Статьи рынка безопасности

События

Светить – и никаких гвоздей… 4К с ИК- и другим освещением в видеонаблюдении

  • 01.10.2019
  • 550

Ходишь по улицам, по дворам и офисам, и все больше видишь на стенах уличные и офисные видеокамеры, с мордами (ну, не лицо же у камеры), утыканными светодиодами инфракрасной подсветки.

Дежавю. Для меня, по крайней мере. С этого все начиналось. 1994 год, мы толькотолько разработали и начали выпускать наши первые всепогодные видеокамеры. А «начинкой» к ним были тайваньские бескорпусные камеры. Сначала трехплатные, потом уже одноплатные. Конечно, только черно-белые. Объективы – исключительно М12. Разрешение – 380 твл, которое с годами стало расти, да так, что впоследствии запросто перевалило за физический PALовский предел в 570 линий, дойдя не только в рекламных информациях, но и в технических паспортах до 750, а кое-кто и 900 мог написать. Но это уже спустя лет десять. 

А в самом начале все было по-честному – ч/б, 380 твл. И вот эти самые первые бескорпусные камеры сначала практически по умолчанию шли с шестью ИК-светодиодами, впаянными в плату: по три слева и справа от объектива. Назывались гордо – камеры с ИК-подсветкой. Подсветка была весьма хиленькая. Пару метров от силы в темноте что-то высвечивала. Для уличной камеры вещь оказалась совершенно бесполезная, а при наличии общего защитного стекла для объектива и этих ИК-диодов, еще и вредная, о чем скажу ниже. Поэтому, прежде чем установить такую бескорпусную камеру в бокс, диоды эти мы предварительно попросту откусывали и выкидывали. Для видеодомофона или внутренней камеры оставляли, но тогда они отдельно торчали в отверстиях передней панели. 

Понял рынок всю бесполезность подобной конструкции по умолчанию, и стали бескорпусные камеры поставляться к нам уже без этих излишеств. Отдельно стали появляться всевозможные ИК-прожекторы от всевозможных же производителей. Светить – и никаких гвоздей… Кто-то их где-то использовал. Лично мы на своих объектах ни разу – торжествовал здравый смысл, а задачами «специального назначения» мы не занимались. 

И тут, спустя почти четверть века, спираль развития по классическим законам диалектического материализма, вероятно, зашла на следующий виток. 

Камеры, конечно, с теми 1994 года общее имеют только название. Все исключительно IP, чувствительность – в цвете – десятые доли люкс, а в монохромном ночном режиме – от сотых до десятитысячных. И ИК-диодов уже не шесть, а столько, сколько по кругу вокруг объектива помещается. С зализанными формами под стать тенденциям моды каких-нибудь спорткаров. С манерным креплением. Ну, что-то примерно такое (рис.1)

1.png

Выглядит действительно вполне презентабельно. Китайцы – молодцы. Вот кто, уверен, мои статьи читает и проникается идеями. Все правильно – когда все реальные конкурентные преимущества выходят за границы их понимания и осознания клиентом, брать надо внешним видом. И обещанием «учесть все». В том числе и работу в темноте. Потому что ИК-подсветка уже на борту. Правда, сплошь и рядом после некоторого срока эксплуатации вешний вид может поменяться на такой (рис.2)

2.png

Ну, тут производитель не виноват – это уже природа-матушка постаралась. Подсветка-то «ИК», КПД маленький, остальное все – в тепло. А мухи на тепло падки. Камеру, конечно, придется старательно отмывать. Зато зимой налипания снега не будет. 

И появляются такие камеры, как грибы после дождя. Вовсю торгуют ими в многочисленных ларьках в проходах гипермаркетов с громкими вывесками «Системы безопасности». Ну, а я, если честно, как-то всерьез подобные технические «шедевры» и не воспринимал вовсе. Не будешь же бегать по всяким магазинчикам и офисам, утыканным подобными «системами безопасности», и вести разъяснительную работу среди населения. Сами со временем все поймут. Да уже, похоже, начинают понимать, иначе откуда появляются в интернете запросы «как отключить в камере ИК-подстветку?». Все пойдет по сценарию 25-летней давности. 

Но вдруг выясняется, что солидные и крупные структуры, весьма щепетильные в построении собственных технических систем безопасности, имеющие для этих целей свои проектные подразделения, прописывают в качестве обязательного требования к применяемым на объектах всепогодным камерам «наличие ИК-подстветки на борту». Именно этот факт явился поводом для написания этой статьи. 

