La qualité d'image du caméscope dépend en grande partie du capteur photosensible (matrice) qui y est utilisé. Après tout, mettez au moins le meilleur processeur pour numériser la vidéo - si une mauvaise image est reçue sur la matrice, elle ne deviendra pas bonne. J'essaierai d'expliquer ce à quoi vous devez prêter attention dans les caractéristiques du capteur d'une caméra de vidéosurveillance, afin que plus tard ce ne soit pas atrocement douloureux en regardant l'image ...
Type de matriceSur Internet, vous trouverez sûrement des informations sur l'utilisation de réseaux photosensibles CCD (CCD, dispositif à couplage de charge) et CMOS (CMOS, complémentaire métal-oxyde-semi-conducteur) dans les caméras de vidéosurveillance. Oubliez ça! Pendant longtemps, il n'y avait que du CMOS, seulement du hardcore.
Les matrices CCD, avec tous leurs avantages (meilleure photosensibilité et reproduction des couleurs, niveau de bruit plus faible) - ne sont pratiquement pas utilisées en vidéosurveillance. Parce que le principe même de leur action sur les matrices CCD - lecture de charge séquentielle à travers les cellules - est trop lent pour satisfaire les exigences des caméras vidéo haute résolution modernes et rapides. Eh bien, et surtout, le CCD est plus cher à fabriquer, et dans les conditions d'un environnement moderne hautement concurrentiel, chaque centime de profit compte. C'est pourquoi tous les principaux fabricants se sont concentrés sur la question des matrices CMOS.
Soit dit en passant, il ne reste plus beaucoup de fabricants. Au début de 2017, les plus importantes sont les sociétés: ON Semiconductor Corporation (qui a acquis à un moment donné la célèbre société de profil Aptina), Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics et Sony Corporation. De plus, des matrices pour ses propres besoins sont produites, par exemple, par Canon, Hikvision.
La concurrence pour les anciennes marques est mise à l'épreuve par de jeunes fabricants de puces chinois "de deuxième niveau", enthousiastes et financièrement, tels que SOI (Silicon Optronics, Inc.) et d'autres. . Mais en tout cas, l'émergence de nouveaux acteurs et l'aggravation de la lutte ne sont pas exclus dans ce segment, car il n'est pas trop difficile de mettre en place la production de capteurs CMOS selon les normes modernes.
Les grandes marques mondiales comme
Hikvision ou
Dahua préfèrent généralement travailler avec des fabricants de matrices de premier niveau ou les leurs. Les locaux se comportent différemment. Par exemple,
Tecsar, même dans les caméras à bas prix, utilise des matrices jouissant d'une bonne réputation auprès de ON Semiconductor, Omnivision et Sony. Dans l'assortiment d'autres marques «populaires», par exemple
Berger , les capteurs SOI, etc. sont largement représentés.
Comment sont fabriquées les matrices d'appareils photo numériquesLeadership CMOSLa technologie CMOS permet de placer des composants électroniques (condensateurs, transistors) directement dans chaque pixel de la matrice photosensible.
Structure des pixels et matrice CMOS
Cela réduit la zone utilisable de l'élément photosensible et réduit la sensibilité, plus les éléments actifs augmentent le niveau de bruit intrinsèque de la matrice. Mais la technologie vous permet de convertir la charge de l'élément photosensible en un signal électrique directement dans la matrice et beaucoup plus rapidement pour générer un signal d'image numérique, ce qui est essentiel pour les caméras vidéo. C'est pourquoi le CMOS est mieux adapté aux caméras de vidéosurveillance où un changement rapide de trame est nécessaire.
Le principe de fonctionnement des matrices CCD et CMOSDe plus, la possibilité de lire aléatoirement des cellules matricielles CMOS permet de modifier littéralement "à la volée" la qualité et le débit binaire de la vidéo reçue, ce qui est impossible pour le CCD. Et la consommation d'énergie des solutions CMOS est plus faible, ce qui est également important pour les caméras de surveillance compactes.
Que la couleur soitPour obtenir une image couleur, la matrice décompose le flux lumineux en ses couleurs composantes: rouge, vert et bleu. Pour cela, des filtres appropriés sont utilisés. Différents fabricants varient l'emplacement et le nombre d'éléments photosensibles de différentes couleurs, mais l'essence de cela ne change pas.
Le principe de formation d'image sur une matrice photosensible:
P - élément photosensible
T - composants électroniques
La façon dont le capteur CMOS de l'appareil photo est organisé et fonctionne peut également être visionnée sur cette vidéo de Canon:
Les matrices CMOS de tous les fabricants sont basées sur les principes généraux décrits ci-dessus, ne différant que par les détails de mise en œuvre sur le silicium. Par exemple, à la recherche d'un faible coût et d'un super profit, les fabricants de puces essaient de produire des matrices aussi petites que possible. Le retour sur investissement est inévitable ...
Pourquoi grand est bonLa taille (ou en d'autres termes le format) de la matrice est généralement mesurée en diagonale en pouces et indiquée sous forme de fractions, par exemple 1/4 ", 1/3", 2/3 ", 1/2 pouce, etc.
La première règle pour choisir la meilleure matrice est assez simple: avec le même nombre de pixels (résolution), plus les dimensions physiques du capteur sont grandes, mieux c'est. Une matrice plus grande a des pixels plus grands, ce qui signifie qu'elle capture plus de lumière. Les pixels de la matrice plus grande sont moins rapprochés, ce qui signifie moins d'interférences et un niveau de bruit parasite inférieur, ce qui affecte directement la qualité de l'image résultante. Enfin, une matrice plus grande vous permet d'obtenir de grands angles de vision lorsque vous utilisez un objectif avec la même distance focale!
ON Capteur photosensible à semi-conducteur pour caméras CCTV
Capteur photosensible monté sur la carte du caméscopeHélas, les matrices grand format dans les caméras de surveillance de masse ne sont pratiquement plus utilisées en raison du coût élevé des matrices elles-mêmes et de leurs objectifs, qui devraient avoir des lentilles plus grandes et, par conséquent, des dimensions et des coûts. Aujourd'hui, les caméras sont installées principalement de taille matricielle 1/2 "- 1/4" (ce sont les plus petites). Lorsque vous choisissez une caméra, vous devez comprendre clairement que l'achat d'un modèle à très faible coût avec une matrice SOI 1/4 "et un minuscule objectif avec des lentilles en plastique d'une transparence douteuse, vous ne pouvez pas créer un système de surveillance vidéo de qualité acceptable, sur lequel il serait possible de distinguer clairement entre les petits détails des événements capturés, en particulier lors de la prise de vue dans des conditions de faible luminosité.
Choisir une caméra avec une taille de caméra Sony 1 / 2,8 "a priori vous donnera un bien meilleur résultat en qualité vidéo, une caméra avec une telle matrice peut déjà être utilisée dans un système de vidéosurveillance professionnel. Et la sensibilité d'une telle caméra sera évidemment plus élevée, ce qui permettra une meilleure prise de vue en basse Éclairage: par mauvais temps, au crépuscule, dans une pièce sombre, etc. Avec une augmentation de la résolution à la même taille de matrice, la photosensibilité diminue, et cela doit également être pris en compte lors du choix. Pour une caméra installée dans une racine sombre Rotne à la porte arrière, il est logique de choisir une matrice avec une résolution inférieure et une sensibilité plus élevée qu'une caméra ultra haute résolution avec une matrice à faible sensibilité sur laquelle rien ne peut être clairement distingué en raison du bruit.
PhotosensibilitéLa photosensibilité de la matrice détermine la possibilité de son fonctionnement dans des conditions de faible éclairage ambiant. Du point de vue de la physique, cela semble assez banal: moins il y a d'énergie lumineuse suffisante pour obtenir une image par matrice, plus sa photosensibilité est élevée. Mais! Nous allons être honnêtes, cela ne vaut pas la peine de rechercher une sensibilité élevée. Le fait est que les caméras CCTV modernes passent en toute sécurité aux modes jour / nuit, avec une diminution de l'éclairage, traduisant la matrice en une image en noir et blanc avec une sensibilité plus élevée. De plus, l'inclusion automatique de l'éclairage infrarouge permet aux caméras de filmer parfaitement même dans l'obscurité totale. Par exemple, dans une pièce fermée sans fenêtres et avec les lumières éteintes, quand il n'y a même pas un mot sur le niveau d'une sorte d'éclairage extérieur. La photosensibilité reste critique pour les caméras sans éclairage infrarouge, mais les utiliser dans la vidéosurveillance moderne est presque une mauvaise idée. Bien que les modèles de carrosserie sans rétro-éclairage soient toujours en vente, bien sûr.
Comparaison des matrices de différents fabricantsEn règle générale, la règle est la suivante: plus l'éclairage est élevé, meilleure est la matrice et, par conséquent, la caméra prendra. Par conséquent, il n'est pas recommandé de placer les caméras dans les coins et recoins sombres, même si elles ont une bonne sensibilité. Gardez à l'esprit que la spécification des matrices de caméra indique généralement le niveau d'éclairage minimum lorsque vous pouvez capturer au moins une image. Mais personne ne promet que cette image sera au moins de qualité acceptable! Il sera dégoûtant dans 100% des cas, il peut difficilement être démonté dessus. Pour obtenir au moins un résultat satisfaisant, il est recommandé de tirer au moins 10 à 20 fois plus lorsqu'il est éclairé que le minimum acceptable pour la matrice.
Les fabricants ont proposé un certain nombre de solutions techniques pour améliorer la sensibilité des matrices CMOS et réduire la perte de lumière lors de la capture d'images. Pour cela, un principe fondamental est utilisé: faire ressortir l'élément photosensible au plus près de la microlentille de la matrice qui recueille la lumière. Sony a introduit pour la première fois sa technologie Exmor, qui a réduit le trajet de la lumière à travers la matrice:
Ensuite, les fabricants progressifs sont passés ensemble à l'utilisation de matrices rétro-éclairées, ce qui permet non seulement de raccourcir le chemin de la lumière à travers la matrice, mais également d'agrandir la zone utile de la couche photosensible en la plaçant sur d'autres éléments électroniques de la cellule:
La technologie de rétroéclairage donne à la caméra une sensibilité maximale. D'où la conclusion - "ceteris paribus", il vaut mieux acheter une caméra utilisant une matrice avec rétro-éclairage que sans elle.
Pour améliorer l'image dans des conditions de faible luminosité pour des matrices à faible sensibilité et à faible coût, les fabricants d'appareils photo peuvent utiliser diverses astuces. Par exemple, le mode «obturation lente», ou plus simplement, le mode vitesse d'obturation lente. Cependant, le «maculage» des contours d'objets en mouvement déjà au stade de la fixation de l'image par la matrice dans ce mode ne nous permet pas de parler d'un peu de tournage vidéo de haute qualité, donc cette approche est totalement inacceptable en vidéosurveillance de sécurité, où les détails sont importants.
L'avènement de la technologie Starlight, introduite pour la première fois dans les appareils photo Bosch en 2012, a constitué une avancée décisive dans la qualité d'image. Cette technologie, grâce à la combinaison de l'énorme photosensibilité de la matrice (de l'ordre de 0,0001 - 0,001 lux) et de la technologie de réduction du bruit très efficace, a permis d'obtenir des images couleur de très haute qualité à partir de caméras vidéo dans des conditions de faible luminosité et même la nuit.
Alors que la manière traditionnelle de surmonter la faible luminosité - en utilisant l'éclairage infrarouge - permet d'obtenir une image claire uniquement en mode monochrome (nuances de gris), les caméras dotées de la technologie Starlight vous permettent d'obtenir une image couleur contenant beaucoup plus d'informations. En particulier, par faible luminosité, un système de vidéosurveillance avec la technologie Starlight peut facilement distinguer les couleurs des voitures, des vêtements et d'autres signes importants.
Voici une démonstration de la technologie Starlight en action:
RésuméLors du choix d'une caméra de surveillance, veillez à prêter attention aux caractéristiques de la matrice, et pas seulement à sa résolution. En effet, la qualité de l'image et, par conséquent, l'utilité de l'appareil photo en dépendront largement. Tout d'abord, vous devez faire attention à une marque, une taille et une résolution fiables de la matrice, la photosensibilité n'est importante que pour les caméras manquant d'éclairage infrarouge.
Je recommande fortement de prendre un appareil photo avec une matrice par laquelle vous pouvez trouver une fiche technique saine avec des informations détaillées, plutôt que d'acheter un cochon dans un poke. Par exemple, vous pouvez facilement trouver les spécifications des matrices ON Semiconductor, Omnivision ou Sony. Mais les caractéristiques plus ou moins détaillées des matrices SOI ne se retrouvent pas dans l'après-midi avec une lanterne. On soupçonne que le fabricant a quelque chose à cacher ...
Mais le résultat global est le suivant: les matrices CMOS gagnées sans condition dans les appareils de vidéosurveillance et dans un avenir proche ne renonceront à aucune technologie concurrente.