Pobierz
najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

Nowe przetworniki. Nowe kamery. Nowe spojrzenie

Printer Friendly and PDF

leadMogłoby się wydawać, że w dziedzinie przetworników obrazowych stosowanych w kamerach przemysłowych niewiele da się usprawnić, jednakże w roku 2010 firma Sony udowodniła, że tak nie jest, wprowadzając na rynek nowego typu przetwornik – Sony Exmor R o niespotykanych dotąd właściwościach użytkowych. Dla osób biegłych w tej dziedzinie oczywiste jest to, że jednym z najistotniejszych czynników decydujących o przydatności kamer przemysłowych do pracy w trudnych warunkach oświetleniowych jest szerokość użytecznego zakresu dynamiki. Mówiąc prościej, chodzi o zdolność kamer do czytelnego zobrazowania szczegółów scen znajdujących się zarówno w partiach bardzo jasnych, jak i bardzo ciemnych. Właśnie to jest zapewnione przez nowy przetwornik obrazowy Sony Exmor R.

Nie wdając się w szczegóły konstrukcyjne związane z budową przetwornika Sony Exmor R (szczegółowy opis można znaleźć pod adresem http://www.altram.com.pl/katalog/ds_en/Featuring_Exmor.pdf), przejdźmy do jego właściwości użytkowych. Wyróżniającym się parametrem jest zakres dynamiki wynoszący 125 dB. Należy podkreślić, że wynik ten został uzyskany dzięki odpowiedniej konstrukcji samego przetwornika, a nie przez dalszą obróbkę sygnału wizyjnego w procesorze DSP. Ma to decydujące znaczenie, gdyż cel, jakim jest uzyskanie szerokiego zakresu dynamiki, jest realizowany już u samego źródła, czyli w momencie analizy treści obrazu rzutowanego na przetwornik przez obiektyw.

Innym bardzo istotnym parametrem jest poziom czułości kamer wykorzystujących przetwornik Sony Exmor R. Mówi się tu o wartościach rzędu 0,1 lx przy stosunku sygnału do szumu powyżej 50 dB. Odnosi się to także do przetworników megapikselowych pracujących w standardzie HD i Full HD.

Kolejnym niezwykle istotnym elementem jest plastyka obrazów wytwarzanych przez kamery z przetwornikami Sony Exmor R. Chociaż o parametrach technicznych, które można określić za pomocą liczb, nie powinno się mówić słowami, w tym przypadku może to okazać się konieczne. Bardzo szeroki zakres dynamiki, jakim dysponuje przetwornik Sony Exmor R, powoduje, że w pierwszej chwili obserwowany obraz robi wrażenie mało kontrastowego, pozbawionego ekstremalnych odcieni szarości i jaskrawych barw. Jednakże po bliższym przyjrzeniu się, a najlepiej po porównaniu z obrazem uzyskiwanym w tych samych ­warunkach przez kamery podobne, lecz wykorzystujące przetworniki o tradycyjnej konstrukcji, okazuje się, że w przypadku przetwornika Sony Exmor R rozróżnialność szczegółów jest znacznie lepsza. Najłatwiej można przekonać się o tym, próbując odczytać napisy na przedmiotach obserwowanych przez kamerę. Są one doskonale rozpoznawalne zarówno w jasnych, jak i w ciemnych partiach obrazu, czego nie można powiedzieć w przypadku kamer o węższym zakresie dynamiki. Barwy są reprodukowane w delikatny sposób, przypominają nieco obrazy malowane farbami akwarelowymi, aczkolwiek nie brak im ani nasycenia, ani czystości. Obraz nie męczy wzroku, nie prowokuje do regulacji jaskrawości czy kontrastu. Co więcej, zachowuje podobny wygląd mimo zmian warunków oświetleniowych.

