюрные газоразрядные элементы. В инертном газе газоразрядного элемента под действием управляющих сигналов, формируемых микропроцессором устройства синхронизации и подаваемых на прозрачные электроды одного или обоих стекол, возникает разряд с ультрафиолетовым излучением. Это излучение вызывает свечение нанесенного на переднее или заднее стекло люминофора одного цвета черно-белой панели или люминофоров красного, зеленого или синего цветов цветной панели. Например, газоразрядная панель японской фирмы NHK имеет формат экрана 874 х 520 мм, 1075200 элементов с шагом 0,65 мм, толщину 6 мм и вес 8 кг. Газоразрядные панели имеют высокую яркость, позволяющую создавать контрастное изображение даже при солнечном свете.
Основой жидкокристаллической панели служат также две плоскопараллельные стеклянные пластины. На одну из них нанесены прозрачные горизонтальные и вертикальные токопроводящие электроды. В местах их пересечения укреплены пленочные транзисторы, два вывода которых соединены с электродами на стекле, а третий образует обкладку конденсатора. Вторую пластину конденсатора представляет прозрачный металлизированный слой на второй стеклянной пластине, расположенной параллельно первой на расстоянии, измеряемом микронами. Между пластинами помещено органическое вещество (жидкий кристалл), поворачивающее под действием электрического поля угол поляризации проходящего через него света. С двух сторон панели укреплены поляроидные пленки, углы поляризации которых повернуты на 90° относительно друг друга.
Растр телевизионного изображения формируется сигналами, генерируемыми устройством синхронизации и подаваемыми на электроды стеклянных пластин. При подаче на эти электроды напряжения в точке их пересечения конденсатор заряжается и возникает электрическое поле между соответствующими обкладками конденсатора. В зависимости от величины напряжения изменяется угол поляризации жидкого кристалла между обкладками конденсатора. При отсутствии напряжения и, соответственно, электрического поля жидкий кристалл поворачивает угол поляризации света от лампы подсветки на 90°, в результате чего свет свободно проходит через поляроидные пленки. В зависимости от напряжения на обкладках конденсатора угол поляризации может изменяться от 90° до 0°, а прозрачность ячейки панели — от максимальной до непропускания света. Панель цветного телевизора содержит красный, зеленый и синий светофильтры, образующие триаду элемента разложения изображения.
Разрешение, яркость, контрастность жидкокристаллических мониторов приближаются к аналогичным характеристикам мониторов на электронно-лучевых трубках, ЖК-мониторы уступают по инерционности, но существенно превышают мониторы на электронно-лучевых трубках по масса-габаритным характеристикам, энергопотреблению и экологическим показателям.
Широкополосность аналогового телевизионного сигнала и большой объем значений пикселей цифрового телевидения создают проблемы при их консервации. При записи видеосигнала на магнитную ленту скорость перемещения ленты относительно записывающей головки видеомагнитофона должна составлять 5-6 м/с, что неприемлемо при реализации принципов записи, применяемых в аудиомагнитофонах.
В видеомагнитофоне реализован комплекс мер, обеспечивающих качество изображения, близкое к телевизионному, при приемлемых потребительских показателях видеомагнитофона и видеокассеты (габаритах, весе, времени записи на кассете). С этой целью сокращают полосу частот до 4-6 МГц, а для уменьшения линейной скорости перемещения магнитной ленты производится поперечно- строчная (поперек ленты) и наклонно-строчная (под острым углом к направлению движения ленты) запись видеосигналов на магнитную ленту с помощью вращающихся одной или нескольких (до 4) головок. Сигналы звукового сопровождения и управления записываются на боковых краях магнитной ленты.
Такие методы записи видеосигналов позволяют при сохранении высокой скорости движения ленты относительно головки значительно уменьшить ее продольную скорость и обеспечить приемлемое время записи на одной кассете. Для уменьшения влия^ ния паразитной амплитудной модуляции из-за переменного контакта головки с лентой применяют частотную модуляцию с переменным индексом модуляции для разных частот и записывают на ленту частотно-модулированный сигнал. Кроме того, сохранение требуемых временных соотношений достигается применением высокоточного лентопротяжного механизма, систем автоматического регулирования электродвигателями и цифровых корректоров временных искажений.
Видеомагнитофоны с поперечно-строчной записью обеспечивают высокое качество изображения и звукового сопровождения, но они громоздкие и сложны в эксплуатации. Конструктивно более простыми являются профессиональные и бытовые видеомагнитофоны с наклонно-строчной записью.
