Анатомия цифровой камеры: что у нее внутри?

Экшн-камеры

Довольно популярный формат камер, который, впрочем, переживает не лучшие времена. Для видео они подходят, но с весьма значимыми оговорками. Первое — они все работают не очень-то долго от аккумулятора (последние модели GoPro), правда, уже показывают хорошую автономность, но раньше приходилось ограничиваться 20-30 минутами). Второе — они не особо стремятся к идеальной цветопередаче. Третье — у них искажённая геометрия объектива и отсутствует оптический зум.

Экшн-камера GoPro Hero 6 Black

В общем, экшн-камеры предназначены в первую очередь для решения специфической задачи — съёмка в экстремальных условиях. Однако некоторые блогеры умудряются использовать экшн-камеры для съёмки своих роликов — правда, редко как основную камеру.

Минусы: искажённая геометрия, слабая автономность (за исключением топовых моделей), отсутствие универсальности.

Плюсы: защищённость, возможность длительной работы без перегрева, возможность съёмки неограниченного по времени видео, возможность съёмки во время зарядки.

Меры предосторожности

Чтобы избежать перепадов напряжения, устанавливают блоки бесперебойного питания (БИРП).

Для сохранности информации рекомендуется скрыть SSID (имя вашей беспроводной сети по которой проходят идентификацию подключаемые устройства) и периодически менять пароль доступа к сети.

Общие меры предосторожности:

  • Не рекомендуется эксплуатация при температуре свыше 55 градусов;
  • Не устанавливать камеры рядом с нагревательными приборами;
  • Избегать зон с сильным электромагнитным излучением (высоковольтные линии электропередач);
  • Не устанавливать в зонах с повышенной влажностью (при условии, что устройство не оснащено гермокожухом).

В случае отсутствия видимости устройства на компьютере рекомендуется: При наличии PoE проверить работоспособность камеры, подключившись к ней по кабелю. Проверить сетевые настройки (IP адрес).

Если при длительном отсутствии электричества устройство не включается, нужно перезагрузить камеру, и восстановить настройки доступа к сети.

Современные аналоговые камеры

Аналоговые камеры видеонаблюдения целесообразнее всего применять на малых объектах, с использованием небольшого количества камер (10-30 шт.). При этом затраты на организацию подобной системы ниже, по сравнению с IP.

Единицами разрешения в старых аналоговых устройствах является количество телевизионных линий, или ТВЛ – чем выше данная цифра, тем лучше качество изображения. Большинство аналоговых камер имеют невысокое разрешение до 700-800 ТВЛ – картинка с таких устройств не блещет качеством, и различить лицо человека практически не возможно уже с расстояния нескольких метров.

Analog High Definition (AHD) камера

Это все касается устаревших аналоговых камер, которые на момент написания статьи практически перестали выпускаться. На сегодняшний день выпускаются только цветные аналоговые камеры видеонаблюдения с HD (720p или 960p) и FULL HD (1080p) разрешением (до 2 МП). Актуальными вариантами являются три типа аналоговых устройств, использующих форматы:

  • HD-TVI (Hikvision);
  • HD-CVI (Dahua);
  • AHD (открытая технология для оборудования любых производителей).

К слову говоря, все три технологии практически ничем не отличаются друг от друга, а просто реализуются в устройствах различных компаний. Разницы в цене между этими тремя видами также практически нет, разве что AHD можно найти немного дешевле ввиду того, что они выпускаются большим количеством китайских компаний. Данные камеры могут похвастаться высоким разрешением изображения, и легко могут составить конкуренцию цифровым Full HD камерам.

Коаксиальный кабель RG59

Во всех аналоговых системах видеонаблюдения для передачи сигнала используется коаксиальный кабель, расстояние прокладки которого может достигать 500 метров для современных AHD камер, без существенных потерь качества изображения. AHD камеры очень требовательны к качеству кабеля, и для достижения такого расстояния рекомендуется использовать только коаксиальный кабель RG59, другие кабеля показывают не самые лучшие результаты.

Ценовой диапазон данных камер находится в тех же пределах, что и у старых аналоговых устройств, из-за чего последние, собственно, и перестали выпускаться. Такой поворот событий вызвал определенные трудности, т. к. старые платы видеозахвата и видеорегистраторы отказываются работать с новым форматом, поэтому производители стали выпускать гибридные аналоговые камеры, с поддержкой переключения в аналоговый режим. То же самое можно сказать и о новых видеорегистраторах – помимо HD камер они также поддерживают и устаревшие аналоговые устройства, но старые регистраторы новый HD формат, к сожалению, не воспринимают. Поэтому при модернизации старой системы помимо камер придется менять еще и этот функциональный элемент.

