Бестиарий ССTV 2003

В рубрику "" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Бестиарий ССTV 2003

"Заблуждения, заключающие в себе некоторую долю правды, - самые опасные".
Адам Смит, английский экономист (1723-1790)

Милости просим, уважаемые господа, в очередной отдел моего бестиария. Хочу отметить, что все опубликованные ниже заметки являются моим личным взглядом на те или иные высказывания и явления и не претендуют на абсолютную правоту (ни в каких "гуру" я лично не верю, да и вам не советую). Для того чтобы обеспечить преемственность материала, позволю себе еще раз (хоть я и не Карл Линней) привести мою классификацию мифов по родам:

1. Утверждение абсолютно справедливое для какого-либо массового частного случая неправомерно применяется к любым ситуациям.

2. Какой-либо параметр, введенный для новой техники, по аналогии со старой (для удобства восприятия), воспринимается буквально.

3. Какой-либо параметр субъективный по самой своей сути начинает подаваться как абсолютно объективный.

4. Существует несколько качественно разных стандартных методик измерения какого-либо параметра, а методика измерения, примененная в конкретном случае, не указывается.

Сегодня мы займемся моими любимыми бестиями первого рода.

Пластик - признак некачественного объектива

С тех пор как Волластон в 1812 году сделал один из первых универсальных объективов для фотокамер, представляющий собой мениск-одиночную линзу, у которой обе поверхности имели одинаковое направление кривизны, прошло довольно много времени и оптические технологии шагнули далеко вперед. Тем не менее все попытки заменить стекло более технологичным в обработке полимерным материалом (в просторечии именуемым пластиком - далее мы будем также придерживаться этого "термина" для краткости) были малоуспешными практически до конца ХХ века. Более того, за это время сформировалось устойчивое "народное" мнение, что объективы с пластиковыми линзами - некачественная, не побоюсь этого слова, дешевка. Достаточно набрать в поисковой Интернет-машине ключевое сочетание "пластиковые линзы", как на вас вываливаются тысячи сайтов, истошно кричащих об этом.

Однако, осторожно господа, мы с вами только что отловили "живьем" бестию первого рода по нашей классификации. Давайте забудем о действительно дешевой и малокачественной китайской масс-продукции в этой области и разберемся во всем не спеша. Такие недостатки, как изменение оптических параметров пластика со временем ("старение") и большая мягкость поверхности, достаточно легко исчезают при качественном подборе исходного материала. Настоящий недостаток качественного оптического пластика по сравнению с стеклом только один - принципиально большая потеря световой энергии при прохождении светового луча на единицу длины пути. Однако пластик имеет также и принципиальное технологическое достоинство - его можно сделать со сколь угодно сложным неоднородным распределением показателя преломления и коэффициента дисперсии по радиусу линзы. Вспомним о таком "естественном" и главном недостатке стекла как, хроматическая абберация. Пояснить это можно в нескольких словах: поскольку даже при очень сложном асферическом процессе изготовления стекло состоит из довольно больших "кусков" с одинаковым показателем преломления разным для каждой длины волны, то мы и получаем в результате изображение с разноцветными ореолами. Безусловно, люди давно научились строить многолинзовые системы - собственно объективы, полностью лишенные этого недостатка.

