CCTV Básico
La forma mas sencilla de apreciar un sistema de CCTV es como un conjunto
cámara- Medio de transmisión – Monitor
“MONITOR”
CAMARA
“CABLE”
CAMARA
El primer componente es la cámara, la cual tiene 3 partes:
- Cámara (elemento Sensor)
- Lente
- Accesorios (Cubierta, fuente, soporte, etc…)
CAMARA
LENTE
ELEMENTOS SENSORES
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
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
El sensor CMOS realiza todas las funciones de conversión y
amplificación de la señal de video sobre el mismo espacio
utilizado para capturar la luz (imagen).
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.
CCD Standard
Super HAD
QUE ES SUPER HAD?
CCD Standard
Super HAD
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
instrumentos, el mas popular es el fluxometro.
Ambiente
Medida en lux
varios
Equivalente en K
Luz de estrellas
0.000005
Luz de luna
0.1
Amanecer/Atardecer
5 a 25
1200
Oficina iluminada
100 a 400
2800
Dia claro exteriores
10000 a 100000
6000 a 10000
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
ó
0.001 lux
( F1.4
5600K 30 IRE ) - Realista
( 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-5progressive-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.