Таким образом, выделим 4 основных преимущества аналоговых камер высокого разрешения:

  • Более низкая стоимость по сравнению с IP камерами на 10-30%;
  • Простая установка и настройка аналоговых камер видеонаблюдения – AHD не имеют той технологичной начинки, свойственной IP, а работают по тому же принципу, что и старые аналоговые;
  • Модернизация старой системы без замены коммуникаций, при том условии, если она была построена на базе качественного коаксиального кабеля (наилучшим вариантом является RG59);
  • Совместимость с оборудованием всех производителей, т. к. технология является полностью открытой.

Недостатки современных аналоговых камер (ограниченный функционал, несовместимость со старым оборудованием) постепенно устраняются – добавляются все новые функции, например, расширенный динамический диапазон, адаптивная ИК подсветка и ИК фильтры, высокая чувствительность, автофокусировка и прочие функциональные элементы, которых не было в начальных моделях AHD камер. Также современные аналоговые камеры высокого разрешения предлагаются пока что ограниченным числом поставщиком – основные заводы находятся в Китае, а ведущие игроки рынка не спешат использовать данную технологию в своих разработках.

История вебкамер

Все началось в одной из компьютерных лабораторий Кембриджа еще в начале 90-х годов прошлого века, когда Глобальная паутина (интернет) только-только начинала свое победоносное шествие по планете.

Группа ученых, человек 15-20, работала над проектом в области сетевых технологий. Условия работы были спартанскими — на всю команду приходилась всего одна кофеварка, которая не могла удовлетворить потребности всего коллектива. Основная работа велась в лаборатории, персонал жил в этом же здании, но в другой его части. Чтобы подхлестнуть мыслительный процесс чашечкой бодрящего напитка, участники научного проекта были вынуждены часто посещать коридор, находившийся этажом выше, где и располагалась кофеварка. Зачастую такие походы терпели крах, так как некоторые коллеги уже успевали опорожнить вожделенную емкость. Ситуация требовала нестандартного решения, и оно было найдено.

Один из компьютеров в лаборатории имел устройство видеонаблюдения (frame grabber). К нему подключили камеру, которая была направлена на объект наблюдения. Этот же компьютер играл роль web-сервера за счет специально написанного программного обеспечения. Желающие знать, есть ли кофе, должны были запустить на своем компьютере клиентское ПО, соединяющееся с сервером. В результате на удаленном компьютере в маленьком окошке выводилось черно-белое изображение, обновляющееся три раза в минуту. Заметка об этом интересном комплексе была опубликована в журнале Comm-Week 27 января 1992 года.

С момента появления первых прототипов IP камер прошло не так уж много времени, но они уже превратились во вполне сформировавшийся, отдельный класс устройств, делающих повседневную жизнь проще, удобнее и веселее.

Допустимое количество взысканий за одну остановку

Теория обработки света

Так в чем же революционность цифровой камеры? Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша.

Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью.

Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии.

Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Так вкратце можно изобразить принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата.

  • Советы по выбору фотокамеры
  • Виды цыфровых фотоаппаратов
  • Как выбирают фотоаппарат

Как подключить веб-камеру?

После того, как устройство куплено, его надо подключить к компьютеру. Пользователи-новички нередко интересуются, как настроить веб-камеру. Для этого следует осуществить всего несколько несложных действий:

  1. Присоединить устройство к компьютеру. Это можно сделать посредством шнура, который идет в комплекте с камерой. Кабель от гаджета подсоединяется к свободному USB-разъему на системном блоке. После того, как операционная система компьютера распознает установку, на мониторе должно высветиться сообщение о том, что подключение прошло успешно. Если такого не произошло, то надо переходить к следующему этапу.
  2. Установить драйвера веб-камеры. В комплекте с устройством зачастую идет установочный диск. Запустив его на компьютере, пользователь с помощью мастера загрузки выбирает место, где будут храниться вспомогательные приложения. Если же такой диск отсутствует, то найти драйвера можно на сайте разработчиков данной модели веб-камеры. После того, как камера будет подключена, надо перезагрузить компьютер, чтобы все изменения, установленные драйверами, записались в устройстве.

https://youtube.com/watch?v=PpoVQU6aVKQ%250D

Что называется наждачной бумагой и для чего она предназначена

Мало кто знает не только о существовании наждачной бумаги, но еще и о ее предназначении. Если знаете, что такое напильник и рашпиль, тогда не будет трудно разобраться в вопросе о предназначении наждачной бумаги. В народе абразивные частички на бумажной или тканевой подложке еще называются шкуркой.