Вопросы построения освещения на объектах периодически поднимались в отраслевых изданиях нашего рынка. Однако, по моему мнению, общая беда этих статей – стремление авторов показать в первую очередь собственную компетентность в данном вопросе. Слабо представляют себе наши ученые мужи своих читателей. Тех, кто реально должен применять их выкладки на практике. Да еще с учетом стремительного падения общего уровня образования во времени. Чем активно пользуются те, кто несет на наш рынок «инновации» 25-летней давности

Глубоко уважаемые мною коллеги-авторы! Будьте уверены, как только в ваших статьях появляется нечто, напоминающее, скажем, постоянную Планка h, на этом дальнейшее чтение ваших трудов нашим массовым читателем прекращается. Лично я уже просто боюсь приводить, например, даже основную формулу линзы, стараясь объяснить суть работы объектива исключительно «на пальцах». Чего и вам на будущее желаю. А посему обещаю, что никаких расчетов ни по каким формулам в статье не будет. Только на уровне общего понимания, здравого смысла и желания думать самостоятельно вместо слепого следования обещаниям рынка. 

И еще. В своих доводах я часто буду опираться на классические каноны видеосъемки. Безотносительно того, в каких целях она ведется. Для создания какого-нибудь эмоционально-информационного фильма, репортажа, клипа или же обнаружения злодея и его противоправных действий. Те, кто высказывает возражения, дескать, это не одно и то же, преследуют как раз цель увести потребителя от правильности понимания в своих сугубо рыночных интересах. Я могу согласиться, что это действительно не одно и то же, только, напротив, с гораздо более жесткими условиями именно для нашего рынка. Какое-нибудь полное затемнение или, напротив, перезасвет в кадре оператор всегда сможет оправдать собственным художественным замыслом. В наших целях и задачах подобное всегда будет отнесено к недопустимым недостаткам, поскольку это напрямую связано с ограничением или отсутствием необходимой информации. 

Поэтому очень рекомендую всем сторонникам поиска информации в интернете руководствоваться не только отраслевыми сайтами и форумами нашего рынка, но и обращаться к информации от профессиональных операторов. Если у нас камера может являться самоцелью для фирмы – продавца, а сам такой продавец, возможно, никогда в жизни не занимался практическим оснащением объектов, в том числе, и своими собственными камерами, то для операторского рынка камера, какой бы она ни была, всегда остается лишь средством получения их товара – фильма, репортажа, клипа. На уровне оборудования на том рынке конкуренции нет, и к технической информации можно относиться с гораздо большей степенью доверия. 

Итак! Собственно, мастерство оператора и состоит в двух главных вещах – умения увидеть сцену и, как они говорят, поставить свет. Есть даже специальная должность в съемочных группах – мастер по свету. Поэтому вопрос освещения, что для съемки, что для видеонаблюдения является не просто важным, а одним из самых главных. Что мы увидим и как мы увидим, будет зависеть именно от того, что мы высветим и как мы это сделаем. Вот с этой колокольни и будем рассуждать.

И начнем именно с ИК. Чем так приглянулось вдруг на рынке эта технология после столь длительного забвения? Что вдруг случилось в нашей безопасности такого? Или это просто очередной маркетинговый ход в создании конкурентного преимущества для поставляемого оборудования, когда все очевидные потребителю параметры у разных производителей практически сравнялись? 

Глаз наш воспринимает свет с длиной волны примерно 700-740 нм. Во всяком случае, ИК-прожектор с длиной волны 740 нм будет заметен. А свет, длина которого больше 700 нм, называется инфракрасным излучением. Замечательным свойством инфракрасного излучения считается то, что глаз наш его не видит, а вот чувствительность камеры в ИК-диапазоне остается вполне рабочей. Может быть длина волны и в 900- 930 нм – такое излучение глаз наш никогда не увидит. Правда, с увеличением длины волны увеличивается и затухание. Да и чувствительность камеры заметно падает с увеличением длины волны. 

«Замечательными» свойства не бывают вообще. Они бывают таковыми только в привязке к конкретной потребительской задаче. Поэтому прежде, чем выбирать камеру непременно с ИК-подсветкой на борту, имеет смысл полностью проанализировать конечную потребительскую задачу. И всегда помнить, что сумма удовольствий равна const. А еще точнее – нулю. Если где-то что-то выиграли, где-то что-то непременно проиграем. И важно заранее определить, где и что, и насколько нам выигрыш важнее проигрыша?

