Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (Мониторинговый пост контроля (МПК) Системы мониторинга обнаружения лесных пожаров), страница 8

Единица измерения силы света — кандела (кд). Одна кандела примерно равнаколичеству световой энергии, испускаемой обычной свечой. В 1948 г. появилось более точноеопределение канделы: кандела — это сила света, излучаемая черным телом, нагретым дотемпературы перехода платины из жидкого в твердое состояние.«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV2.

Свет и телевидение31Световой поток (F) — это сила света в некотором телесном угле. И, следовательно, единицасветового потока получается делением силы света на 4π радиан (в сфере 4π=12.56 стерадиан) иизмеряется в люменах (лм). Один люмен — это световой поток, испускаемый источником ссилой света в 1 кд внутри единичного телесного угла (угла в 1 стерадиан).Поскольку ощущение яркости зависит от чувствительности человеческого глаза, то световой потокзависит также и от длины волны. Например, свет мощностью в 1 ватт на 555 нм (зеленый цвет) даетсветовой поток приблизительно равный 680 лм, а все другие длины волн с такой же силой светадают меньший световой поток (см.

кривую спектральной чувствительности глаза). Поэтому бессмысленно выражать энергию света в ваттах, несмотря на то, что теоретически световая энергия,как и любой другой вид энергии, может быть выражена в ваттах.Освещенность (Е) — это наиболее часто используемый в видеонаблюдении термин, особенно приописании характеристик минимальной освещенности камер. Освещенность очень похожа наяркость, за исключением того, что в этом случае имеются в виду объекты, являющиеся вторичнымиисточниками света.Итак, освещенность поверхности — это величина светового потока, приходящегося наединицу площади.Если световой поток в 1 люмен падает на поверхность площадью в 1 м2 (квадратный метр), он измеряется в люменах на квадратный метр или метр-свечах, более известных под названием люкс (лк).Это означает, что если у нас есть сфера радиусом 1 метр и источник света с силой света в 1 канделу, расположенный внутри сферы, то освещенность на внутренней поверхности сферы будет равна1лк.

Математически это соотношение может быть записано следующим образом:[лк](1)Поток Fпо определению равен силе света, умноженной на телесный угол, то есть:[лм](2)Предполагая, что источник света является точечным, и, опираясь на формулы сферической тригонометрии, мы можем выразить через освещаемую площадь А и расстояние до источника d:[рад](3)Подставив (2) и (3) в (1), получаем:[лк](4)Это означает, что освещенность перпендикулярной площадки обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Если же площадка расположена под некоторым углом к падающему свету, то мы можем оценить действительную поверхность, сделав проекцию на угол как насхеме на рис.

2.7. В этом случае формула (4) принимает вид:[лк](5)Типичные уровни освещенности приведены на рисунке 2.8.Очень редко, в малых областях пространства и при очень сильных источниках света могут обеспечиваться уровни освещенности выше 100 000 лк (например, вблизи сильной импульсной лампы).Для описания таких освещенностей иногда используются другие, более крупные единицы — фоты.Один фот равен 10 000 лк.В американской терминологии, где все еще широко используется квадратный фут вместо единицСИ, освещенность выражается в канделах на квадратный фут, или фут-свечах. Посколькуhttp://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»322.

Свет и телевидениеCCTVРис. 2.8. Некоторые типичные уровни освещенностисоотношение между квадратным метром и квадратным футом равно примерно 10 (или точнее 9.29),то довольно просто перевести люксы в фут-свечи и наоборот. Если освещенность задана в футсвечах, достаточно разделить эту величину на 10, и вы получите приблизительное значение влюксах, а если значение задано в люксах, то, чтобы перевести его в фут-свечи, умножьте его на 10.Термин Яркость (L) характеризует свечение поверхности первичного или вторичного источникасвета.

Поскольку свечение имеет субъективный подтекст, то в качестве объективного, научного термина используется понятие «яркость». Яркость зависит от силы света самой поверхности и от угланаблюдения, поэтому рассчитывается на единицу перпендикулярной направлению взгляда площадки. Существует всего несколько единиц яркости. Предпочитаемся в мире метрическая единица яркости — это нит. Один нит равен одной канделе на квадратный метр спроектированнойплощадки (I/A). Если для измерения светового потока источника вместо кандел использовать люмены, то яркость будет выражена в апостильбах (асб).

Все становится несколько более сложным,если мы имеем дело с поверхностью, на которую световой поток падает под углом θ к нормали (илиотражается); в этом случае световой поток прямо пропорционален cosθ. Тогда со всех направленийбудет казаться, что поверхность имеет одинаковую яркость, потому что и отраженный свет, и спроектированная поверхность подчиняются одним и тем же тригонометрическим законам. Такой типповерхности называется ламбертовским радиатором или рефлектором (в зависимости от того,является ли поверхность первичным или вторичным источником света) и обычно описывается какравномерно рассеивающая поверхность.

Для измерения яркости в этом случае в метрическуюсистему была введена еще одна единица — ламберт. Эквивалентная американская единица —фут-ламберт.То, какова будет освещенность, воспринимаемая камерой, на самом деле зависит от силы светасамого источника и от отражательной способности освещаемого объекта. Объект может быть черным или белым и, понятно, что это не одно и то же. Если объекты белые, то, естественно, при одноми том же количестве света мы сможем видеть больше. Поэтому, говоря об освещенности, необходимо ввести еще один фактор: коэффициент отражения, выраженный в процентах. Определениекоэффициента отражения можно задать следующим простым соотношением:р = отраженный от поверхности свет/падающий на поверхность свет= E/L[%](6)На практике эта величина меняется от очень низкого значения в 1% для черного бархата, 32% дляобычной поверхности почвы до 93% для чистого белого снега.

Кожа человека европеоидной расыимеет коэффициент отражения от 19 до 35%. Испытательная таблица CCTV Labs, которая напечатана на обложке этой книги, имеет коэффициент отражения около 60-70%.Этот фактор очень важен при определении минимальной освещенности камеры, так как при одинаковом уровне освещенности, но различных коэффициентах отражения, объекты будут иметьразличную яркость, косвенно влияя на производительность камеры.«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV2. Свет и телевидение33Измерение освещенности с помощью экспонометраОчень часто нам необходимо измерить освещенность того или иного объекта.

Для этого мы можемвоспользоваться люксметром, который предназначен именно для таких измерений. Когда вы пользуетесь люксметром, то первое, на что следует обратить внимание, это его диапазон измерений. С помощью типичного люксметра вы можете проводить измерения освещенности не более 1 люкса (для большинства случаев этого вполне достаточно).При низком уровне освещенности менее 1 люкса (в условиях ночной видимости) мы уже несможем пользоваться таким люксметром, новместо него можно взять более качественный идорогой фотоэкспонометр.

В продаже имеетсянесколько известных марок, таких, как Sekonic,Minolta и Gossen, и некоторые из них выдаютрезультаты измерения сразу в люксах.Впрочем, если у вас не оказалось под рукойлюксметра, то можно обойтись и обычнымзеркальным фотоаппаратом, а точнее — еговстроенным экспонометром, хотя результатыизмерений и не будут выражаться в люксах.Это может оказаться очень удобным инструментом, поэтому далее я объясню принципыи формулы, по которым вы сможете перевести Рис. 2.9.

Индикация экспонометра в современномзеркальном фотоаппаратеполученные результаты в люксы.Стоит заметить, что большинство зеркальных фотоаппаратов имеют встроенный люксметр, тогда как вдругих типах фотоаппаратов его может и не оказаться. Поэтому если на вашем фотоаппарате нет никаких индикаторов для exposure and aperture, то для измерения освещенности он непригоден. Также следует напомнить, что для более аккуратных измерений логично использовать фотокамеру с таким жеполем зрения, как и у предполагаемой телекамеры, для которой мы проводим измерения.По этой причине лучше иметь трансфокатор, что позволит нам подобрать поле зрения примернотакое же, как и у предполагаемой телекамеры.Для начала давайте немного освежим нашу память и вспомним некоторые общие принципы экспозиции фотографической пленки.На всех фотоаппаратах индикаторы выдержки указывают время в секундах, а точнее сказать — вдолях секунды.

Таким образом, когда мы видим, что индикатор выдержки показывает число 125, этона самом деле означает, что установлена выдержка длительностью 1/125 секунды. Чтобы избежатьпутаницы при длительной выдержке, когда время указывается в секундах, после числа ставитсябуква «s», то есть «2 s» обозначает выдержку длительностью 2 секунды. Стандартным временемвыдержки считаются следующие значения: 1; 2; 4; 8; 15; 30; 60; 125; 250.