Однако на самом деле нас всю жизнь "обманывали" или точнее не говорили всей правды. На самом деле подбором сочетаний обычных оптических стекол удается свести в одну точку изображения, образованные лучами только двух каких-либо цветов (обычно это делают для синих и красных лучей, лежащих вблизи границ видимого диапазона спектра). При этом изображение, формируемое лучами третьего цвета - зеленого (середина видимого диапазона), не совпадает с этой точкой. Это несовпадение называют вторичным спектром, а объективы с подобным типом коррекции аберраций - ахроматами. В ахроматах из обычных стекол вторичный спектр достаточно велик, и окрас изображения всегда заметен. Вторичный спектр снижает качество изображения и ограничивает возможность развития относительного отверстия объективов, особенно длиннофокусных. Объективы с исправленным вторичным спектром (для которых изображение звезды выглядит таким же однотонным, как и для зеркальных систем) называют апохроматами. Используя обычные оптические стекла, исправить вторичный спектр невозможно. Для этого применяются оптические материалы с особым ходом кривой дисперсии: кристаллы или "особые" стекла. Для лучей трех длин волн двухлинзовая система может быть полностью ахроматизирована только при условии, если одна из линз изготовлена из "особого" стекла, которое по сравнению с обычными стеклами с тем же коэффициентом дисперсии, обладает уменьшенной или увеличенной относительной частной дисперсией в коротковолновой части спектра. Таким не слишком простым путем эта проблема может быть решена для видимой части спектра. А теперь предлагаю сделать простой эксперимент - возъмите свой самый любимый стеклянный "нехроматичный" массовый ССTV-объектив, сделайте на его основе простейший телескоп и направьте на самую яркую звезду ночного неба - вы будете неприятно удивлены. Наше счастье, что нам пока не надо охранять объекты от вторжения инопланетян и поэтому в реальной жизни проблема вторичного спектра для нас не слишком важна.

Обратите внимание (я для этого даже специально подчеркнул это слово), апохроматы полностью решают проблему только в видимой части спектра, а мы знаем, что основная чувствительность ПЗС-матриц наших камер лежит в инфракрасной (ИК) области. А для решения проблем с чувствительностью мы даже "насильно" расширяем спектр в ИК-область (так называемые IR-камеры) и даже готовы уже использовать цветные камеры типа "день/ночь" (достаточно света - дают цветное изображение, мало света - монохромное). Вот и начинают наши классные стеклянные объективы "хромать" (в смысле появления некоторой хроматической абберации). Выхода только три:

1. Сделать вид, что проблемы нет.

2. Ставить супермноголинзовые стеклянные объективы с ценой, много раз превосходящей камеру.

3. Поклониться в ножки пластику и позвать его на помощь.

На самом деле "мировой разум" уже сделал свой выбор и уверенно пошел по третьему пути. Конечно, эти новые объективы с пластиковыми элементами не имеют практически никакого отношения к пластиковым линзам недорогих фотоаппаратов, однако сути дела это не меняет. Принцип заложен здесь следующий - на поверхность обычной стеклянной линзы наносится слой синтетической смолы (или, если угодно, пластика), которому и придают необходимую сложную форму (рис. 1), полностью истребляя несведение лучей в фокальной плоскости в очень широкой области спектра, перекрывающей весь диапазон ПЗС матриц наших камер (рис. 2).

Подобную технологию уже несколько лет развивают несколько весьма уважаемых японских ком-паний, и даже название ей уже придумали -Hybrid Aspherics. Ну а в результате ее реализации появились вот такие вот объективы (рис. 3):

Что приятно - цена таких объективов всего на 15-20% выше чем у их полностью стеклянных аналогов. Словом, слава пластику и массовому японскому производству!

Самый лучший метод цифрового сжатия видеосигнала

Эффективность работы большинства цифровых видеосистем во многом определяется примененными в них алгоритмами сжатия видеосигнала. Поэтому вполне понятно, что часто люди какой же из великого разнообразия существующих методов и их модификаций лучше. Сторонники каждого из них с пеной у рта доказывают, что их любимый метод самый лучший: "Вы только посмотрите, как здорово у нас на нем работает наша подпрограмма для чего-либо". На самом деле каждый старается создать таким образом очередную бестию первого рода, поскольку сам вопрос в такой постановке уже ошибочен. Ну не существует просто метода сжатия, одинаково хорошего для всего круга возможных задач. Поэтому правильно было бы поставить вопрос по другому: какой метод сжатия самый лучший для решения той или иной задачи? И хотя и в этой постановке остается много дискуссионных моментов, однако здесь все же можно привести некоторые адекватные рекомендации. Таким образом, по состоянию на конец 2003 году могу привести следующие мои рекомендации (табл. 1).

Интересно отметить, что если сложить все звездочки у каждого из методов, оказывается что эта сумма одинакова практически у всех методов (кроме весьма специфического MPEG4). Таким образом спорить о том, какой метод лучше в общем случае, можно до бесконечности. Также могу сообщить, что некоторые производители цифровых видеосистем, уже поняли и признали этот факт. И даже пытаются решить эту проблему путем введения возможности переключения между различными типами сжатия, в зависимости от решаемой в каждом конкретном случае задачи. Разумеется, это пока половинчатое решение, поскольку речь идет только о программных кодеках.