Если говорить о системах безопасности, то в итоге сценария всегда должна быть реакция на обнаруженную опасность с целью недопущения ее реализации и/или развития. Предположим, что оператор опасность обнаружил. Каков сценарий реагирования? Человек в ИК-диапазоне не видит. Как планируется догонять, обезвреживать, стрелять и т.п.? Надев на лоб ПНВ (прибор ночного видения), чтобы соседей не беспокоить? Или все же включить заливное освещение по всему объекту? В принципе, возможны любые варианты. Вопрос: чем за это заплатим? 

Далеко не во всех задачах сегодня оправдан непременно цвет на видеоизображении. Тем более что чувствительность черно-белых матриц на порядок выше чувствительности цветных (нет необходимости разделения светового потока по составляющим цвета, например R,G,B). Тем не менее, рынок, не спросив потребителя, просто фактически ликвидировал черно-белые камеры из пакета предложений, ограничившись вариантом «день-ночь». 

Но если цвет для вас действительно актуален, то с вариантом ИК-освещения о нем надо сразу забыть. Более того, изображение в ИК-освещении – это даже не черно-белое полноценное изображение со всеми его нюансами полутонов. Объект освещается не всем спектром белого света, а всего лишь светом фактически одной длины волны. Изображение может быть по своим тонам очень далеким от привычного. Особых полутонов на нем не будет, как в профессиональном черно-белом кино. 

Но при всем при том одновременно с требованием «ИК-подсветка на борту» в требованиях к видеокамере прописано еще и ее разрешающая способность – 1, а то и 2 МП. Если честно, 4К в таких задачах пока не встречал, но не сомневаюсь, что где-нибудь у кого-нибудь уже есть и такое. В режиме ИК-подсветки увидите вы все те же 380 ТВЛ, как и 25 лет назад. А дальность подсветки будет указана именно для подобных фактических значений. Увязывать с разрешающей способностью никто параметр дальности не будет. Вот и получается, что все наши замечательные мегапикселы, ради которых, как нам говорит рынок, и был организован весь этот переход на IP, будут иметь место только в дневное время суток. 

Как там с потребительской задачей? Допускает такой разброс разрешений – половина суток – Full HD, а ночью уж, как получится? А если ночь полярная наступила где-нибудь на Крайнем Севере? 

В общем, рекомендация тут только одна: посмотрите сначала вживую, что вам предлагается. И в тех условиях, в которых это будет работать. И тогда уже делайте выводы. 

Ну, и правовой аспект не стоит сбрасывать со счетов. Наблюдение в ИК-освещении ведется фактически в кромешной темноте. То есть, скрытно. Человек, попавший в кадр, несмотря на трудности, а то и невозможность опознания по изображению, тем не менее, может не ведать, что является объектом скрытого наблюдения. Что, если только вы не представляете федеральные органы со всеми необходимыми разрешительными документами, является противозаконным. Повесите табличку «Ведется видеонаблюдение»? А ее как подсвечивать будете? Тоже в ИК-диапазоне? И границы наблюдения обозначите? 

Есть, вероятно, решение. Только им имеет смысл отдельно поинтересоваться. А то с нашими правовыми нормами и новшествами, как оказалось, можно повесить на собственную корову GPS-трекер, чтобы не потерялась, и попасть под уголовную ответственность за незаконный сбор данных. Будет ли вас лично защищать президент с вашим видеонаблюдением с благими намерениями, как этого товарища с коровой? 

Конечно, есть задачи, где без ИК-освещения просто не обойтись. Все камеры видеофиксации автомобильных номеров работают именно в ИК-диапазоне. Потому что в противном случае мощный встречный видимый свет фар наглухо перекроет такую фиксацию. И ведь не устроишь встречную блокирующую засветку в ИКдиапазоне – в силу все того же мизерного КПД – аккумулятор очень быстро посадишь. 

