Тестирование камер видеонаблюдения «ЭВС» VNN-742, VZC-744 и «БайтЭрг» МВК-16, МВК-18

В прошлом выпуске нашего журнала мы представили вашему вниманию сетевые мегапиксельные телекамеры. В связи с бурным развитием технологий, непрерывным ростом пропускной способности каналов связи можно с уверенностью говорить о большом будущем сетевых телекамер. Но на данный момент пока еще существуют серьезные трудности в создании систем видеонаблюдения, построенных исключительно на телекамерах с сетевым подключением,  а именно необходимость сжатия изображения для передачи по сети, а зачастую с очень высоким уровнем компрессии, что неизбежно влечет за собой потерю информации. Помимо прочего, нужно отметить и дороговизну такого оборудования. Вывод теперь напрашивается простой: актуальность обычных телекамер с передачей видеосигнала по коаксиальному кабелю с недорогими матрицами ПЗС совсем не исчезает. Поэтому для этого номера мы решили провести тестирование обычных телекамер. Среди всех отечественных производителей мы остановились на двух из наиболее известных: "ЭВС" и "БайтЭрг". По сведениям от представителей компании "ЭВС" все модели телекамер пользуются одинаковым спросом. Ознакомившись с их ассортиментом, мы выбрали одну модель VNN-742 для наружного наблюдения и одну - VZC-744 для внутреннего. Обе телекамеры обладают средними в своей серии характеристиками и, соответственно, средней ценой. В камере VNN-742 нас заинтересовала ее очень низкая пороговая чувствительность, причем ее значения по разным источникам разные.

Как нам стало известно от представителей компании Байтэрг, наибольшей популярностью среди покупателей пользуются телекамеры МВК-16 и МВК-18, их мы и выбрали для тестирования.

Основной целью проведения теста была общая оценка работы каждой телекамеры. Кроме того, мы решили проверить, насколько заявленные характеристики соответствуют действительности. В первую очередь мы проверяли максимальное значение отношения сигнал/шум. В зависимости от разных уровней освещенности мы находили величину отношения сигнал/шум и максимальную разрешающую способность по горизонтали по вертикальному сходящемуся клину на тестовой таблице. Кроме того, у нас была возможность определить контрастную чувствительность, несмотря на то, что она является достаточно важной характеристикой телекамеры, она никогда не указывается производителем. Стараясь придерживаться такой методики, мы и приступили к тестированию.

VNN-742

Среди телекамер для наружного видеонаблюдения, представленных компанией "ЭВС", мы выделили модель VNN-742, которая обладает средними для серии V*N характеристиками.

В комплект поставки входит телекамера и штекер для подключения питания и выходного сигнала. Телекамера располагается в массивном, герметичном корпусе, способном обеспечить нормальную работоспособность при высокой влажности, под сильным дождем, при температуре от -450С до +450С. Корпус выполнен в виде металлического цилиндра, закрытого с одной стороны, а вторая сторона закрывается стеклом с подогревом, которое плотно прижимается металлическим кольцом. Схема подогрева стекла, выполняющая функцию стабилизатора, одновременно предотвращает запотевание. Сверху имеется выдвижной пластиковый козырек, который можно передвинуть вперед на 7.5 см. Внутри цилиндрического корпуса располагается бескорпусная камера VNI-742 на выдвижных салазках. На тех же салазках привинчено и гнездо для подсоединения АРД-объектива. Установка объектива без АРД не вызывает особых затруднений, если же отверстие диафрагмы регулируется автоматически, то и камеру, и гнездо для питания объектива нужно полностью отсоединить, при этом кольцо заднего фокуса необходимо снять. В общем, весь этот процесс достаточно трудоемкий, и в любом случае настраивать камеру нужно в полностью разобранном состоянии. На задней стенке телекамеры указана распайка для гнезда питания и выходного сигнала. Распайка для питания АРД, к сожалению, нигде не указана, что может вызвать затруднения, так как для разных объективов она разная. Как уже упоминалось выше, камера VNN-742 построена на основе бескорпусной модели VNI-742, в которой используется матрица ICX-259AL SONY 1/3". Электронная начинка состоит из импортных интегральных схем ALTERA и SONY, названия которых были заклеены наклейками. Наверное, это было производственной тайной. Относительно моделей VNI-742 и VNN-742 на веб-сайте производителя приведены несколько неоднозначные значения минимальной чувствительности, а именно: обе обладают одинаковой минимальной чувствительностью 0.0005 лк при разных числах F 0.8 и 1.2 соответственно. Если бы эти цифры отличались с точностью до наоборот, то это различие можно было бы объяснить наличием отражения и поглощения части световой энергии в стекле корпуса. В прайс-листе на веб-сайте вообще указывается для телекамеры VNN-742 минимальная освещенность 0.0003 лк (F0.8).

