Евростандарт систем видеонаблюдения.
EN 50132-2-1. За этим номером скрывается европейский стандарт на черно-белые видеокамеры для применения в охранных системах. (Alarm systems — CCTV surveillance systems for use in security applications. Part 2-1: black and white cameras).
Это лишь одна из первых частей большого стандарта EN- 50132, посвященного применению систем видеонаблюдения в охране.
Она принята в июле 1997 и вступает в действие 1 февраля 1998 года. Точнее, все члены европейского сообщества должны к этой дате ратифицировать этот стандарт или принять эквивалентные национальные стандарты.
Россия не является членом ЕС, поэтому нам не грозит скорое принятие аналогичного стандарта. Тем не менее, EN-50132 имеет очень важное значение, ибо это первый международный стандарт, определяющий терминологию и методы измерений в данной области.
Как в глубокой древности продавали ткани?
«Мне 5 локтей сатина на рубашку!»
«Пожалуйста… »
«Да ведь этого и на один рукав не хватит!»
«Ну такой уж у меня локоть… «
Аналогичная ситуация до сих пор существовала в индустрии CCTV. Например, чувствительность камеры указывалась, как бог на душу положит, лишь бы цифра поэффектней выглядела. «У нас чувствительность 1 люкс!». «А у нас -0.01 люкс!». «А наша камера вообще в темноте работает!». Понятно, что работает, что она — сломается, что ли, от темноты?
И это было неизбежно — даже самые ответственные фирмы не в состоянии привести полное описание процедуры измерений — слишком много места это потребует. Да и если бы приводили — как эти параметры сравнивать с приведёнными другой фирмой, у которой вся методика испытаний построена совершенно иначе.
Отныне все ведущие производители аппаратуры будутуказывать параметры «согласно EN 50132», иначе их товарам дорога в Европу заказана.
Конечно, и теперь можно найти возможность немного слукавить, обеспечить какой-нибудь один фантастический параметр и при этом не акцентировать внимание на других параметрах, которые получились из рук вон плохими.
Однако по крайней мере единицы измерения теперь у всех одинаковые (стандартный метр вместо субъективного локтя).
Кроме того, стандарт содержит некоторые ограничивающие критерии — указывает для некоторых параметров предельно допустимые значения. Например, указывается предельно допустимое значение сигнал/шум.
Указываются минимально необходимые параметры по устойчивости к вибрации, температуре, другим неприятным воздействиям окружающей среды.
Требования не слишком жёсткие, однако многие мелкие фирмы, появившиеся на рынке видеооборудования в последние годы, видимо, о подобном даже не задумывались.
Вероятно, легче всего адаптируются крупные американские фирмы — их продукция всегда испытывалась на соответствие множеству военных требований (MILSTD).
Очевидно, без потрясений переживут нововведения крупные европейские фирмы, принимавшие активное участие в разработке стандарта.
А вот относительно мелким фирмам, особенно восточным, придется снова и снова сражаться за существование.
А теперь рассмотрим некоторые разделы стандарта подробнее.
Требования к параметрам черно-белых камер
В этом разделе представлены, во-первых, требования, обязательные для совместимости продукции разных производителей (фактически, повторение описания низкочастотного видеосигнала из стандарта CCIR) и, во-вторых, требования по предоставляемым в описаниях параметрам. Именно эта часть наиболее интересна для отечественного читателя — понимание этих параметров позволит правильно ориентироваться в море аппаратуры.
Далее прямым шрифтом приведены более-менее буквальные выдержки из стандарта, а курсивом — мои комментарии.
Чувствительный элемент
Обязательно должна быть указана технология, размер и (для чувствительных элементов с матричной структурой) количество элементов по строке и по столбцу в активной области.
Большинство выпускаемых ныне камер имеют в качестве чувствительного элемента ПЗС-матрицу, однако иногда встречаются ещё видиконы или гибридные системы с электронно-оптическим преобразователем.
Они могут иметь фантастические параметры, но исключительно неудобны в работе — имеют весьма ограниченный срок службы.
Учтите, что размер чувствительного элемента указывается, как правило, в дюймах, обозначающих диаметр эквивалентной трубки.
Стандарт фиксирует следующие значения:
1 » означает диагональ чувствительной области 16 мм.
2/3″ означает диагональ 11 мм.
1/2″ — диагональ 8 мм.
1/3″ — 6 мм.
Электрическое усиление сигнала
Должен быть указан диапазон АРУ (автоматической регулировки усиления) в dB и значение фактора гамма-коррекции. Если кривая Г-коррекции меняется при изменении усиления, это должно быть указано.
Гамма-коррекция — это нелинейное искажение сигнала, которое должно компенсировать нелинейную передаточную функцию большинства современных мониторов. При малых сигналах Г-коррекция работает подобно АРУ — например, при Г=0.45 сигнал -6 дБ обеспечивается при освещённости в 5 раз меньшей, чем необходимая для полного видеосигнала.
Также должен приводиться параметр ALC (automatic light control) — обозначающий отношение минимальной освещённости, при которой выходной сигнал на уровне -6 дБ к максимальной, при которой выходной сигнал не превышает допустимого значения (0.85 В от уровня гасящих импульсов). Приводится в виде отношения, например, 1 : 10000.
Этот параметр (я не знаю его официального русского названия — например, «допустимый диапазон освещённости») включает в себя работу всех механизмов адаптации к изменениям освещённости — АРУ, автоматическая выдержка и, возможно, автодиафрагма, если камера оснащена объективом с автодиафрагмой.
Этот параметр может иметь разные значения при различных конфигурациях.
Например, если камера предназначена для использования с объективом как с автодиафрагмой, так и без оной, должны быть приведены два значения, особенно если при подключении автодиафрагмы у камеры отключается автоматическая регулировка выдержки.
Чувствительность
Наверное, никаким другим параметром производители камер (точнее, их маркетинговые отделы) не жонглировали столь активно и беспардонно. Самый, казалось бы, общепонятный, наглядный параметр и в то же время предоставлявший наибольший произвол при определении. Поэтому позволю себе дословно привести раздел, посвященный определению понятия чувствительности.
Чувствительность и отношение сигнал/шум взаимозависимы. Для правильной интерпретации этого параметра качества спецификации должны включать три значения:
чувствительность для сигнала -6 дБ на выходе
чувствительность для полного видеосигнала
отношение сигнал/шум.
Чувствительность на уровне -6 дБ для приемлемого сигнала: чувствительность камеры определяется как освещённость в люксах на чувствительном элементе (без объектива), при которой камера обеспечивает на выходе сигнал 0,35-1-0,05 В при заданных условиях.
Чувствительность для полного видеосигнала: чувствительность камеры определяется как освещённость в люксах на чувствительном элементе (без объектива), при которой камера обеспечивает на выходе полный видеосигнал.
Отношение сигнал/шум, при котором достигается эта чувствительность, должно указываться рядом со значением чувствительности.
Отношение сигнал/шум при минимальном усилении цепей АРУ должно указываться наряду с освещённостью чувствительного элемента, необходимой для достижения этого условия.
Отношение сигнал/шум , указанное в пунктах 2 и 3, должно быть лучше 40 дБ (взвешенное).
Во-первых, четко определено понятие «приемлемый уровень видеосигнала» — это уровень -6 дБ, то есть половина видеосигнала, без учёта синхроимпульсов.
Ранее случались попытки даже понятие -6 дБ трактовать по-своему.
Например, все знают, что нормальный видеосигнал имеет размах 1 Вольт.
Вот и приводили чувствительность для сигнала размахом 0.5 Вольт -хотя большую часть этого размаха составляют синхроимпульсы (300 мВ), а собственно сигнала там всего 200 мВ.
С учётом нелинейности передаточнойхарактеристики (Г-коррекции) это позволяло абсолютно честно завышать чувствительность раз в пять!
А если проигнорировать широко распространённый (но не обязательный!) критерий -6 дБ, то пределы чувствительности камер устанавливались лишь понятиями о совести у рекламного менеджера.
Во-вторых, как обязательный параметр введено понятие «чувствительность для полного видеосигнала».
Такой параметр не зависит от выбранного значения фактора Г, а главное, имеет ограничение по отношению сигнал/шум.
Производитель камеры имеет право встроить в неё сколь угодно большой диапазон АРУ, и таким образом вытаскивать на полный видеосигнал даже изображение, полностью утонувшее в шумах, однако чувствительностью камеры для полного видеосигнала будет считаться освещённость, при которой шумы сохраняются на разумном уровне.