Но – «письма счастья» получали? И как вам качество картинки? И это средь бела дня. И камера, будьте уверены, высокого разрешения. Всевозможная негласная слежка – это тоже прерогатива ИК-освещения. Слежка за неверными супругами в программе «Опасные связи», если таковая действительно имеет место, а не снимается режиссерская постановка для повышения рейтинга телеканала. Наблюдение за животными в дикой природе – тигры по ночам в уссурийской тайге да барсуки в норах. Вот им лампочку или прожектор видимого света точно не повесишь – не поймут. Только с безопасностью все это не очень вяжется. Включая и камеры видеофиксации. 

А вот довод о том, что освещение белым светом может мешать окружающим, представляется сомнительным. Если только освещение строится так, как положено, а не как призывают некоторые рыночные продавцы. Но об этом будет ниже. 

Теперь переходим непосредственно к технической стороне дела. Сначала о конкретной схеме воплощения встроенной ИК-подсветки, представленной на рис.1. Специально отдельно на ней останавливаюсь, чтобы вы, уважаемый читатель, не наступили на те же грабли, что и мы в середине «девяностых». А именно – и объектив видеокамеры, и светодиоды подсветки располагаются за одним и тем же защитным стеклом

Честно говоря, когда подобную схему повстречал спустя больше двух десятилетий после всех наших мытарств, был немало удивлен. Нами разрабатывалась камера для контроля трубопроводов по заказу «Водоканала». Задача – посредством видеокамеры, самоцентрирующейся по оси трубопровода и протаскиваемой по всей длине трубопровода посредством троса, выявлять все внутренние дефекты. Естественно, стояла задача обеспечения полноценного искусственного освещения всего поля видимости камеры. Для этого по кольцу вокруг объектива располагались лампы освещения. Ни о какой ИК-подсветки речи не было – цвет изображения был очень актуален. 

То, что на границе двух сред свет испытывает не только преломление, но и отражение, мы знали. Поэтому для размещения ламп подсветки в переднем фланце были отфрезерованы гнезда под лампы (рис.3). Стекло прилегало к фланцу по всей его поверхности. Напрямую от лампы к объективу свет проникнуть не мог в силу именно такой конструкции. Не мог он проникнуть и будучи отраженным от внутренней поверхности защитного стекла, так как стекло прилегало вплотную на достаточно широкой перегородке между гнездом лампы и полости, где располагался объектив видеокамеры. Тем не менее, эта конструкция так и не позволила избежать бликов на изображении от подсветки. Очевидно, луч претерпевал многократные отражения в толщине стекла и в виде бликов попадал в объектив. Конечно, интенсивность таких бликов была не очень значительна, тем не менее, при нашей задаче мириться с их наличием было нельзя. Решение было единственным – окна подсветки и объектив видеокамеры закрывались раздельными стеклами, не имеющими между собой контакта. 

3.png


Возможно, что, применяя камеру с общим защитным стеклом, действует принцип «и так сойдет». И при массовых рядовых задачах, возможно, такой подход имеет право на жизнь. Тем не менее, о такой «особенности» подобной конструкции счел своим долгом предупредить. И опять как-то не вяжется «и так сойдет» со стремлением получить всюду и везде никак не ниже Full HD. А то и провозгласить 4К. 

Справедливости ради надо сказать, что отнюдь не все производители применяют схему общего защитного стекла. Есть и раздельные варианты. Есть варианты, когда из корпуса всепогодной видеокамеры просто торчат по отдельности светодиоды, герметично посаженные в переднюю стенку. Правда, тут же возникает вопрос о возможности их замены в случае выхода из строя. Ну, и вопросы пользователей в интернете на отраслевых форумах «как отключить ИК-подсветку видеокамеры» в принципе вызывают вопрос о целесообразности подобной схемы. 

Есть готовые отработанные изделия в виде ИК-прожекторов. Или прожекторов белого света. С заведомо известными характеристиками. С возможностью выбора, вместо того, чтобы мириться с недостаточностью или избыточностью характеристик, «привязанных» к нужной модели видеокамеры. А главное, с возможностью установки там, где это действительно необходимо в каждом конкретном случае. Будем считать, что видеокамера, установленная на одном кронштейне с прожектором, а то и прожектором, закрепленным на самом боксе, тоже представляет собой камеру с подсветкой на борту. И это будет абсолютно честно. А вот правильно ли и в этом случае? 

И вот тут мнения фирм-производителей нашего рынка видеонаблюдения и мнения профессионального сообщества видеооператоров расходятся диаметрально. Кто прав – этот вопрос заслуживает детального рассмотрения для правильного формирования собственного представления самим пользователем. Есть видеокамера и есть неважно в каком виде подсветка «на борту». Для простоты восприятия примем, что это прожектор обычного белого света, чтобы иметь дело с привычными нам единицами измерения. Рис.4 

4.png


Прожектор, установленный, будем считать, совместно с камерой, выдает световой поток L с силой света I. Поток этот распространяется в некотором телесном угле, который, по крайней мере, не меньший, чем угол обзора камеры. Иначе в темное время суток угол обзора камеры будет попросту уменьшаться. На расстоянии r от прожектора (и от камеры) находится объект наблюдения. Чем дальше от прожектора находится объект, тем все меньшую и меньшую часть круга освещения он будет занимать. То есть, на него будет приходиться все меньшая и меньшая часть всего светового потока, излучаемого прожектором. И… мы приходим к понятию освещенности. А именно, световому потоку (в люменах), приходящемуся на 1 м2 освещаемой поверхности. И носит наименование единица освещенности люкс = 1 люмен/1 м2 .

А рассчитывается освещенность по формуле: 

Е= I (сила света источника света) х cos α / r

Прошу не пугаться. Это будет единственная формула, и мы по ней ничего вычислять не будем. Будем только понимать. 

Появился некий угол α – угол падения света на поверхность, измеряемый от нормали к ней. Если свет падает перпендикулярно поверхности, угол этот равен нулю, косинус угла равен 1. Но в общем случае угол этот отнюдь нулю не равен. И это надо учитывать. 

Но самое главное для понимания: стремительное падение освещенности с удалением от источника света пропорционально квадрату расстояния. Увеличили дистанцию от прожектора в два раза, освещенность упала в 4 раза. Еще удвоили расстояние (то есть всего в 4 раза) – освещенность «уронили» уже в 16 раз. Чем компенсировать падение освещенности? Только увеличением силы света. Вот отчего прожекторы, предназначенные светить не на 1-2-3 метра, как в видеодомофоне, а на 10-20-30 метров, обязаны давать заведомо мощный световой поток. А если говорить об ИК-прожекторах и их низком КПД, становится понятной их высокая мощность потребления. 

Допустим, обеспечили мы на некотором приличном удалении от прожектора (скажем, метров 30) освещенность в 1 лк. А камера у нас имеет чувствительность, например, 0,05 лк. Другой порядок, нежели выдал прожектор. Увидим мы этот объект при такой вот установке осветителя «на борту»? Совсем не факт. Вот тут-то и «ломаются копья», тут-то и поле рекламной деятельности для рынка. 

На самом деле наш рынок совсем не уникален в подобных обещаниях. Заявляемые дальности работы подствольных фонарей, применяемых для охоты в темное время суток, начинаются от 300 метров. В действительности мне удавалось их успешно применять на дистанциях не более 40 метров. Потому что, как только заходит разговор о дальности видимости (что на экране монитора, что просто человеческим глазом) сразу появляется море всевозможных «при условии»

А все потому, что дальше мы имеем дело уже не с освещенностью, а с яркостью. Которая представляет собой количество света, отраженное поверхностью. То есть, из нашего мощного светового потока из-за стремительного его падения с расстоянием на наш объект пришлась его мизерная часть – как мы договорились условно – 1 лк. А камера наша воспримет тот световой поток, который, отразившись от этой сравнительно мизерной площади объекта, все тем же путем, но в обратную сторону, дойдет до матрицы и будет способен ее «расшевелить» - выдать какой-нибудь полезный сигнал. И на этом обратном пути уже и без того откровенно хилый поток будет продолжать уменьшаться по «жестокому» закону квадрата расстояния. Когда уже речь идет о сотых долях люксов, не удастся пренебречь и нашим cos α, а главное, коэффициентом отражения. 

Что представляет собой отражающая поверхность нашего объекта наблюдения? Из какого материала? Какого цвета? Темная фуфайка на теле злодея? Тогда ко всем нашим квадратичным потерям еще добавится и коэффициент 0,2, то есть, на одном только отражении наш и без того хилый поток ослабнет в 5 раз, и ничего наша камера не увидит. Или у нас в поле зрения оказался сотрудник ГИБДД в форменной куртке со световозвращающей надписью «ДПС». Тогда, возможно, что-то на экране и увидим. А если на объекте появился снайпер в своем фирменном маскировочном обмундировании, то этого мы и днем с двух метров не разглядим. 

