Aumento del rango de iluminación operativa de la cámara de video.
Mikhail Yuryevich Arsentiev
MODO COMBI: AUMENTAR EL RANGO DE ILUMINANCIA DE FUNCIONAMIENTO DE LA CÁMARA DE TV .
La revista “Special Equipment” ya ha abordado el tema de la vigilancia televisiva con niveles elevados de iluminación. En el núm. 1 de 2001 hay un artículo de A.N. Kulikov «Vigilancia televisiva a plena luz del sol», que detalla las dificultades encontradas en tales condiciones y propone una serie de medidas para superarlas.
Por lo tanto, no consideramos necesario repetir aquí los argumentos sobre la importancia y complejidad de la tarea obteniendo imágenes de vídeo de alta calidad en todo el rango de iluminación posible.
Ofrecemos a consideración el modo “COMBIun aumento significativo en el valor máximo de iluminación en el objeto de vigilancia para cámaras y lentes CCTV estándar, basado en el uso simultáneo de la apertura automática de la lente y el obturador electrónico de la cámara.
Se sabe que el valor de iluminación máxima sobre un objeto para una cámara de televisión típica equipada con una lente sin apertura variable, con una apertura relativa fija F 1,2, con el modo de obturador electrónico activado, con un tiempo mínimo de acumulación de carga de 1 /100.000 segundo, son unos 13.000 lux.
El tiempo máximo de acumulación de carga es de 1/50 de segundo.
Usar una lente con apertura automática en modo normal implica desactivar la electrónica. modo obturador, es decir, registrar el tiempo de acumulación de carga en la matriz CCD en valor máximo es 1/50 de segundo.
En este caso, para una lente relativamente económica con una apertura relativa que varía de 1,2 a 128, tenemos un rango de control de luz de 11.000 veces. La iluminación máxima sobre el sujeto es de aproximadamente 200.000 lux.
El modo “COMBI” implica activar el modo de obturador electrónico cuando se alcanza el valor mínimo de apertura relativa (o el funcionamiento simultáneo de el iris automático y el obturador). p>
Entonces el valor máximo de iluminación en el objeto será 13.000 lux x 11.000 veces = 143.000.000 lux.
Esto asegura la observación de los objetos más brillantes, como el disco del sol. El rango de control de iluminación es de aproximadamente 1.400.000.000 veces para cámaras económicas con una sensibilidad de 0,1 lux y de aproximadamente 48.000.000.000 de veces para cámaras de televisión con matrices CCD EXWAVEHAD. (iluminación mínima de unos 0,003 lux).
Foto 1.
A modo ilustrativo, la foto 1 muestra imágenes del filamento de una lámpara ZK220-500-2 (500W, intensidad luminosa 7900 velas, iluminación equivalente superior a 107 lux), obtenidas utilizando una cámara de televisión AVC-371A (400TVL, 0,1 lux) y una 13FA08T. lente de iris automático (f=8 mm, F1.2-128).
A la izquierda hay una imagen tomada en modo de iris automático normal con el obturador electrónico desactivado, a la derecha hay una imagen tomada en Modo “COMBI”.
Como se puede observar en la figura, en el primer caso la imagen se pierde por completo, pero en el segundo se mantiene bastante aceptable.
Cabe señalar que la cámara y el objetivo especificados se encuentran en una categoría de precio bastante bajo.
¿Existen muchas cámaras y lentes más caras con las que se puede obtener al menos algo de imagen con esa iluminación en el modo estándar sin utilizar filtros adicionales?
Pregunta: ¿es necesario desactivar el modo de obturador electrónico en modo medio y bajo? valores de iluminación mientras permanece abierto.
Los experimentos realizados aún no han revelado ningún deterioro en el rendimiento del sistema de lente de la cámara con el obturador electrónico y el diafragma automático funcionando simultáneamente en todo el rango de iluminación (siempre que la iluminación cambie suavemente), sin embargo, no pueden ser completamente excluido.
Para estar completamente seguro contra esto, debe activar el modo de obturador electrónico solo cuando la apertura de la lente alcance el valor mínimo (en nuestro ejemplo F128) y mientras la luz continúa aumentando.
El iris automático está desactivado (fijado en el valor mínimo).
A medida que disminuye la iluminación, el tiempo de acumulación aumenta y alcanza un valor máximo de 1/50 de segundo. Con una disminución adicional de la iluminación, el modo de obturador electrónico se desactiva y se activa el iris automático.
El criterio principal para dicha conmutación es, naturalmente, el nivel de la señal de vídeo.
A pesar de su simplicidad, el modo “COMBI”prácticamente elimina el problema de obtener una imagen de alta calidad con los niveles de iluminación más altos, ya que es difícil imaginar un objeto de observación con una iluminación superior a 100 millones de lux. .
Eso sí, el valor del contraste máximo detectado por la cámara sigue siendo el mismo. Es decir, no es posible la observación simultánea de objetos con iluminancias que difieren miles de veces sin pérdida de información de vídeo.
Implementación del “COMBI” El modo no requiere costos adicionales significativos para reelaborar el equipo, ya que en la gran mayoría de los casos, las cámaras de televisión modernas equipadas con una salida de control de iris automático también tienen un mecanismo de obturador electrónico, y su activación se realiza mediante el interruptor correspondiente o puente en la placa de circuito impreso de la cámara.
Además, es posible utilizar lentes económicos con una apertura relativa que varía de 1,2 a 64 o incluso hasta 32.
Esto reducirá la iluminación máxima del objeto entre 4 y 16 veces, pero incluso en este caso será de varios millones de lux, lo que suele ser suficiente y mucho mayor que datos similares para sistemas tradicionales basados en las cámaras y lentes más caras.