Телевидение-ликбез

телевидение---автор Книжников ВВ

КАМЕРА

Благодаря открытию немецкого ученого Эйнштейна электрической природы фотоэффекта-----свет это электромагнитная волна! Принцип телевидения на электрической основе придумал русский ученый в 30-е годы прошлого века в СССР!более подробно смотри статью "оптика"

Все современные светоприёмные  видеоматрицы это законченный цифровой компонент формирующий поток информации для последующей обработки ----

через АЦП в стандартный аналоговый видео-сигнал или сжатие потока в стандартах кодирования для цифрового видео!!!

Видео-камера преобразует световой луч сфокусированный объективом на полупроводниковую матрицу в электрический сигнал с низкой частотой телевизионного аналогово сигнала 6Мгц или 25-30 кадров в секунду при построчной считки около 400-650 телевизионных линий в стандарте ПАЛ!

Точность распознавания объекта у аналогово телевидения при угле обзора оптического объектива в 90-100 град всего 1 метр длины на 100 метров расстояния до цели или коэффициент читаемости Kч=100/1

---

например

1) стоящий человек читается как вертикальная палочка при 100-150 метрах от камеры,

2) окна и двери как квадратики при 150-200 метров,

3) птицы и животные как шарики до 50 метров,

4) лицо и номерной знак распознаётся всего при 4-6 метрах,

5) автомобили как прямоугольники, деревья и кусты читаются до 400-600 метров,

6) поезда, корабли и мосты как вытянутая лента до 2-3 км,

7) самолёты, вертолёты, катера и яхты как треугольники 0.5-1 км,

8) коттеджи и дачи как кубики до 2 км,

9) небоскрёбы, трубы, башни и вышки как вертикальная палочка при 5-10 км!

При цифровой картинке идёт считывание изображения, как мгновенного фото с частотой 30-60 кадров в секунду при разрешающей способности матрицы от HD 1080х720 пикселей при формате 3/2 и FHD 1920х1080 -----эти показатели характерны для курсовых камер с минимальной задержкой 25-50 мс в режиме видео-онлайн на принципе ССД матрицы, когда вращающийся винт в кадре замирает ----но цветовая гамма имеет специфичные оттенки на любителя! Размер видеоматрицы курсовой микрокамеры обычно 1/3 дюйма по диагонали или около 8мм--- иногда 1/2.5 д,что лучше!

Для высоко-качественной съёмки используется формат 4К матрицы в экшен-камерах, где разрешающая способность в 4 раза выше FHD картинки, но требуется процессор огромной мощности и большая задержка-----эквивалентно фото 4000х3000=12Мб с частотой не менее 30 кадров в секунду или производительность чипа от 1000МГц/с! Обычно используют принцип СМОС матрицы, когда винт распадается на полосы----но цветовая гамма более естественная и приятная для глаз! Задержка по времени может доходить до 300 мс! Размер видеоматрицы экшен камеры обычно 1/2 дюйма по диагонали или около 13мм--- иногда 1/1.7 д,что лучше!

Коэффициент читаемости у цифры возрастает у FHD Kч=200/1----для 4K уже Kч=500/1 по сравнению с аналогом при том же угле обзора, то есть дальность распознавания предметов увеличивается в 2-5 раза!

при 8К Кч=700/1 четкость изображения сравнима человеческому глазу

Экспозиция по яркости определяется скоростью электронного затвора аналогично механическому фотозатвору на лепестках обычно от 1/30 в сумерках и до 1/100 000 секунды при ярком солнце!

Сейчас вовсю применяют режим динамического компрессора для видеокартинки с камеры WDR ----где яркие объекты затеняются, а темные высветляются при резких тенях от солнца, тогда читаемость по яркости многократно возрастает! Принцип работы компрессора следующий----на каждый выходной кадр с частотой 30 штук/сек делается два кадра с разной экспозицией короткая на яркое освещение и длинная на тени,затем картинки интегрируются(смешиваются)и выдаётся конечный кадр с подтянутыми яркостями в светлых и темных участках !!!

Специализированные матрицы чувствительные на приём света в инфракрасном диапазоне используются для ночного видения!

При дневном освещении от насыщенного ультрафиолета используют красный светофильтр----возрастает читаемость по цветам!

Угол обзора объектива FOV указывается по диагонали----но обычно на практике оператору важен угол обзора по горизонтали!

При угле менее 90-100 гр почти нет оптического искажения по периферии картинки типа рыбий глаз----естественное восприятие!

Оптимальный угол расположения камеры 30 гр вниз от горизонта для комфортного восприятия 3Д аксонометрии общего плана при наблюдении сверху на высотах 50-300м! При вертикальном положении распознавание образов затруднено!

При поиске "потеряшки" с высоты 30-50 м (чуть выше верхушек деревьев и строений) необходимо увеличить оптическое изображение 2-3 кратным зумом или замена объектива с панорамного в 90-110 гр на более узкий угол обзора 30-50 гр --- это эквивалентно 2-3 кратному приближению цели!!!

ЖК монитор

В современных видео-мониторах на принципе жидкокристаллического затенения пиксела на матрице от свето-диодной задней подсветки в белом цвете имеется контрастность изображения от 400 до 1000 при воспроизведении до 16 миллионов цветов! Разнообразие цветов и оттенков получается смешением трёх основных монохромных цветов---- голубой, зелёный, красный + черный для интенсивности яркости!

ЛЕД матрица это четырёх слойная структура на прозрачной подложке с отработанной технологией за 20лет и поэтому относительно дешёвая!

ОЛЕД---новый тип однослойных матриц на тонкой подложке,где все три основных цветовых пикселей в одной чёрной углеродной нано-сетке,благодаря чему яркость и контрастность на порядок выше и доходит до 10 000 при 1 миллиарде оттенков---- по глубине чёрного картинка близка к реальной !

Чем выше разрешающая способность матрицы видео-монитора и габариты, тем более подробную картинку по мелким деталям возможно прочитать при наличии высококачественного сигнала с борта дрона! Например для аналогово видео разрешение на экран не более 800х600 пикселей! Электропотребление обычно не более 1-10вт в зависимости от габаритов!

Используя эффект картинка в картинке можно сразу наблюдать курсовое изображение с наложенной телеметрией в углу и основное высококачественное в центре или дистанционно переключать камеры на борту!

Для комфортного наблюдения необходимо применять только матовый экран, чтобы посторонние блики не раздражали восприятие картинки! Самый удобный фармакор видеомонитора на улице это шлем-----нет засветки от неба и большой экран в отличии от очков!!!

более подробно смотри статью "аналог против цифры-онлайн видео"