Поэтому лично я не могу воспринять некую заявленную дальность для прожектора (что для инфракрасного, что для белого света), как официальную техническую характеристику. Слишком много условий она должна за собой потянуть. И даже когда какие-то условия называются, все возможные нюансы они все равно охватить не могут. А, значит, всегда можно найти совершенно законные оправдания, если заявленное не совпало с действительным. 

Сюда еще можно привлечь какие-то сторонние излучатели, сыгравшие роль переотражателей, а также массу вариантов с ракурсом цели. Кто-то указывает в качестве цели человека. Мы уже разобрали, что без указания площади его одежды и ее отражающей способности такая характеристика бессмысленна. ГОСТ определял цель, как человека ростом 170 см, одетого в белый хлопчатобумажный халат. Вы когда-нибудь видели злоумышленников в таком облике? Дело врачей-вредителей только напрашивается. А в действительности возможно наблюдать исключительно грузовой автотранспорт с огромной отражающей площадью. 

Как тогда интерполировать имеющиеся паспортные характеристики на реальные объекты наблюдения? И конечно, непременно должны приниматься в расчет чувствительность камеры, приведенная к определенной светосиле, и сама светосила используемого в данном случае объектива. Если начать исследовать всевозможные варианты совместного действия всех этих факторов, то ничего определенного из этого однозначно не получится. Поэтому, по моему мнению, прожектор – совершенно самостоятельное техническое устройство, которое вполне имеет право существовать само по себе и выполнять вполне самостоятельные задачи. А технические характеристики должны позволять объективно сравнивать такие технические устройства между собой. Реальные же дальности использования на конкретном объекте с конкретными камерами под конкретные задачи могут быть определены исключительно путем натурных испытаний в реальных условиях применения после детального анализа угроз и построения модели их реализации. Полагаться на заявленные производителем данные по дальности – брать на себя очень высокие риски. У самого производителя останется масса путей к отступлению, если ожидаемое не совпало с действительным. 

А теперь предлагаю оторвать прожектор от борта камеры и рассматривать отдельно. И обратиться к опыту видеооператоров. У них опыта точно несравненно больше, чем у нашего рынка. Там все еще от братьев Люмьер идет – 80-е годы 19 века. Что видеосъемка, что видеонаблюдение – физика процесса одна и та же. И законы одни и те же. В том числе и освещения. 

Есть и у них варианты применения «подсветки на борту». Правда, осветительная лампа штатно в состав камеры никогда не входит, вставляется в «горячий башмак». Впрочем, как и вспышка в профессиональной фототехнике (вот в смартфоне – это «на борту», ну, так и спрос со смартфона в части сделанных им фото другой – дальше сбора «лайков» не распространяется). И отношение к этой подсветке прямо противоположное. Всюду и везде такой вариант освещения будет рассматриваться как практически аварийный при отсутствии какого-либо другого освещения в принципе. Это сугубо репортажный и оперативный вариант, когда событие привязано к месту, на котором организовать грамотное освещение невозможно. Дальности при такой съемки измеряются отнюдь не десятками метров, а единицами. Если же есть возможность и время, как говорят, «поставить свет», к этой задаче подходят максимально тщательно. Наш же рынок почему-то оптимальной схемой считает «прожектор на борту камеры». Что, конечно, не соответствует действительности. 

Абсолютное большинство наших систем – это стационарные объекты. Строятся системы видеонаблюдения не один день. Считайте, павильонная съемка, где есть возможность поставить свет, при желании, практически идеально. Отбросим художественные эффекты за счет света, и получим достаточно простые, но надежные схемы. 

Самая простая для понимания, но полностью работающая схема основана на использовании трех видов света

Рисующий свет – из названия понятно, что назначение его в первую очередь выделить контуры объектов на общем фоне. Собственно, когда мы пытаемся решить задачу освещения единственным источником света «на борту», мы имеем дело именно с рисующим светом. И только с ним. Причем, установленным самым неудачным образом из всех возможных вариантов. 

