Предложение действует до 15.02.2023

Получи промо-код на скидку 2 000 руб.

Забрать промокод
виджет
09.01.2023
Видеонаблюдение и безопасность
879
Время чтения: 5 мин.23 сек.

Разрешение матрицы

Редакция сайта
Видеоглаз

Сохранить статью:

О чем речь? Разрешение матрицы – светочувствительного сенсора – напрямую влияет на качество изображения. И обойти эту зависимость не получится. Даже самый сильный процессор для оцифровки видео не сделает изначально плохую картинку хорошей.

На что обратить внимание? Разрешение матрицы обычно указывается в мегапикселях (Мп). Но так как не все из них принимают участие в деле формирования изображения, был введен специальный параметр под названием «количество эффективных мегапикселей», дающий представление, какое их число генерирует картинку.

Оглавление:

2 типа матриц

В принципе, для видеорегистраторов может применяться один из двух типов матрицы: CCD или CMOS. Первый из них представляет собой технологию, основанную на зарядовой связи. Он обладает рядом несомненных плюсов – высокая глубина цвета, малая зашумленность изображения. Тем не менее производство такой матрицы высокого разрешения имеет немалую себестоимость.

Лежащий в основе CCD принцип последовательного считывания зарядов по ячейкам не способен обеспечить достаточную производительность, необходимую для современных видеокамер. Все это делает данную технологию неконкурентоспособной и малопригодной для задач, решаемых в системах наблюдения.

2 типа матриц

CMOS (комплементарная структура металл-оксид полупроводник) уступает CCD по отдельным параметрам, однако обходится дешевле в производстве и обеспечивает высокую скорость работы. В современных регистраторах именно CMOS стал общепризнанным стандартом.

В основе технологии CMOS находится размещение транзисторов и конденсаторов на каждом пикселе матрицы. В итоге светочувствительность падает и возрастает зашумленность записи. Однако при такой конструкции ускоряется формирование цифрового изображения за счет перевода заряда в электрический сигнал непосредственно в матрице. В результате удается обеспечить высокую частоту смены кадров, что для видеорегистраторов гораздо важнее, чем цветопередача и уровень шума.

Получите бесплатно инструкцию по выбору подрядчика от Videoglaz:
Команда Videoglaz совместно с главным техническим экспертом компании подготовили файл, который поможет вам не ошибиться при выборе подрядчика для своего проекта.
“В самом начале работ часто возникает вопрос: Как быстро определить качество партнера или исполнителя по системам безопасности? Именно поэтому мы подготовили подробную инструкцию, в которой осветили основные пункты, благодаря которым вы сможете без проблем выбрать добросовестного подрядчика, сохранить бюджет и выполнить проект в срок.”

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Валентин Белоусов
Валентин Белоусов
Руководитель отдела проектных решений
pdf иконка

10 шагов, которые помогут выбрать добросовестного подрядчика

Поможет сохранить бюджет и уложиться в сроки проекта

pdf 3,7mb
Уже скачали 11 507 уже скачали

Кроме того, независимая запись каждой ячейкой матрицы позволяет моментально повысить или понизить битрейт. На CCD для этого требуется дополнительно произвести кодирование. Также CMOS более экономично расходует электроэнергию. Это немаловажная особенность для регистраторов с автономным питанием.

Независимо от бренда, все выпускаемые CMOS-матрицы основаны на указанных принципах. Особенности могут присутствовать только в архитектуре пластины, но они лишь незначительно влияют на технологию производства.

Так, в целях экономии материалов и снижения стоимости продукции производители предпочитают умещать максимальное число светочувствительных элементов на матрице наименьшего размера. Также вместо стекла для изготовления линз может использоваться пластик, но это уже напрямую влияет на качество готового изделия.

Разрешение матриц у камер видеонаблюдения

Матрица представляет собой установленную за объективом камеры пластину, на которой находятся мегапиксели и сосредотачивается световой луч. В спецификации вы можете увидеть сведения о разрешении матрицы видеокамеры в Мп. Это число пикселей, составляющих изображение. То есть, по сути, речь здесь идет о размере кадра. Более высокое разрешение обеспечивает его более высокую четкость. Измеряют его в телевизионных линиях (ТВЛ) или общим числом пикселей.

Разрешение матриц у камер видеонаблюдения

Существует несколько стандартов четкости, формат высокой четкости имеет разрешение 1280 на 720 пикселей. Также используются разрешения 1 Мп (720p); 1,3 Мп (960p); 2 Мп (1080p); 3 Мп; 5 Мп; 8 Мп (4K UHD); 12 Мп. Максимальное разрешение матрицы составляет 33 Мп (8K UHD).

