Библия видеонаблюдения цифровые и сетевые технологии стр.89
Рис. 5.22. Принцип работы прибора с зарядовой связью (ПЗС)
Горизонтальный сдвиговый регистр считывания
Рис. 5.23. Принцип кадрового переноса
Итак, если включен электронный затвор, он может переключаться в пределах от нормальной скорости экспозиции в 1/50 с (1/60 с) до более высокой (менее продолжительной) в зависимости от условий освещенности. Теоретически экспозиции, длиннее 1/50 с (1/60 с для EIA), не могут использоваться из-за потери ощущения движущегося изображения. В некоторых ПЗС-телекамерах возможны более длительные экспозиции, и такой режим называется интеграцией (накоплением заряда. Прим. ред.). В некоторых последних разработках, включающих цифровую обработку сигнала, интеграция включается автоматически, когда освещенность объекта падает ниже заданного уровня. Это особенно ценно в отношении цветных телекамер, но пока реализовано только для черно-белых телекамер (В современных цветных телекамерах с целью повышения их чувствительности реализован режим День/Ночь, благодаря чему при уменьшении освещенности ниже определенного уровня телекамера автоматически переключается на работу в черно-белом режиме. Прим. ред.). Плата за это - потеря гладкости движения (в режиме накопления мы не можем получить 50 полей/с), которая заменяется видимостью движения, аналогичной прерывистому воспроизведению с time-lapse видеомагнитофона.
Уменьшение размеров пиксела в матрицах со строчным переносом косвенно снижает минимальную освещенность матрицы. Эта проблема может быть разрешена очень просто (хотя технологически это не очень легко) — поверх каждого пиксела помещается микролинза. Микролинза концентрирует весь падающий свет на маленькую область, на сам пиксел, и эффективно увеличивает минимальную освещенность. На сегодняшний день наибольшее распространение в видеонаблюдении получили матрицы со строчным переносом заряда.
Рис. 5.24. Принцип строчного переноса
Типичный разрез ПЗС-матрицы со строчным переносом и с микролинзами приведен на рис. 5.27. Как видно, микроструктура матрицы становится довольно сложной, когда речь идет о высококачественном сигнале.
Самый лучший проект — это последняя разработка, матрица с кадрово-строчным переносом, которая обладает всеми характеристиками строчного переноса плюс уменьшение вертикального ореола и лучшее отношение сигнал/шум. Как можно заключить из упрощенной схемы, такая матрица работает со срочным переносом на верхней части матрицы, то есть имеет электронный затвор, но изображение не удерживается в колонках маски в течение экспозиции следующего поля, а сдвигается вниз в более защищенную область маски.
В такой матрице вертикальный ореол еще меньше, а также увеличивается отношение сигнал/шум. Здесь также используются микролинзы для улучшения минимальной освещенности. ПЗС-матрицы
Рис. 5.25. Сравнение традиционных схем с микролинзами и новой концепции Exwave фирмы Sony
Следует отметить, что независимо от того, насколько совершенна электроника телекамеры, если качество источника информации — ПЗС-мат-рицы — очень высокое, то и телекамера будет высшего качества. Противоположное тоже верно, т.е. даже если ПЗС-матрица наивысшего качества, но электроника камеры не в состоянии обработать ее наилучшим возможным способом, то весь комплект будет комплектом второго класса.