Раз уж мы с этим столкнулись, для общего развития – наш вариант света от камеры называется прямым освещением. Таковым называется освещение, угол которого с нормалью к объекту съемки составляет менее 450. Все, что более 450 – косое освещение. Прямое освещение, независимо от того, где оно установлено – на камере, ближе или дальше – дает резкие тени, переконтраст изображения, а, самое главное и актуальное для нас – потерю перспективы. Изображение принимает плоский вид, пропадает восприятие разноудаленности объектов по направлению съемки. Правильное расположение рисующего света – перед объектом съемки, сбоку от него, выше уровня расположения камеры. Лучше всего два таких источника с обеих сторон от объекта, - тени, получаемые от одного источника, будут подсвечиваться вторым источником. 

Заполняющий свет – свет, призванный выявлять именно перспективу и объемы объектов наблюдения. Устанавливается сбоку объекта наблюдения и выше уровня камеры. 

Фоновый свет – свет, назначение которого подсветить фон. Что также будет способствовать показу перспективы сцены. Сила света при этом существенно меньше рисующего света. Располагается за объектом наблюдения или съемки, существенно выше или ниже уровня расположения камеры. 

Это только самые базовые виды света. Но нам их вполне достаточно. Всевозможные художественные варианты – есть даже т.н. рембрандтовское освещение, освещение «бабочка» и т.п.- нам действительно особо ни к чему. Но базовыми понятиями владеть надо. 

В действительности мы очень часто имеем дело в нашем видеонаблюдении с полноценным освещением. Просто редко об этом задумываемся, когда все у нас хорошо. Мы прекрасно наблюдаем всю перспективу какого-нибудь проспекта во всех нюансах и деталях. Все потому, что имеем дело со всем необходимым нам освещением – ближайший фонарь, установленный высоко на мачте, играет роль рисующего света, более удаленный – заполняющий свет, а его удаленность делает для нас оптимальной интенсивность, дальние фонари еще более слабой интенсивности в точке установки камеры играют роль фонового освещения. Или вариант, когда улица подсвечена светом боковых витрин. Свет отнюдь не интенсивный, обычное дежурное освещение. Но оно прекрасно выполняет роль рассеянного заполняющего света. 

Точно так же, продумывая схему освещения на любом объекте, всегда можно оценить уже существующие источники света на предмет их роли в нашем будущем освещении. И это даже может стать ключевым моментом в выборе места установки камеры. Уж прямой свет прямо в объектив от какого-нибудь штатного прожектора или от солнца в дневное время допускать категорически нельзя. 

Теперь относительно того, почему во всех рекомендациях по выбору точки освещения совершенно справедливо указано «вблизи объекта». (Рис.5) 

5.png

Прожектор установлен максимально близко к объекту наблюдения. r1 существенно меньше r. Во сколько раз меньше, в квадрате этого числа окажется освещенность объекта больше, чем в случае установки прожектора совместно с камерой. Пусть r1 меньше r для примера в 3 раза. Тогда Е окажется больше в 9 раз освещенности по схеме рис.4. От коэффициента отражения нам в любом случае никуда не деться, но он никак не меняет своего значения в зависимости от места установки осветителя. И яркость объекта окажется больше в 9 раз

Обратный путь к объективу по обеим схемам один и тот же. Все так же будет происходить падение освещенности пропорционально квадрату расстояния. Но на камеру придется все равно в 9 раз больше света по схеме рис.5, нежели по схеме установки осветителя на борту. Если уж следовать доводам об экономии энергии на освещении, то грамотная установка осветителей как раз позволяет реализовывать такую экономию в квадратичной зависимости, а не в каких-то процентах подъема КПД. Инновации в источниках света – это замечательно. Повышение КПД – это всегда только в плюс. Но во главе угла всегда будет грамотность использования

Просто для наглядной иллюстрации сказанного. Рим. Собор св.Петра в Ватикане. Рис.6 Снимок сделан с расстояния… 3 км

6.png

Обратите внимание, какая ненавязчивая подсветка у собора. Никакие прожекторы не рассекают ночное небо. Все в пределах самого собора. Всевозможные доводы о том, что освещение объекта может мешать окружающим, думаю, в данном случае никакой убедительностью не обладают. Когда делался снимок, я еще не знал, что буду писать эту статью. Поэтому пришлось непосредственно к нему применить цифровое увеличение. Если б знал, взял бы просто объектив с соответствующим фокусным расстоянием – качество бы нисколько не пострадало. Но, уж что имеем (Рис. 7) 

