что значит твл на камере

Что такое ТВЛ?

Для получения четкого и хорошо обработанного изображения на камерах видеонаблюдения специалисты обычно используют техническую характеристику «разрешение видеокамеры». У аналоговых видеокамер разрешение матрицы измеряется не в пикселях (как в цифровых видеоустройствах), а в ТВЛ – телевизионных вертикальных и горизонтальных линиях на видеокамере, передающих изображение на дисплей регистрирующего устройства.

Чем больше разрешение по горизонтали и вертикали (чем больше количество вертикальных и горизонтальных линий), тем качественнее картинка, возникающая на мониторе или телевизоре.

Для сравнения показателей аналоговых и цифровых камер, ниже представлена примерная таблица сравнения разрешений цифровых и аналоговых камер:

Стандартное среднее разрешение аналоговых видеокамер наблюдения – 480-700 ТВЛ, современные качественные видеокамеры способны выдавать картинку с разрешением до 1000 ТВЛ, а элитные флагманы видеонаблюдения поднялись до разрешения 10-20 тысяч ТВЛ и способны давать сверхчеткую картинку, сохранение которой требует терабайтных дисковых хранилищ.

Следует отметить, что количество линий на экране видеокамеры все же ограничено, и чем оно больше, тем видеокамера дороже. Для качественного видеонаблюдения сегодня достаточно видеоустройство с разрешением 700 ТВЛ – оно дает высококачественную и четкую картинку при вполне доступной стоимости самой камеры, позволяет оцифровывать изображение в разрешении 704 х 576 пикселей и обеспечивает оптимальные параметры сжатия информации при постоянном битрейте.

Очень важно понимать, что экономить на разрешении устройства неразумно – камеры видеонаблюдения с разрешением менее 600 ТВЛ дают менее четкую картинку (при оцифровке изображения теряется достаточно много ТВЛ), что усложняет видеонаблюдение и серьезно напрягает глаза оператора системы.

Источник

ТВЛ в камерах видеонаблюдения

Разрешающая способность в телевизионных линиях обозначает количество элементов в строке телевизионного изображения, передаваемых тем или иным устройством телевизионного тракта. Отражает исключительно горизонтальное разрешение, зависящее от частотных характеристик канала передачи или устройства записи. Вертикальная разрешающая способность в аналоговом и цифровом телевидении заложена в стандарте разложения. В России принят европейский стандарт разложения 625/50, обеспечивающий 576 различимых элементов по вертикали, соответствующих количеству активных строк. В отличие от аналогового телевидения, сигнал которого непрерывен вдоль строки, в цифровом телевидении горизонтальная чёткость строго регламентирована и зависит от частоты дискретизации видеосигнала. Во всех системах цифрового телевидении стандартной чёткости вдоль активной части строки выполняются 720 отсчётов (пикселей), соответствующих частоте дискретизации 13,5 МГц. В системах HDTV горизонтальная чёткость соответствует 1920 пикселям при частоте дискретизации 74,25 МГц для чересстрочных систем 1080i.

По сравнению с мерой оптической разрешающей способности в линиях на единицу длины, телевизионная обычно имеет удвоенное значение, поскольку оптическое разрешение отражает количество штрихов, для отображения каждого из которых требуется как минимум два элемента изображения. Если сказать простым языком, то чем больше ТВЛ, тем четче изображение. Это можно увидеть на снимке:

Цифры приведенные в таблицы являются ориентировочными.

Источник

Таблица разрешений камер видеонаблюдения

Что означает D1, DCIF, 2CIF, CIF, QCIF, 380, 420, 480, 560, 600, 700, 800, 1000 ТВЛ, 960H, 720p, 960p,1080p, 2K, 4K таблица разрешений камер видеонаблюдения, объем жесткого диска для видеорегистратора и длительность записи

Обозначения качества изображения, применяющееся в стандартах сигналов (IP, HD-TVI, AHD)

Разрешающая способность («разрешение» записи или «размер кадра» видео) определяется количеством пикселей (точек) при оцифровывании изображения (по горизонтали и вертикали соответственно).

