Главная — Фотошкола ЮУрГУ

Что такое матрица в видеокамере: Матрица — что это такое?

Содержание

Матрица камеры видеонаблюдения: принцип работы, параметры выбора

О чем идет речь? Матрица камеры – главный элемент изображения в этом сложном устройстве. Преобразует свет, попадающий на светочувствительные кристаллы в цифровой видеопоток. Может отличаться размерами, разрешением, технологией изготовления. 

Как выбрать матрицу? В подавляющем большинстве случаев в современных камерах устанавливаются CMOS-матрицы. Они «быстрее», дешевле и больше подходят для специфики видеонаблюдения. О других важных параметрах выбора читайте в нашем материале. 

Оглавление:

  1. Принцип работы матрицы камеры видеонаблюдения
  2. Производители матриц 
  3. Типы матриц камер видеонаблюдения
  4. Размер матрицы 
  5. Светочувствительность матрицы
  6. 5 параметров выбора матрицы камеры видеонаблюдения

Принцип работы матрицы камеры видеонаблюдения

Матрица камеры (светочувствительный сенсор) — это интегральная схема из фотодиодов, представляющая собой важнейшую деталь устройства видеонаблюдения. Главная функция этой детали заключается в том, что она преобразовывает оптическое изображение в аналоговый электрический сигнал или поток цифровой информации. 

Качество изображения определяется матрицей устройства. Дело в том, что процессор (ещё один элемент камеры) лишь оцифровывает полученное изображение. Поэтому, если качество поступившей в него информации оказалось низким, то и конечный результат будет соответствующим.

На данный момент можно найти большое количество одинаковых по техническим параметрам камер с различными видами матриц. Следовательно, при использовании, на первый взгляд, двух однотипных устройств вы получите совершенно разное качество картинки. При этом стоимость таких камер, как правило, выше. Разница в цене нередко доходит до 35 %.

Производители матриц 

Широкое распространение получили такие производители как: ON Semiconductor Corporation, Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics и Sony Corporation. Эти комплектующие применяются для изготовления большинства современных видеокамер и камер премиум класса.

Нельзя не упомянуть Canon, Hikvision, Dahua, которые создают матрицы для своих целей. 

10 шагов, которые помогут выбрать добросовестного подрядчика

Поможет сохранить бюджет и уложиться в сроки проекта

pdf 3,7mb

Уже скачали 11 507

Однако есть и другие фирмы, которые поставляют более дешевую продукцию. Яркий пример – SOI (Silicon Optronics, Inc.), не так давно вышедшая на рынок, но уже конкурирующая с крупными брендами. Данная схема используется многими производителями камер.

Таким образом, при выборе устройства нужно учитывать параметры матрицы, особенно если дело касается моделей со схожими характеристиками, но разной стоимостью. Популярные и надежные фирмы отличаются от неизвестных производителей именно по этому пункту. Чем лучше матрица, тем выше качество изображения. Кроме того, от неё зависит цвет и насыщенность итоговой картинки. 

Типы матриц камер видеонаблюдения

В состав матрицы входят светочувствительные элементы, которые называют пикселями. Их размещают на полупроводниковой пластине. Каждый пиксель образует минимальный фрагмент изображения. Это достигается за счёт преобразования энергии светового потока в электрический заряд. После этого сигнал считывается. Используемая технология производства напрямую влияет на качество такой обработки. Есть два основных вида матриц камер:

CCD (ПЗС) схемы

Такими схемами оснащаются аналоговые видеокамеры. Работают они следующим образом: сигнал последовательно движется по ячейкам и конвертируется в электрический ток за пределами кристалла. 

В результате все элементарные площадки используются при считывании светового потока, что обуславливает высокую чувствительность таких схем. На полупроводнике нет никаких активных элементов, поэтому камеры на базе CCD-матриц имеют низкий уровень собственных шумов. 

Данная технология стала настоящим открытием для производителей камер видеонаблюдения. Благодаря цветной картинке изображение получалось более информативным и детализированным, чем в случае с черно-белыми вариантами. Однако первые модели не могли похвастаться высокой чувствительностью. Из-за этого они были менее эффективны при установке в местах с плохим освещением. Низкая цветопередача приводила к отображению «шума» на итоговой картинке

Чтобы нивелировать данный недостаток производители внедрили технологию «день/ночь». Почти все современные камеры от крупных брендов обладают такой функцией. Однако далеко не каждое устройство способно выдавать качественное изображение при плохом освещении, даже с помощью «день/ночь». 

Бытовало мнение, что CCD схемы гораздо лучше CMOS-матриц по всем пунктам. Но на данный момент это совсем не так. Модели на базе CMOS сейчас находятся на одном уровне с CCD устройствами. Почти все современные камеры видеонаблюдения оснащаются такими схемами.

CMOS (КМОП) матрицы камеры

Данный подход дает возможность выполнять преобразование сигнала в электрический заряд на самом пикселе. Следовательно, обработка осуществляется сразу с нужного элемента. Благодаря этому устройство почти сразу образовывает цифровой сигнал.

Практика показала, что CMOS-матрицы являются оптимальным вариантом для цифровых (ip) камер видеонаблюдения.

Но принцип работы таких схем обуславливает необходимость установки на каждый пиксель различных электронных деталей (транзисторы, конденсаторы, резисторы). Это снижает полезную площадь, что приводит к потере чувствительности матрицы камеры.

Однако современные технологии производства позволили расширить светочувствительную зону на 30 % (APS технологии) и даже на 70 % (ACS).

Размер матрицы

Значение этого показателя отражает размер диагонали матрицы в дюймах. Записывается в виде дроби (1/3″, 1/2″, 1/4″ и так далее). 

Многие думают, что габариты матрицы напрямую влияют на качество изображения и угол обзора. Но это ошибочное мнение, так как параметры итоговой картинки зависят от размеров отдельной ячейки или пикселя (чем крупнее, тем лучше). Так что будьте внимательны. Следует обращать внимание на размер матрицы камеры видеонаблюдения вместе с количеством пикселей.

Допустим, вы выбираете между двумя камерами, в одной из которых стоит матрица 1/3″, а в другой — 1/4″, при этом они никак не отличаются по количеству пикселей. Первый вариант обеспечит более высокое качество картинки. Но если пикселей больше, то придётся высчитывать приблизительный размер отдельного элемента (пикселя). 

Исходя из нижеприведенной таблицы, становится очевидным, что размер пикселя на матрице камеры 1/4″ может быть более крупным, в сравнении с матрицей 1/3″. Следовательно, такая картинка будет лучше. 

Размер матрицы

Количество пикселей (млн) 

Размер ячейки (мкм)

1/6

0.8

2,30

1/3

3,1

2,35

1/3,4

2,2

2,30

1/3,6

2,1

2,40

1/3,4

2,23

2,45

1/4

1,55

2,50

1 / 4,7

1,07

2,50

1/4

1,33

2,70

1/4

1,2

2,80

1/6

0,54

2,84

1 / 3,6

1,33

3,00

1/3,8

1,02

3,30

1/4

0,8

3,50

1/4

0,45

4,60

Светочувствительность матрицы

Этот параметр, который иногда называют чувствительностью матрицы, говорит о потенциале функционирования устройства при разной освещенности. Чем меньшее количество световой энергии требуется для отображения приемлемой картинки, тем больше и чувствительность.

Обратите на это внимание при выборе камеры. Для любой схемы применимо одно простое правило: чем лучше освещена зона наблюдения, тем качественнее будет картинка. Единица измерения освещенности — люкс (ЛК, Lux, люкс). Однако здесь есть один нюанс: в технических характеристиках устройства указывается наименьший уровень освещенности, при котором камера будет отображать картинку. Следовательно, это ещё не означает, что изображение будет высококачественным. 

При этом, как уже ранее упоминалось, почти все современные видеокамеры обладают функцией «день / ночь» и ИК-подсветкой. Благодаря этому в условиях плохой освещенности устройство будет функционировать в чёрно-белом режиме.

Стандартная ИК-подсветка может осуществлять видеофиксацию даже в абсолютной темноте. Дальность такой съемки нередко достигает 20-25 метров. Есть камеры с усовершенствованной подсветкой, которые выдают изображение на расстоянии 60-100 метров при отсутствующем освещении.

Из всего вышесказанного следует, что показатель светочувствительности имеет большое значение только для устройств, в которых не предусмотрена функция ИК-подсветки. Но такие камеры на данный момент встречаются очень редко. Без режима подсветки производятся лишь специальные миниатюрные цилиндрические или корпусные устройства.

Есть несколько стандартных вариантов светочувствительности: «Безлунная ночь» (0,01 Lux), «Лунная ночь» (0,05 Lux), «Сумерки и хорошо освещенная автомагистраль ночью» (10 Lux), «Дневное, естественное освещение на улице в солнечную погоду» (5000-100000 Lux).