На той же плате располагаются два переключателя: один отключает режим автоматического регулирования накопления заряда при использовании объектива с АРД, а второй - в случае использовании последнего, переключается для объективов со встроенным усилителем и без него.

Тестирование VNN-742 мы проводили с высокоразрешающим объективом ВЕГА 2/20 №911918. При первом же включении выявилось, что светочувствительный элемент этой модели не без дефектов: при переходе в ночной режим проявляются четыре белых пятна, как при засветке. Одно из них достаточно крупное и располагается близко к центру. Как и ожидалось, для 582*752 элементной матрицы, разрешающая способность по горизонтали совпала с заявленным производителем значением в 570 ТВЛ. Разрешение по горизонтали определялось при наблюдении тестовой таблицы и определении строки, в которой коэффициент модуляции имел значение не менее 5%. Для разных уровней освещенности на объекте была определена минимальная разрешающая способность, данные сведены в таблицу 1. Из таблицы видно, что камера передает сигнал с высоким разрешением во всем диапазоне дневного освещения, а при полном переходе в ночной режим теряется вообще возможность рассмотреть на экране монитора мелкие объекты. Но изготовителем заявлена более низкая минимальная чувствительность, вопрос только в том, какое изображение считать приемлемым. Создав освещенность на объекте 0.03 люкса, мы наблюдали изображение с горизонтальным разрешением 150 ТВЛ. Напомним, что производителем указана пороговая освещенность 0.0003 лк (F0.8). Дело в том, что при переходе в ночной режим чувствительность повышается за счет суммирования заряда соседних ячеек, из-за чего изображение становится сильно зернистым, и эта зернистость носит скорее шумовой характер, нежели информативный. Допустим, что к заряду в каждой третьей ячейке по строке будут прибавляться заряды с двух соседних ячеек, то разрешающая способность по горизонтали уже уменьшится в три раза(570ТВЛ / 3 = 190ТВЛ), и это без учета шумов.

Если при определении минимальной чувствительности исходить из величины соотношения сигнал/шум, то можно согласится с цифрами, которые представлены компанией, потому что зернистость изображения за шум принимать нельзя. Таким образом, мы получили, что при освещенности на объекте 0.001 лк (F2.0) отношение сигнал/шум = 27 дБ. Максимальное значение отношения сигнал/шум заявлено производителем 48 дБ, но этого значения нам получить не удалось. Предполагая, что шум обладает равномерной спектральной плотностью, делим на 6 разницу между пиковыми значениями напряжения шумов и соотносим эту величину с максимальным напряжением сигнала, которое определялось вблизи границы насыщения при наблюдении яркого источника света (солнечных бликов) на темном фоне. Это отношение оказалось равным 44 дБ. В таблице 2 указаны значения соотношения сигнал/шум при разных освещенностях на объекте.

Помимо этого, нам удалось измерить контрастную чувствительность, значение которой может нести гораздо больше информации о телекамере, чем обычная чувствительность. В приближении сумеречных условий наблюдения ее значение оказалось равным 7.3 %. Оценка эта весьма субъективна. В принципе, это означает, что мелкий объект можно распознать, если его коэффициент отражения на 7.3 % отличается от коэффициента отражения подстилающего фона (55%).

Подводя итоги, скажем, что ничем особенным эта телекамера не выделяется. Судя по массивному герметичному корпусу, производитель всерьез отнесся к тому, что камера предназначена для наружного видеонаблюдения.

К плюсам можно отнести подогрев стекла, экономичность в энергопотреблении, вполне удовлетворительная работа АРУ, герметизация корпуса, приемлемое качество изображения в условиях дневной освещенности и прочный металлический корпус, который способен противостоять вандалам.

К минусам следует причислить неудобство установки объектива, дефекты матрицы (именно на этом экземпляре), отсутствие соединительных проводов в комплекте, скудную документацию. Также нет никаких рекомендаций по выбору объектива. Суммирование заряда соседних ячеек при низкой освещенности придает изображению шумовой характер. При переходе в ночной режим на экране видны две белые и две черные горизонтальные полосы.

