CCTV Básico CAMARA “CABLE” “MONITOR”
CAMARA CAMARA LENTE
ELEMENTOS SENSORES CCD La cámara contiene el elemento sensor que capta la imagen. Hay dos clases de elementos sensores: – CCD (Charged Coupled Device) – CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Ambos dispositivos convierten la luz en voltaje (fotones > electrones > señal de voltaje) usando el efecto fotovoltaico.
CCD En el CCD el proceso de conversión de luz a electricidad se hace en el elemento sensor y la conversión análoga a digital se hace en un elemento separado.
CMOS
CCD Y CMOS A principio de los 70’s, la industria de la seguridad se inclinó por el CCD debido a que ofrecía mayor calidad de imagen con la tecnología disponible en ese momento; la cantidad de circuitos montados sobre el sensor CMOS dificultaban la supresión del ruido en la señal de video.
Debido a esto nos enfocaremos en las características de los dispositivos CCD.
CCD El CCD fue inventado por Willard Boyle y George Smith en Bell Laboratories en 1969
CCD COLOR “Los pixeles del CCD registran tres colores diferentes: verde, azul y rojo (abreviado "RGB", del inglés Red, Green, Blue), por lo cual tres píxeles, uno para cada color, forman un conjunto de células fotoeléctricas capaz de captar cualquier color en la imagen”.
“Para conseguir esta separación de colores la mayoría de cámaras CCD utilizan una “mascara de Bayer” que proporciona una trama para cada conjunto de cuatro píxeles de forma que un pixel registra luz roja, otro luz azul y dos píxeles se reservan para la luz verde (el ojo humano es más sensible a la luz verde que a los colores rojo o azul)” www.wikipedia.org
QUE ES HAD? HAD es la sigla de Hole Accumulation Diode, es la tecnologia que se usa para reducir el ruido en la señal y asi obtener una mejor calidad de imagen.
QUE ES SUPER HAD? Los CCD estandar tienen un espacio considerable entre cada uno de los microlentes que enfocan la imagen a los pixeles. La tecnologia SuperHAD reduce al minimo el espacio entre cada microlente, de tal forma que se tiene mayor claridad en la imagen. Super HAD CCD Standard
QUE ES SUPER HAD? Super HAD CCD Standard
QUE ES RESOLUCION? La resolucion indica la cantidad de elementos sensores que tiene el CCD para la captura de la imagen.
Normalmente la resolucion se mide en lineas verticales y horizontales, tambien se mide en pixeles (picture element).
SEÑAL DE VIDEO Hay dos tipos de señal de video : Interlazado (interlace) Scan Progresivo
El video interlazado se forma en dos tiempos: Primero se recoje el video de las lineas impares y se arma una “pseudoimagen” llamada campo (field), luego se hace el mismo proceso con las lineas pares, “montando” otro campo sobre el campo formado inicialmente por las lineas pares, al resultado final se le conoce como cuadro (frame). En el formato NTSC (National Television System Committee) este proceso se realiza 30 veces por segundo (60 campos por segundo equivalen a 30 cuadros por segundo), a esto lo conocemos como movimiento real (“full motion”)
VIDEO INTERLAZADO
VIDEO DE SCAN PROGRESIVO En el video de scan progresivo, la imagen se obtiene con un solo escaneo del total de las lineas, 60 veces por segundo. En la industria de seguridad los equipos trabajan con video interlazado, el cliente debe tener en cuenta esto en el momento de integrar con dispositivos de alta definicion (DVD, HDTV,…)
LINEAS DE RESOLUCION Volviendo a la resolucion, hay que tener en cuenta que de todas las lineas, algunas se usan para efectos de sincronismo de la señal de video ( y tambien para efectos de descanso de las pantalllas), por lo que hay que saber tambien la cantidad de lineas o pixeles efectivos, por ejemplo la cámara Samsung SSC-C4305 tiene:
Total de Pixeles: 811 x 508 Pixeles Efectivos: 768 x 494
Cuando la resolucion se expresa en pixeles (por ejemplo 470,000 pixeles), se puede calcular la resolucion horizontal aproximada dividiendo entre 1000 (470 lineas)
ILUMINACION La iluminacion se mide normalmente en luxes, la definicion tecnica de lux es “intensidad luminosa equivalente a 1/60 de la intensidad de un centimetro cuadrado de un cuerpo negro a la temperatura de solidificacion del platino”, una definicion mas sencilla es la de una intensidad que genera una vela a una distancia de un metro.
ILUMINACION Para medir la intensidad luminosa existen varios instrumentos, el mas popular es el fluxometro.
ILUMINACION Inicialmiente los fabricantes no teniamos unificados los criterios para expresar la sensibilidad de una cámara.
El IRE (Institute of Radio Engineers) definio un nivel de 0.5 voltios medidos en la señal de video (70 IRE) como el nivel de iluminacion minima (usando la mayor apertura de lente y ganancia de la cámara). El nivel de color negro son 7,5 IRE y el del blanco son 100 IRE (0,714 V)
Sin embargo para poder comparar las cámaras, tambien debe indicarse la apertura del lente y la ganancia a la que el fabricante programa la cámara para las medicion, el tipo de luz y la reflectancia del objeto al que la cámara apunta
F-STOP La apertura de un lente se mide en F-Stop, es el radio de la distancia focal del lente y el diametro de apertura. Mientras sea menor el numero de F-Stop, el lente permite un mayor paso de luz
TIPO DE LUZ El tipo de luz usada afecta la sensitividad de la cámara. Una fuente con 600 nm genera en un CCD 10 veces mas electrones que si usaramos una fuente de 900 nm.