Обозначение «Mp, Mpx, Мп» (1 Mp; 1,3 Mpx; 2,1 Мп)

MP – это общее число мегапикселей (миллионов точек), полученное перемножением числа столбцов (точек по горизонтали) на число строк (точек по вертикали). Например, для камеры 1080p: 1920 столбцов умножаем на 1080 строк и получаем 2МР (точнее, 2.07МР, но обычно это обозначают как 2MP или 2.1MP).

Обозначение «р» (720p, 960p,1080p, 2160p)

Число с символом «p» соответствует полному числу строк в данном видео (количество точек в кадре по вертикали). Например, видео, обозначаемое как 720p, содержит 720 строк пикселов (при общей площади 1.3Mp). Видео, обозначаемое как 1080p, содержит 1080 строк пикселов (при общей площади 2.1Mp). Наконец, видео, обозначаемое как 2160p, содержит 2160 строк пикселов (при общей площади 8.3Mp).

Сам по себе значок «р» указывает на прогрессивную развертку (в отличие от чересстрочной). В настоящее время практически все камеры для видеонаблюдения имеют прогрессивную развертку, так что значок «р» в этом смысле уже не играет особого значения.

Обозначения «H и К» (960H, 2K, 4K)

Обозначения качества видео, применявшиеся в устаревших аналоговых системах видеонаблюдения (D1, DCIF, 2CIF, CIF, QCIF, 380ТВЛ, 420ТВЛ, 480ТВЛ, 560ТВЛ, 600ТВЛ, 800ТВЛ, 1000ТВЛ) перевод в мегапиксели и их отличия

D1 — «полный» кадр, размер изображения 704х576 — позволяет получить максимальное качество изображения при использовании аналоговой камеры высокого разрешения (более 540 ТВЛ)

DCIF — «расширенный» кадр, размер изображения 528х384. По сравнению с D1 характеризуется 30% потерей исходной информации.

2CIF — «длинный» кадр, размер изображения 704х288 — используется одно поле изображения, но с максимальным разрешением по горизонтали. Характеризуется хорошим горизонтальным разрешением и позволяет почти в 2 раза уменьшить объем создаваемого архива по сравнению с D1. Однако низкое вертикальное разрешение, не позволяет вести видеорегистрацию в узких зонах наблюдения (наблюдение вдоль коридора). Используется в основном при панорамном обзоре.

CIF — «четверть» кадр, размер изображения 352х288 — усеченное поле. Обычно используется только при наблюдении по сети при ограниченной пропускной способностью канала, а также регистрации общей ситуации при малых зонах обзора (от 3 до 5 м). При этом малый объем видеопотока позволяет резко увеличить продолжительность архива.

QCIF — размер изображения 176х144 — используется только при сетевом мониторинге по низкоскоростным каналам связи с потоком до 56-128 Кбит/с. О качестве изображения можно сказать только то, что «видно какое то движение», и более ничего.

Источник

Интернет пестрит заманчивыми предложениями. Аналоговая камера с композитным выходом обеспечивает 1200 твл. Продавцы и производители на перегонки предлагают эксклюзивные аналоговые камеры сверх высокого разрешения во всех конструктивных группах. Причем как обычно количество пикселей плавно переводится в телевизионные линии!

В этой чудесной CMOS матрице IMX138 SONYExmorна 1,3 Мп используется 1280х720р, что почему то дает в изображении 1200 твл, а не 800 как в реальности. А ведь это на весь кадр для формата HD (16:9). Погонное разрешение при HD составляет 600-650 твл, если сравнивать для одинаковых условий кадры 16:9 и 4:3. Цифры получаются очень знакомые. Сразу вспоминается технология Effio, правда некоторые отчаянные продавцы уже и для неё обещают и 700, и 750 и даже 800 твл. Сразу необходимо отметить, что обещания 700 твл для цветной камеры в ночном режиме совершенно мифические. Когда компания SONY для процессора Effio заявляет 650/700 твл, она имеет ввиду возможности процессора по обработке ч/б изображения с матрицы 960Н также черно-белого варианта. В этом легко убедится по изображению нормальной ( не китайской) таблицы на ч/б мониторе или цветном видеомониторе с гребенчатым фильтром. Мы ведь говорим о композитном аналоговом выходе, на каком и обещается такое разрешение.

Посмотрим теперь откуда берутся 1200твл на этом выходе. Все рекламируемые камеры с CMOS сенсором IMX138 SONY «Exmor” работают в этих камерах с процессором FH8520. Это замечательное многофункциональное устройство обеспечивает при входном изображении 1280х960р как цифровой выход изображения HD 1280x720p / 25, 30, 50 или 60 к/с, так и аналоговый композитный выход в стандарте PALили NTSC(просто других нет, если не считать мало распространенного французского и немного советского SECAM).

Естественно это предполагает переход на другую систему разложения (для PALэто 625 строк, 50 полукадров), а следовательно на другое разрешение не только по горизонтали но и по вертикали. И действительно, в технических характеристиках процессора на аналоговом выходе заявлено горизонтальное разрешение 720 или 960H, т.е как максимум, аналогичное системе 960H “Effio”. Другими словами в подобных камерах используется система HD, но не полнофункционально. Подобные варианты встречались в мегапиксельных камерах IPи HDcctv (SDI) в виде контрольного аналогового выхода, правда HDизображение там чаще всего просто сжималось до формата 4:3.

В остальном эти «замечательные» телекамеры имеют стандартный набор как необходимых (баланс белого, электронный затвор, управление автодиафрагмой) так и дополнительных, иногда даже полезных функций (WDR, Sens-Up, D-ZOOM, шумоподавление 2D/3D, детектор активности, приватные зоны, регулировка параметров изображения и т.п.).

Теперь сформулируем, что же мы получили, как говорится «в сухом остатке». А получили мы камеру Effio 960H на CMOS матрице Exmor,но с прогрессивной разверткой.

Использование сенсора с прогрессивной разверткой обеспечивает полное отсутствие интерлесинга при воспроизведении изображения на компьютерных VGA или DVIмониторах, несмотря на передачу изображения аналоговым сигналом с черезстрочной разверткой. Это весьма приятно, поскольку сейчас используется исключительно цифровая регистрация и компьютерные LCD мониторы. Это, наконец, позволит использовать оба полукадра при записи и увеличит разрешение регистрации в 2 раза по вертикали. Но на самом деле и по горизонтали, поскольку при полукадровой регистрации (352х288) переход на формат HD1 (704×288) в реальности не улучшал картинку.

Несмотря на применение CMOSсенсора общее потребление камер практически не изменилось, поскольку потребление современных процессоров достаточно велико и практически оно определяет потребление, не считая возможной ИК подсветки.

Матрица IMX138 SONY благодаря современной технологии «Exmor” характеризуется высокой чувствительностью и быстродействием, низким уровнем шума. Но это в сравнении с обычными сенсорами CMOS. Все таки сказываются малые размеры пикселя, Байеровский фильтр RGBвместо CMYGи особенности архитектуры самого сенсора. CCDсенсоры современных технологий той же SONYимеют безусловное преимущество в сравнении с CMOS. Данные о чувствительности сенсоров производства компании SONY сведены в таблицу.

Источник

Разрешение 700 ТВЛ! Это предел?

Разрешение телекамеры замкнутой системы телевидения всегда являлось важнейшим параметром, характеризующим как качество самой камеры, так и системы CCTV в целом. Разрешение определяет детальность получаемого изображения и в конечном итоге его информативность. В телекамерах, построенных на основе дискретных датчиков изображения – матрицах CCD или CMOS, – в результате оно определяется количеством чувствительных элементов – пикселей

Н.И. Чура
Технический консультант 000 «Микровидео Группа»

В системах, основанных на телевизионных форматах, типовое разрешение по вертикали определяется стандартом разложения. Горизонтальное разрешение ограничено двумя принятыми значениями – стандартным и высоким. Это обусловлено мировыми телевизионными стандартами и ассортиментом выпускаемых матриц тех немногих компаний, которые производят датчики изображений. Особенно это относится к CCD.

В рамках существующих значений числа эффективных пикселей производимых матриц высокого разрешения CCIR 440к/EIA 380к и стандартного разрешения CCIR 290к/EIA 250к производители телекамер стремятся получить максимально возможное горизонтальное разрешение. И если это не всегда удается осуществить в действительности, пытаются реализовать хотя бы на бумаге, в заявленных технических характеристиках. Продавцы идут тем же путем с еще большим энтузиазмом.

Предельно достижимое разрешение было определено еще на заре развития дискретных приемников изображения. Техническая общественность договорилась о значении полуэмпирического коэффициента пересчета числа пикселей в число телевизионных линий – Kell-фактора. Уже лет десять назад сложилась странная ситуация, когда серьезные бренды предлагали за много сотен долларов черно-белые камеры на 380 ТВЛ, а начинающие производители из Южной Кореи и Тайваня – аналогичную продукцию с разрешением 420 ТВЛ по цене меньше сотни «американских рублей». И все это на аналогичных матрицах.

В любом случае реальное повышенное разрешение не может быть излишним. Бурное развитие в последние годы IP-наблюдения, где формат изображения не ограничен стандартом, а его разрешение может быть совершенно различным в камерах одной системы, показало, кроме всего прочего, высокую востребованность изображения высокого разрешения. Можно считать, что изображение в 1,3 Мпкс в IP-системах уже стало типовым. На очереди более широкое применение изображений в 2,5, а также 3 и даже 5 Мпкс. Примечательно, что изображение в 1,3 Мпкс кардинально отличается от типового телевизионного, а вот рост до 2,5 Мпкс практически мало заметен. Возможно, это объясняется ростом количества нерабочих пикселей на матрицах бюджетного уровня, которые удаляются функцией Blemish, когда «битые пиксели» компенсируются за счет соседних.

Естественно, у IP-систем есть серьезные недостатки, а для некоторых задач просто непреодолимые. Прежде всего это принципиальная задержка демонстрации изображения, обусловленная пакетным способом передачи сигнала. В серьезных системах со скоростными поворотными камерами, требующими оперативного реагирования, такое управление просто невозможно. По этой же причине поддержание максимальной частоты смены кадров для адекватной передачи изображения движущегося объекта становится проблематичным, особенно для мегапиксельных камер. Провозглашаемое высокое качество изображения благодаря высокому разрешению с прогрессивной разверткой в результате неизбежного сжатия для уменьшения трафика ухудшается искажениями и неизбежными артефактами.

Для бюджетных моделей CMOS-камер при построчном экспонировании (Rolling Shutter) на больших выдержках при малой освещенности характерны большие сдвиговые геометрические искажения. Переход на матрицы с покадровым экспонированием (Global Shutter) увеличивает и без того серьезную стоимость оборудования.

IP-видеонаблюдение требует более высокой квалификации для монтажа и настройки оборудования, особенно при стремлении создать не столько бюджетную, сколько надежную и четко действующую систему. Вместе с тем возможность нестандартно высокого разрешения стимулирует высокий спрос во всех разделах видеонаблюдения. До последнего времени IP-системам здесь не было альтернативы.

Видеонаблюдение высокой четкости

Как естественный и ожидаемый ответ от аналоговых систем можно рассматривать создание нового направления видеонаблюдения – HDcctv. Альянс HDcctv, объединивший ряд известных компаний (CSST, Gennum, Stretch, AltaSens, blueCaps, Clinton Electronics, Comart, COP UK, EverFo-cus, theHDcctv.com, IDIS, Marshall Electronics, OmniVision, Ovii, Pixim, Speco Technologies и Win4NET), работающих в области видеонаблюдения, уже сформулировал стандарты, определяющие высокое качество изображения.

Альянс HDcctv сотрудничает с SMPTE (Общество инженеров кино и телевидения) по использованию семейства профессиональных видеоинтерфейсов, известных как HD-SDI, охватывающих передачу форматов с разрешением 720p (1280×720 пкс) и 1080i (1920×1080 пкс) на скорости потока около 1,5 Гбит/с (1,485 Гбит/с) и 1080р (1920×1080 пкс) на скорости потока около 3 Гбит/с (2,97 Гбит/с).

В соответствии с лицензионным соглашением с SMPTE альянс HDcctv разработал спецификации передачи цифрового видеопотока стандарта HD-SDI. Данные передаются построчно, без сжатия и разбиения на пакеты, поэтому при передаче нет задержек, связанных с буферизацией и обработкой данных. Помехоустойчивость обеспечивается с помощью линейного кодирования. Формат 720р обеспечивает в 3 раза большее разрешение по сравнению с аналоговым видеонаблюдением, а 1080р – в шесть раз большее.

Предполагалось, что переход на изображение высокой четкости с прогрессивной разверткой потребует замены только камер и регистраторов с максимальным сохранением уже созданной кабельной сети работающих систем. При этом будет обеспечиваться видеонаблюдение высокой четкости (HD) без задержек, графических артефактов, видимых искажений или дрожания. В этом случае могут сохраниться стандарты Plug-and-Play, характерные для аналоговых систем безопасности и оборудования.

Связь между камерами и регистратором может обеспечиваться стандартным коаксиальным кабелем (RG-59, RG-6 и RG-11) с соответствующим ограничением дальности в зависимости от качества применяемого кабеля. Есть данные по реальной модернизации систем видеонаблюдения, когда удавалось обеспечить HD-сигнал на дальности 260 м по RG-6 и до 80 м по RG-59. При этом на старых видеокабелях RG-59 низкого качества достижимая дальность может сократиться до 30–50 м.

Таким образом, HDcctv является реальной альтернативой для реализации высокоскоростного видеонаблюдения высокой четкости, особенно с применением скоростных поворотных камер, управляемых профессиональными операторами. Причем переход на новый стандарт не требует массовой переподготовки персонала. Более того, может быть использована существующая кабельная инфраструктура в системах с небольшими дальностями. Единственное отличие и преимущество состоят в том, что операторы знакомы с системой безопасности, при этом имеется большой выбор доступных разрешений, часть из которых являются исключительно высокими. Подобные системы наиболее применимы на ответственных объектах при большом объеме прямого наблюдения, например на спортивных сооружениях, в казино и развлекательных комплексах.

Разрешение традиционного видеонаблюдения

В технике традиционного видеонаблюдения, основанного на стандартах телевидения, также идет борьба за повышение разрешения, в данном случае горизонтального, поскольку вертикальное определяется стандартом чересстрочной развертки. Как уже указывалось выше, теоретический предел разрешения по горизонтали оценивается Kell-фактором от числа эффективных пикселей по горизонтали. Для камер черно-белого изображения его значение около 0,7–0,75. В матрицах черно-белого и цветного изображения количество пикселей неизменно. Они различаются только наличием в последних цветного мозаичного фильтра Байера. В CCD это фильтр структуры CMYG, когда один элемент яркости изображения формируется четырьмя пикселями, по два из соседних строк. Использование подобного фильтра приводит к 2-кратному росту пропускания световой энергии, а соответственно и чувствительности в сравнении с RGB-фильтром, используемым в матрицах CMOS. Использование двух пикселей для создания одного элемента изображения приводит к естественному снижению разрешения камеры цветного изображения. В этом случае Kell-фактор оценивается около 0,6–0,64. Другими словами, теоретический предел разрешения матрицы высокого разрешения для стандарта PAL с 752 пкс по горизонтали должен составить около 460–480 ТВЛ. Эти данные подтверждаются прямым наблюдением изображения телевизионной таблицы (рис. 3), полученного с помощью любой из типовых камер цветного изображения высокого разрешения. Изображение получено на черно-белом мониторе с разрешением 1000 ТВЛ в центре экрана. На мониторе черно-белого изображения используется полный спектр составляющей яркости композитного сигнала.

Вообще, существует некоторая проблема демонстрации высокого разрешения цветного изображения. Достаточно распространены мониторы цветного изображения с s-video-входом, обеспечивающим 450–500 ТВЛ, но, к сожалению, камеры видеонаблюдения весьма редко имеют s-video-выходы в силу их невостребованности. Типовые мониторы цветного изображения, имеющие композитный видеовход, из-за входной фильтрации сигнала обеспечивают только 330–350 ТВЛ. Цифровые регистраторы при оцифровке композитного видеосигнала обеспечивают разрешение около 500 ТВЛ благодаря квазигребенчатой фильтрации. Наличие VGA- и s-video-выходов (помимо композитного выхода) может обеспечить практическую реализацию этого разрешения при наблюдении. Существующие мониторы цветного изображения специального назначения, обеспечивающие до 600–750 ТВЛ, к сожалению, чрезвычайно дороги.

Обещания и реальность

В современных телекамерах широко используются цифровые процессоры обработки изображений (DSP). Кроме стандартных функций баланса белого, АРУ, регулировки электронного затвора и т.д., обычно они выполняют широко востребованные сейчас функции WDR, DNR, D&N и DSS или Sense-Up. С одной стороны, это позволило существенно улучшить характеристики камер и расширить их функциональность. С другой стороны, это расширило возможности манипуляций с достигнутыми параметрами. Достаточно открыть любой каталог производителя камер видеонаблюдения, чтобы удивиться. Оказывается, разрешение в цвете давно превышает 580–600 ТВЛ, а в ночном чернобелом режиме и все 700 ТВЛ. И это несмотря на использование типовой цветной стандартной матрицы 752х582 пкс в обоих режимах с одинаковым принципом формирования изображения.

Иногда даже вместо активных приводится полное количество пикселей. Как будто числа 795х596 помогут обосновать подобные обещания. Интересны также иллюстрации изображений в рекламных материалах по DSP, предназначенных для подтверждения правоты обещаний (рис. 2). Даже на рекламном изображении не просматриваются обещанные 580 ТВЛ. Мы специально удалили наименование производителя, поскольку не он один «играет в эту игру с покупателем». Кроме того, надо учесть, что правая и левая картинки таблицы перепутаны местами. Примечательно, что каждая следующая модель DSP «увеличивает» разрешение на 20–40 ТВЛ. Вместе с тем нельзя не отметить, что благодаря цифровой обработке визуальное разрешение все-таки увеличивается на 50–60 линий относительно типового значения 450–470 ТВЛ (рис. 4). Реально наблюдаемое разрешение может достигать 500–520 ТВЛ. Правда, это часто приводит к появлению артефактов, особенно в бюджетных моделях (рис. 6). Подобным маркетинговым преувеличениям можно уже не удивляться. Примером этому может служить популярный сейчас метод накопления заряда, или электронное увеличение чувствительности (DSS, или Sensе-Up). Все поставщики упорно приводят запредельные значения получаемой чувствительности, которые иногда не соответствуют даже кратности накопления. Но из курса приемников известно, что чувствительность при прямом (не гетеродинном) приеме растет, как корень квадратный из кратности накопления. Это, конечно, хорошо подтверждается опытным путем.

Увеличение разрешения в аналоговом видеонаблюдении

В настоящее время уже созданы условия для кардинального повышения горизонтального разрешения изображения в стандартном телевидении. Это система Effio от SONY из матрицы 960H Super HAD CCD и сигнального процессора CXD 4112GG. Телекамеры с подобным комплектом уже появились даже в среднем ценовом диапазоне. Увеличение разрешения в данном случае достигнуто естественным путем при помощи матрицы с 960 пикселями по горизонтали и соответствующего процессора (рис. 1). В данном случае в цвете обеспечивается реальное разрешение 600 ТВЛ и практически при полном отсутствии муара и артефактов (рис. 5). Как обычно, обещания в черно-белом режиме обеспечить 750 ТВЛ не имеют под собой реальных оснований. Используемый DSP обеспечивает весь классический набор функций, включая такие важные, как расширение динамического диапазона, шумопонижение 2–3 DNR и режим «день/ночь». В системе неизбежно растет ширина спектра телевизионного сигнала относительно типовых матриц (рис. 7).

По сути, для того чтобы полностью воспользоваться полученными возможностями, необходимо применение регистраторов с повышенной частотой дискретизации и наличием выхода VGA с повышенным разрешением. Вместе с тем применение подобных камер целесообразно и в традиционных системах, хотя бы в местах с высокими требованиями по детальности изображения. В этом случае результирующее разрешение системы будет определяться только регистратором, то есть около 500 ТВЛ. Естественно, при этом не следует применять типовые видеомониторы с композитным входом, чтобы не снизить разрешение наблюдаемого изображения до 330–350 ТВЛ. К сожалению, в настоящее время даже выход XGA (1024х768 пкс) не является типовым для цифровых записывающих устройств. Сейчас основная масса устройств обеспечивает 800х600 пкс.

В заключение можно сделать вывод, что пресловутая цифра 700 ТВЛ стала уже практически достижима в видеонаблюдении, прежде всего в системах IP и HDcctv. В традиционном CCTV также еще есть возможность роста. Однако нужно с большой осторожностью относится к безответственным обещаниям некоторых производителей и продавцов получить сверхвысокое разрешение на типовых матрицах. Информация не восстанавливается, и никакой DSP не в состоянии вернуть потерянное.

Источник