ОСВЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ОХРАНЫ

ОСВЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ОХРАНЫ Свет — один из видов электромагнитного излучения, который вызывает зрительные ощущения. Электромагнитные колебания характеризуются двумя параметрами: длиной волны и энергией излучения. Длинаволны измеряется в нанометрах (миллионных долях метра --нм). Видимый свет занимает узкий участок спектра, приблизительно от 380 до 760 нм.Участок спектра от 760 нм до 340 мкм называется инфракраснымсветом, а от 10 до 380 нм-- ультрафиолетовым. Различие в длине волны светавоспринимается как различие по цветам. Зрительныеощущения различаются как в количественных соотношениях по яркости, так икачественно по цветности. Весь спектр, содержащий в определенном соотношениилучи всех длин волн от 380 до760 нм, вызывает ощущение белого цвета. Примером белого цвета является естественныйсвет солнца или свет от обычных ламп накаливания. Такой свет называетсясложным излучением. Свет, состоящий из колебаний только одной длины волны,называется простым, или монохроматическим излучением. Энергия при длине волны560 нм принята за 100%. Для удобства сравнения различных тепловых излучателей используют число, указывающее цветовуютемпературу излучения. Понятие цветовой температуры распространяетсятолько на такие излучения, спектр которыхблизок к тепловому (например, свет ламп накаливания)и выражается в градусах Кельвина. Различные источники излучения излучают не одинаковыйспектр. В зависимости от типа источника света различаютнепрерывный, смешанный и линейчатый спектры излучения. Непрерывный спектр излучают источники света, излучениекоторых определяется температурой их нагрева, например, лампынакаливания. Смешанный спектр имеет излучение газоразрядных источниковсвета, например, люминесцентных ламп. Их излучение можноохарактеризовать величиной цветовой температуры толькоприближенно. Линейчатый спектр имеют газоразрядные натриевые лампы,ртутные лампы низкого давления, неоновые рекламные огни и т.д.,к которым понятие цветовой температуры применить невозможно. Сравнивая ощущения, вызываемые в глазу излучениемразличных длин волн одинаковой интенсивности, обнаруживается,что глаз не одинаково чувствителен к лучам различных длин волн.Наибольшей чувствительностью глаз обладает к желто-зеленымлучам с длиной волны 560 нм. Чувствительные элементов телевизионных камер наПЗС-матрицах выше в нижней части спектра, т. е. в "красной"области. Поверхности большинства объектов съемки отражают светпо-разному. Их яркость зависит от угла падения света и от угланаблюдения. Интервал яркости объекта съемки — отношение междуяркостью самой темной и самой светлой деталями объекта съемки.При одинаковых условиях освещения объекты съемки и их деталивидны потому, что они отличаются друг от друга по яркости.Разница в отражательной способности деталей в этих объектахопределяет и их интервал яркостей. Например, в пасмурную погоду все объекты освещенырассеянным светом неба приблизительно одинаково и интерваляркостей у них сравнительно невелик. В ясную солнечную погодуобъекты съемки освещены прямым солнечным светом и рассеяннымсветом неба. Детали в тенях объекта освещены только рассеяннымсветом неба. В данном случае интервал яркостей зависит не только от ихотражательной способности, но и от контраста освещения.Контраст освещенности — отношение освещенности прямымсолнечным светом вместе с рассеянным светом неба к освещенноститолько рассеянным светом. Общий интервал яркостей объекта вэтом случае значительно возрастает. Свет, исходящий от объектов, зависит не только отспектрального состава освещающего света, но и от цвета самихобъектов, их спектральной отражающей способности. Когда белыйсвет освещает объект, то одни из спектральных составляющихотражаются, а другие поглощаются. Отраженные лучи определяют нетолько яркость, но и цвет объекта при данном освещении. При использовании камер черно-белого изображенияспектральная характеристика объекта не имеет существенногозначения. При использовании цветных — цвет объекта становитсяфактором, определяющим интервал яркостей применительно ккаждому из трех основных цветов. Реальный воспроизводимый телевизионной камерой интерваляркостей, принятый для характеристики некоторого среднегообъекта редко превышает 1:50. Естественные источники освещения Источниками естественного освещения являются прямойсолнечный свет и солнечный свет, рассеянный атмосферой. При освещении солнцем, легко заметить, что поверхностиобъектов съемки, в зависимости от времени дня, состояния погодыи времени года, освещаются по-разному. Непостоянство по интенсивности и спектральному составуэнергии излучения — главная особенность естественногоосвещения. К закономерным факторам, влияющим на изменчивостьестественного освещения, относятся высота солнца над горизонтоми расположение по отношению к нему объекта съемки. К случайным факторам изменчивости естественного освещенияотносится состояние атмосферы — солнечно, дождь, туман и т.п. Спектр излучения дневного освещения также не бываетпостоянным и меняется в зависимости от тех же факторов. Онизменяется, например, от того, как расположен объект съемки --на солнце или в тени. В первом случае объект освещается более "теплым" прямымсолнечным светом в сочетании с рассеянным светом неба. Во втором — более "холодным" светом голубого неба.Освещение в тенях светом неба хорошо заметно, например, наснегу в солнечный день. Немаловажным случайным фактором, влияющим на дневноеосвещение и его спектр, является отражение света от земли,травяных покровов, стен зданий и других окружающих объектов. В ранние утренние и предвечерние часы в солнечном светесодержится значительно больше оранжевых и красных лучей, чем всредине дня. Такие колебания также зависят от атмосферныхусловий, времени года и географической широты. С восходом солнца постепенно увеличивается не толькоинтенсивность света, но и его цветовая температура. Частицывоздуха меньше поглощают лучи коротковолновой части спектра(фиолетовых, синих и голубых). В зависимости от высоты солнца над горизонтом естественноеосвещение делится на периоды эффективного, нормального изенитного освещения. Период эффективного освещения (высота солнца 13...15Ш)характеризуется малой освещенностью и большим содержаниеморанжево-красных лучей в естественном освещении. Солнечные лучипри восходе и заходе солнца почти равноценны свету лампнакаливания. Их цветовая температура составляет 3000...3200 К.При этом камеры на ПЗС обеспечивают нормальное изображение. Наиболее благоприятным является период нормальногоосвещения (высота солнца 15...60Ш). В этот период спектризлучения мало меняется и ему соответствует плавно изменяющаясяосвещенность. Источники искусственного освещения К источникам искусственного освещения относятся: лампы накаливания; галогенные лампы; люминесцентные лампы. Они различаются по электрическим и световымхарактеристикам Электрические характеристики: напряжение питания, сила ирод тока, потребляемая мощность и схема включения. Световые характеристики: световой поток и световая отдача,характер распределения силы света в пространстве и спектральнаяхарактеристика излучения. Лампы накаливания Для искусственного освещения используются осветительные,зеркальные, прожекторные и галогенные лампы накаливания. Осветительные лампы накаливания общего назначения имеютпродолжительность горения не менее 1000 часов. Цветовуютемпературу 2700...3000 КШ. Цветовая температура галогенных ламп практически постояннав течение всего срока службы, который в 3...5 раз превышаетсрок службы обычных ламп при тех же светотехническихпоказателях. Лампы с галогенным циклом выдерживают большие перепадытемператур и не боятся тепловых ударов (попадания капель дождяили снега на горящую лампу). В люминесцентных лампах невидимое ультрафиолетовоеизлучение преобразуется в видимое люминофором, нанесенным навнутреннюю поверхность лампы. В колбу лампы вводится газ аргони некоторое количество паров ртути. Люминесцентные лампы экономичны, но требуют специальнойпускорегулирующей аппаратуры. По цветности излучения лампы различаются на четыре типа: лампы дневного света ЛД, цветовая температура 6750Щ800 К; лампы белого света ЛБ, цветовая температура 3500Щ300 К; лампы холодного белого света ЛХБ, цветовая температура4300Щ400 К; лампы теплого белого света ЛТБ, цветовая температура2700...2800 К. Импульсные источники света Иногда при ТВ съемке нужно использовать осветительноеоборудование, работающее на иной частоте, чем передающаякамера. Такие проблемы появятся при освещении объектов съемкиимпульсными источниками света. Ряд источников света — люминесцентные и газоразрядныелампы, не обеспечивают постоянства излучаемого световогопотока. Световой поток от таких источников изменяется счастотой источника электропитания. Когда используетсяпередающая ТВ камера, работающая на отличной от этих приборовчастоте, формируемое изображение становится мелькающим. Чтобы устранить указанный дефект, фирма Sony предложилаиспользовать в своих телекамерах стандарта 625/50 скоростьэлектронного 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 светаперечисленных выше типов. Более того, в данном случае ТВ камера никоим образом не"привязана" к частоте источника электропитания, фазовыесоотношения камеры и источника неопределенны, а каждое ТВ полеформируется за один полный цикл действия источника света и, какследствие, мелькание растра изображения сводятся к минимуму. Однако трудности при использовании импульсных источниковсвета могут возникнуть даже при точном совпадении частоты сменыТВ полей в передающей камере с частотой работы источникаэлектропитания. Это происходит в случае, когда скоростьэлектронного 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 подобныхобстоятельствах, даже когда частота смены полей передающейкамеры и частота источника электропитания не синхронизированы,фазы их медленно изменяются. Относительная яркость сигналов RGB также изменяется,вызывая в цветном изображении процесс колебаний цвета от синегодо желтого (в черно-белых камерах происходит волнообразноеизменение яркости). Этот паразитный эффект обычно не сильно заметен, однако вряде случаев он приобретает большую значимость. Например, если направить телевизионную камеру на лампудневного света, то на изображении начнутся волнообразныеизменения яркости. Если электронный затвор отключен, то такихтрудностей не возникает. В сравнении с трубочными ТВ камерами передающие камеры наматрицах ПЗС обычно имеют хорошие характеристики в краснойобласти спектра и гораздо хуже — в синей области. В канале яркости отношение С/Ш для большинства камерсоставляет 47Б дБ. Инфракрасные прожекторы Для работы камер в темное время суток в СТН включаютразличные типы подсветок: дежурное освещение, инфракрасные илиИК-лазерные прожекторы, панели различной мощности и формыдиаграммы направленности (для скрытой подсветки). Инфракрасное оборудование для подсветки строится наполупроводниковых элементах либо тепловых источниках света. В качестве тепловых источников используются прожекторныелампы накаливания с фильтрами. Такие фильтры пропускают толькоинфракрасную часть спектра излучения источника (от 760 нм до 3мкм). В этой области видеокамеры на ПЗС имеют хорошуючувствительность. Полупроводниковые приборы (светодиоды) инфракрасногодиапазона в сравнении с тепловыми источниками имеют меньшиегабариты, большую надежность и срок службы (5000 часов). Стоимость светодиодных систем инфракрасного подсвета,например, прожекторов ИКП-49 и ИКП-152 фирмы ОНИКС — $180 и$240 соответственно. Лазерные прожекторы позволяют создать "неослепляемую"систему телевизионного наблюдения. Объектив камеры закрываютфильтром, с узкой полосой пропускания. При использовании полупроводникового лазерного прожекторас такой же полосой излучения (порядка 10 нм) телевизионнаясистема становится "неослепляемой". При этом камера видиттолько излучение лазера, отраженное от объектов. Мощность оптического излучения таких прожекторовсоставляет от 50 мВт до 1 Вт при регулируемом угле рассеяния10...20Ш. Внешние засветки не влияют на камеру, так как составляющаямешающего излучения в полосе фильтра очень мала.В таких системах используются интерференционные фильтры. Однако они дают плоское изображение с резкими тенями из-заиспользования одного узконаправленного источника излучения. Напрактике могут использоваться несколько источников света,закрепленных на камере. Такие осветители применяются редкоиз-за высокой стоимости.