Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (Мониторинговый пост контроля (МПК) Системы мониторинга обнаружения лесных пожаров), страница 11

На этом мы остановимся болееподробно в соответствующей главе, посвященной телекамерам, а сейчас отметим, что постоянноеусовершенствование технологии ПЗС значительно улучшает работу цветной камеры при минимальном освещении. Если еще несколько лет назад мы имели показатель 10 лк @ F1.4, то сегодня могут«видеть» при 1 лк @ F1.4 на объекте и даже меньше.Как уже говорилось, цвета, которые мы видим, соответствуют волнам света разной длины.Например, видимый нами красный цвет — это излучение с соответствующими длинами волн, отраженное от красного объекта, на который падает белый свет.Черный поглощает волны почти любой длины, тогда как белый большинство из них отражает.Наука цветов очень сложна, и становится еще сложнее, когда окружающие нас естественные цветавоспроизводятся при помощи покрытия ЭЛТ люминофором.Идея создания цветов в телевизоре заключается в смешении путем сложения (аддитивном)соседних люминесцентных точек трех основных цветов.

Эти крошечные точки очень малы и представляют собой элементы маски экрана ЭЛТ-монитора. Такая же концепция используется и присмешивании цветов в плазменных панелях и ЖК-мониторах, но, поскольку в видеонаблюдениипопрежнему наиболее распространены ЭЛТ-мониторы, мы детально рассмотрим именно их.Фактическое смешивание цветов происходит тогда, когда мы смотрим на монитор с нормальногорасстояния (в пару метров), и глаз воспринимает итоговый цвет каждой из этих трех точек.Для сравнения, в живописи и печати цвета получаются в результате смешения путем вычитанияцветов (субстрактивного).При аддитивном смешении цвет получается путем покрытия ЭЛТ люминофором, и сложение цветов делает итоговый цвет ярче. Поэтому, чтобы получился белый, должны присутhttp://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV.

Библия видеонаблюдения»422. Свет и телевидениеCCTVствовать все три цвета в соответствующей пропорции. Получающиеся в результате цветапроизводятся путем сложения цветов.Когда цвета смешиваются путем вычитания, мыиспользуем бумагу или акриловое волокно в качестве вторичного источника света (отраженного), и цвета смешиваются в нашем глазу после того, как ониотражаются от поверхности. Если мы смешиваем(путем сложения) все основные цвета, то получаемболее темные цвета, а не более яркие.

Цвета смешиваются отраженным светом, чей цвет определяетсяпигментом, который поглощает (вычитает) длинуволны его поверхности.Но вернемся к телевизору. В качестве основных, какуже упоминалось, используются три цвета: красный,зеленый и синий (RGB).Рис. 2.13. Цветное изображение в телевидениисоздается при помощи тройных точек изкристаллического люминофора (RGB)Теория телевидения и многочисленные эксперименты демонстрируют, что с помощью этих трехосновных цветов можно передать большинство естественных цветов (но не все).Очевидно, внутри цветной ЭЛТ имеются три разных люминесцентных слоя, каждый из которыхизлучает собственный цвет во время электронного облучения.Три основных люминесцентных слоя имеют различные свойства яркости, то есть равная интенсивность пучка производит неравную яркость.

Чтобы компенсировать эти несоответствия основныхлюминесцентных слоев, все цветные телевизоры и мониторы оснащены специальной матричнойсхемой, которая умножает каждый цветовой канал на соответствующее корректирующее число.Это демонстрирует самое известное уравнение яркости цветного ТВ, которое с помощью электроники применяется к трем основным сигналам в ЭЛТ:L= 0.3R + 0.59G +0.11B(28)Рис. 2.14.

Теневая маска RGB«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV2. Свет и телевидение43Синий люминофор производит больше света, чем другие два, и поэтому, чтобы уменьшить его яркостьи уравнять с двумя другими элементами, его надо умножить на 0.11. В этой книге мы не будем слишкомуглубляться в теорию цветов в телевизоре, поскольку это тема отдельной книги, но читателю важнооценить сложность проблемы и понять, что все цвета в телевизоре получаются путем визуального аддитивного смешения (сложения) трех основных цветов люминофора ЭЛТ: красного, зеленого и синего.Цветовая температура и источники светаВ телевидении и фотографии, когда говорят об источниках света, пользуются термином «цветоваятемпература».Цветовая температура — это температура, до которой нагрето воображаемое абсолютно черноетело, излучающее свет вследствие нагрева.Согласно физической теории, спектр света, произведенного нагреванием, зависит главнымобразом от температуры тела, а не от материала.

Это важнейшее утверждение было доказаноМаксом Планком, который вывел формулу, объясняющую взаимосвязь между максимальнымидлинами излучаемых волн и температурой, до которой нагрето тело:(29)λ m =2896 / TЗдесь λ m — длина волны, а Т — температура в градусах Кельвина. Из диаграммы на рис. 2.16 видно, чтомаксимальные значения различных температурнаходятся вне видимого спектра, то есть в инфракрасной области. Для нити накаливания из вольфрама рабочая цветовая температура приблизительноравна 2800° К, и больше чем 3/4 энергии излучаетсяв инфракрасной области в виде теплового излучения. Тепло — это не что иное, как инфракрасныйсвет.

Более высокую температуру для вольфрамовойлампы использовать нельзя, потому что точка плавления вольфрама равна примерно 3500° К. Увеличение температуры выше 2800° К значительно сократит срок службы вольфрамовой лампы. Чтобы минимизировать горение нити, в современных вольфрамовых лампах воздух из лампочки выкачивается.Вольфрамовые лампы годятся для ч/б камер, так какони более чувствительны к инфракрасной частиспектра. Цветным камерам нужно обеспечиватькомпенсацию желтого/красноватого цвета, производимого источником света в 2800° К.Рис. 2.15. Типичный источник света 3200° Кс вольфрамовой лампой, используемыйпри фотосъемкахДля более точного тестирования камер очень часто используются источники света с цветовой температурой примерно 3200° К.

Их можно приобрести в магазинах, торгующих профессиональнойфототехникой. Имеется достаточно простое правило, которое позволит вам посчитать цветовуютемпературу и световой поток таких источников света:О вольфрамовая лампа 500 Вт→ 3200° К (примерно 27 люменов/Вт) Овольфрамовая лампа 200 Вт →2980° К (примерно 17.5 люменов/Вт) Овольфрамовая лампа 75 Вт → 2820° К (примерно 15.4 люмена/Вт)В фотоаппаратах это компенсируется синими (дополнительный цвет) оптическими фильтрами,помещенными непосредственно на объектив, тогда как в электронных камерах это делается сhttp://www. itv.

ruITV — генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»44CCTV2. Свет и телевидениеО50010001500200025003000(им)Рис. 2.16. Спектральная характеристика черного тела при различных температурахпомощью электроники: информация об основных цветах меняется до определенного процентногосоотношения.Большинство телекамер, которые используются для видеонаблюдения, имеют функцию «автоматический баланс белого» (automatic white balance, AWB). Это означает, что цветовая температура автоматически настраивается при включении телекамеры, когда она «увидит» достаточную областьбелого цвета. Более совершенные телекамеры умеют перенастраивать баланс белого «на лету».Для этого не требуется выключения и повторного включения телекамеры. Такая функция обычноназывается автоматическим отслеживанием баланса белого (automatic tracking white, ATW), и онаособенно полезна в поворотных телекамерах, которые ведут наблюдение за большими площадями,где, например, могут быть зоны, освещенные как вольфрамовыми, так и неоновыми лампами.Солнце, как естественный источник света, имеет очень высокую физическую температуру, но эквивалентная цветовая температура света, которую мы получаем на поверхности Земли, колеблется взависимости от времени суток и погодных условий.

Это происходит в результате отражения ипреломления света в атмосфере. Как видно из рис. 2.19 «Цветовая температура для различныхисточников света», в ясный полдень цветовая температура достигает более 20000° К, тогда как воблачный день она понижается почти до 6000° К. Именно поэтому фотографии, снятые на закате,кажутся красноватыми. Чем ниже цветовая температура, тем более краснымибудут снимки, и чем выше цветовая температура, тем больше будет синего цвета.Искусственные источники света имеютразличные цветовые температуры, в зависимости от источника. Вышеупомянутаяформула (29) применима только к тепловым источникам, то есть к источникам света, в которых металл нагрет до высокойтемпературы.

Однако существуют и газовые источники света, в которых происхождение света имеет другой характер. Например, свечение неона или паров ртути возникает под воздействием электромагнитРис. 2.17. Стандартные источники света ного поля. Атомы возбуждаются энергией,«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV2. Свет и телевидение45достаточной для того, чтобы вызвать определенные реакции атома, и энергия высвобождается в форме света. Вследствие квантового поведения атомов этот свет имеет дискретный характер.