Наждачка — это расходная оснастка, состоящая из основания или подложки. За основу берется бумага или ткань. Тканевые шкурки считаются более надежными и долговечными, поэтому стоят дороже. На ткань и бумагу с одной стороны наносится абразивное вещество. Абразивом называются зерна разной фракции, приклеиваемые на основание при помощи клеевого или смолянистого состава.

Это интересно! Наждачка предназначается для ручного и машинного обрабатывания. Самое простое предназначение шкурки — обезжиривание резиновых поверхностей, что необходимо выполнять перед приклеиванием латок.

Объектив фотокамеры

Зеркальный фотоаппарат глобально состоит из двух частей: устройство фотоаппарата и объектива. 

Объектив – это глаз фотоаппарата, набор линз, пропускающих свет и формирующих картинку. Внутри него расположена диафрагма (несколько «лепестков», последовательно накладывающихся друг на друга). Благодаря этому образуется отверстие круглой формы.

Виды объективов

Существует несколько видов объективов, каждый из которых хорош для разных целей:

Китовый объектив. По-другому его называют штатным, комплектным, обычным. Это универсальный объектив, часто именно такой идет в комплекте при покупке фотоаппарата. Он настроен под углом обзора человеческого глаза.Китовый объектив применяется при съемке портретов, пейзажей и при бытовой съемке.Он имеет свои особенности: универсальность (приспособлен для съемки в любых жанрах), недостаток освещения губительно сказывается на качестве снимков, имеет небольшую цену. Благодаря стандартному объективу пользователь может определить, в каком жанре хотел бы снимать и при покупке следующей оптики сделать правильный выбор.

Широкоугольный объектив. Также его называют короткофокусным или ласково «шириком». Особенностью такого объектива является большая видимость (начиная от 60 градусов). Он подойдет для съемки пейзажей, интерьеров и массовых мероприятий (свадеб, к примеру).Широкоугольный объектив дает много возможностей: фотографирование в неформальных условиях, качественная съемка группы людей. Такой объектив придает размытость фону. Для съемки на данный объектив не требуется много дополнительных знаний, однако широкоугольный объектив имеет высокую цену.

Рыбий глаз. Его называют fishye или «фишай». Особенностью данного объектива является угол обзора в 180 градусов и неисправимая дисторсия (искажение ровной линии в дугу). Рыбий глаз применяется при съемке уличных спортсменов (скейтбордисты), при творческой архитектурной съемке. Существуют два подвида рыбьего глаза: круговой (фото в форме круга) и диагональный (сверхширокоугольное фото).Такой объектив дает возможность для создания интересных фотографий.

Макрообъектив. По-другому – «макрушник». Он предназначен для фотографирования маленьких объектов большим планом с незначительного расстояния.Его особенностью является фокус – его можно взять даже с дистанции в пару сантиметров. Сами снимки выходят яркими и четкими. Конечно, применяется для съемки самых мелких частей живой и неживой природы.

Длиннофокусный объектив. Его называют телеобъективом или «телевиком». Угол обзора начинается от 40 градусов. Применяется для съемки мероприятий по спорту или зверей в неограниченной человеком природе.Имеет большие размеры и вес, позволяет снимать объекты на огромном расстоянии.

Портретный объектив. Также его называют «портретником», «фиксом» или «полтинником». Благодаря мягкому фокусу на фото незаметны некоторые дефекты кожи.Существуют подвиды портретных объективов. Они рассчитаны на разное расстояние съемки. 50 mm – полный рост или по колено; 85 mm – по пояс или по грудь; 135 mm – крупный план.

Исполнение видеокамеры: Улица или помещение?

По климатическим характеристикам камеры делятся на внутренние и наружные. Работоспособность внутренних камер по паспорту гарантированна от +50  до +10 градусов цельсия, обусловлено это отсутсвием системы подогрева, чего не скажешь про уличные камеры видеонаблюдения.