Вникнуть в подобную классификацию поможет обращение к видеофильмам, проигрываемым на бытовом видеоплейере. Как вы помните, меньшее разрешение дает качество похуже. Наилучшим решением считается разрешение 4К. Вместе с тем его использование требует повышенных ресурсов и повлечет удорожание всех компонентов видеосистемы – камеры, устройства хранения данных, дисплея. Объем сохраненной записи будет таков, что ее очень сложно передать в онлайн.

Нужно учитывать, что высочайшее разрешение матрицы само по себе не гарантирует конечного изображения с такой же четкостью. В процессе записи видеоданные проходят через несколько компонентов: объектив, матрица, процессор, канал передачи данных, дисплей. Если любой из них не соответствует возможностям матицы, то качество картинки понизится. Например, к этому может привести использование в регистраторе объектива, имеющего боле низкое разрешение.

Ухудшение качества также вызывают компрессия сигнала, низкая пропускная способность канала, отсутствие у монитора способности выводить изображение, четкость которого соответствует матрице.

Кроме того, даже для оценки возможностей матрицы информация о ее разрешении может не давать корректных сведений. Дело в том, что не все пиксели, расположенные на пластине, могут формировать изображение. Более точным является параметр эффективного разрешения матрицы, который показывает число пикселей, непосредственно участвующих в создании видеокадра.

Влияние размера матрицы на ее разрешение

Для обозначения оптического разрешения матрицы чаще всего используется дробная величина, показывающая соотношение по диагонали экрана в дюймах – 1/4, 1/3 дюйма и др.

При неизменном значении числа пикселей предпочтение следует отдать той матрице, которая обладает большей площадью сенсора. Увеличенный размер пикселя обеспечивает лучшую светочувствительность. Также более свободное расположение пикселей на пластине снижает образование помех и степень зашумленности изображения. Кроме того, большая площадь повышает диапазон углов обзора при неизменном значении фокусного расстояния.

Влияние размера матрицы на ее разрешение

Матрицы большого формата – дорогостоящее удовольствие. Логично, что в бытовых системах видеонаблюдения они не имеют распространения. Чаще всего используются матрицы формата 1/2–1/4“. Однако, если вы покупаете такую камеру по необычно низкой стоимости, будьте готовы к тому, что в регистраторе будет установлена линза минимального размера и, скорее всего, из пластика. Тогда не придется рассчитывать ни на высокую светочувствительность, ни на достаточную четкость выходного изображения.

Формат 1/2.8“ обеспечит качество видео, достаточное для профессиональных систем. Матрица будет захватывать больше света, что позволит создавать четкие кадры даже при съемке в сумраке, в дождливую погоду и т. д. 

Обозначения разрешающей способности камер

Обозначения Mp, Mpx, Мп

Значение Mр показывает произведение количества пикселей по горизонтали на их число по вертикали. Так, для матрицы с разрешением 1920 на 1800 общее число точек равняется 2,07 млн. Для удобства обычно указывается 2,1 Mр. 

Обозначение «р»

Значение «p» показывает, сколько строк содержится в изображении. Так, для разрешения 2160p, соответственно, кадр имеет 2160 строк при общем количестве пикселей 8,3 Mp. Картинка 1080p имеет 1080 строк и 2.1 Mp точек. Чуть менее высоким качеством обладают матрицы 1,3 Mp или 720p – 720 строк.

В видеозаписи используются чересстрочная или прогрессивная развертка изображения, и параметр «p» указывает на прогрессивную. Поскольку она используется в абсолютном большинстве видеорегистраторов, это обозначение можно опустить.

Обозначения H и К

Эта величина показывает количество столбцов пикселей, которое имеется в кадре. H иллюстрирует точное значение, а K – округленное в тысячах. Разрешение матрицы камеры видеонаблюдения в формате 4K имеет по горизонтали примерно 4000 столбцов пикселей. Точное их значение равняется 4096 или 3480 (именно последнее значение используется в видеорегистраторах).

Обозначения разрешающей способности камер

Маркировка, используемая в традиционных аналоговых системах захвата видеосигнала (D1, DCIF, 2CIF, CIF, QCIF, 380ТВЛ, 420ТВЛ и др.).

Телевизионные линии, или ТВЛ, – это способ обозначения четкости, который нужно объяснить более подробно. Он указывается на основе испытательных таблиц и обозначает число точек по горизонтали, отражающих видимые изменения яркости, умноженное на 0,65 (этот коэффициент позволяет учесть потери качества при передаче сигнала).

Число точек по вертикали остается неизменным и составляет 576 в европейском формате или 480 в американском. Оно не зависит от указанного в документации к регистратору значения. Таким образом, если в аналоговой видеозаписи указано значение, превышающее 420 ТВЛ, то оно обозначает более высокое разрешение только по горизонтальной стороне кадра.

