Ο πιο συνήθης αιτία για την κακή ποιότητα εικόνας είναι το ανεπαρκές φως. Σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού, τα χρώματα θα είναι ξεθωριασμένα και οι εικόνες σκοτεινές.
Η ένταση του φωτισμού μετριέται σε lux.Το δυνατό φως του ήλιου είναι περίπου 100.000 Lux, το κανονικό φως ημέρας είναι 10.000 Lux και το φως ενός κεριού είναι 1 Lux. Συνήθως απαιτούνται τουλάχιστον 200 Lux για να πάρει κάποιος εικόνες καλής ποιότητας.
Τα πολύ φωτεινά σημεία πρέπει να αποφεύγονται, καθώς η εικόνα μπορεί να υπερεκτεθεί (over-exposed) και τα αντικείμενα να εμφανίζονται πάρα πολύ σκοτεινά. Αυτό το πρόβλημα προκύπτει χαρακτηριστικά κατά την προσπάθεια να απεικονιστεί ένα αντικείμενο που πίσω του υπάρχει έντονος φωτισμός.Η κάμερα ρυθμίζει την έκθεση για να λάβει καλό μέσο φωτισμό για την εικόνα, αλλά η αντίθεση των χρωμάτων μεταξύ του αντικειμένου και του φόντου επηρεάζει την έκθεση. Για να αποφευχθεί αυτό το πρόβλημα, τα μικρά σκούρα αντικείμενα πρέπει να τοποθετούνται σε σκοτεινό φόντο για να επιτευχθεί σωστή αντίθεση και χρώμα.
Επιπλέον, εάν συγκρίνετε τις εικόνες από τις διαφορετικές κάμερες θα διαπιστώσετε ότι η ποιότητα διαφέρει αρκετά μεταξύ των διαφορετικών κατασκευαστών. Αυτές οι ποιοτικές διακυμάνσεις εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες και είναι ιδιαίτερα αισθητές σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.
Καθοριστικοί παράγοντες
Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα εικόνας στις κάμερες φαίνονται παρακάτω:
Φακός
Οπτικό φίλτρο
Αισθητήρας εικόνας
Ψηφιακός Επεξεργαστής Σήματος της κάμερας (DSP)
Πρότυπο συμπίεσης και υλοποίησή του
Τυπικός σταθερός φακός
Φακοί πολλαπλής εστίασης
Ένας καλός φακός είναι σημαντικός για την επίτευξη της υψηλής ποιότητας εικόνας. Οι καλοί φακοί μπορούν να βρεθούν από διάφορους κατασκευαστές, αλλά σημειώστε ότι πρέπει να χρησιμοποιούν γυαλί και όχι πλαστικό.
Οπτικό Zoom. Προτιμήστε μεγάλο οπτικό zoom. Πάνω στις κάμερες θα δείτε κάποια εντυπωσιακά νούμερα, όπως για παράδειγμα 600x και μεγαλύτερα. Αυτά αναφέρονται στο συνδυασμό οπτικού με ψηφιακό
zoom, το οποίο όμως προτείνεται να μην το χρησιμοποιείτε καθώς η ποιότητα του βίντεο σ’ αυτή την περίπτωση δεν είναι ικανοποιητική.
Υψηλής ποιότητας φακός πολλαπλής εστίασης
Υπέρυθρες
Ένα οπτικό φίλτρο τοποθετείται μεταξύ του φακού και του αισθητήρα εικόνας. Ο κύριος σκοπός του είναι να αφαιρεθεί το αόρατο υπέρυθρο φως (IR). Όλοι οι αισθητήρες εικόνας είναι ευαίσθητοι στο φως IR. Χωρίς αυτό το φίλτρο οι εικόνες φαίνονται πολύ κακές σε μερικά περιβάλλοντα, π.χ. στα δωμάτια που φωτίζονται με κοινούς λαμπτήρες.
Οι κάμερες νυκτός δε χρησιμοποιούν αυτό το φίλτρο δεδομένου ότι μειώνει την ευαισθησία. Στις ακριβότερες κάμερες προστίθεται ένα οπτικό φίλτρο low pass. Αυτό μειώνει το ποσό του λανθασμένου χρώματος που μπορεί να εμφανιστεί όταν η σκηνή περιέχει πολλές χρωματικές λεπτομέρειες.
Οπτικό υπέρυθρο φίλτρο
Αισθητήρες Εικόνας
Δύο κύριες τεχνολογίες αισθητήρων εικόνας είναι διαθέσιμες σήμερα: CCDs και αισθητήρες CMOS. Τα CCDs είναι πιό ευαίσθητα σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού και δίνουν καλύτερη χρωματική απόδοση από τους αισθητήρες CMOS. Οι αισθητήρες CMOS, αφ' ετέρου, παρέχουν τη δυνατότητα κατασκευής καμερών που είναι και μικρότερες και φτηνότερες.
Τα αρχικά δεδομένα της εικόνας που παράγονται από τον αισθητήρα πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία προκειμένου να επιτευχθεί μια καλή εικόνα, λ.χ. το χρώμα πρέπει να ισοσταθμιστεί, οι άκρες του κάρδου να είναι οξείς, η έκθεση πρέπει να ελεγχθεί, και πρέπει να ρυθμιστεί η ισορροπία λευκού. Όλες αυτές οι λειτουργίες υλοποιούνται από τον Ψηφιακό Επεξεργαστή Σήματος
(DSP).
Η συμπίεση εικόνας πρέπει να γίνει στο υλικό για να επιτευχθεί ένα υψηλό framerate. Είναι σημαντικό η συμπίεση να γίνεται χωρίς απώλεια των χρωματικών τόνων και των λεπτομερειών της εικόνας.
Αισθητήρας 1/3''
Αισθητήρας 1/4'' CMOS
Το ανωτέρω συγκριτικό διάγραμμα παρουσιάζει την σχετική ευαισθησία και μήκος κύματος διαφόρων αισθητήρων. Γενικά οι ασπρόμαυροι αισθητήρες είναι πιο ευαίσθητοι από τους έγχρωμους και οι CCD πιο ευαίσθητοι από τους
CMOS.
Φωτεινότητα
Η φωτεινότητα ενός φακού εξαρτάται από 2 παράγοντες.
(1) Την διάμετρο των οπτικών του στοιχείων
(2) Την Εστιακή του απόσταση
Η φωτεινότητα υπολογίζεται αν διαιρέσουμε την εστιακή απόσταση του φακού με την διάμετρο του εμπρόσθιου κρυστάλλου (όλες οι διαστάσεις σε χιλιοστά του μέτρου).
Πέρα από την μέγιστη αυτή φυσική φωτεινότητα, οι φακοί μπορούν να δώσουν και άλλες φωτεινότητες, μέσα από μία ειδική διάταξη που αποτελεί τον μηχανισμό του διαφράγματος (Aperture). Το διάφραγμα είναι ένας μηχανισμός συνήθως από λεπτές μεταλλικές λάμες ο οποίος κατά την περιστροφή ενός μηχανικού δακτυλιδιού (ή στους νεότερους φακούς ηλεκτρομαγνητικά ή με ένα μικρό ηλεκτρικό κινητήρα) μπορεί και δίνει ομόκεντρους κύκλους, από έξω προς τα μέσα. Όσο το διάφραγμα είναι ανοιχτό (αφήνει μεγάλη "τρύπα" με λίγα λόγια), τόσο μικρότερη τιμή παίρνει. Όσο κλείνει το διάφραγμα ή μεγαλώνει η τιμή του, τόσο λιγότερο φως αφήνει να περάσει μέσα από το φακό.
Η τιμές των διαφραγμάτων ρυθμίστηκαν σε μία τυποποιημένη κλίμακα f stop, ανάλογα με την ποσότητα του φωτός που περνάει από τις διαδοχικές τιμές/stop.
Η τυπική κλίμακα είναι (από μεγαλύτερο σε μικρότερο): f/1.0 - f/1.4 -
f1.2 - f/2.8 - f/4.0 - f/5.6 - f/8 - f/11 - f/22 και ανεβαίνει (ανάλογα με τον φακό).
Ποια είναι η σχέση μεταξύ των f stop; Μεταξύ 2 διαδοχικών τιμών διαφράγματος αυτής της κλίμακας, αντιστοιχεί ένας διπλασιασμός ή υποδιπλασιασμός στην ποσότητα του φωτός που επιτρέπεται να περάσει. Αν π.χ. στο f/4.0 περνάει σε 1 sec μία Χ ποσότητα φωτός, στον ίδιο χρόνο με f/2.8 περνάει 2X και με f/5.6 Χ/2 αντίστοιχα.
Δεύτερο παράδειγμα: Αν σε 1/125 sec και με f/8 περνάει Υ ποσότητα φωτός, στον ίδιο χρόνο και με f/4 (2 stop πιο ανοιχτό) θα περάσει 4 Υ ... κ.λ.π.
Όπως μπορεί κανείς να καταλάβει από τα παραπάνω, η μέγιστη τιμή του διαφράγματος ενός φακού είναι πολύ σημαντική σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, αφού ένας φωτεινός φακός μπορεί να επιτρέψει την διέλευση πολλαπλάσιας ποσότητας φωτός και άρα να αποτυπώσει την εικόνα σε πολύ μικρότερο χρόνο από έναν φακό με μικρότερο μέγιστο διάφραγμα. Για το λόγο αυτό και οι φωτεινοί φακοί ονομάζονται και "γρήγοροι" φακοί, αφού επιτρέπουν με δεδομένες συνθήκες φωτισμού την χρήση μεγάλων ταχυτήτων.
Ακόμα οι φωτεινοί φακοί, ανεξάρτητα από το διάφραγμα που χρησιμοποιείται σε κάθε λήψη, έχουν μεγαλύτερη ευκρίνεια από τους πιο "σκοτεινούς" τους οπότε είναι άλλος ένας λόγος να τους προτιμούν οι επαγγελματίες.
Λόγω της μεγαλύτερης πολυπλοκότητας αλλά και της διαμέτρου των οπτικών κρυστάλλων τους (μεγάλη άρα και ακριβότερα), οι φωτεινοί φακοί είναι πολύ ακριβοί...ειδικά στους φακούς Zoom (μεταβλητής εστιακής απόστασης) η αύξηση κατά ένα stop της μέγιστης φωτεινότητας μπορεί να σημαίνει διπλασιασμό ή και πολλαπλασιασμό του κόστους του.
Τηλεφακοί
Για να κατανοήσουμε τις δυνατότητες κάθε τηλεφακού πρέπει να γνωρίζουμε κάποια τεχνικά χαρακτηριστικά του, όπως την εστιακή του απόσταση (πόσο μακριά από τον αισθητήρα εστιάζει καθαρά στο άπειρο), τη μέγιστη φωτεινότητα, την οπτική γωνία που καλύπτει, το βάρος του, τα πόσα στοιχεία διαθέτει, τη μεγέθυνση του ειδώλου και τη διάμετρο του κύκλου κάλυψης που μας δίνει. Ορισμένα από αυτά αναγράφονται σε κάποιο σημείο του τηλεφακού. Αν έχουμε τη διαγώνιο ή τις διαστάσεις του πλαισίου και την εστιακή απόσταση του φακού, μπορούμε να υπολογίσουμε και το πόσες φορές κάνει μεγέθυνση.
Οι δυνατότητες του τηλεφακού
Ο καθένας λίγο ως πολύ γνωρίζει ότι οι τηλεφακοί φέρνουν κοντά τα αντικείμενα που βρίσκονται μακριά από τη κάμερα. Αυτό σημαίνει ότι γίνεται μεγέθυνση ενός τμήματος του ορατού κόσμου. Όμως δεν μπορούμε να μεγαλώνουμε διαρκώς μια εικόνα που δεν έχει ευκρίνεια, σαφήνεια, αντίθεση και φωτεινότητα, τα στοιχεία δηλαδή που συνιστούν μια σωστή λήψη.
Αν σταθούμε στην κορυφή ενός βουνού και ατενίσουμε τον κάμπο που απλώνεται από κάτω μας, ανάλογα με την καθαρότητα της ατμόσφαιρας, θα καταφέρουμε να δούμε ίσως και 15 με 20 χιλιόμετρα μακριά. Το βαθμιαίο θάμπωμα της όρασης λόγω της υγρασίας ή της σκόνης θα αλλοιώσει την ποιότητα της εικόνας. Επίσης η θέση του ήλιου θα βοηθήσει στο σχηματισμό ανάγλυφων ή επίπεδων όγκων, ανάλογα με τη γωνία φωτισμού.
Όταν επιλέξουμε λοιπόν έναν τηλεφακό, θα πρέπει να γνωρίζουμε αν και κατά πόσο έχει προβλεφθεί στη σχεδίασή του η επίπτωση που έχει η ατμόσφαιρα στην ποιότητα του ειδώλου και κατ’ επέκταση στη λήψη και απεικόνιση. Επομένως, ένα βασικό στοιχείο που θα πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι οι καιρικές συνθήκες. Όσον αφορά στο φακό, θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να διαχωρίζει με μεγαλύτερη ευκολία τις γραμμές και να μην αλλοιώνει τα χρώματα, τα οποία, λόγω απόστασης, θα τείνουν προς το ιώδες μπλε. Τα φίλτρα Ultra Violet και πόλωσης λύνουν σε μεγάλο βαθμό το πρόβλημα της πρωινής υγρασίας, ενώ, αν έχουμε κάποια ψηφιακή, θα πρέπει να αυξήσουμε την αντίθεση και τον κορεσμό του χρώματος – εφόσον υπάρχει δυνατότητα ρύθμισης.
Ένα σημαντικό στοιχείο που αφορά επίσης στους τηλεφακούς είναι ότι η σχεδίασή τους απαιτεί να έχουν ελάχιστα κρύσταλλα για την αποφυγή των διαθλάσεων και του θαμπώματος.
Φωτεινός τηλεφακός σημαίνει μεγάλα στοιχεία-κρύσταλλα, μεγάλο βάρος και κόστος, ενώ η μεγάλη ευαισθησία συνεπάγεται ψηφιακό θόρυβο και κουκίδα.
Η σημασία των εξελιγμένων οπτικών φακών
Η εικονολήψη με εξελιγμένους οπτικούς φακούς έχει σαφή πλεονεκτήματα έναντι των συνηθισμένων φακών.
Το σπουδαιότερο είναι ότι η απεικόνιση με εξελιγμένους οπτικούς φακούς είναι πολύ ευκρινής. Περιέχουν παντού πολλές λεπτομέρειες, όχι απλώς στο κέντρο της εικόνας, αλλά ακόμα και στα άκρα, αντίθετα με τους φθηνότερους φακούς που τείνουν να κάνουν τις εικόνες να φαίνονται πιο θαμπές και λιγότερο ευκρινείς.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό της ποιότητας των εξελιγμένων οπτικών φακών είναι η ικανότητά τους να περιορίζουν την παραμόρφωση. Όταν γίνεται λήψη ενός κτιρίου ή ενός άλλου αντικειμένου με ευθείες γραμμές, οι γραμμές παραμένουν ευθείες. Σε φακούς κατώτερης ποιότητας, οι
γραμμές αρχίζουν να εμφανίζουν κάμψη καθώς η κάμερα απομακρύνεται από το κέντρο της εικόνας.
Τέλος οι εξελιγμένοι οπτικοί φακοί περιορίζουν τα ανεπιθύμητα τεχνουργήματα στο βίντεο και την εικόνα. Καθώς κάποιος ακολουθεί τη δράση με μια κάμερα, ο φακός θα εκτεθεί και στο ηλιακό φως. Σε φακούς κατώτερης ποιότητας, αυτό προκαλεί αντανακλάσεις και ανεπιθύμητα τεχνουργήματα. Στους εξελιγμένους φακούς, το υπερβολικό φως απορροφάται, δίνοντας καθαρότερες εικόνες, πιο ζωντανά χρώματα και μεγαλύτερη αντίθεση.
Προσαρμογή
Παλαιότερα, οι κάμερες μεγαλύτερου μεγέθους, όπως της 1 ίντσας και των 2/3 της ίντσας, χρησιμοποιούσαν τον τύπο προσαρμογής φακού C για να τοποθετηθούν οι φακοί επάνω στην κάμερα. Με την έλευση μικρότερων αισθητήρων CCD όπως της 1/2" και 1/3", η βιομηχανία CCTV υιοθέτησε τον τύπο προσαρμογής CS. Η βασική διαφορά στις διαστάσεις των δύο συστημάτων είναι το τμήμα του φακού ή φλάντζα, που βυθίζεται μέσα στην κάμερα.
Αρκετές κάμερες χρησιμοποιούν ένα μηχανισμό οπίσθιας εστίασης των φακών, ο οποίος επιτρέπει τη χρήση και των δύο τύπων προσαρμογής φακών. Σε αντίθεση με τις κάμερες τύπου CS, οι οποίες με τη χρήση κατάλληλου μετατροπέα
(Adapter Ring, C/CS Mount) μπορούν να δεχτούν φακό προσαρμογής τύπου C, οι κάμερες που είναι σχεδιασμένες να λειτουργούν με φακό προσαρμογής τύπου C, δεν λειτουργούν με φακό προσαρμογής τύπου CS. Οι φακοί με τύπο προσαρμογής τύπου CS συνήθως είναι φθηνότεροι.
Εστιακό μήκος φακού και η
οριζόντια γωνία κάλυψης
Οι τιμές στον κάτωθι πίνακα είναι κατά προσέγγιση
Εστιακό μήκος
Αισθητήρας 1/3
Αισθητήρας 1/4
2.8 mm
82°
65°
3.7 mm
65°
53°
4.0 mm
62°
50°
4.8 mm
53°
42°
6.0 mm
44°
34°
8.0 mm
34°
27°
12 mm
23°
18°
16 mm
17°
13°
25 mm
11°
9°
50 mm
5°
4°
75 mm
3°
2.5°
Οι
τρεις κύριες κατηγορίες καμερών (αναφορικά με τον αισθητήρα) είναι αυτές με αισθητήρα μεγέθους 1/2,
1/3 και 1/4 της ίντσας και είναι απαραίτητο η κάμερα και ο φακός να είναι συμβατά. Όταν ο τύπος
φακού είναι μικρότερος από τον αισθητήρα της κάμερας, τότε τα αποτελέσματα είναι δυσάρεστα. Για
παράδειγμα ένας φακός 1/4 της ίντσας δεν είναι κατάλληλος για κάμερα με αισθητήρα 1/3 της ίντσας (το
αποτέλεσμα θα είναι να εμφανισθεί το φαινόμενο του «φινιστρινιού», βλ. δεξιά εικόνα). Αυτό το
φαινόμενο παρουσιάζει έναν μαύρο κύκλο γύρω από την εικόνα.
Ένας τύπος φακού μεγαλύτερος από τον αισθητήρα της κάμερας είναι γενικά αποδεκτό αλλά ένεκα του ότι
μια μικρότερη από την κανονική περιοχή των στοιχείων του φακού χρησιμοποιούνται, μπορεί να υπάρξει
μια ελαφρά απώλεια στη μεταφορά φωτός.
Η νέα τεχνολογία P-Iris.
Περισσότερα [+]
Copyright © 2002-2006 HellasCams® All rights reserved. Εισαγωγή, Εμπορία, Μελέτες, Εγκαταστάσεις.
Ο πιο συνήθης αιτία για την κακή ποιότητα εικόνας είναι το ανεπαρκές φως. Σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού, τα χρώματα θα είναι ξεθωριασμένα και οι εικόνες σκοτεινές.
Παλαιότερα, οι κάμερες μεγαλύτερου μεγέθους, όπως της 1 ίντσας και των 2/3 της ίντσας, χρησιμοποιούσαν τον τύπο προσαρμογής φακού C για να τοποθετηθούν οι φακοί επάνω στην κάμερα. Με την έλευση μικρότερων αισθητήρων CCD όπως της 1/2" και 1/3", η βιομηχανία CCTV υιοθέτησε τον τύπο προσαρμογής CS. Η βασική διαφορά στις διαστάσεις των δύο συστημάτων είναι το τμήμα του φακού ή φλάντζα, που βυθίζεται μέσα στην κάμερα.
Οι
τρεις κύριες κατηγορίες καμερών (αναφορικά με τον αισθητήρα) είναι αυτές με αισθητήρα μεγέθους 1/2,
1/3 και 1/4 της ίντσας και είναι απαραίτητο η κάμερα και ο φακός να είναι συμβατά. Όταν ο τύπος
φακού είναι μικρότερος από τον αισθητήρα της κάμερας, τότε τα αποτελέσματα είναι δυσάρεστα. Για
παράδειγμα ένας φακός 1/4 της ίντσας δεν είναι κατάλληλος για κάμερα με αισθητήρα 1/3 της ίντσας (το
αποτέλεσμα θα είναι να εμφανισθεί το φαινόμενο του «φινιστρινιού», βλ. δεξιά εικόνα). Αυτό το
φαινόμενο παρουσιάζει έναν μαύρο κύκλο γύρω από την εικόνα.