В зависимости от требований к качеству записи и соответствующей скорости «лента-головка»» применяют ленты шириной 50,8, 25,4, 19, 12,65 мм и менее. Широкая лента используется в профессиональных видеомагнитофонах, 12,65 мм и менее — в бытовых Разнообразие значений ширины ленты в сочетании с разными способами записи обусловило множество форматов записи: для ленты шириной 50,6 мм — Q, 25,4 мм — В, С, 19,05 мм — U, 12,65 мм — L, Mil, VHS, Beta и др. В бытовой видеозаписи наибольшее распространение получили форматы VHS и Beta. Видеофонограммы формата VHS для отечественной бытовой аппаратуры имеют следующие параметры [6]:
скорость головки относительно ленты — 4,85 м/с;
продольная скорость ленты — 23,39 мм/с;
ширина видеострочки — 0,04 мм;
ширина дорожки звука — 0,3 мм;
ширина дорожки управления — 0,75 мм;
угол наклона строчки относительно края ленты — около 6 град.
Малая продольная скорость ленты позволяет на стандартной кассете с размерами 188 * 104 х 25 мм производить непрерывную запись изображения в течение 3-5 часов (в зависимости от толщины и длины ленты).
В целях повышения качества изображения развивается цифровая видеозапись в форматах D1-D5, а в интересах сокращения размеров и веса, что важно для решения задач по добыванию информации,— переход на малогабаритные кассеты. На базе широко применяемого формата VHS предложены форматы VHS-C (для кассеты с размерами 92 х 59 х 22,5 мм), S-VHC, Video 8 (95 х 62,5 х 15 мм, ширина ленты 8 мм) и малогабаритная кассета МК (102 х 63 х 12 мм с шириной ленты 3,8 мм). Формат S-VHC обеспечивает разрешение 440 TBJ1 вместо 330 для формата VHC. В современных видеомагнитофонах удается также снизить продольную скорость ленты до 1 см/с и менее с соответствующим увеличением времени записи. Например, в цифровом видеомагнитофоне EV-A80 (Sony) достигнута скорость ленты 0,6/0,3 см/с, время записи в формате V-8 — 540/1120 мин с разрешением 250 строк.
Аналоговые видеомагнитофоны постепенно заменяются на цифровые, в качестве вторичных носителей информации в которых используются жесткие диски или энергонезависимая память.
При существующих стандартах на параметры телевизионных средств наблюдения их разрешение на порядок хуже разрешения фотоснимков. Для повышения четкости изображения увеличивают в 2 раза разрешение и частоту кадров. Но при этом соответственно увеличивается ширина спектра телевизионного сигнала со всеми вытекающими из этого недостатками. Для уменьшения полосы изображение предварительно сжимают. Для телевизионного наблюдения в ИК-диапазоне применяют телевизионные камеры с ПЗС, чувствительными к ИК-лучам.
Для наблюдения в оптическом диапазоне применяют также лазеры, лучи которых в видимом или ИК-диапазонах подсвечивают объекты в условиях низкой естественной освещенности. Для этой цели луч лазера с помощью качающихся зеркал сканирует пространство с наблюдаемыми объектами, а отраженные от них сигналы принимаются фотоприемником так же, как при естественном освещении.
Видеопередатчики систем скрытого наблюдения работают в диапазоне частот от 60 МГц до 2,3 ГГц и выше. Их мощность составляет от 40 мВт до 50 Вт, при этом обеспечивается дальность передачи от нескольких метров до 20 км. Например, дальность передачи миниатюрного передатчика РК5115 при мощности 1,5 Вт на частоте 236 МГц составляет 400 м. Для увеличения дальности передачи используются специальные ретрансляторы.
Для приема телевизионных радиосигналов используются как телевизионные приемники широкого применения, так и специальные. Например, аудио- и видеоприемник РК 625 обеспечивает прием аудио- и видео-сигналов в диапазоне от 60 МГц до 1,2 ГГц, а видеоприемник RX 100 — в диапазоне 1,2-2,3 ГГц. Видеоприемники имеют встроенные микропроцессоры, автоматизирующие операции по поиску и приему сигналов. Например, видеоприемник РК 6625 имеет 100 программируемых каналов памяти, 24-часовой таймер и автоматический режим поиска видеосигналов.