Значение TVL

Число точек (по горизонтали и вертикали)

Мегапиксели (Мп, MPx)

380 TVL

640 x 480 px

0,3 Mp

420 TVL

720 x 576 px

0,36 Mp

Реальное 480 TVL

800 x 600 px

0,5 Mp

Реальное 560 TVL

933 x 700 px

0,65 Mp

Реальное 600 TVL

1024 x 756 px

0,75 Mp

Реальное 800 TVL

1280 x 960 px

1,23 Mp

Реальное 1000 TVL

1600 х 1200 px

1,92 Mp

D1 — наивысшее качество записи, которое доступно при использовании камеры более 540 ТВЛ. Размер кадра составляет 704 на 576 пикселей.

DCIF – в записи теряется до 30 % исходных данных. Изображение имеет разрешение 528 на 384 пикселя.

2CIF – так называемый длинный кадр. Он отличается использованием только одного поля кадра, но разрешение по ширине максимально. Объем сохраненных данных в два раза меньше, чем у D1. Пониженное разрешение по высоте препятствует эффективному видеонаблюдению в узких зонах. Формат хорошо подходит для панорамной съемки, изображение имеет размер 704 на 288 точек.

CIF. Несомненным достоинством формата является небольшой объем сохраненной записи и низкие требования к пропускной способности канала. Это обеспечивает стриминговую передачу данных при ограниченной скорости интернета. Используется 1/4 кадра в формате 352 на 288. Подходит для общего обзора на небольшом отдалении от объектива (не далее 5 метров).

Разрешение матрицы и двухпоточные технологии

QCIF. Такое низкое разрешение матрицы обеспечивает создание кадра в формате 176 на 144 пикселя. Этот размер не позволяет зафиксировать никаких подробностей, можно различить только перемещение объектов, но сложно увидеть их детали. Используется исключительно для каналов с пропускной способностью, не превышающей 128 кбит/с.

Разрешение матрицы и двухпоточные технологии

Примечательно, что морально устаревшие технологии все еще находят место в системах видеонаблюдения. Это объясняется наличием двух потоков, по первому из которых передаются данные с максимальным качеством, а по второму – сигнал с пониженным разрешением матрицы видеокамеры, а также более низким fps.

В используемых в современных системах регистраторах могут применяться не только продвинутые форматы, но и аналоговый сигнал вроде CIF. Существует несколько причин, которые оправдывают использование матрицы с ограниченным числом пикселей и низким разрешением.

В первую очередь субпоток хорошо подходит для передачи информации на мобильные устройства, а также для отображения на одном дисплее записи с нескольких регистраторов одновременно. В противном случае возникал бы риск перегрузки процессора, которому пришлось бы обрабатывать одновременно несколько потоков в формате высокой четкости.

Кроме того, аналоговый сигнал позволяет значительно уменьшить размер сохраненной записи.

Регистраторы, ведущие запись в формате 4K, способны передавать одновременно три потока. Это позволяет транслировать больше данных с переменным качеством. Например, видео с максимальным разрешением матрицы может сохраняться на жесткий диск, с чуть пониженным качеством – выводиться на дисплей на посту охраны, а с наименьшим – использоваться для передачи в онлайн.

Советы по выбору камеры видеонаблюдения относительно ее разрешения

Выбирая видеорегистратор, не нужно ориентироваться на максимальные значения параметров. Так, при разрешении 1920 на 1080 пикселей вполне достаточно матрицы 2 Mp. Если не возникает необходимости увеличивать сохраненное изображение, то превышать это значение и переплачивать не имеет смысла.

Советы по выбору камеры видеонаблюдения относительно ее разрешения

Регистратор с разрешением 4 Mp обойдется дорого. Дешевые модели имеют недостаточную для раскрытия всех возможностей матрицы светочувствительность. Лучше выбрать качественную камеру на 1,3 или 2 Мp. При этом может использоваться режим монохромной записи с инфракрасной подсветкой, когда освещение недостаточно.

Также нужно учитывать ограниченный объем памяти для видеоархива. Максимальное разрешение заставляет либо снижать fps, либо уменьшать время хранения файлов. Если частота кадров недостаточна, то детали движущихся объектов могут быть плохо различимы.

Может показаться удивительным, но до сих пор многие пользователи, выбирая регистратор, учитывают лишь условия съемки и ориентируются только на цифры на коробке. Перед установкой камеры необходимо обязательно сделать пробную запись. Это позволить оценить реальное, а не предполагаемое качество съемки. Матрица должна соответствовать хотя бы минимальным задачам, которые ставятся в ходе наблюдения.

Читайте также

Светосила объектива: понятие, параметры, формула вычисления

Сколько хранятся видеозаписи с камер: условия и требования

Пожарная безопасность в школе: системы сигнализации и пожаротушения

Кодирование видео и стандарты сжатия