Как подобрать ИК-прожектор к камере видеонаблюдения и когда он нужен
ИК-прожектор для видеонаблюдения - это отдельный источник инфракрасного света, который добавляет камере дальность и ровную освещенность ночью. Он нужен, когда объект дальше, чем достает встроенная подсветка, сцена слишком широкая или мешают блики и мошкара у объектива. Подбирают прожектор по длине волны (850 или 940 нм), углу луча под угол обзора камеры, дальности, питанию и порогу фотодатчика, а ставят в стороне от объектива.
Что такое ИК-прожектор и зачем он камере
Камера с ИК-подсветкой ночью работает по схеме активного инфракрасного видения: сцену освещают ближним инфракрасным светом в диапазоне 700-1000 нм, а чувствительная к нему матрица строит монохромную картинку. Такие системы распространены в охране коммерческих, жилых и государственных объектов.
Днем инфракрасный свет камере мешает. Кремниевые матрицы, в отличие от глаза, чувствительны к ближнему ИК примерно до 1000 нм, и цвета выглядели бы неестественно. Поэтому перед матрицей стоит ИК-отсекающий фильтр: он пропускает видимый свет и задерживает инфракрасный.
Когда темнеет, камера с режимом "день/ночь" механически сдвигает фильтр в сторону - в паспортах AVTECH это обозначают ICR - и переходит в черно-белый режим. С этого момента ей годится ИК-свет и от собственных диодов, и от внешнего прожектора. Подробно о ночном режиме, люксах в паспорте и ночных неполадках мы писали в статье о том, как камера видеонаблюдения снимает ночью.
Встроенной подсветки хватает на ограниченное расстояние. В паспортах камер AVTECH оно такое:
- AVT553 - 15 м, в расширенном режиме 30 м (2 диода Solid Light);
- AVT450 - до 20 м (30 диодов);
- DGM5406P - 40 м (4 диода Solid Light);
- AVM5547P - 50 м (6 диодов Solid Light).
ИК-прожектор - тот же инфракрасный свет, но в отдельном корпусе: со своим питанием, сменными линзами или рассеивателями, регулировкой мощности и фотодатчиком. В паспорте прожектора Bosch IR Illuminator 5000 MR сказано, что ИК-подсветка заметно улучшает ночное изображение и снижает шум и битрейт. Тепловизорам прожектор не нужен: они регистрируют тепловое излучение, но это отдельный класс камер.
Когда встроенной подсветки не хватает
Прожектор оправдан в нескольких типичных случаях:
- Объект дальше паспортной дальности. Дальше луча подсветки камера различает только то, что освещают фонари. Если до ворот 60 м, а подсветка рассчитана на 20 м, настройками это не исправить.
- Широкая сцена. Традиционная ИК-подсветка светит в основном в центр кадра, и края остаются темными. В камерах AVTECH эту задачу решает технология Solid Light с равномерной яркостью по всему углу обзора. У других камер края добирают прожектором.
- Подсветка ослабла. Основная причина, по которой ИК-диоды со временем светят слабее, - перегрев. Если ночная дальность заметно упала, а настройки не менялись, прожектор возвращает картинку без замены камеры.
- Камера за стеклом. Свет собственных диодов отражается от стекла в объектив, и кадр засвечивается до белого. В блоге производителя камер Reolink советуют выключить ночью ИК-подсветку камеры, а отдельные ИК-прожекторы поставить снаружи.
- Мошкара и паутина. Встроенные диоды стоят в нескольких миллиметрах от объектива. Насекомое в луче отражает свет прямо в матрицу, выглядит яркой белой точкой и запускает детектор движения, а пауки плетут паутину у самого стекла.
Перед покупкой проверьте, что можно выжать из самой камеры. По руководству IP-камер AVTECH с ИК-подсветкой, у ряда моделей дальность подсветки с заводскими установками - до 25 м, а в усиленном режиме - до 35 м. Помогает и медленный затвор: картинка с ним ярче, но кадров в секунду меньше, и движущиеся люди смазываются.
850 или 940 нм: заметное свечение или меньшая дальность
Длина волны - первая строка в паспорте прожектора. Выбирать обычно приходится между 850 и 940 нм, и разница в том, видно ли прожектор глазом и как далеко он светит.
Граница между видимым и инфракрасным светом размыта. Чувствительность глаза резко падает выше 700 нм, а по стандартам ISO и CIE инфракрасным считают излучение примерно от 780 нм. Интенсивный ближний ИК от светодиодов глаз различает примерно до 780 нм как красный свет, а мощные источники с длиной волны до 1050 нм могут быть видны как тусклое красное свечение. Поэтому прожектор на 850 нм в темноте выдает себя слабым красным огоньком, а на 940 нм его заметить намного труднее.
По описанию комплектов подсветки Axis, 850 нм - полускрытая подсветка с дальностью до 50 м, видна как слабое красное свечение; 940 нм - полностью скрытая и невидимая, но с дальностью 40 м. Та же закономерность в паспорте Bosch IR Illuminator 5000 MR: при одинаковом угле луча модель на 940 нм светит ближе. При 30° это 65 м против 78 м, при 60° - 40 м против 49 м. Производитель оговаривает, что фактическая дальность зависит от камеры и объектива.
Наш вывод: для двора, парковки и периметра, где красное свечение никому не мешает, разумно брать 850 нм - это больше метров на тот же угол. 940 нм оправдан там, где прожектор не должен быть заметен; тогда закладывайте запас по дальности и до монтажа проверьте ночью, как ваша камера видит в этом свете.
Как угол луча и длина волны меняют дальность, видно по паспорту прожектора средней дальности Bosch IR Illuminator 5000 MR. Ширина полосы - сколько метров в поперечнике освещено на предельной дальности. У других моделей цифры свои, но закономерность та же:
| Угол луча | 850 нм: дальность | 850 нм: ширина полосы света | 940 нм: дальность | 940 нм: ширина полосы света |
|---|---|---|---|---|
| 10° | 156 м | 27 м | 135 м | 24 м |
| 20° | 106 м | 37 м | 80 м | 28 м |
| 30° | 78 м | 42 м | 65 м | 35 м |
| 60° | 49 м | 57 м | 40 м | 46 м |
| 80° | 35 м | 59 м | 30 м | 50 м |
| 95° | 25 м | 54 м | 20 м | 44 м |
Угол луча: под угол обзора камеры
Второй параметр - угол, в который прожектор собирает свет. Его подбирают под угол обзора камеры по горизонтали: по описанию Axis, сменные линзы нужны, чтобы угол ИК-подсветки совпал с полем зрения камеры, тогда свет не тратится впустую, а передний план не пересвечивается. У прожекторов Axis T90D без рассеивающей линзы луч - 10°, с завода стоит линза 35°, в комплекте есть линзы 60° и 80°, а линзу 120° заказывают отдельно. У Bosch IR Illuminator 5000 MR вместо линз - сменные рассеиватели на 10°, 20°, 30°, 60°, 80° и 95°.
Угол обзора камеры берут из ее паспорта. Несколько примеров из каталога и руководств AVTECH:
- DGM5406P с объективом 2,8 мм - 103° по горизонтали;
- AVT450 с объективом 3,6 мм - 87°;
- IP-камера из руководства AVTECH с объективом 3,8 мм - 65,4°;
- AVT553 с трансфокатором 2,8-12 мм - от 103° до 31°;
- AVM543P с трансфокатором - от 97,4° до 27,1°.
У камер с трансфокатором угол зависит от того, на каком фокусном расстоянии вы оставили объектив. Если камеру "приблизили" к воротам, угол сузился, и прожектору хватит узкого луча, который светит дальше. Как при зуме меняется угол обзора, мы разбирали в статье о том, как работает вариофокальный объектив.
Наш вывод: луч прожектора не должен быть уже угла обзора камеры на рабочем фокусном расстоянии, иначе в центре кадра будет яркое пятно, а края останутся темными. Если луч намного шире, часть света уйдет за кадр, и дальность упадет без пользы. Для камер с углом больше 95° подойдет линза 120° или два прожектора, каждый на свою половину кадра.
Дальность: вдвое дальше - вчетверо меньше света
Почему встроенной подсветки на 20 м не хватает на 40 м, объясняет закон обратных квадратов. Интенсивность излучения, проходящего через одну и ту же площадь, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. Для света это значит: объект вдвое дальше получает только четверть освещенности, а чтобы освещенность упала вдвое, достаточно отойти в 1,4 раза дальше.
Наша оценка на примере. Камера AVT450 по паспорту подсвечивает до 20 м. Если нужно видеть калитку в 40 м, на калитку от той же подсветки придет в 4 раза меньше света, чем на границе паспортной дальности: 40 делим на 20 и возводим в квадрат. На 60 м света будет уже в 9 раз меньше. Отсюда и разница в мощности: вся камера DGM5406P с подсветкой потребляет 8,5 Вт по PoE, а один прожектор Bosch IR Illuminator 5000 MR - 26 Вт.
Узкий луч помогает и здесь: у направленных источников света, например фар, условный центр излучения лежит далеко позади, и в своем направлении узкий луч остается сильным дольше. По паспорту Bosch та же модель с лучом 10° светит примерно в 6 раз дальше, чем с лучом 95°: 156 м против 25 м. Свет один и тот же, просто широкий луч распределяет его по большей площади.
Обратная сторона - засветка вблизи. По тому же закону предметы в 2 м от прожектора получают в 100 раз больше света, чем предметы в 20 м (наша оценка), и выгорают до белого пятна. Производители решают это по-разному:
- у прожектора Bosch IR Illuminator 5000 MR мощность ИК регулируется от 10 до 100%;
- Axis подчеркивает, что ее прожекторы T90D не пересвечивают передний план;
- в камерах AVTECH с Solid Light функция Smart Light Control следит за яркостью близких объектов и сама снижает интенсивность подсветки, сохраняя дальность.
Отдельно о листве: в ближнем ИК листья особенно яркие. Наш вывод: куст в паре метров от камеры ночью может засветить половину кадра, поэтому до монтажа посмотрите, что попадает в луч рядом с камерой.
Фотодатчик: когда прожектор включается
Прожектор не должен гореть днем, поэтому в нем почти всегда есть датчик освещенности. У Bosch IR Illuminator 5000 MR порог встроенного фотодатчика регулируется от 20 до 70 лк, а еще есть вход телеметрии и выход фотодатчика для внешнего переключения. Прожекторы Axis T90D включает и выключает встроенный датчик света. У их PoE-моделей нет веб-интерфейса, поэтому, если нужно самому решать, когда прожектор горит, Axis советует модели с постоянным током или подключение PoE-модели к своему коммутатору: тогда камера управляет прожектором командой через коммутатор.
У камеры свой порог. В меню IP-камер AVTECH для подсветки есть три режима: "Авто" - включается ночью или при низкой освещенности, "Вкл" - горит всегда, "Выкл" - всегда выключена. Там же задается уровень, при котором включается подсветка, а технология Solid Light позволяет точно выставить освещенность, при которой камера переходит от цветной картинки к черно-белой.
Согласовать эти пороги важно из-за ИК-фильтра. Пока камера в дневном режиме, фильтр стоит перед матрицей и задерживает ближний ИК. Наш вывод: если прожектор включится раньше, чем камера перейдет в ночной режим, его свет почти весь останется за фильтром. Если же камера уже в черно-белом режиме, а прожектор еще ждет своего порога, в сумерках картинка будет темной и шумной. Проверьте переключение вечером и подстройте порог фотодатчика под момент, когда камера убирает фильтр.
Если прожектор полностью освещает сцену, встроенную подсветку камеры можно перевести в "Выкл": на наш взгляд, так у объектива не будет света, на который слетается мошкара.
Питание и подключение
Питание для прожектора планируют вместе с камерами. Варианты зависят от модели:
- Постоянный или переменный ток. Bosch IR Illuminator 5000 MR работает от 12-32 В постоянного или 24 В переменного тока с допуском 10% и потребляет 26 Вт; собственный кабель у него - 3 м. Блок питания стоит брать с запасом по мощности (наш вывод).
- PoE. Прожекторы Axis T90D выпускают с питанием от постоянного тока или по PoE; PoE-модели подключают к инжектору или коммутатору, как IP-камеру. Если у места установки есть только сетевой кабель, пригодится PoE-инжектор, а мощность порта сверяйте с паспортом прожектора.
Что проверить в паспорте прожектора перед покупкой:
| Строка паспорта | Что значит | Пример из паспортов |
|---|---|---|
| Длина волны | 850 нм светит дальше, но видно слабое красное свечение; 940 нм незаметен, но светит ближе | Axis: 850 нм - до 50 м, 940 нм - 40 м |
| Угол луча, линзы или рассеиватели | Подбирают под угол обзора камеры по горизонтали | Axis T90D: 10°, 35°, 60°, 80°, 120°; Bosch 5000 MR: от 10° до 95° |
| Дальность | Указывают для конкретного угла луча; фактическая зависит от камеры и объектива | Bosch 5000 MR, 850 нм: 156 м при 10°, 25 м при 95° |
| Фотодатчик | Включает прожектор в сумерках; порог согласуют с режимом "день/ночь" камеры | Bosch 5000 MR: от 20 до 70 лк |
| Регулировка мощности | Убирает засветку близких предметов | Bosch 5000 MR: от 10 до 100% |
| Питание и потребление | Определяет блок питания или PoE-порт | Bosch 5000 MR: 12-32 В постоянного или 24 В переменного тока, 26 Вт; Axis T90D: постоянный ток или PoE |
| Защита корпуса и температура | Пыле- и влагозащита, стойкость к ударам, работа в мороз | Bosch 5000 MR: IP66, IK09, от -50 до +50°C |
Где и как поставить прожектор
Главное правило установки - не рядом с объективом. Встроенные диоды стоят в нескольких миллиметрах от него, и мошка в луче отражает свет прямо в матрицу. Совет из блога Reolink - внешний источник света в 30-60 см от камеры, направленный немного сбоку, чтобы не светить в объектив.
Порядок установки, который мы рекомендуем (наш вывод из паспортов и советов выше):
- Определите по паспорту камеры угол обзора на рабочем фокусном расстоянии и дальность, на которой нужно видеть людей или машины.
- Подберите угол луча не уже угла камеры и проверьте по паспорту прожектора дальность для этого угла.
- Закрепите прожектор в 30-60 см от камеры, направьте луч вдоль ее поля зрения и не светите в объектив.
- Уберите из ближней зоны луча стены, козырьки и ветки, от которых свет отразится в камеру.
- Ночью пройдите по участку и посмотрите запись: видно ли людей на дальней границе и нет ли пересвеченных пятен вблизи.
- Подстройте мощность прожектора и порог фотодатчика.
Если камера смотрит через окно, прожектор ставят снаружи, а встроенную подсветку выключают. Reolink добавляет: объектив - как можно ближе к стеклу, а в комнате должно быть темнее, чем на улице. Для уличных коробочных камер Axis выпускает и комплекты ИК-подсветки, которые крепятся снизу камеры, но, на наш взгляд, свет тогда снова оказывается близко к объективу.
Итог
ИК-прожектор нужен, когда объект дальше паспортной дальности встроенной подсветки, сцена шире ее луча, диоды ослабли или камера стоит за стеклом. Подбирайте его по четырем строкам паспорта:
- длина волны: 850 нм - дальше, но со слабым красным свечением, 940 нм - незаметно, но ближе;
- угол луча - не уже угла обзора камеры на рабочем фокусном расстоянии;
- дальность - для выбранного угла, помня, что вдвое дальше значит вчетверо меньше света;
- питание - блок питания, 24 В переменного тока или PoE.
Порог фотодатчика согласуйте с переходом камеры в ночной режим, а прожектор ставьте в 30-60 см от объектива и проверяйте ночью.
Частые вопросы об ИК-прожекторах
Чем ИК-прожектор отличается от ИК-подсветки камеры?
Это тот же ближний инфракрасный свет, но в отдельном корпусе со своим питанием, сменными линзами или рассеивателями, регулировкой мощности и фотодатчиком. Прожектор может светить дальше и стоит в стороне от объектива, поэтому меньше страдает от мошкары и бликов.
Какой ИК-прожектор лучше: 850 или 940 нм?
Для большинства участков удобнее 850 нм: при том же угле луча он светит дальше, но ночью виден как слабое красное свечение. Прожектор на 940 нм глазом не заметен, зато светит ближе - у комплектов Axis 40 м против 50 м, поэтому его берут, когда подсветка не должна выдавать себя.
Какой угол луча нужен ИК-прожектору?
Не уже угла обзора камеры по горизонтали на том фокусном расстоянии, на котором она работает. Для камеры с объективом 3,6 мм и углом 87° подойдет рассеиватель 95° или линза 120°, а для трансфокатора, приближенного до угла 27°, хватит луча 30°.
К любой ли камере подойдет ИК-прожектор?
Нужна камера с режимом день/ночь, которая ночью убирает ИК-фильтр с матрицы, - в паспортах AVTECH это механически сдвигаемый фильтр ICR. Если фильтр стоит перед матрицей постоянно, он задерживает ближний ИК, и свет прожектора камере почти не поможет.
Сколько ИК-прожекторов нужно на участок?
Обычно хватает одного на каждое направление обзора камеры, если паспортная дальность прожектора для нужного угла больше расстояния до объекта. Для камер с углом шире 95° или для длинной сцены с ближней и дальней зоной, по нашей оценке, удобнее два прожектора - широкий и узкий.