Алюминевые кожуха лучше пластиковых

Ох уж и досталось же пластику от человеческого консерватизма. Уже и двигатели машин из него делают, а все равно нет к нему доверия потребителя. Воистину "люди гибнут за металл", все мы готовы ему простить: и то, что ввиду значительной теплопроводности металлического корпуса немалая часть мощности нагревателя расходуется на обогрев атмосферы (а мы поставим два "во каких!" нагревателя и будем обогревать за свой счет окружающую среду), и то что для химически вредных сред надо применять тяжеленные стальные кожухи, и даже табличку готовы повесить - "Не царапать!" Между тем в чем основное назначение кожуха? Защищать камеру от вредных внешних механических и климатических (влага и температурный режим) воздействий. С точки зрения климати-ки пластик вне конкуренции. Для иллюстрации приведем снова (более подробно об этом было написано в статье А.М. Коровкина в СБ № 2 (50) за 2003 год) результаты сравнительных испытаний гермокожухов из алюминия (HEM) и пластика (VERSO ) (для чистоты эксперимента оба кожуха производства одной компании) (рис. 4). Обе тестируемые модели оснащены нагревателями одинаковой мощности 20 W.

Обеспечить герметичность пластиковой конструкции гораздо проще, чем металлической (плюс малые механические изменения пластика в широком диапазоне температур). Если подобрать необходимый композитный состав, можно его сделать абсолютно нечувствительным к агрессивной химической среде. С точки зрения механической прочности -есть разновидности пластика, которые практически невозможно не только разбить, но и помять вручную с использованием любых тяжелых инструментов. Словом, нет никаких разумных оснований не доверять полимеру. Недаром практически вся Европа переходит именно на такой тип кожухов как для внутреннего, так и наружного использования. За металлом пока только остались индустриальные и взрывоопасные применения.

Практически весь мир перешел только на цветные CCTV

Тезис о том, что монохромные системы CCTV практически "вымерли" во всем мире (кроме СНГ) настолько часто произносится, что его правильность уже почти ни у кого не вызывает сомнения.

Однако, давайте попробуем взглянуть на него через лупу статистических данных.

Если из этой таблицы исключить Россию и посчитать средний процент, можно получить "среднепроцентное" соотношение, приведенное на рис. 5.

Казалось бы, это более или менее соответствует рассматриваемому тезису, однако, если учесть объемы рынков CCTV приведенных регионов, реальное соотношение получится иным (Рис. 6).

Наверное, для кого как, но лично для меня 32% монохромных CCTV еще далеко не означает их "смерть". Более того, могу утверждать, что доля этих систем хотя и будет еще падать, однако постепенно займет на рынке свою стационарную нишу (отнюдь не нулевую). Другое дело, что вполне может возникнуть следующий парадокс.

Поскольку технологические процессы все более и более концентрируются на производстве цветных систем (в развитие монохромных камер уже сейчас многие европейские компании перестали инвестировать деньги, а японцы просто полностью перешли на цветные матрицы), хорошие (а только такие и останутся) монохромные камеры могут стать дороже цветных такого же уровня качества. Кстати, столь стремительному переходу технологии на цвет мы обязаны не столько изменению собственных потребностей рынка CCTV, сколько развитию потребительского рынка (мобильные телефоны, демонстрационное видеооборудование, цифровое фото и т.д.).

Возвращаясь к российскому рынку, из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в России у цветных систем очень хорошие перспективы роста в ближайшие годы. В нашей стране увеличение доли этих систем во многом идет рука в руку с ростом популярности цифровых систем видеонаблюдения, поскольку последние изначально ориентированы на работу с любым типом видеосигнала, а черно-белые компьютерные мониторы стали уже достоянием технических музеев.

Г.И. Макаров
Редактор раздела "Видеонаблюдение"

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2004
Посещений: 7335

Автор Макаров Г. И. Редактор раздела "Видеонаблюдение" Всего статей:  34

В рубрику "" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций