[ журнал «ProSystem CCTV», № 4, июль-август 2007 г. ]

Версия для печати

Тестирование цветных телекамер: оценка цветопередачи

В очередном выпуске нашего журнала мы публикуем тестирование цветных телекамер высокого разрешения. Особое внимание мы уделили цветным телекамерам по следующей причине. Мы поставили перед собой задачу оценить качество цветопередачи и убедиться в том, что современные цветные телекамеры обладают разрешением, превышающим, как это заявлено производителями, 500 ТВЛ. В рамках данного тестирования, которое разделено между двумя выпусками журнала, мы рассмотрели более десятка телекамер под такими известными марками как Bosch, Ganz, Sunkwang, Mintron, JVC, Panasonic и Samsung. Несмотря на то, что основной акцент в данном тестировании мы сделали на проверке точности цветовоспроизведения, мы традиционно провели измерения и таких параметров, как минимальная освещенность, горизонтальное разрешение и максимальное отношение сигнал/шум.

 ТЕЛЕКАМЕРА BOSCH LTC 0455
Телекамеры Bosch отличаются специфичной цифровой обработкой видеосигнала, и по этой причине мы решили в обязательном порядке включить цветную телекамеру LTC 0455 в данное тестирование. Ранее мы уже неоднократно тестировали продукцию этого производителя, и всегда о ней у нас оставалось очень хорошее впечатление.

Характерными особенностями телекамеры, на которые указывает производитель, являются высокое разрешение 540 ТВЛ, усовершенствованная цифровая обработка сигнала, высокая чувствительность, автоматическое определение типа регулировки автодиафрагмы и простота установки. Телекамера также обладает функцией повышения чувствительности, основанной на технологии Nightsense. Кроме того, с помощью технологии Bilinx настройками телекамеры можно управлять дистанционно без использования дополнительных проводов, так как сигналы управления передаются по одному кабелю вместе с видеосигналом.

Bosch LTC 0455
Тип фотоприемника	1/3" ПЗС, 752x582
Разрешение	540 ТВЛ
Сигнал/шум	>50дБ
Минимальная освещенность	< 0.65 лк (F1.2 при 50 IRE) < 0.26 лк (F1.2 при 50 IRE в режиме Nightsense)
Другие функции	АРД, компенсация фоновой засветки, АББ, режим NightSense, АРУ (вкл/выкл), автоматический контроль уровня черного, регулировка уровня сигнала
Рабочая температура	-20°С... +50°С
Габариты	58x66x122 мм
Масса	450 г
Цена	409 EUR
Предоставлены компаниями «АРМО-Системы» и «Спецвидеопроект»

Корпус этой телекамеры ничем не отличается от дизайна телекамер стандартного исполнения. Помимо выхода композитного сигнала, на задней стенке также имеется выход S-Video. Сбоку, под передвижной крышкой, расположены кнопки управления экранным меню. С помощью экранного меню можно регулировать уровень сигнала (LEVEL), выбирать режим электронного затвора (автоматическая регулировка накопления, 1/50 с и режим подавления мерцания - 1/120 с), включать/выключать АРУ, включать/выключать автоматическую регулировку уровня черного. Также через экранное меню включается режим ночного наблюдения, который кроме перехода в черно-белое изображение создает дополнительное усиление. Переход может осуществляться как автоматически, так и вручную. На телекамере имеется функция компенсации фоновой засветки, которая подстраивает яркость центральной части изображения. При необходимости можно подстроить баланс белого, вручную усиливая или ослабляя цветоразностные сигналы, на телекамере также облегчена настройка объектива с АРД, управляемой видеосигналом, что заключается в индикации точности регулировки уровня сигнала на объективе, с помощью специальной шкалы.

Результаты тестирования оказались следующими. С выключенной АРУ телекамера поддерживает уровень сигнала 500 мВ при освещенности 20 лк (F1.4). Отношение сигнал/шум в этом случае составляет 45 дБ. Если включена автоматическая регулировка усиления, то при снижении освещенности она будет поддерживать такой же уровень сигнала до определенного предела. Этот уровень задается отдельно в настройках телекамеры. Полностью АРУ исчерпывает себя при освещенности 1.9 лк (F1.4), т. е. при более низкой освещенности уровень сигнала начинает снижаться. Интересно, что отношение сигнал/шум при 1.9 лк (F1.4) составило 38 дБ. Заявленные в спецификациях 50 IRE при освещенности 0.65 лк (F1.2) были нами получены при освещенности 0.9 лк (F1.4) или 1.2 лк (F1.2) с отношением сигнал/шум равным 37 дБ. Соответственно 30 единиц IRE, т.е. 210 мВ, были получены при 0.4 лк (F1.4) с отношением сигнал/шум равным 24 дБ.

Включение функции Nightsense (ночной режим) позволяет при данной освещенности поднять уровень сигнала до 430 мВ, но отношение сигнал/шум улучшится только на 3 дБ. С использованием ночного режима уровни сигнала 50 и 30 IRE могут быть получены при освещенностях 0.3 и 0.15 лк (F1.4) соответственно. Таким образом, применение технологии Nightsense позволяет снизить порог минимальной освещенности в три раза, о чем говорится в рекламном описании телекамеры.

Максимальное отношение сигнал/шум в обычном дневном режиме оказалось равным 45 дБ, а при переходе в черно-белый режим оно достигает 52 дБ. Добавим, что включение функции Nightsense может быть как автоматическим, так и принудительным.

Измерение горизонтального разрешения подтвердило значение 540 ТВЛ, указанное в спецификациях.

Очень хорошо работает система автоматической привязки уровня черного. При измерении уровня черного по таблице имеем 120 мВ при выключенной привязке и 60 мВ при включенной. Работа этой функции позволяет заметно увеличить контраст изображения, но она также влияет на передачу полутонов. Например, при наблюдении градаций яркости с выключенной автоматической привязкой к уровню черного показатель гамма-коррекции был близок к 0.35. Если же работает привязка к уровню черного, то передача темных полутонов близка к линейному режиму, коэффициент гамма-коррекции равен 0.8. Попутно заметим, что отличие показателя гамма-коррекции от 0.45 приведет к дополнительным искажениям в цветопередаче, о которой мы сейчас и поговорим. Здесь мы приведем более обширные данные. Причина этого заключается в том, что по испытательной таблице с цветными полосами телекамера в автоматическом режиме не смогла подстроить баланс белого, поэтому пришлось вручную вносить корректировки. При офисном освещении и при освещении с цветовой температурой 3200К значение красного цветоразностного сигнала пришлось устанавливать на минимум, а синего цветоразностного - на максимум. При цветовой температуре 5600К «красный» остался на минимуме, а «синий» переведен в нейтральное положение. Если на телекамере немного поднять уровень сигнала, то на таблице с цветными полосами даже с ручной подстройкой уже нельзя выставить баланс белого при офисном освещении. Измерения точности цветовоспроизведения по таблице ИТ-1У проводились без каких-либо дополнительных корректировок, так как здесь баланс белого устанавливался автоматически.

Что здесь больше всего бросается в глаза? Несмотря на то, что при цветовой температуре источника освещения 5600К баланса белого практически не было, остальные цвета передавались относительно точно.

Как видно из результатов тестирования, телекамера показала себя с очень хорошей стороны. Благодаря тому, что показатель гамма-коррекции меньше 0.45, телекамера может лучше передавать объекты, например, находящиеся в тени, но число различимых градаций яркости в светлой области уменьшится. Хотя цветопередача LTC 0455 в целом хорошая, имеются некоторые особенности. Несмотря на то, что в ночном режиме ИК-фильтр остается на матрице, результаты измерения показали возможность применения этой телекамеры при освещенностях до 0.15 лк (F1.4) благодаря технологии Nightsense. Разрешение этой телекамеры оказалось на самом деле высоким - 540 ТВЛ, как и было указано в спецификациях производителем. Стоимость телекамеры составляет 409 евро. 

ТЕЛЕКАМЕРА PELCO CCC1380UH-6X
В число телекамер, которые мы оставили для тестирования в этом номере, было решено добавить телекамеру производства Pelco. Надо сказать, что мы уже достаточно давно не включали в тест-драйвы оборудование этого известного американского производителя, а поскольку здесь уже присутствуют телекамеры таких знаменитых брендов, как Bosch, Ganz, Panasonic, то модель CCC1380UH-6X от Pelco прекрасно впишется в это тестирование. Пожалуй, единственное отличие телекамеры CCC1380UH-6X от остальных участников тестирования заключается в ее небольших габаритах, а по своему классу она ничем особым не выделяется и представляет собой типичную цветную телекамеру высокого разрешения.

Основными особенностями этого продукта являются компактный дизайн, цифровая обработка сигнала, разрешение 540 ТВЛ, чувствительность 0.7 лк, экранное меню настроек, а также автоматическое распознавание типа управления автодиафрагмой.

 Телекамера поставляется вместе с инструкциями, которые записаны на компакт-диске. На задней стенке корпуса телекамеры расположены разъем BNC и колодка для подключения питания 12VDC/24VAC. Имеется также контакт для заземления. Ввиду малых габаритов для настройки телекамеры через экранное меню используется только одна пятипозиционная кнопка, которая расположена сбоку на корпусе рядом с разъемом для подключения питания АРД-объективов.

Благодаря наличию экранного меню на этой телекамере разработчикам удалось реализовать гибкую настройку для различных условий наблюдения. Например, на этой телекамере можно отключать АРУ либо устанавливать предельное усиление (LOW, HIGH). Так как телекамера автоматически распознает тип управления автодиафрагмой, то необходимости в переключателе (DC-AES-VIDEO) здесь нет, но для того чтобы пользователь мог работать с объективом с ручной/фиксированной диафрагмой при стандартном времени накопления 1/50 с, автоматическую регулировку накопления заряда можно отключить через экранное меню. Однако более интересно то, что при использовании объективов с АРД также может быть задействована автоматическая регулировка накопления заряда. Польза от этого очевидна. При высокой освещенности диафрагма объектива сильно закроется, что приведет к ухудшению коэффициента передачи контраста на высоких пространственных частотах. Чтобы этого избежать, телекамера при открытой диафрагме подстраивает время накопления для формирования сигнала без перенасыщения, а автоматическая регулировка диафрагмы включается тогда, когда потенциал автоматической регулировки накопления исчерпан. Впрочем, следует иметь в виду, что в том случае, когда экспозиция подстраивается за счет сокращения времени накопления, регулировка DC IRIS LEVEL не влияет на яркость изображения.

На телекамере также имеется функция компенсации фоновой засветки, которая работает очень эффективно. С ее помощью телекамера будет подстраивать экспозицию таким образом, чтобы изображение в центре имело оптимальную яркость. Как и на большинстве телекамер, здесь имеется возможность зафиксировать баланс белого.

Регулировка резкости обладает тремя позициями: SHARP, SOFT A, SOFT В. В первом случае апертурная коррекция включена, а во втором и третьем ее влияние почти незаметно, так как на резких черно-белых перепадах отсутствуют выбросы яркости.

Интерес вызвала и регулировка гамма-коррекции. Если большинство телекамер работает с показателем гамма-коррекции 0.45, то здесь такого значения нет, а в меню настроек можно выбрать либо 60%, либо 100%. Скорее всего здесь подразумеваются значения 0.6 и 1. Проверка показала, что показатель гамма-коррекции и на самом деле равен 0.6. В большинстве случаев мы не приводим значение показателя гамма-коррекции, так как почти у всех оно колеблется между 0.4 и 0.5 (за исключением модели Bosch LTC 0455).

Несколько слов о том, что на практике означает такой показатель гамма-коррекции. Это означает, что телекамера меньше «вытягивает» яркость темных участков изображения по сравнению с большинством телекамер, имеющих 0.45. Однако при этом меньше «задирается» уровень черного, благодаря чему не так сильно снижается контраст изображения, и в то же время получается меньший уровень шумов на «черном».

Кроме этого, на телекамере имеется так называемая функция затенения ECLIPSER. Она работает в связке с автоматической регулировкой диафрагмы, а по своей сути имеет смысл компенсации фоновой засветки. Тем не менее, если сравнить работу функции компенсации фоновой засветки с работой функции ECLIPSER, то первая покажет значительно более высокую эффективность.

Телекамера также обладает функцией автоматической коррекции «битых» пикселей. Все, что необходимо сделать, чтобы убрать светящиеся точки, которые становятся заметными при большом усилении сигнала и превращаются в серьезный отвлекающий фактор, это закрыть объектив и включить эту функцию. После этого эти точки не будут проявляться на изображении.

Теперь пора перейти и к результатам тестирования. Максимальное отношение сигнал/шум оказалось достаточно высоким - 51 дБ, т. е. на 3 дБ выше порогового значения, указанного в спецификациях. Переход телекамеры в линейный режим (гамма-коррекция = 1) обеспечил улучшение буквально на полдецибела. Разница была бы более ощутима, если показатель гамма-коррекции был бы не 0.6, а 0.45.

Автоматическая регулировка накопления заряда удерживает сигнал на уровне около 400 мВ до освещенности 17 лк (F1.4) при отключенной АРУ. Отношение сигнал/шум при этом составляет 45 дБ. Хотим обратить внимание, что отношение сигнал/шум 45 дБ для уровня сигнала 400 мВ это очень хорошее значение. Благодаря включению АРУ в положение LOW на выходе телекамеры тот же уровень сигнала 400 мВ формируется при освещенности 1 лк (F1.4), отношение сигнал/шум в этом случае составляет 25 дБ. Положению АРУ HIGH соответствует такой же уровень сигнала, но при освещенности 0.17 лк (F1.4). Впрочем, здесь уже отношение сигнал/шум упало до 15 дБ. Это говорит о том, что столь высокий уровень сигнала достигается за счет большого усиления. Справедливости ради необходимо указать, что уровню черного соответствовало напряжение сигнала 160 мВ. Таким образом, можно сказать, что и значение минимальной освещенности производитель указал с запасом.

Что касается горизонтального разрешения, то при отключенной апертурной коррекции можно разглядеть не многим более 450 ТВЛ. Если апертурная коррекция включена, то по лучшей фазе можно получить 520 ТВЛ с модуляцией 10%.

Оценка точности цветопередачи показала невысокие результаты. Наиболее значимым фактором, приведшим к ухудшению качества цветопередачи была гамма-коррекция, поскольку мы рассчитываем все значения RGB для показателя гамма-коррекции равного 2.22, потому что приемное телевизионное оборудование работает (или, по крайней мере, должно работать) с таким показателем. Как мы уже упоминали ранее, на данной телекамере степень гамма-коррекции равна 0.6, так что обратное значение будет равно 1.67. Тем не менее, все измерения мы проводим с учетом того, что показатель гамма коррекции равен 0.45. Хорошо, если на мониторе можно отрегулировать степень гамма-коррекции, но не всегда это возможно. Для того чтобы убедиться, что телекамера способна передавать цвета нормально, мы включили ее в ручном режиме и диафрагмированием подобрали уровень сигнала 700 мВ без перенасыщения. Индекс цветопередачи в этом случае составил уже 23 единицы.

В заключение можно сказать, что эта телекамера продемонстрировала высокие показатели по всем параметрам, кроме цветопередачи. В общем-то, большая ошибка в цветопередаче получается при изменении цветового тона и потери насыщенности. Если не придавать большого значения цветовой насыщенности, то, в принципе, к телекамере претензий нет. Очень высокая функциональность в миниатюрном корпусе вместе с хорошими характеристиками изображения позволяет успешно ее применять в тех задачах, для которых она предназначена. Стоимость этой телекамеры составляет 300 USD.

ТЕЛЕКАМЕРА SMARTEC STC-2002/3
Под торговой маркой Smartec выпускается широкий спектр оборудования для систем видеонаблюдения. Среди всего представленного многообразия мы выбрали цветную телекамеру, которая по своим параметрам прекрасно подошла для нашего тестирования - это модель STC-2002/3.

 Основными заявленными функциональными возможностями являются высокое разрешение, которое достигает 540 ТВЛ, чувствительность (0.15 лк при F1.0) и небольшие размеры.

Типичная комплектация включает в себя, помимо телекамеры, стандартный набор из переходного C/CS кольца и коннекторы для подключения питания и управления автодиафрагмой. На боковой стенке корпуса расположены переключатели, с помощью которых можно включать и выключать компенсацию фоновой засветки, дополнительное усиление, синхронизацию от сети (при питании переменным током). Для выбора типа управления автодиафрагмой также имеется свой переключатель, автоматическое распознавание типа управления автодиафрагмой здесь не поддерживается.

Интересно, что по своему внешнему виду STC-2002/3 немного напоминает телекамеру GANZ ZC-Y12PH3, у которой все переключатели также расположены сбоку с почти такой же конфигурацией. Хотя набор переключателей несколько отличается, сходство все же бросается в глаза. Контакты для подключения питания расположены традиционно на задней стенке корпуса. Там же имеется и световая индикация наличия питания. Для удобства инсталляции на объекте схема расположения контактов для подключения АРД изображена на самой телекамере. Это может оказаться весьма кстати, если рядом не окажется инструкции по установке.

Сразу же отметим, что механизм компенсации фоновой засветки работает в этой телекамере необычно. Компенсация засветки производится тогда, когда ее источник находится в центральной части изображения, и эта функция, соответственно, вытягивает фон. Следует сказать, что в большинстве телекамер компенсация фоновой засветки подстраивает яркость именно в центре изображения, жертвуя «пересвеченными» участками по краям изображения. Что касается этой модели, то других особенностей, на которых имело бы смысл остановиться более подробно, мы не обнаружили, поэтому сразу же перейдем к результатам тестирования.

Начнем с чувствительности, которая и определяет работу телекамеры в условиях низкой освещенности. Так, при освещенности 26 лк (F1.4) телекамера формирует сигнал с уровнем 520 мВ, при этом отношение сигнал/шум составляет 44 дБ. Что касается работы АРУ, то полностью отключить ее не удастся. С помощью одноименного переключателя регулируется только лишь максимальное значение усиления. По этой причине для характеристики работы телекамеры в условиях слабой освещенности приведем таблицу со значениями уровня сигнала и отношения сигнал/шум при разных уровнях освещенности.

 Как видно из результатов проведенных измерений, заявленному значению минимальной освещенности соответствует сигнал 30 единиц IRE (210 мВ) с отношением сигнал/шум 20 дБ. Кстати, такая тенденция наблюдается на большинстве телекамер крупных производителей - уровень минимальной освещенности указывается для условий, когда отношение сигнал/ шум на выходе составляет примерно 20 дБ.

Далее мы провели измерение максимального отношения сигнал/шум, которое у нас получилось равным 49 дБ, т.е. практически соответствовало заявленному, немного лишь не дотягивая до 50 дБ. Заметим, что отношение сигнал/шум получилось одинаковым при разных типах освещения, т.е. при источнике освещения с цветовой температурой 5600К и с цветовой температурой 3200К.

Разрешение телекамеры оказалось тоже достаточно высоким и совсем немного не дотянуло до заявленных 540 ТВЛ, составив только 520 ТВЛ по лучшей фазе с модуляцией 12%.

Уделим внимание и цветопередаче. Сразу следует сказать, что результаты тестирования модели STC-2002/3 по этому параметру оказались, в целом, обнадеживающими.

При офисном освещении, помимо таблицы с цветными полосами, мы также устанавливали и нашу универсальную таблицу ИТ-1У, но результат по цветопередаче оказался таким же, как и при использовании таблицы с цветными полосами. Интересно, что ошибка в передаче белого цвета при освещении с цветовой температурой 3200К оказалась больше, чем при источнике с цветовой температурой 5600К, но суммарная оценка цветовоспроизведения по совокупности цветов оказалась немного выше. Интересно, что при освещении таблиц источниками света с цветовыми температурами 3200 и 5600 К наибольшее отклонение в цветопередаче имело место на желтом и пурпурном цветах. В случае офисного освещения основную ошибку внесли голубой и синий цвета.

Подводя итоги тестирования, нужно сказать, что телекамера хорошо справляется с задачей видеонаблюдения в тех условиях, для которых она предназначена, т.е. для работы внутри помещений. Если сравнивать заявленные характеристики и полученные результаты, то отметим, что по разрешению и максимальному отношению сигнал/шум телекамера совсем немного не дотянула до своих паспортных значений. В целом, телекамера оставила после себя положительное впечатление, а результаты тестирования показали, что и среди недорогих телекамер можно найти вполне приемлемое качество по разумной цене. Стоимость этой телекамеры составляет 159 USD.

Публикуется с сокращениями.

Подробная техническая информация и цены на цветные телекамеры Bosch LTC 0455, Pelco CCC1380UH-6X, Smartec STC-2002/3 приведены в подразделе «цветные телекамеры» каталога CCTV. Для получения дополнительной информации на цветные телекамеры и другое оборудование Bosch, Pelco, Smartec, обращайтесь по эл. почте armosystems@armo.ru или по телефонам: (495) 787-3342, 937-9057 к менеджерам отдела продаж компании «АРМО-Системы», являющейся официальным российским дистрибьютором оборудования Bosch, Pelco, Smartec, либо в региональные офисы «АРМО».