7.png

При правильном выборе фокусного расстояния объектива вполне достаточно освещения для наблюдения за объектом. И еще замечу – изображение все еще в цвете. Жаль, что в печатном издании не могу показать свои видеосъемки с этой же точки этого же объекта. Поверьте, при обычных 25 кадрах/секунду и цветность вся на месте, и резкость, и четкость

А теперь давайте задумаемся, что потребовалось бы для достижения подобного результата при выполнении требования «прожектор на борту»? При удаленности объекта 3 км? Понадобился бы, как минимум, зенитный прожектор. Кто у кого на борту бы оказался, тоже вполне очевидно. Ну, и с учетом КПД такого прожектора и необходимой мощности светового потока, ближайшие метров 100-200 от прожектора оказались бы просто выжжены огромной тепловой энергией

Относительно контроля неких протяженных участков вдоль оси установленной камеры. Если есть возможность, несравненно эффективней разнести осветители по всей длине контролируемого участка, нежели мириться с падением освещенности в квадратичной зависимости от расстояния. И, конечно, если не стоит задача скрытого видеонаблюдения, работать только с белом светом. С учетом КПД ИК-осветителей и КПД энергосберегающих ламп, можно гирлянды развешивать с тем же потреблением, что у одного ИК-прожектора, при этом обеспечить равномерность и правильность постановки света по всему участку. 

Аргументы, что видимый свет может создавать какой-то дискомфорт для окружающих, можно сразу отнести к маркетинговым уловкам рынка. При условии, конечно, что освещение построено грамотно. Помимо всего прочего, для того, чтобы просто находиться безопасно на объекте, тоже существуют конкретные нормы освещенности. Сломает ногу ваш сотрудник о какой-нибудь швеллер, который не заметил в темноте, и последствия этого могут быть даже хуже, чем от какого-нибудь хищения материальных ценностей. А если человек способен уверенно видеть, современная камера увидит и подавно. Да, и если честно, как-то не логично звучат доводы об экономии пары десятков ватт, если вложены огромные средства и в камеры высокого разрешения, и в компьютерные мощности приема и обработки видеоинформации, при том, что эффективность таких вложений напрямую зависит от системы освещения. 

И еще о чем следует отдельно сказать, говоря о необходимости грамотного полноценного освещения. Применительно именно к IP. Аналогового видео это не касается. Недостаток освещенности приводит к многочисленным шумам на изображении. А для передачи нашего видео по каналам связи к нему необходимо применить сжатие по тому или иному алгоритму. Иначе канал передачи может просто не справиться с огромным потоком данных. Все применяемые сегодня в наших системах протоколы – H.264, AVC, MPEG-4 и т.д.– основаны на передаче только изменений кадра по отношению к базовому. Грубо говоря, если на полностью неподвижной сцене при неизменном освещении появился некий объект, то переданы будут данные только по этому объекту и наложены на уже имеющиеся данные по неподвижной сцене. Наличие же многочисленных шумов будет воспринято как изменение всего вроде бы неподвижного кадра. Таким образом, поток данных может увеличиться на порядок – битрейт вместо 10 кбит/с может составить 100 кбит/с. Ну, а дальше вопрос состоит в том, как с таким потоком справятся компьютерные мощности на приемном конце. Вполне возможно, что недостаток освещения потащит за собой всевозможные сбои, зависания, перезагрузки и т.п. И это в темное время суток. Именно тогда, когда враг не дремлет. 

Общие выводы, как всегда, одни и те же. Не идти вслепую за призывами рынка, преследующими зачастую исключительно собственные интересы, а всегда самостоятельно пытаться понять ситуацию, тем более, что ничего сложного для понимания в данном случае нет. А последствия от неграмотного применения оборудования могут быть самые неожиданные и далеко идущие. 

Выводы частные: система освещения для видеонаблюдения – это очень важная и самостоятельная задача, которая должна решаться не «попутно», а с детальной проработкой всех возможных нюансов, поскольку ошибки в освещении очень и очень существенно влияют на эффективность всей системы безопасности. Не только видеонаблюдения, но и реагирования, что в конечном итоге является самым важным.

Поделиться:

Все права защищены
© ООО АДВ Секьюрити,
2003—2020
Яндекс.Метрика
Метрика cайта: новости: 7623 (+5) | компании: 527 | бренды: 415 (+1) | статьи: 973 (+1)

О проекте / Контакты / Политика конфиденциальности и защиты информации

Techportal.ru в соц. сетях