La Temperatura de Color se expresa en grados Kelvin
ILUMINACION Una medicion realista debe indicar los parametros anteriormente mencionados. Por ejemplo una cámara podria cumplir las siguientes especificaciones:
1 lux ( F1.4 5600K 30 IRE ) – Realista ó 0.001 lux ( F 0.75 5600K 10 IRE ) – “Ajustado”
Un lente de F 0.75 puede costar alrededor de U$30,000, no se encuentra en la industria de la seguridad. Adicionalmente una señal de 10 IRE es apenas superior al ruido de la imagen, asi que no se veria nada
COMPENSACION DE LUZ DE FONDO (BLC) Es un circuito que le permite a la cámara atenuar el efecto de tener dos ambientes con distintos niveles de luz. Esto se realiza dividiendo la imagen en zonas y haciendo el ajuste para cada zona.
RELACION señal A RUIDO Indica que tanto “sobresale” la señal de video sobre el ruido generado por la circuiteria de la cámara. Se mide en dB y actualmente se aceptan niveles iguales o superiores a los 50 dB.
AGC Automatic Gain Control (Control Automatico de Ganancia) amplifica el nivel de la señal de video, esto se aprecia con una imagen “mas iluminada”, pero igualmente incrementa el nivel de ruido.
Es el equivalente a subir el volumen de un equipo de sonido, si la señal tiene ruido, este tambien se amplifica.
La relacion S/N siempre se mide con el AGC apagado
SINCRONISMO Cuando hay distintas cámaras conectadas a un sistema de secuencia , como una matriz, un DVR o un multiplexor, y son alimentadas con voltaje AC, se puede presentar un problema de “desajuste de fase” si las cámaras se alimentan de distintas fases, esto debido a que la señal de video se sincroniza con la frecuencia del voltaje de alimentacion. Si la alimentacion es DC, se puede usar la sincronizacion interna, si la alimentacion es AC se toma una cámara como referencia y el resto se ajustan a esa cámara.
SINCRONISMO A continuacion se ve el mecanismo de ajuste en distintos modelos de Samsung (con un potenciometro o por medio de menu en las cámaras digitales) SCB-331A SCC-131A SCC-C4305
TIPO DE DRIVE DE LENTE En la industria hay dos tipos de control para los lentes autoiris: DC y Video En los lentes A.I. Video el control lo realiza el lente; en los A.I. DC el control lo realiza la cámara.
Una posicion incorrecta del switch puede danar el lente y/o la cámara
QUE ES EL ELC/AES? Electronic Light Control o Automatic Electronic Shutter es un mecanismo que tienen las camaras para ajustarse a condiciones de baja luz, variando el tiempo que se demora el CCD en descargar los electrones al circuito DSP, normalmente entre 10 microsegundos y 10 milisegundos. Al retrasar la descarga, se acumulan mas electrones, logrando un efecto de mayor sensibilidad, pero a la vez generando un retardo en la formacion de la imagen, causando un efecto de imagen “retardada”.
QUE ES EL ELC/AES? El AES se recomienda para el uso en camaras en interiores, junto con lentes de iris manual.
El AES NO debe usarse con lentes autoiris, pues los dos controles (AES y lente AI) nunca logran ajustarse.
Montaje C/CS En la industria hay dos formatos para el montaje de los lentes: C y CS Para los lentes montaje C algunas cámaras incluyen un anillo adaptador, otras incluyen ese montaje en la cámara. Montaje Lente Tipo C En SCC-B2303
Funcion Dia / Noche La función DIA NOCHE permite un alto rendimiento de la cámara en condiciones de poca iluminación, la cámara automáticamente cambia a B/N para tener mejor sensibilidad, esto lo hacen los CCD con tecnologia EXView
Que es EX-View? Es una tecnologia desarrollada para que los CCD tengan una mayor sensibilidad, casi el doble para el rango de luz visible y 4 veces para el rango infrarojo. Hay que tener en cuenta que con esta tecnologia el CCD es susceptible a daños en los pixeles, causando que se vean “puntos muertos” en la imagen.
QUE ES EL AWB? El AWC (Automatic White Balance) permite ajustar la imagen basado en el nivel del color blanco. Cuando el ajuste no es correcto, los objetos de ese color tienen un tono azulado. Cuando esta en modo automatico, al detectar un cambio de luz se cambia el color de la pantalla.
QUE ES EL RANGO DINAMICO? Es la relacion entre la cantidad de luz mas baja y la mas alta presente en la imagen. En casos donde se presenta contraluz la mayoria de CCD no pueden ajustar la imagen para presentar correctamente tanto la imagen de adentro como la de afuera. Rango Dinamico Estandar
WDR Wide Dynamic Range es una tecnologia por la cual la camara es capaz de corregir este problema ampliando el rango hasta 128 a 1. El ojo humano tiene un rango dinamico de 1000 a 1
BIBLIOGRAFIA Los siguientes sitios se usaron como fuente de consulta: http://www.securitysamsung.com http://www.gviss.com http://www.dalsa.com/markets/ccd_vs_cmos.asp CCD vs. CMOS: Facts and Fiction by Dave Litwiller, in Photonics Spectra, January 2001 (385k PDF) http://videoexpert.home.att.net http://www.sony.net/Products/SC-HP/pro/image_senser/color_video.html http://www.sony-asia.com/cybershot/technology/imagequality.html#hadccd http://www.mintron.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/CCD http://www.securityideas.com/howthingswork.html http://www.hometheaterhifi.com/volume_7_4/dvd-benchmark-part-5-progressive-10-2000.html http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/734 http://www.allthings.com.au/Catalogue/Appnotes/index.html#Blemish http://www.cctvlabs.com/Theory/theory.html http://cctv-focus.com/ http://hometown.aol.com/ajaynejr/kell.htm http://hometown.aol.com/ajaynejr/vidres.htm#QuickHor.