В Лаврус - Охранные системы Страница 29

Чувствительные элементов телевизионных камер на ПЗС-матрицах выше в нижней части спектра, т. е. в "красной" области.

Поверхности большинства объектов съемки отражают свет по-разному. Их яркость зависит от угла падения света и от угла наблюдения.

Интервал яркости объекта съемки -- отношение между яркостью самой темной и самой светлой деталями объекта съемки. При одинаковых условиях освещения объекты съемки и их детали видны потому, что они отличаются друг от друга по яркости. Разница в отражательной способности деталей в этих объектах определяет и их интервал яркостей.

Например, в пасмурную погоду все объекты освещены рассеянным светом неба приблизительно одинаково и интервал яркостей у них сравнительно невелик. В ясную солнечную погоду объекты съемки освещены прямым солнечным светом и рассеянным светом неба. Детали в тенях объекта освещены только рассеянным светом неба.

В данном случае интервал яркостей зависит не только от их отражательной способности, но и от контраста освещения. Контраст освещенности -- отношение освещенности прямым солнечным светом вместе с рассеянным светом неба к освещенности только рассеянным светом. Общий интервал яркостей объекта в этом случае значительно возрастает.

Свет, исходящий от объектов, зависит не только от спектрального состава освещающего света, но и от цвета самих объектов, их спектральной отражающей способности. Когда белый свет освещает объект, то одни из спектральных составляющих отражаются, а другие поглощаются. Отраженные лучи определяют не только яркость, но и цвет объекта при данном освещении.

При использовании камер черно-белого изображения спектральная характеристика объекта не имеет существенного значения. При использовании цветных -- цвет объекта становится фактором, определяющим интервал яркостей применительно к каждому из трех основных цветов.

В табл. П.ta_02 приведены ориентировочные интервалы яркостей для типичных объектов съемки при использовании черно-белой телевизионной камеры. В таблице указаны интервалы для разного по контрастности освещения -- для солнечного освещения и солнца с облачностью. Их следует учитывать при выборе расположения и технических характеристик камер.

Реальный воспроизводимый телевизионной камерой интервал яркостей, принятый для характеристики некоторого среднего объекта редко превышает 1:50.

Естественные источники освещения

Источниками естественного освещения являются прямой солнечный свет и солнечный свет, рассеянный атмосферой.

При освещении солнцем, легко заметить, что поверхности объектов съемки, в зависимости от времени дня, состояния погоды и времени года, освещаются по-разному.

Непостоянство по интенсивности и спектральному составу энергии излучения -- главная особенность естественного освещения.

К закономерным факторам, влияющим на изменчивость естественного освещения, относятся высота солнца над горизонтом и расположение по отношению к нему объекта съемки.

К случайным факторам изменчивости естественного освещения относится состояние атмосферы -- солнечно, дождь, туман и т.п.

Спектр излучения дневного освещения также не бывает постоянным и меняется в зависимости от тех же факторов. Он изменяется, например, от того, как расположен объект съемки -на солнце или в тени.

В первом случае объект освещается более "теплым" прямым солнечным светом в сочетании с рассеянным светом неба.

Во втором -- более "холодным" светом голубого неба. Освещение в тенях светом неба хорошо заметно, например, на снегу в солнечный день.

Немаловажным случайным фактором, влияющим на дневное освещение и его спектр, является отражение света от земли, травяных покровов, стен зданий и других окружающих объектов.

В ранние утренние и предвечерние часы в солнечном свете содержится значительно больше оранжевых и красных лучей, чем в средине дня. Такие колебания также зависят от атмосферных условий, времени года и географической широты.

С восходом солнца постепенно увеличивается не только интенсивность света, но и его цветовая температура. Частицы воздуха меньше поглощают лучи коротковолновой части спектра (фиолетовых, синих и голубых).

В зависимости от высоты солнца над горизонтом естественное освещение делится на периоды эффективного, нормального и зенитного освещения. В табл. П.ta_03 приведены характеристики для двух широт для разных времен года.