Нельзя не отметить технологии производства, которые позволяют повысить чувствительность матрицы и уменьшить световые потери при съёмке. Обычно с этой целью светочувствительная деталь устанавливается рядом с микролинзой, улавливающей свет. Эти способы производства получили название «Exmor» и «Starlight». 

Данные матрицы камер видеонаблюдения позволяют выполнять цветную съёмку даже при освещенности в 0,01 Lux, а при 0,0001-0,001 Lux они могут отображать менее качественное, но все же приемлемое изображение. Однако стоимость таких устройств, конечно же, выше. «Exmor» и «Starlight» нередко применяются в процессе изготовления роботизированных камер.

К примеру, устройств, выполняющих видеофиксацию на крупных территориях, или для системы «Умный город». Если же камера будет устанавливаться на стандартной территории, то улучшение освещения станет более экономным вариантом, нежели покупка продвинутого устройства. 

5 параметров выбора матрицы камеры видеонаблюдения

При выборе не нужно ориентироваться лишь на дорогие и популярные бренды. Самое главное обратить внимание на несколько основных характеристик матриц камер:

  1. Развертка. Это тип передачи сигнала. Хорошие видеокамеры выпускаются только с прогрессивной развёрткой.
  2. Разрешение матрицы камеры. Данный параметр определяет число пикселей на размер схемы. Если схема обладает высоким разрешением, то картинка будет детализированной и информативной.
  3. Формат. Крупногабаритная матрица сможет улавливать больше света. Следовательно, такое устройство сможет осуществлять видеофиксацию даже при плохом освещении.
  4. Соотношение сторон кадра и матрицы. Самый часто встречающийся и при этом удобный показатель — 16:9.
  5. «Коридорная» съемка. Данная функция применяется для съемки узких территорий. В этом случае объектив камеры можно повернуть на 90 градусов. 

Итак, какая же матрица камеры лучше? Для ответа на этот вопрос нужно определиться с целями установки устройства и теми условиями, в которых оно будет применяться. Кроме того, параметры камер следует оценивать в совокупности, а не по отдельности. Стоимость — ещё один немаловажный критерий выбора. Учитывая все эти нюансы, вы сможете приобрести оптимальный вариант. 

Что такое матрица в камере видеонаблюдения ? В чем разница и какая лучше ?

  • Главная
  • Что такое матрица в камере видеонаблюдения ?

При выборе камеры видеонаблюдения многие покупатели руководствуются углом обзора объектива, фокусным расстоянием, количеством пикселей, но почему-то забывают о качественных характеристиках матрицы. Зачем нужна матрица в видеокамере Dahua, какой она бывает и чем отличается – обо всем этом вы узнаете из данной статьи.

Матрицей называют специализированную интегральную микросхему, состоящую из светочувствительных фотодиодов, работающую по определенной технологии. Другими словами, она является основным фотоэлементом видеокамеры, который позволяет преобразовывать свет в электричество.

Классификация матриц

Существует два основных типа матриц:

  • CCD. Изначально вся информация собирается в аналоговом виде, а затем оцифровывается.
  • CMOS. В данном случае каждый пиксель оцифровывается изначально.

У каждого типа есть свои плюсы и минусы. К положительным характеристикам матриц CCD следует отнести:

  • отличную эффективность;
  • высокую чувствительность;
  • небольшое количество шумов.

Что касается минусов, то здесь необходимо отметить такие факторы, как:

  • высокая стоимость;
  • большое количество потребления энергии;
  • сложная технология производства.

Если говорить о матрицах CMOS, то они смотрятся более предпочтительнее, так как обладают:

  • низкой ценой;
  • небольшим энергопотреблением;
  • простотой в производстве;
  • наличием возможности развивать технологию дальше;
  • быстродействием, позволяющим фиксировать до 500 кадров в секунду.

Из слабых сторон CMOS следует отметить только низкую чувствительность.

Помимо типа работы, матрица в камере видеонаблюдения делится по своему типоразмеру, который указывается в виде дробного числа, например, 1/4″, и измеряется по диагонали в дюймах. Чем больше физический размер сенсора, тем крупнее пиксели, а соответственно и лучше происходит улавливание света. Свободное расположение пикселей снижает количество взаимных помех и паразитных шумов, что позволяет получить более качественное изображение. И еще большая матрица способствует получению большего угла обзора в случае применения объектива с одним фокусным расстоянием. Ознакомится с камерами Dahua и различными типами матриц можете в категории видеокамеры dahua-technology.

com.ua/videokamery/