Именно этот параметр чувствительности рекомендуется использовать как основу для расчётов при проектировании систем. Конечно, при снижении освещённости ещё долго что-то будет видно, но заданные вероятности опознавания объекта или заданное время дежурства оператора до усталости глаз обеспечены уже не будут — это аварийный режим для чрезвычайных обстоятельств.
Следует также отметить,чтохотя определение дано для освещённости «на чувствительном элементе», процедура измерений описана для измерений вместе с объективом, что позволяет также тестировать камеры со встроенным (несъёмным) объективом.
Если производитель приводит чувствительность в терминах освещённости «на объекте», рекомендуется, чтобы она приводилась с объективом F/1.4, пиковой отражающей способностью объекта 0.89, пропусканием объектива 0.9 и освещением, перпендикулярным объекту.
В таком случае чувствительность «на объекте» отличается от чувствительности «на матрице» ровно в 10 раз.
В приведённом отрывке не упомянуто, но в приложении приведено уточнение: определение чувствительности дано для освещения лампами накаливания с цветовой температурой от 2800 до 3200К.
Камеры, предназначенные для применения в условиях слабого освещения, должны иметь графики спектральной чувствительности в диапазоне 400- 1000нм, что позволит проектировщику системы скорректировать приводимые данные с учётом спектра применяемых ламп.
Предельное разрешение
Предельное разрешение видеокамеры определяется как максимальное число полос (как правило, чередующихся чёрных и белых), которые можно различить на размере равном высоте кадра. Разрешение измеряется при освещённости, соответствующей оптимальному отношению сигнал/шум (как описано в пункте 3 предыдущего раздела).
Если при снижении освещённости разрешение ухудшается, оно должно быть указано также для условий пункта 1 предыдущего раздела (видеосигнал на уровне -6 дБ).
Кроме того, для значений вблизи предельного разрешения должны быть указаны значения модуляционной передаточной характеристики (contrast transfer function) — глубина модуляции видеосигнала при отображении полос заданной пространственной частоты.
Обратите внимание: предельное разрешение определено на размере высоты экрана.
С учётом стандартного отношения сторон кадра 3:4, это означает, что горизонтальное разрешение меряется на 3/4 ширины экрана.
Поскольку не установлен критерий «различимости» полос, для ПЗС-матриц это фактически фиксирует параметр «предельное разрешение» равным 3/4 от количества ячеек в строке, за исключением случаев, когда полоса пропускания выходного сигнала сильно ограничена (как это имеет место при композитном цветном видеосигнале).
Положительным моментом можно считать констатацию необходимости приведения передаточной характеристики, как наиболее объективного способа описания ограничений, накладываемых камерой на результирующее разрешение всей системы.
К сожалению, поскольку этот параметр ещё не является широко распространённым и испытанным на практике, на него не наложены никакие требования.
Общие параметры
Должны быть указаны вес, габариты, напряжение питания и потребляемая мощность. Кроме того, обязательно должны быть указаны тип крепления объектива (для камер со сменными объективами) и способ крепления самой камеры. Для крепления камеры «предпочтительными» названы отверстия с резьбой 1/4″ с шагом 20 витков на дюйм, либо 3/8″-16. А для крепления объектива обязательными являются типы «С» или «CS».
Параметры стойкости к внешним условиям
Группа параметров защищенности от неблагоприятных внешних условий проработана очень подробно, но, к сожалению, не слишком соответствует российским условиям.
Обязательным для «внешних» камер назван диапазон температур -25С .. +55С. Конечно, -25С явно недостаточно даже для Москвы.
А для среднеазиатских республик СНГ совершенно недостаточно +55С. Однако остальные параметры могут показаться даже излишне строгими — например, стойкость к соляному раствору для местностей, удалённых от моря и от московских дорожных служб.
В описаниях аппаратуры (тех немногих новых, которые я уже видел) производители указывают просто «соответствует стандарту EN-501’32», а конкретные параметры приводят только, если они превышают требования стандарта.
Поэтому я достаточно подробно привожу здесь «стандартные» требования, которые подразумеваются под фразой «соответствует EN-50132 в отношении стойкости ко внешним условиям по классу такому-то».
Оборудование подразделяется на 4 класса:
для применения в помещениях офисного типа
для применения в помещениях вообще
для применения вне помещений под крышей
для применения вне помещений вообще.
Камеры класса II могут быть применены вне помещений в соответствующих кожухах, удовлетворяющих требованиям класса IV и обеспечивающих внутри себя условия класса II.
В дальнейшем я указываю требования, предъявляемые к классам II и IV, называя их, соответственно, «внутренние», «вне- шние» камеры.
Тесты проводятся двух типов — на работоспособность (при условиях, нормальных для эксплуатации) и «на выживание» (при условиях, превышающих нормально допустимые, для ускорения проявления эффектов влияния обычных условий).
В первом случае работоспособность камеры проверяется перед тестом, постоянно в течение теста и после теста.
Во втором случае работоспособность камеры контролируется только до и после геста, а в течение теста на неё может даже не подаваться питание.
Контроль работоспособности включает в себя проверку:
а) чувствительности
б) стабильности уровня черного
в) предельного разрешения
Все эти параметры должны соответствовать заявленным производителем.
Испытания на температуру проводятся в течение 16 часов ю отдельности для верхней и нижней температуры. Верхняя •емпература устанавливается 55Сдля всех камер, нижняя -10С 1ля внутренних, -25С для внешних.
Отдельно тестируется стойкость к высокой температуре и влажности — +40С при 93% влажности в течение 3 недель (тест «на выживание»).
Кроме того, внешние камеры тестируются на выживание — 6 циклов нагревание-охлаждение от 25С до 55С при влажности 93% при высокой температуре и наличии конденсации при остывании.
Защищенность от воды специфицируется только для классов III и IV. Для класса III требования соответствуют требованиям IРх2 — от капель воды под углом до 15 градусов от вертикали. Для класса IV — согласно IРх4 — от струй со всех сторон с потоком 10 литров/минуту в течение 15 минут. При этом камера не только должна продолжать работать, но и не допускается попадание воды внутрь.
Стойкость к диоксиду серы — тест на выживание. В атмосфере, содержащей 25 ppm ЗОг, при температуре 25С и влажности 93% внутренние камеры должны выдерживать 4 дня, а внешние — 21 день без нарушения функциональности и видимых признаков ржавчины.
Соляной туман — тест на выживание. Производится только для внешних камер. В течение 4 недель проводится 4 цикла — 2 часа в соляном тумане с концентрацией соли 5% при 35С, затем 166 часов при +40С и влажности 93%. Не допускается снижение параметров или появление признаков ржавчины.
Удар — синусоидальная полуволна амплитудой ЗОд по всем направлениям, прилагаемая через стандартное место крепления, не должна вызывать даже кратковременного искажения изображения.
Вибрация — 0.5д по всем направлениям в диапазоне частот 10-150 Гц в течение 12 минут не должна приводить к снижению параметров во время испытаний, а также после испытаний при воздействии вибрации в течение 6 часов.
Пыль — внешние камеры должны выдерживать 8 часов в потоке с высоким содержанием мелкого талька. Не допускается попадание пыли внутрь.
Заключение
Серия стандартов EN 50132 включает в себя следующие части:
1 требования к системам
2-1 черно-белые камеры
2-2 цветные камеры
2-3 объективы
2-4 вспомогательное оборудование
3 устройства управления
4-1 черно-белые мониторы
4-2 цветные мониторы
4-3 устройства видеозаписи
4-4 устройства печати на бумагу
4-5 видео-детекторы движения
5 средства передачи видеосигнала
7 общие положения
В настоящее время опубликованы только части 7 и 2-1. Как видите, впереди у CENELEC и её технического комитета 79 ещё много работы.
Да и не сразу после принятия стандартов они воплощаются в жизнь. Так, до 2003 года может продолжаться производство изделий, начатое до принятия этого стандарта.
Совсем не обязательно руководствоваться этим стандартом японским и другим азиатским производителям.
Как, впрочем, и русским.
Однако уже сейчас эти первые части стандарта дают точку опоры всем работающим в индустрии охранного видеонаблюдения.
Да и, надеюсь, появление евростандарта ускорит появление отечественного ГОСТа.