Период эффективного освещения (высота солнца 13...15°) характеризуется малой освещенностью и большим содержанием оранжево-красных лучей в естественном освещении. Солнечные лучи при восходе и заходе солнца почти равноценны свету ламп накаливания. Их цветовая температура составляет 3000...3200 К. При этом камеры на ПЗС обеспечивают нормальное изображение.

Наиболее благоприятным является период нормального освещения (высота солнца 15...60°). В этот период спектр излучения мало меняется и ему соответствует плавно изменяющаяся освещенность.

Источники искусственного освещения

К источникам искусственного освещения относятся:

лампы накаливания;

галогенные лампы;

люминесцентные лампы.

Они различаются по электрическим и световым характеристикам

Электрические характеристики: напряжение питания, сила и род тока, потребляемая мощность и схема включения.

Световые характеристики: световой поток и световая отдача, характер распределения силы света в пространстве и спектральная характеристика излучения.

Лампы накаливания

Для искусственного освещения используются осветительные, зеркальные, прожекторные и галогенные лампы накаливания.

Осветительные лампы накаливания общего назначения имеют продолжительность горения не менее 1000 часов. Цветовую температуру 2700...3000 К°.

Цветовая температура галогенных ламп практически постоянна в течение всего срока службы, который в 3...5 раз превышает срок службы обычных ламп при тех же светотехнических показателях.

Лампы с галогенным циклом выдерживают большие перепады температур и не боятся тепловых ударов (попадания капель дождя или снега на горящую лампу).

В люминесцентных лампах невидимое ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое люминофором, нанесенным на внутреннюю поверхность лампы. В колбу лампы вводится газ аргон и некоторое количество паров ртути.

Люминесцентные лампы экономичны, но требуют специальной пускорегулирующей аппаратуры.

По цветности излучения лампы различаются на четыре типа:

лампы дневного света ЛД, цветовая температура 6750+800 К;

лампы белого света ЛБ, цветовая температура 3500+300 К;

лампы холодного белого света ЛХБ, цветовая температура 4300+400 К;

лампы теплого белого света ЛТБ, цветовая температура 2700...2800 К.

Импульсные источники света

Иногда при ТВ съемке нужно использовать осветительное оборудование, работающее на иной частоте, чем передающая камера. Такие проблемы появятся при освещении объектов съемки импульсными источниками света.

Ряд источников света -- люминесцентные и газоразрядные лампы, не обеспечивают постоянства излучаемого светового потока. Световой поток от таких источников изменяется с частотой источника электропитания. Когда используется передающая ТВ камера, работающая на отличной от этих приборов частоте, формируемое изображение становится мелькающим.

Чтобы устранить указанный дефект, фирма Sony предложила использовать в своих телекамерах стандарта 625/50 скорость электронного затвора 1/100 с, а в камерах стандарта 625/60 -скорость 1/60 с. При этом время экспозиции составляет значение, равное примерно одному полному периоду действия источника света перечисленных выше типов.

Более того, в данном случае ТВ камера никоим образом не "привязана" к частоте источника электропитания, фазовые соотношения камеры и источника неопределенны, а каждое ТВ поле формируется за один полный цикл действия источника света и, как следствие, мелькание растра изображения сводятся к минимуму.

Однако трудности при использовании импульсных источников света могут возникнуть даже при точном совпадении частоты смены ТВ полей в передающей камере с частотой работы источника электропитания. Это происходит в случае, когда скорость электронного затвора очень высока.

При съемке с импульсными источниками света в красной, зеленой и синей областях спектра часто отличаются, например, синий значительно "короче" двух других. В подобных обстоятельствах, даже когда частота смены полей передающей камеры и частота источника электропитания не синхронизированы, фазы их медленно изменяются.

Относительная яркость сигналов RGB также изменяется, вызывая в цветном изображении процесс колебаний цвета от синего до желтого (в черно-белых камерах происходит волнообразное изменение яркости).