Tyle na temat zalet przetwornika Sony Exmor R. Przejdźmy teraz do przedstawienia kamer, w których został użyty. I tu spotka nas kolejne miłe zaskoczenie. Kamer tych jest osiemnaście (stan z sierpnia 2010 r.) i mają różnorodną budowę i właściwości. Zasadniczy podział na grupy jest dość typowy, mamy tu do czynienia z klasycznymi kamerami stałopozycyjnymi i kamerami kopułkowymi w wersjach standardowych i wandaloodpornych. W ofercie znajdują się także kamery z oświetlaczami diodowymi w wersjach kopułkowych i kompaktowych. Dla ostatniej z wymienionych kategorii trudno znaleźć lepsze określenie, gdyż są to kamery zintegrowane z obudową i wysięgnikiem. Ich budowę najłatwiej pokazać na rysunku (fot. 1).

 

Rys1_SNC-CH160_widok

Fot. 1. Wygląd zewnętrzny kamery SNC-CH160

 

Nowe kamery firmy Sony można pogrupować także pod względem maksymalnej rozdzielczości. Mogą one tworzyć obrazy w standardzie HD, Full HD, a także w rozdzielczościach 1280×1024, 1920×1440, 2048×1563.

Trudno omówić cały asortyment kamer w krótkim artykule, jednakże zwracamy Państwa uwagę na pewne prawidłowości, które zostaną wyjaśnione na przykładzie grupy kamer ­SNC-CH120, SNC-CH140, SNC-DH120, SNC-DH140, SNC-DH140T, ­SNC-DH160 i SNC-DH180. Mimo iż wymienionych zostało aż siedem różnych kamer, wszystkie one mają pewne cechy wspólne.

Jako główne przedstawicielki tej grupy należy wymienić kamery SNC-CH140 i SNC-DH140. Zasadniczo wykorzystują one te same moduły kamerowe, różnią się jedynie obudowami i obiektywami. Ich parametry elektryczne i optyczne, a także realizowane funkcje są identyczne. Kamery SNC-CH120 i ­SNC-DH120 stanowią uproszczone wersje swoich poprzedniczek. Zachowują one te same parametry elektryczne i optyczne, jednakże są pozbawione pewnych funkcji, przez co ich cena jest konkurencyjnie niska.

Kamery SNC-DH140T i SNC-DH120T są wandaloodporną wersją kamer SNC-DH140 i SNC-DH120. Różnią się jedynie rozmiarami i kształtem obudowy.

Kamery kompaktowe z serii SNC-CH180 są odpowiednikiem kamer SNC-CH140. Różnią się konstrukcją obudowy. W tym przypadku są wyposażone w uchwyt ścienny i regulowany przegub. Mają także wbudowany oświetlacz diodowy, który ­pracuje w świetle podczerwonym. Kamery SNC-CH160 mają takie same parametry optyczne i elektryczne jak doskonalszy model SNC-CH180, tyle że są pozbawione pewnych funkcji, przez co ich cena może być konkurencyjnie niska.

Mimo iż powyższe rozważania mogą wydawać się dość zawiłe, ich uważna analiza pozwoli na swobodę w rozróżnianiu oznaczeń wszystkich omawianych kamer firmy Sony, których cechą wspólną jest nowy przetwornik obrazowy Sony Exmor R. Zestawienie wszystkich omawianych kamer znajdziecie państwo pod adresem http://www.altram.com.pl/katalog/ds_en/Zestawienie_kamer_SONY_2010.pdf).

Przejdźmy teraz do omówienia funkcji, które odróżniają omawiane kamery od produktów  konkurencji. Na pierwszy plan wysuwa się szeroki zakres dynamiki (125 dB według danych fabrycznych). Jest on porównywalny z uzyskiwanym przez znane z szerokiego zakresu dynamiki przetworniki firmy Pixim. Kolejną cechą, która wyróżnia kamery Sony wykorzystujące przetwornik obrazowy Sony Exmor R, jest znakomita czułość. Waha się ona w zależności od konkretnego modelu kamery, jednakże średnio mieści się w granicach 0,2 luksa przy pracy w trybie dziennym i około 0,1 luksa przy pracy w trybie nocnym. Powyższe osiągi plasują omawiane kamery w ścisłej czołówce światowej.

