Для тех, кто использует системы видеонаблюдения, выбор подходящей модели камеры может стать непростой задачей. На что же следует обратить внимание при выборе? Стоит ли ориентироваться на разрешение, светочувствительность или, возможно, важнее всего широкий угол обзора?

В этой статье мы постараемся ответить на эти вопросы максимально понятно и доступно.

Стоимость камеры видеонаблюдения напрямую зависит от используемого датчика изображения, также известного как КМОП-матрица (CMOS). Однако не только разрешение матрицы определяет ее цену, но и ее светочувствительность. При этом чем выше светочувствительность, тем дороже чип — сенсор изображения, который является основной микросхемой любой видеокамеры.

Это первое правило, которое стоит учесть: если вы хотите выбрать действительно качественные камеры с лучшими характеристиками, ориентируйтесь на параметры сенсора.

Светочувствительная камера будет стоить значительно дороже «слепой» камеры с КМОП-матрицей, не имеющей высоких характеристик. «Слепая» по нынешним понятиям камера не может эффективно работать в условиях низкой освещенности и вынуждена использовать инфракрасный прожектор для получения хоть какого-то изображения. Поэтому такие бюджетные устройства обходятся гораздо дешевле, чем оборудование с улучшенными характеристиками ночного видения.

Ключевые критерии выбора: светочувствительность и разрешение

Существует множество критериев выбора, но основными остаются два: светочувствительность и разрешение камеры наблюдения. Чем лучше светочувствительность, тем выше класс устройства.

Традиционно с увеличением разрешения светочувствительность ухудшается — производителю сложнее добиться захвата света на маленьком пикселе. Но последние достижения позволили получать отличную картинку при разрешении от Full-HD (2Мп) до 4K (8Мп).

Самым простым и дешевым способом обеспечить видимость ночью является установка ИК-подсветки. Этот метод действенный, но имеет существенные недостатки. Более эффективное решение — использование высокочувствительных сенсоров изображения нового поколения, которые совершили настоящий прорыв в отрасли.

Цветное изображение при 0,001 lux

Сегодня существуют камеры, способные видеть в цветном формате даже в условиях крайне сложной освещенности (например, безлунное звездное небо, что составляет порядка 0,001 lux).

На видео ниже представлена работа камеры с новейшим датчиком Sony IMX482. Оптическая площадь сенсора составляет 1/1.2", а светочувствительность SNR1s = 0,07 люкс. Видео снято при естественном свете звезд.

Почему ИК-прожектор — не всегда лучшее решение?

Камерам с низкой чувствительностью добавляют больше ИК-диодов. Однако ИК-прожектор часто ухудшает видимость из-за засветки близких предметов — изображение становится «белым» и неразборчивым. При осадках (снег, дождь) или тумане ИК-лучи отражаются от капель и снежинок, создавая помехи.

Ночная работа с ИК-подсветкой

Засветка при осадках (снегопад)

Цветное изображение в ближнем ИК-спектре (650-950 нм)

Теперь некоторые модели камер способны видеть в цвете не только в видимом диапазоне, но и в ближней инфракрасной области (650–950 нм). Ранее в этом спектре изображение могло быть только черно-белым. Новые технологии позволяют получать цветную картинку даже при ИК-освещении.

На таких кадрах номера автомобилей часто имеют синий отблеск — это работа ИК-прожектора. Инфракрасное излучение подсвечивает темные участки, сохраняя изображение цветным и информативным. Номера остаются легко читаемыми, что невозможно в классическом черно-белом режиме.

Тест на смазывание и задержку изображения

В следующем видео показан тест с однократной экспозицией без функции накопления заряда. Обратите внимание на стрелку часов: она движется плавно, без задержек и «шлейфов». Тест демонстрирует работу в различных режимах (цветной/черно-белый) и условиях освещения.

Однако не всё так просто. Существует закономерность: чем выше разрешение сенсора (матрицы), тем сложнее добиться высокой светочувствительности. Но, несмотря на трудности, впечатляющие результаты в этой области всё же были достигнуты.

После перехода на новую пиксельную платформу BSI (Back-Illuminated Sensor) с обратной засветкой пикселя вместо традиционной FSI с фронтальной засветкой стало возможным создание сравнительно недорогих CMOS-сенсоров изображения с очень высокой светочувствительностью. Именно эта BSI-платформа с новой архитектурой стала ключом к успеху современных камер следующего поколения.

Вот ещё одно видео, снятое ночью в цвете. Обычная камера не смогла бы выдать цветную картинку при таком слабом освещении. Цветное изображение не только позволяет четко считывать номера автомобилей, но и предоставляет максимальную информацию о деталях объекта, которая полностью теряется при классическом черно-белом ночном видении.

Компания Sony, ведущий мировой производитель сенсоров для систем видеонаблюдения, представила новый тип CMOS-матриц — Sony STARVIS IMX482. Эти сенсоры отличаются выдающимися характеристиками: значение SNR1s = 0,07 люкс (соотношение сигнал/шум) было достигнуто при однократной экспозиции затвора камеры.

Для 8-мегапиксельных решений (4K) был выпущен сенсор IMX585. Он относится к семейству STARVIS 2 — второму поколению сенсоров, разработанных на базе усовершенствованной светочувствительной платформы BSI.

Связь угла обзора и детализации

Что касается угла обзора, здесь крайне важно учитывать разрешение. Чем выше исходное разрешение матрицы, тем больше возможностей для цифрового увеличения изображения из архива без критической потери качества.

Золотое правило: чем шире угол обзора (больше поле зрения), тем выше должно быть разрешение. Если вы выбираете широкий угол, рекомендуется использовать модели от 5 Мп до 8 Мп. При низком разрешении на широком угле при увеличении записи вы просто не увидите лиц людей.

Пример видео с 5 Мп камеры на базе BSI-сенсора:

Данная модель способна захватывать высококачественное цветное видео при экстремально низкой освещенности 0,008 lux.