Цена телекамеры VNN-742 составляет 279 у.е. Для оценки стоимости корпуса этой модели отметим, что стоимость безкорпусной камеры VNI-742, которая лежит в основе VNN-742 составляет всего-навсего 173 у.е.

VZC-744

Вторая телекамера от компании ЭВС, которую мы решили протестировать, была VZC-744. Это обычная цветная телекамера для внутреннего наблюдения, на которой используется матрица ICX-259AK SONY 1/3". Габариты телекамеры: 50х50х90 мм, масса: около 140 г. Электронная начинка SONY располагается на двух платах, соединенных проводами. Обе платы крепятся на отсоединяемых внутренних торцевых поверхностях корпуса.

Так как камера предназначена для внутреннего наблюдения, то на ней сделано больше возможных регулировок, ввиду того, что она будет находиться в пределах досягаемости. На задней панели, помимо гнезд для выходного сигнала, питания АРД и терминала для подключения питания, находятся переключатели автоматического регулирования накопления заряда, который отключается при использовании объектива с автоматической регулировкой диафрагмы. Рядом с этим переключателем в одном блоке располагаются переключатель режима "Компенсация заднего света" и "Подавление мерцания ламп". Отдельный переключатель для баланса белого, предполагает его автоматическую работу либо запоминает настройки в момент переключения из автоматического режима в режим с постоянными настройками. Рядом с этим переключателем имеется переключатель для АРД-объективов со встроенным усилителем и без него. Там же на задней панели имеется регулировка тока для АРД-объектива. В ходе тестирования оказалось, что при использовании объектива с автоматической регулировкой диафрагмы можно не отключать режим автоматического накопления заряда, как это предписывает инструкция. В таком случае камера лучше реагирует на изменения мощности светового потока. Для того чтобы посмотреть, как работает "компенсация заднего света", мы направили на камеру яркий источник света - лампа для освещения, который на экране монитора занимал третью часть всей площади. При этом переключатели стояли в следующем положении: "подавление мерцания ламп" - включено, "компенсация заднего света" - в любом положении.

Если же выключить "подавление мерцания ламп", а "компенсация заднего света" включить, то источник яркого света будет иметь четкий контур, но близлежащие участки изображения будут достаточно темными. Как самое оптимальное мы определили, что переключатель "компенсация заднего света" нужно так же перевести в положение "выключено", тогда остальная часть изображения становится ярче, и контур источника яркого света остается четким. А с учетом глубины работы АРУ можно уверено наблюдать сцену, на которой далеко не всегда будут находиться источники яркого света.

Максимальное отношение сигнал/шум мы измеряли при наблюдении участков насыщенного изображения на темном фоне и соотносили напряжение насыщенного сигнала со средним напряжением шумов на черном фоне, где реальная доля отраженного света не превышает 10%. Среднее напряжение шумов равнялось 5 мВ, а напряжение сигнала при насыщении - 490мВ. Таким образом, соотношение сигнал/шум равно 39.8 дБ, что несколько расходится с заявленным производителем. Можно предположить, что в выходном тракте стоит ограничитель напряжения, при отключении которого максимальное напряжение будет гораздо выше. Но мы приводим реальные цифры, характеризующие то изображение, которое увидит потребитель. В таблице 1 приведены значения соотношения сигнал/шум при разных уровнях освещенности.

Разрешающая способность по горизонтали определялась по сходящемуся клину. При нормальных условиях освещенности эта величина равнялась 460 ТВЛ. При снижении освещенности до 2 лк разрешение упало до 330 ТВЛ, а на указанном пороге чувствительности 0.15 лк эта величина уже равнялась 150 ТВЛ. В диапазоне 1-1.5 люкса на объекте (F2.0) камера переходит в черно-белый режим, соотношение сигнал шум на этом пороге составляет 20 дБ.

По нашей оценке данная телекамера обладает весьма неплохими характеристиками, передает качественное изображение, автоматический баланс белого работает вполне удовлетворительно. Немного подкупают дополнительные опции (компенсация заднего света и ручная подстройка баланса белого).

Среди недостатков у этой модели мы хотим указать на то, что не на всех объективах с АРД хватает длины провода питания. Поэтому тестировать камеру с объективом Panasonic нам пришлось в разобранном виде. Назначение переключателей на задней панели не соответствует надписям над ними.

Разрешающая способность по горизонтали, соотношение сигнал/шум и чувствительность определялись при использовании высококачественного объектива ВЕГА 2/20. Стоимость этой цветной телекамеры - ни много ни мало 257 у.е., причем в эту цену не входит стоимость объектива.

МВК-16

Ознакомившись с ассортиментом телекамер компании "БайтЭрг", мы остановились на самой популярной модели МВК-16. На тестирование к нам попали модели, оснащенные новым комплектом микросхем от фирмы SONY. Ранее эти модели комплектовались набором микросхем SHARP. Новые модели по совокупности общих характеристик должны превзойти предыдущую модель по чувствительности (2-3 раза) и уменьшению смаза изображения при сильных локальных пересветках. В течение месяца эти камеры появятся в продаже, а пока что первый собранный экземпляр камеры МВК-16 на пятисотэлементной матрице ICX-405 SONY 1/3" появился только у нас.

Эта небольшая телекамера располагается внутри цилиндрического корпуса, герметизированного по оригинальной технологии. Цилиндрический корпус обхватывается двумя кольцами, на которых крепиться козырек, предотвращающий попадание осадков на стекло входного окна корпуса и защищающий светочувствительную матрицу от прямых солнечных лучей. К заднему кольцу крепиться кронштейн для установки камеры. Кабель питания (12 В) и выходного сигнала выведен наружу через гермопроходник. При покупке камеры можно подобрать объектив с необходимым фокусным расстоянием от 2.45 мм до 16 мм.

В ходе тестирования мы получили достаточно любопытные результаты. Помимо автоматической регулировки усиления, в камере постоянно работает режим автоматического регулирования накопления заряда, поэтому для измерения максимального отношения сигнал/шум нам пришлось пойти на некоторые уловки. Если телекамеру направлять на ярко освещенную сцену, то автоматика ослабит сигнал, а при перекрытом входном окне та же автоматика будет усиливать шумы наравне с сигналом. Поэтому мы выбрали на темном фоне достаточно яркий источник света, при том что изображение на этом участке становится насыщенным. Напряжение насыщенного сигнала достигает величины 1.24 В. Среднее значение напряжения шумов на уровне черного при прочих благоприятных условиях равнялось 7 мВ, следовательно, отношение сигнал/шум = 45 дБ. Привязка самого темного участка изображения к нулевому напряжению работает не совсем корректно, уровню черного в некоторых случаях соответствует -30 мВ вместо положенного нуля.

Теперь от максимальной величины отношения сигнал/шум перейдем к значениям, полученным в реальных условиях наблюдения. "Родной" объектив этой телекамеры не является светосильным  (F2.0). При освещенности на объекте 80 лк отношение сигнал/шум = 32 дБ. Хотя на камере МВК-16 и не предусмотрен "ночной" режим, при низкой освещенности камера достаточно хорошо передает изображение сцены. Так при освещенности на объекте 0.06 лк отношение сигнал/шум = 19 дБ. Нужно сказать, что для обычной камеры это вполне приличное значение. Для измерения шумового напряжения и напряжения сигнала при разных освещенностях использовалась тестовая таблица, осциллограф с выбором строки, калиброванный под кривую видимости глаза люксметр и набор нейтральных фильтров.

Результаты измерения приведены в таблице 1. С помощью той же тестовой таблицы мы определили горизонтальное разрешение.

При нормальных условиях наблюдения горизонтальное разрешение составляет 420 ТВЛ. Снижая освещенность на объекте до 5 лк, глубина модуляции напряжения на клине на высоте, соответствующей 380 ТВЛ, была равной 9%. Такое качество изображения сохраняется до освещенности на объекте 0.36 лк. При освещенности 0.01 лк разрешающая способность по горизонтали равняется 150 ТВЛ, что отображено в таблице 2.

Помимо прочего, нам удалось убедиться, что у МВК-16 контрастная чувствительность в 2.8% сохраняется вплоть до освещенности 0.04 лк, что соответствует практически предельной контрастной чувствительности человеческого глаза.

В заключение отметим, что протестированная телекамера очень проста в установке  и имеет широкую линейку фокусных объективов. Кроме этого, она обладает хорошими характеристиками и является сильным конкурентом для любых телекамер в данном классе. Помимо этого, данное изделие предлагается  совместно с блоком ИК-подсветки БИК16 для более эффективной работы в темное время суток. Стоимость этого продукта  при покупке его в единичном экземпляре составляет всего 105 у.е., что совсем немного для такой телекамеры.

МВК-18

Телекамера МВК-18 наряду с МВК-16 является одной из самых популярных телекамер компании "БайтЭрг". Эта телекамера предназначена как для внутреннего, так и для наружного теленаблюдения. Корпус камеры является модифицированным прототипом МВК-16. При покупке можно выбрать цвет корпуса: светло-серый или антик серебряный. Корпус обхватывается двумя кольцами, на которых устанавливается козырек, благодаря которому его  входное окно защищено от попадания осадков, а светочувствительная матрица ПЗС - от прямых солнечных лучей. Опционально можно заказать обогрев стекла корпуса, так называемое "арктическое исполнение". К заднему кольцу крепиться кронштейн для установки телекамеры на стене. Кабель питания (12 В) и выходного сигнала выведен наружу. При необходимости можно подобрать объектив с нужным фокусным расстоянием от 2.8 мм до 25 мм.

На этой модели тоже ранее использовались комплекты микросхем компании SHARP. В течение следующего месяца на рынке уже появится телекамера МВК-18 с матрицей высокого разрешения ICX-259 SONY 1/3" Мы и читатели нашего журнала удостоились чести первыми познакомиться с новинкой. Матрица SONY данного экземпляра камеры, как и матрица на VNN-742, тоже оказалась с дефектом (белая точка появлялась при низком уровне освещённости, когда контур АРУ "задирал" усиление), только на этой телекамере этот дефект был размером лишь с пиксел и находился далеко от центра, поэтому внимание на нем заострять не будем, тем более что тестирование показало неплохие результаты.

Как и следовало ожидать от семисотэлементной матрицы, при благоприятных условиях наблюдения разрешающая способность по горизонтали оказалась равной 580 ТВЛ. Тестировали мы камеру с "родным" объективом (F2.0) и без него. Начнем с измерения максимального отношения сигнал/шум. Эту величину мы находили таким же образом, как и на 16-ой модели. Только в этом случае максимальное напряжение сигнала оказалось равным 1.08 В, а разность пиковых значений напряжения шумов на уровне черного, деленная на 6, равнялась 4.67 мВ. Таким образом, сигнал/шум = 47.3 дБ. Наблюдая же реальные сцены, соотношение сигнал/шум падает от 36.3 дБ (при освещенности на объекте 420 лк) до 21.7 дБ при освещенности 0.1 лк. Более подробные данные приведены в таблице 1.

Когда мы тестировали эту телекамеру, у нас была возможность проверить характеристики самой телекамеры без объектива на диапроекторе. В качестве источника света в этом приборе используется лампа накаливания ЛП 4.5, которая имеет спектр излучения типа "А" при заданном токе через лампу 4.5 А. Порядок тестирования был следующий. Телекамеру без объектива устанавливаем на оптической скамье диапроектора для настройки на резкость проектируемой миры. Потом телекамеру убираем, и на ее место устанавливаем светочувствительный элемент, калиброванный под данный источник света, с помощью него измеряем освещенность, которая будет на поверхности фотослоя приемной матрицы, установленной в зоне настройки на резкость. В отсутствие фильтров освещенность равна 370 лк. Далее перед мирой устанавливаем последовательно разные оптические фильтры и  измеряем освещенность в той же точке. В нашем ассортименте было несколько нейтральных серых стеклянных фильтров и два фильтра с металлическим напылением. После этих измерений мы устанавливаем телекамеру на оптическую скамью и при разных уровнях освещенности на матрице по двум мирам определяем горизонтальное разрешение и контрастную чувствительность. Контрастную чувствительность мы определяли по мире, на которой на 55% сером фоне расположены мелкие прямоугольники с разным коэффициентом пропускания. Оценка такая весьма субъективна, видимость этих прямоугольников соответствует видимости удаленных наземных объектов разных размеров на определённой дальности. Результаты всех измерений без объектива сведены в таблицу 2. Как это уже указывалось, значение контрастной чувствительности 2.8% является самым хорошим показателем.

Подытоживая все результаты, отметим, что МВК-18 обладает достаточно хорошими характеристиками. И, несмотря на то, что производитель нигде не говорит о сверхчувствительности, показатели у этой модели лишь немногим уступают разрекламированным суперчувствительным телекамерам серии день-ночь компании "ЭВС". Для расширения рабочего диапазона освещенностей предлагается такая же камера с блоком инфракрасной подсветки БИК18.  Цена на этот продукт колеблется от 129 до 216 у. е. в зависимости от объектива и ряда других модификаций (МВК-18-405, МВК-18-409, МВК-18-255).

Источник: http://www.aktivsb.ru