Видеоглазок — феномен российского теленаблюдения.
Чура Николай Иосифович
ВИДЕОГЛАЗОК — ФЕНОМЕН РОССИЙСКОГО ТЕЛЕНАБЛЮДЕНИЯ
Видеоглазок, как специализированная телекамера, имеющая наружный внешний вид типового дверного глазка и расположенная в двери вместо него, по сути, является чисто российским изобретением.
Его появление в нашей стране обусловлено, как нам кажется, очевидными социально-экономическими и историческими факторами сложившимися в России в последнее десятилетие.
Прежде всего — эта камера для скрытой установки, а скрытая установка оборудования широко распространена в России отнюдь не от поголовной “шпиономании”, а в результате стремления сохранить оборудование и оградить его от изощренного отечественного вандализма.
На Западе население довольствуется видеодомофонами.
В развитых странах законопослушный гражданин стоит у переговорного устройства видеодомофона и беспрепятственно дает себя рассмотреть.
Поэтому угол зрения по горизонтали телекамеры видеодомофона в 70-90 градусов с инфракрасной подсветкой центра поля зрения в ближней зоне вполне достаточен.
В наших условиях при звонке в дверь можно чувствовать себя относительно спокойно, если наблюдаешь из дальней комнаты квартиры всю лестничную площадку от пола до потолка, а желательно и лестничные марши.
При фрагментарности и эпизодичности освещения наших подъездов и невидимая инфракрасная подсветка требуется с дальностью не менее 3-4 м по всему углу зрения видеоглазка.
Источник освещения по известным причинам также должен быть максимально замаскирован.
Такие требования жизни подтолкнули к широкому использованию инфракрасной подсветки с закамуфлированными источниками излучения.
Первые видеоглазки, появившиеся у нас в первой половине 90-х годов, представляли собой бескорпусную моноплатную ПЗС-телекамеру черно-белого изображения с типовым встроенным объективом. С наружной стороны двери объектив был скрыт за декоративным элементом от обычного дверного глазка.
Кроме абсолютно недостаточного угла зрения, в подобном видеоглазке достаточно просто визуально распознается объектив телекамеры.
Вскоре были разработаны афокальные оптические насадки на объектив телекамеры, обеспечивающие наблюдение в углах зрения до 180 градусов по горизонтали, а по внешнему виду практически идентичные обычным дверным глазкам.
С помощью подобных насадок практически любая бескорпусная или малогабаритная корпусная телекамера со встроенным объективом может быть превращена в видеоглазок.
Практически определились две группы видеоглазков — большого (160 – 180 градусов) и среднего (120 – 90 градусов) угла зрения. В соответствии с этим подбирается комбинация объектива телекамеры и оптической насадки.
Наряду с афокальными оптическими насадками получили некоторое распространение специализированные удлиненные широкоугольные объективы с переносом плоскости изображения.
Такие объективы позволяют установить видеоглазок в имеющееся отверстие типового дверного глазка при минимальном объеме конструктивных доработок двери.
В этом случае телекамера целиком располагается за пределами двери. Подобная оптическая система при удовлетворительном качестве изображения имеет высокую стоимость, часто на много превышающую стоимость телекамеры.
При кустарной реализации в ней наблюдается ограничение поля зрения и существенная потеря разрешения, особенно по краям изображения.
Качество изображения типового видеоглазка средней стоимости значительно превышает качество изображения через обычный дверной глазок.
Особенно это заметно при использовании для наблюдения монитора или телевизора с диагональю более 10 см (9 ») .
Вместе с тем, есть потребители желающие наряду с видеонаблюдением сохранить возможность визуального наблюдения.
Поскольку два глазка на двери выглядят противоестественно, в этом случае целесообразна установка камеры с объективом типа “pin-hole” с отверстием объектива около 1мм. Подобные телекамеры в настоящее время широко используются в переговорных панелях видеодомофонов российского производства. Необходимо отметить, что большинство предлагаемых телекамер, строго говоря, не является камерами “pin-hole”, поскольку имеют просто однолинзовый объектив с апертурной диафрагмой. Типовой угол зрения подобного объектива не превышает 74 градуса.
Угол зрения близкий к 90 градусам требует замены объектива на более совершенный, а следовательно и более дорогой. Большие углы практически мало достижимы. Естественно, что подобная телекамера уступает видеоглазку и по углу зрения и по чувствительности, а при простейшем объективе и по разрешению, особенно по краям изображения.
Другим вариантом решения задачи является использование сложной оптической системы со светоделителем в тракте.
В этом случае часть светового потока, поступающего для визуального наблюдения, ответвляется через делительную призму на телекамеру. Ввиду сложности и крайне высокой стоимости подобные устройства существуют в качестве единичных образцов и не нашли широкого применения.
При выборе угла зрения приходится учитывать расположение двери. Если дверь находится на боковой стене коридора, целесообразно использовать видеоглазок с максимальным углом зрения. В этом случае хорошо будет просматриваться пространство в обе стороны по коридору, включая стены прилегающие к двери.
Ширина коридора естественно ограничит дальность необходимого наблюдения до величин 1,5-2 м, вполне реальных для широкоугольных видеоглазков. С другой стороны, для видеоглазка двери в торце коридора предпочтителен угол зрения не более 120 градусов, позволяющий эффективно наблюдать на дальности более 3 м.
Все многообразие предлагаемых в настоящее время видеоглазков можно разделить на несколько групп, отличающихся техническими параметрами и стоимостью.
Для наиболее распространенных моделей характерно применение ПЗС-телекамер со встроенным объективом f = 6 или 3,6 мм и афокальной насадкой. Комбинации различных объективов и насадок позволяют обеспечить углы зрения по горизонтали/вертикали 90/67, 120/ 90 или 170/120 градусов.
1. Сверхминиатюрный видеоглазок низкой стоимости на основе бескорпусной телекамеры по CMOS технологии
- Разрешение 240 — 300 ТВЛ
- Чувствительность 1 лк
- Внутренний электронный затвор 1/50 — 1/2000 или 1/6000
- Энергопотребление не более 20 мА/7-16 В
Достоинства:
- низкая стоимость;
- малые размеры (практически не превышает габаритов насадки);
- экономичность.
Недостатки:
- посредственное качество изображения (малое разрешение);
- недостаточный диапазон компенсации освещенности.
2. Видеоглазок среднего качества
Оптимальное качество изображение, работоспособность при низкой освещенности. Возможность эффективного использования ИК-подсветки.
- Разрешение 380 — 420 ТВЛ
- Чувствительность 0,5 — 0,1 лк
- Угол зрения по горизонтали/вертикали 90/67, 120/ 90 или 170/120
- Внутренний электронный затвор 1/50-1/100000
- Энергопотребление не более 150 мА/12 В
В зависимости от конструкции телекамеры возможны, по меньшей мере, три основных варианта видеоглазка:
2.1. Вариант с бескорпусной моноплатной телекамерой.
На рис. 1 показана установка в пустотелую металлическую дверь.
Достоинства:
- низкая стоимость;
- малая длина, позволяющая смонтировать видеоглазок в типовую дверь без выступающих элементов.
Недостатки:
- необходимость довольно большого отверстия в двери обусловленная;
- поперечными размерами телекамеры (от 44х44 мм до 28х28 мм).
Рис. 1. Установка видеоглазка в пустотелую металлическую дверь.
2.2 Вариант с корпусной моноплатной телекамерой.
На рис. 2 показана установка в сплошную деревянную дверь.
Достоинства:
- хорошая защита от возможных повреждений при монтаже;
- приемлемая теплоизоляция при установки в уличные двери.
Недостатки:
- несколько большие размеры и стоимость.
Рис. 2. Установка видеоглазка в сплошную деревянную дверь.
2.3 Вариант с цилиндрической телекамерой.
“Видеоглазок быстрой установки”
На рис. 3 показано крепление видеоглазка в сплошную деревянную дверь с помощью наружной гайки, на рис. 4 показано крепление видеоглазка в металлическую пустотелую дверь с помощью крышки с упорными кольцами.
Достоинства:
- удобство и быстрота монтажа.
Недостатки:
- в результате большой длины телекамеры ее задняя часть выступает из двери;
- еще большая стоимость, обусловленная более сложной конструкцией камеры и насадки.
Рис. 3. Крепление видеоглазка в сплошную деревянную дверь с помощью наружной гайки.
Рис. 4. Крепление видеоглазка в металлическую пустотелую дверь с помощью крышки с упорными кольцами.
3. Видеоглазок высокого качества
Хорошее качество изображение, работоспособность при низкой освещенности. ИК-подсветка очень эффективна.
Целесообразно применение оптики высокого качества.
- Разрешение 450 — 600 ТВЛ
- Чувствительность 0,05 — 0,01 лк
- Внутренний электронный затвор 1/50 — 1/100000
- Энергопотребление не более 200 мА /12 В
В зависимости от конструкции телекамеры видеоглазок может быть выполнен так же в бескорпусном, либо различных корпусных вариантах, описанных выше.
Достоинства:
- качество изображения позволяет осуществлять наблюдение на максимальной дальности в максимальных углах зрения.
Недостатки:
- высокая стоимость.
4. Видеоглазок цветного изображения
- Разрешение 330 — 400 ТВЛ
- Чувствительность 1,0 — 5,0 лк
- Внутренний электронный затвор 1/50 — 1/100000
- Энергопотребление не более 300 мА/12 В
Достоинства:
- повышенная информативность цветного изображения.
Недостатки:
- относительно малая чувствительность;
- невозможность использования ИК-подсветки;
- высокая стоимость.
Видеоглазки на основе телекамер CMOS-технологии пока не нашли широкого применения несмотря на свою дешевизну. Это объясняется, прежде всего, их недостаточным разрешением. Поэтому в настоящее время CMOS-телекамеры применяются в основном там, где размеры и экономичность являются решающими факторами.
Максимальное распространение и популярность получили видеоглазки среднего качества. Для них характерно оптимальное отношение цена/качество.
Причем бескорпусной вариант примечателен как самый дешевый, при сохранении достаточно высоких технических характеристик.
Корпусной моноплатный вариант предпочтителен для одинарных металлических, деревянных и, конечно, уличных дверей. В последнем случае корпус выполняет функции дополнительной теплоизоляции. Существенным достоинством этих видеоглазков является их малая толщина, благодаря которой они могут быть целиком встроены в дверь.
Видеоглазки быстрой установки наиболее популярны ввиду цельности конструкции, простоты и удобства монтажа. Интересно, что их популярность максимальна как у дилетантов, собирающихся устанавливать изделие самостоятельно, так и у профессионалов-установщиков, ценящих свое время и трудозатраты.
Видеоглазки высокого качества и цветного изображения в настоящее время можно рассматривать в основном как техническую экзотику, за исключением тех случаев когда цвет является решающим информационным качеством. Минимальная потребность в них обусловлена, прежде всего, их высокой стоимостью.
Многие модели телекамер, применяемые в видеоглазках, имеют модификации с односторонним аудиоканалом (активным микрофоном). Казалось бы, такая комбинация может позволить на слух контролировать обстановку перед входной дверью, а при удовлетворительной акустической обстановке – и во всем подъезде.
Однако встроенные микрофоны корпусных телекамер имеют относительно малую чувствительность, а самое главное они располагаются в корпусе камеры за чрезвычайно малым отверстием, как правило, порядка 1 мм.
В случае видеоглазка, это отверстие располагается достаточно далеко от лицевой поверхности двери.
Вынужденное использование звуковода дополнительно уменьшает чувствительность микрофона, существенно ухудшает разборчивость речи в результате неконтролируемых искажений частотной характеристики.
Эти недостатки в еще большей мере присущи цилиндрическим телекамерам, где отверстие микрофона располагается на боковой поверхности цилиндра корпуса.
Удовлетворительные результаты можно получить с выносным электретным микрофоном бескорпусной телекамеры.
В этом случае микрофон должен быть хорошо виброизолирован от конструктивных элементов двери, а в случае пустотелой металлической двери и звукоизолирован от внутреннего объема. В противном случае неизбежен большой уровень техногенных и антропогенных шумов здания, проникающих через резонирующие конструкции двери.
При установке большой громкости на видеомониторе, расположенном в прихожей, система склонна к самовозбуждению.
Существенно лучшие результаты можно получить, применяя отдельный активный микрофон, установленный на капитальной стене в зоне с минимальной реверберационной составляющей.
В заключение необходимо отметить, что видеоглазок, как чисто российское изделие хорошо учитывает нашу национальную специфику.
Он является простым, относительно дешевым и доступным, но в тоже время очень эффективным средством круглосуточного теленаблюдения для квартир и частных домов.
Система с видеоглазком в силу своей простоты не требует обслуживания и оперативного управления, в тоже время в сравнении с видеодомофоном имеет существенно более высокие характеристики видеотракта.
Тем более, при безусловной необходимости двусторонней переговорной связи, видеоглазок может быть с легкостью использован как видеоканал в системе видеодомофона.
Статьи по теме:
Видеонаблюдение
Советы домовладельцам по обеспечению безопасности
Три критических вопроса при выборе видеоаналитики для видеонаблюдения
FCC запрещает авторизацию оборудования для китайских телекоммуникаций и оборудования для видеонаблюдения, которое считается угрозой национальной безопасности
Перенос локального видеонаблюдения в облако
Hanwha Techwin переименовывается в Hanwha Vision
Перспективы использования цифровых систем передачи изображения по радиоканалу
Датчики нейроморфного зрения в смартфонах
Ambarella добавляет новую SoC с поддержкой искусственного интеллекта для камер безопасности