Z rozszerzonym zakresem dynamiki i czułością kamer związane są dwie funkcje o nazwach View-DR i Visibility Enhancer. Nazwy podaję celowo w oryginalnej postaci, gdyż próba tłumaczenia ich na język polski mogłaby prowadzić do nieścisłości. Pierwsza z tych funkcji ma na celu możliwie najlepsze wykorzystanie zakresu dynamiki kamer, druga – poprawę rozróżnialności szczegółów w warunkach nocnych. Ustawianie parametrów tych funkcji odbywa się na jednej z podstron WWW generowanej przez kamerę, na której dodatkowo wyświetlana jest miniaturka obserwowanego obrazu, co bardzo ułatwia regulację.

 

Rys2_Funkcje-V-DR-i-VE

Fot. 2. Ustawianie parametrów funkcji V-DR i VE

 

Równie istotna jest funkcja o nazwie XDNR, która umożliwia dynamiczną redukcję szumów występujących na obrazie, szczególnie uciążliwych w złych warunkach oświetleniowych. Jej podstawowym zadaniem jest poprawa rozróżnialności szczegółów obrazu, jednakże równie ważna jest możliwość zmniejszenia wielkości strumienia danych generowanego przez kamery ­pracujące w złych warunkach oświetleniowych. Temat ten jest ostatnio bardzo popularny, szeroko opisywany w publikacjach prasowych. Warto dodać tylko, że algorytmy wykorzystane w ­oprogramowaniu ­najnowszych kamer firmy Sony są bardzo skuteczne w działaniu, przez co funkcja XDNR daje zauważalne rezultaty.

Równie ciekawą i unikatową funkcją, dostępną we wszystkich omawianych kamerach, jest zdalna, ręczna lub automatyczna regulacja ostrości obrazu. Działanie tej funkcji polega na mechanicznym przesuwaniu przetwornika Sony Exmor R w stosunku do nieruchomego obiektywu kamery. Nie tylko doświadczeni instalatorzy systemów monitorowania są w stanie docenić korzyści wynikające z wprowadzenia tej funkcji. Każdy, kto choćby przez chwilę miał do czynienia z pracą na drabinie monterskiej, szczególnie podczas deszczu lub na mrozie, zrozumie, jak cenna jest możliwość precyzyjnej korekty ostrości obrazu bez konieczności rozkręcania obudowy kamery, odnajdywania zmarzniętymi rękami śrubek blokujących pierścienie regulacyjne obiektywu oraz dokonywania regulacji metodą prób i błędów. Menu, w którym dokonuje się zdalnej regulacji ostrości, jest przedstawione na fot. 3.

 

Rys3_Regulacja-ostrosci

Fot. 3. Menu do zdalnej regulacji ostrości

 

Jak wynika z rysunku, w omawianych kamerach dostępna jest funkcja Easy focus pozwalająca na automatyczną regulację ostrości. Praktyka wykazała, że w większości przypadków ingerencja operatora w działanie tej funkcji jest zbędna, wystarczy wcisnąć przycisk Start i poczekać, aż na ekranie pojawi się napis Complete. Jeśli wynik automatycznej regulacji okaże się niezadowalający, możliwa jest pracyzyjna, ręczna korekcja ustawienia ostrości.W kamerach kopułkowych i kompaktowych (czyli na przykład w modelu Sony SNC-DH140) dostępna jest funkcja zdalnej regulacji kąta widzenia. Jest ona realizowana poprzez mechaniczne obracanie pierścienia zmieniającego ogniskową obiektywu. W tym przypadku praca instalatora sprowadza się do właściwego zamocowania kamery i skierowania obiektywu w odpowiednim kierunku. Pozostałe czynności regulacyjne, to znaczy ustawienie ostrości i ogniskowej obiektywu, są dokonywane po zamknięciu obudowy, z poziomu stacji roboczej systemu monitorowania. Przykładowe menu konfiguracyjne kamery SNC-CH160, które umożliwia regulację zarówno ostrości obrazu, jak i kąta widzenia, jest przedstawione na fot. 4.

 

Rys4_Regulacja-zoom

Fot. 4. Menu do zdalnej regulacji kąta widzenia

 

Nieco szokujące wrażenie może robić funkcja PTZ, dostępna w kamerach stałopozycyjnych, jednakże w przypadku najnowszych kamer Sony mamy z nią do czynienia. Na jej realizację pozwala relatywnie wysoka rozdzielczość przetworników Sony Exmor R, dochodząca do 3 Mpix. Funkcja Solid PTZ, bo tak ją nazwał producent, pozwala na obserwację obrazu o rozdzielczości 768×586 pikseli, czyli – mówiąc zgodnie z aktualnym nazewnictwem – w standardzie SD, przy czym możliwe jest przesuwanie pola obserwacji po całym trzymegapikselowym rastrze telewizyjnym wytwarzanym przez przetwornik Sony Exmor R. Wycinek menu konfiguracyjnego, który ilustruje sposób programowania funkcji Solid PTZ, jest przedstawiony na fot. 5.

 

Rys5_Regulacja_solidptz

Fot. 5. Menu do programowania opcji PTZ

 

Wyjątkowymi urządzeniami znajdującymi się w omawianej ofercie firmy Sony są kamery SNC-CH210. Są to niewielkich rozmiarów kamery stałopozycyjne, wyposażone w obiektywy szerokokątne bez możliwości wymiany i regulacji, zamknięte w obudowach o niewielkich rozmiarach. Wszystkie czynności regulacyjne przeprowadza się z poziomu stacji roboczej obsługującej system monitorowania, a jedną z podstawowych funkcji jest Solid PTZ. Kamery SNC-CH210 stanowią doskonałe rozwiązanie w prostych przypadkach, w których łatwość instalacji ma największe znaczenie. Zasadniczo wytwarzają one obraz w standardzie SD, aczkolwiek opcjonalnie mogą też wytwarzać obraz o rozdzielczości 3 Mpix.

Kamery SNC-CH210 umożliwiają obserwację przestrzeni z użyciem obiektywu szerokokątnego, z rozdzielczością obrazu równą 768×586 pikseli, z możliwością powiększenia wybranych fragmentów obrazu bez degradacji jego jakości poniżej standardu SD, to znaczy z zachowaniem rozdzielczości na poziomie 768×586 pikseli. Jest to dość ciekawa funkcja, która pozwala zarówno na ogólny nadzór nad obserwowanym obszarem, jak i  na dokładniejsze rozpoznawanie szczegółów wybranych fragmentów tego obszaru. Dodatkowe informacje na temat kamer Sony SNC-RH210 znajdziecie Państwo pod adresem http://www.altram.com.pl/katalog/docs/SNC-CH210.pdf.

Na koniec należy zastanowić się nad ekonomiczną stroną budowy systemów monitoringu wizyjnego. Przeważnie duże osiągi kamer IP idą w parze z relatywnie wysoką ceną. W przypadku najnowszych kamer firmy Sony z przetwornikami Sony Exmor R taki przypadek nie zachodzi. Ze względu na fakt, że wszystkie te kamery są fabrycznuie wyposażone w standardowe obiektywy przystosowane do pracy z rozdzielczością megapikselową, dysponują opcją PoE i realizują liczne funkcje dodatkowe, jest to korzystna oferta dla projektantów i instalatorów systemów monitoringu wizyjnego.

Andrzej Walczyk
Altram

Zabezpieczenia 5/2010

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony