Több fényt neki! Világítási útmutató (CCTV kiskáté IV)

A fény az élet… Ahogy a jó látásnak, úgy az elektronikus kamerarendszer működésének is alapvető feltétele a környezet megfelelő megvilágítása. Ebben a fejezetben a környezeti világítás homályos pontjait szándékozunk „megvilágítani”

A CCTV képalkotás ott kezdődik amikor látható vagy infravörös (IR) fény éri a kamera fényérzékelő chipjét. Az IR fény egy akolból való a látható fénnyel – ugyanolyan elektromágneses rezgés-, de a hullámhossza kívül esik a szemünk érzékelési tartományán, ezért számunkra láthatatlan. Az elektronikus kamerák azonban mindkettőt látják.

A fényspektrum megértése

A szivárvány színei lefedik az emberi látóképesség teljes tartományát. Ezt a spektrumot alulról az ibolya / kék (400 nm hullámhossz), felülről a vörös (700 nm hullámhossz) határolja, majd e felett kezdődik az infra fény tartománya ( > 700 nm )

spektrum1

Az emberi szem leginkább a zöld fényre érzékeny, legkevésbé a kékre és a pirosra. Ennek standard grafikonja a “fotopikus görbe” ( középső harang görbe ) Ezt építik a fénymérőkbe, amelyet a szakzsargon „LUX” mérőként ismer, így a mért kevertfényű világosság értékek jól illeszkednek az emberi szem érzékeléséhez. Mivel az infravörös fény az emberi láthatóságon kívül esik, értelemszerűen a luxmérő teljesen érzéketlen rá.

A CCTV kamera érzékenysége a fizikájából adódóan túlnyúlik a láthatósági tartományon, ( felső görbe ). így az a megtévesztő állítás, hogy egy kamera “nulla lux”–os csak annyit jelent, hogy látható fény hiányában ( 0 Lux ) infravörös megvilágításban is képes működni.

Színes videó esetében azonban, a beszűrődő infravörös fény meghamisítja az érzékelt színeket, így azt ki kell szűrni a valósághű színvisszaadás érdekében ( középső harang görbe ). Erre szolgál a képszenzorra épített IR-cut szűrő.

Samsung minidóm IR világítássalForrás: ifsecglobal

Samsung minidóm IR világítással
Forrás: ifsecglobal

Az előzőek értelmében úgy tűnik, a színes kamerák és az IR lámpák nem párosíthatók. Mindazonáltal, léteznek olyan ún. „éjjel/nappali” kamerák, amelyek ezt a kibékíthetetlen ellentétet úgy oldják fel, hogy a „feleket” távol tartják egymástól. Nappali (színes) üzemben nem használják az infravörös derítést, míg az éjjeli üzemmódban a színes kamerát. Éjjeli ( infra ) üzemmódban a kamera monokrómra vált, az infravörös szűrő eltolódik, így az infravörös érzékenység teljes mértékben kihasználható – fekete-fehérben.

A legjobb képminőség érdekében a világításnak elegendőnek kell lenni a maximális kontraszthoz a kamera számára. A feketének fekete, a fehérnek pedig minél fényesebbnek kell lennie. Ez nem kevés fényt jelent a helyszínen, de mennyi is az annyi?

Inverz négyzet törvény

Ennek megértéséhez kövessük le a fény útját. A pontszerűnek tekinthető, mesterséges fényforrás sugarakat bocsát ki magából, amely gömbfelületen oszlik el a fényforrás körül. Ha a távolság nő, a fényforrás fluxusa ( fényárama ) egyre nagyobb gömbfelületen szóródik szét és a megvilágítás ( Lux ) gyengül. Kétszer akkora távolságon négyszer akkora felületen oszlik el a fény, mert a gömbfelület négyzetesen növekszik a sugár növekedésével A = 4 π r2 szerint, a matematika szerelmeseinek

inverz négyzetes törvény tobb fenyt cctv vilagitas 4.

Ha kétszer akkora a távolság, akkor kétszer akkora lesz a szóródás, négyszeres a megvilágítás veszteségi faktora, ez az inverz négyzetes törvény.

A fény egy része már vissza sem verődik, mert a fehér céltárgy reflexiós hatásfoka sem jobb 80-90%-nál. A fotósok által alkalmazott ökölszabály, szerint az átlagos környezet csak 18% -ban fényvisszaverő. Ne feledkezzünk meg arról, hogy a tükröződő sugarak a kameráig tartó visszaútjuk során ismét elszenvedik az inverz négyzetes törvényt.

A kamera lencséjére érkező, kivérzett fénysugarakat az optika lencserendszere teszi ismételten próbára. Az F stop ( ismertebb nevén rekesz vagy blende ) érték a lencserendszer azon paramétere, amely megadja az optika csillapítását az átjutó fényre. Az F1,0 értékű nyílás a fény 100 %-át a szomszédos értékek az előzők felét engedik át.

Rekesz F1,0 F1,4 F2,0 F2,8 F4,0 F5,6 F8,0 F11 F16 F22
Osztási arány 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/512

Ha tehát van egy céltárgyunk 100 Lux megvilágítással, 18% reflexióval 2 méterre az F1,4 optikával felszerelt kamerától, akkor a CCD-re jutó megvilágítás

100 x 0,18 x 0,25 x 0,5 = 2,25 Lux

Hogy ez mire elég ? Az a kamerától függ. Valóságos példa, hogy a gyártók kameráik érzékenységének meghatározásakor a „még értékelhető kép”- hez szükséges minimális megvilágításra hivatkoznak. Ez a meghatározás két határozatlan jellemzőt tartalmaz, a szubjektív megítélésű “még értékelhető képet” és a “minimális megvilágítás” mérési körülményeit. Anélkül, hogy túlságosan belemerülnénk, a minimális megvilágítás rendszerint F1,0 optikával szerelt kamera szenzorára vonatkozik, a „még értékelhető kép”-pel meg aligha leszünk boldogok…Összegezve, ha a feketét feketének, a fehéret ragyogónak akarjuk látni, a bevilágítás jóval meg kell haladja a gyári minimum értékeket.

Háttérfény-kompenzáció és dinamikus tartomány

  • A pozícionálás létfontosságú. Törekedjünk arra, hogy a megvilágítás a kamera irányával egyező legyen, a téma a megvilágítással szemben helyezkedjen el. Ha a világítás a cél hátteréből érkezik sziluettesedés lép fel és elveszítjük a téma részleteit (például a nappali fény az ajtóban).
  • A képek használhatóságának érdekében a kamerakép részleteinek legfényesebb és legsötétebb részeinek a “dinamikus tartományban” belül kell lenniük. Próbáljuk megtartani a helyszín megvilágításának egyenletességét 3:1-nél nem rosszabb arányban, normál kamerák esetében A fény szóródásának illesztése a kamera látómezőjéhez a távoli cél.
  • A számítógépes modellezés olyan nagy teljesítményű ingyenes szoftverekkel, mint például a www.relux.biz sokat segíthet. 2013 óta a széles dinamikatartományú (WDR) kamerák használata egyre gyakoribb, de ezek sem fogják eltűntetni a gondatlan tervezés buktatóit a CCTV világításban.

Éjjeli megfigyelés világító eszközei

Éjjel az általunk érzékelt színeket nagymértékben befolyásolhatja a fényforrás által kibocsátott spektrum. A tökéletes nappali fényhez képest a volfrám / halogén lámpák kiváló színvisszaadást tesznek lehetővé, de a működési költségek magasak. Milyen lehetőségek vannak még ?

  • A “Fehér fény” megközelítések a fém halogén, a fluoreszcens és a LED-es lámpákból jók és jóval gazdaságosabbak.
  • A nagynyomású nátriumlámpák elterjedtek, de a színvisszaadásuk rosszabb.
  • A kamerák általában aktív AWB (automatikus fehéregyensúly) beállítással működnek, de ez sem tudja kijavítani a rossz színvisszaadást.
  • Az alacsony nyomású nátriumlámpák nagyon hatékonyak és elterjedtek, de csak sárga színt bocsátanak ki, így a színek megkülönböztetése nem lehetséges.
  • Ugyanez igaz a kamerák monokróm üzemmódjában használt infravörös fényre. Óvakodj, az IR fény alatt sötét kabátot és világos nadrágot viselő személytől, mert nappali fényben az árnyalatok megfordulhatnak az anyagok eltérő IR fényvisszaverése miatt.
  • A kamerák IR érzékenysége csökken a hullámhossz növelésével, következésképp több IR fényre van szükség ( watt / m2-ben) a kép előállításához. A helyszíni vizsgálatok erősen ajánlottak, ne támaszkodjunk a gyártó homályos becsléseire az IR-teljesítményre vonatkozóan.

Igen lényeges, hogy az optika eltérő módon fókuszálja a különböző hullámhosszúságú fénysugarakat. Az IR-korrigált lencséket úgy tervezték, hogy minimalizálják a defókuszáló hatásokat, amikor a látható nappali fényről, az infravörös éjszakai megvilágításra váltunk. Ha nem korrigált lencséket használunk, a fókuszt az írisz teljesen nyitott (minimális mélységélesség) IR fény alatt állítsuk be. Nappali fényben az írisz leszűkül, és a megnövekedett DoF ( mélységélesség ) elfedi a fókuszeltolódás hatásait.

A nem fedett ( látható fényű ) volfrámalapú IR lámpák ( 750nm körüli mély vörös fény ) kevesebb korrekciót igényelnek, mint a “félig fedett” lámpák (830 nm-es hullámhosszú narancssárga fény), és még kevesebbet, mint a “rejtett” lámpák (szinte láthatatlan 950 nm-es fény).

LED világítás

A LED-ek kétségkívül tovább bővítik a CCTV világítás arzenálját, mind a látható, mint az infravörös tartományban. Például a derítő lámpák kimenő teljesítménye növekedik és néhány dómkamera már saját világítást hordoz, különálló, statikus lámpákkal ellátott tömbök helyett.

A fénytervezés sokáig szó szerint a sötétben tapogatódzás művészete volt,, de egy tervezett CCTV világítás még mindig nem annyira rossz, mint az egyáltalán nem tervezett, a helyszínen talált eszközökre támaszkodó. Reméljük , hogy a fenti összefoglaló hozzájárul a világítási rendszerek sikeresebb megtervezéséhez.

Forrás: ifsecglobal.com

Írta fordította: Ecsedi Ákos

Kapcsolódó cikkek:

Hozzászólások