Работоспособность любых уличных видеокамер начинается от +50  до -30 градусов цельсия. На уличных видеокамерах зачастую можно увидеть такой параметр, как влагозащита(IP)- Ingress Protection.  Данный параметр может варьироваться от IP 66 до IP 69.

Кратко о маркировках влагозащиты:

  • IP 66 — Полная защита от попадания пыли, защита от водяных струй
  • IP 67 — Полная защита от пыли, не длительная защита от погружения в воду
  • IP 68 — Полная защита от пыли, защита в течении 30 минут при погружении в воду
  • IP 69 — Полная защита от пыли, защита от воды при любых погружениях, не страшны даже мощные струи.

Работа зеркал

Благодаря работе зеркал происходит первичная обработка потока света и его вывод на экран. Разберем, чем отличается устройство зеркального типа фотоаппарата от беззеркальных устройств.

Световой поток проходит через линзы, попадает на зеркало, которое в исходящем положении заслоняет матрицу и затвор. Потом свет проходит через матовое стекло, попадает в пентапризму. Там картинка поворачивается на 90 градусов. Это происходит для того, чтобы в итоге не получить перевернутого изображения.

нажатия кнопки спуска зеркало и затвор поднимаются, а свет попадает на матрицу. На последнем этапе информация считывается, проходит обработку и выводится на экран.

Настройка видеонаблюдения

Автофокус

Автофокус настраивает камеру так, чтобы изображение на снимке было четким и с хорошей резкостью. Если камера без автофокуса, то снимать можно только с расстояния и навестись на объект вблизи не получится.

Схема работы автофокуса при любом методе

Дополнительно: как устроена система автофокуса.
 

Фокусировка по контрасту

Фокусировка для хорошего результата должна знать расстояние до объекта, и тогда используются специальные датчики для замера расстояния. Без таких датчиков фокусировка работает по контрасту на изображении, она так и называется «контрастной». Из-за своей дешевизны именно контрастная фокусировка и используется в большинстве камер смартфонов.

Недостатками контрастной фокусировки являются:

  • Для получения контраста линзы двигаются в объективе, давая разные результаты для сравнения. Это занимает время.
  • Лучше, чтобы объекты съемки были неподвижны.
  • Если нет контрастных объектов (плохое освещение, плохая погода) может выдавать ошибки.

График работы контрастного автофокуса

Фазовая фокусировка

А вот активная фокусировка определяет расстояние до объекта, используя датчики, что позволяет быстрее и точнее настроить резкость.

Один из видов активной фокусировки: фазовая система фокусировки. Для работы этой системы на матрице по краям есть дополнительные датчики, встроенные в ячейки пикселей. Изображение с этих датчиков анализируется процессором и он подстраивает фокус пока картинки от этих датчиков не совпадут, то есть фаза будет одинаковой.

Эта система работает быстро, способна фокусироваться на быстро движущихся объектах. Но нужна хорошая видимость.

 
 

Передовые производители усовершенствовали данную систему. Apple создали технологию Focus Pixels, которая основана на фазовой фокусировке и может использовать на матрице до 10% пикселей в качестве датчиков.

А в Samsung используют Dual Pixel, эта система может уже использовать все пиксели на матрице для автофокуса. Вслед за Samsung технологию Dual Pixel стали использовать и другие производители смартфонов, например, HTC, Honor и Google Pixel.

Как вы поняли, улучшение фазовой системы автофокуса происходит за счет увеличения датчиков на матрице.

Лазерная фокусировка

Лазерная фокусировка использует лазер от специального излучателя, расположенного рядом с объективом. Отраженный луч фиксируется датчиком и высчитывается расстояние до объекта. Очень точная фокусировка, но ограничена расстоянием до 3—5 метров, лазерный луч дальше уже очень рассеивается и система дает ошибки. На больших расстояниях включаются системы фазового или контрастного автофокуса.

 
 

До 2015 года основным методом автофокуса был контрастный. Уже с моделей Galaxy S5 и iPhone 6 был использован метод определения фазы.

Основные особенности организации комплекса уличного видеонаблюдения

Все оборудование, комплектующие элементы для видеонаблюдения, выбираются, отталкиваясь от особенностей использования системы. В обязательном порядке устройства должны полностью соответствовать всем требованиям и обладать определенным параметрами, которые и будут гарантировать максимальную эффективность в любой местности и при любых климатических условиях.  Основным элементом системы является камера. И наружное оборудование во многом отличается от внутренних камер. Основные особенности:

  1. Устройство расположено в водонепроницаемом кожухе, что гарантирует защиту от снега и дождя.
  2. Внутри механизма поддерживается стабильная температура, что обеспечивает эффективность в любое время года.
  3. Устойчивость к механическим повреждениям, это защищает устройство от злоумышленников.
  4. Всегда четкое изображение, в независимости от времени суток.
  5. В зависимости от уровня освещения, камера видеонаблюдения может в автоматическом режиме перейти в нужный рабочий режим. К примеру, когда на улице становится темно, камера автоматически переходит на ночной режим и дополнительно включается инфракрасная подсветка.

Специалисты не рекомендуют использовать камеры внутреннего наблюдения без защитных кожухов для организации наружного наблюдения. Зачастую уличное видеонаблюдение требуется в общественных местах, и тут целесообразно проводить монтаж купольных поворотных камер, которые дополнительно имеют антивандальную защиту.   Особенность оборудования заключается в том, что камера может вращаться на 360 градусов и имеет возможность дистанционного управления оптической системой устройства.

Что такое PTZ поворотная камера? На примере Dahua DH-SD59230U-HNI.Что такое PTZ поворотная камера? На примере Dahua DH-SD59230U-HNI.

При подключении камер не стоит забывать о подстройке,  это нужно,  чтобы обеспечить правильный фокус камеры, это поможет избежать слепых зон, что в свою очередь повысит безопасность.

Стоимость системы определяется в зависимости от целей, для реализации которых используется наружное видеонаблюдение. П ри необходимости система может быть укомплектована идентификацией лица, распознаванием автомобильного номера машины, проезжающей на территорию охраняемого объекта.  Высокоточное оборудование отличается довольно высокой стоимостью.Если же на объекте есть  охранники, то будет достаточно минимального набора механизмов при не самом лучшем качестве изображения. В таком случае стоимость системы будет гораздо ниже.

Особенности уличных камер видеонаблюдения

Внутренние камеры видеонаблюдения

Для наблюдения внутри помещения существуют видеокамеры, которые различаются внешним видом, техническими характеристиками и стоимостью.

В помещении можно устанавливать проводные и беспроводные устройства, статические и поворотные механизмы с любым видом корпуса камеры

При покупке необходимо обратить внимание на такие показатели, как:

  • разрешение (чем выше этот показатель, чем четче картинка и тем больше деталей она передает);
  • высокая светочувствительность (измеряется в люксах) — чем эта характеристика меньше, тем меньше освещенности требуется модели для захвата четкого изображения;
  • размер матрицы свидетельствует о размерах устройства (прямая зависимость);
  • угол обзора периметра — от этой характеристики зависит размер площади, который охватывает объектив.

Рекомендации по установке внутри помещения

Для обеспечения надежного видеонаблюдения в помещении во время установки системы необходимо предусмотреть несколько нюансов:

  1. Для получения максимального угла обзора объектив лучше закрепить на потолке в углу.
  2. Помещение должно быть хорошо освещено. В противном случае качество картинки будет низким.
  3. Объектив не рекомендуется устанавливать напротив окна или другого источника света.
  4. Для достижения скрытности прибор должен максимально вписываться в интерьер помещения.

Установка конструкции

Произвести монтаж камеры для дома не так уж и сложно. Реально справиться без особых знаний и без помощников. Установка предполагает наличие приёмного элемента, который впоследствии будет ловить сигнал с прибора видеонаблюдения.

При монтаже видеокамеры необходимо установить настройки относительно контрастности и яркости воспроизводимого видео, а также его оптимальной чувствительности. Также в настройках можно выставлять таймер – определённое время работы устройства.

При стандартной батарейке камера проработает до пяти часов, минимальное время – два часа. Зависит от вида аккумулятора. Но, кстати, сэкономить энергию (а также память на внешнем носителе) смогут датчики движения – устройство будет включаться исключительно при их срабатывании.

Большую часть такой техники производят в Китае, используются подобные камеры в следующих ситуациях:

Полезная информация
1 Необходимость записать ход важных переговоров в офисе
2 Наблюдение за подчинёнными на работе
3 Наблюдение за прислугой – нянями и горничными
4 Запись семинаров и лекций, которую можно использовать для повторного просмотра и прослушивания
5 Запись событий в период расследований
6 Использования как видеорегистратор для машин
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий