Телевидение должно быть цветным!
#библия видеонаблюдения #владо дамьяновски #цветное изображение #цвет в видеонаблюдении
Цвет в телевидении является весьма важным и в то же время непростым фактором исходной визуальной информации; это в полной мере относится и к охранному и бытовому (если таковое бывает)видеонаблюдению. Цвет предоставляет операторам/зрителям важную дополнительную информацию об объектах мониторинга. Иногда цвет является единственным ключом к распознаванию объекта например преступника либо угнанного автомобиля. Кроме этого, зритель ный аппарат человека распознаëт цветовую информацию намного быстрее, чем яркостные (светлее/темнее) и пространственно-временные визуальные подробности. Однако цветное изображение не всегда эффективно при низких уровнях освещённости по сравнению с монохромным. Дело в том, что конструкция цветных камер обязательно предусматривает установку перед сенсорами специальных фильтров, задержи вающих инфракрасные лучи в режиме формирования цветного изображения. Такой фильтр несколько ослабляет световой поток, но при этом исключает из него излучение ближнего ИК-диапазона, нарушающее достоверность цветопередачи. А при недостаточной освещённости фильтр должен автоматически убираться, чтобы увеличивать интенсивность светового потока. Применение переключающегося ИК-фильтра позволило существенно улучшить показатель минимальной рабочей освещённости сцены у цветных телекамер. Ещё несколько лет назад освещённость в 10 лк при F-1,4 считалась приемлемой; сегодня большинство камер при тех же показателях оптики обеспечивают устойчивое изображение при 1 лк и даже меньше.
Как мы с вами уже обсуждали ранее, видимые нами цвета на самом деле представляют собой световые волны различной длины. Мы воспринимаем красными объекты, которые отражают лишь красную составляющую спектра попадающего на них белого света. Чёрный цвет объекта означает поглощение его поверхностью света почти всех длин волн, а белый отражение почти всех попадающих на объект лучей. Вопросы передачи информации о цвете сами по себе весьма сложны, и сложность эта существенно усиливается с учётом того, что в видеонаблюдении мы пытаемся адекватно/правильно/понятно воспроизвести естественные цвета при помощи люминофорного покрытия электронно-лучевых трубок либо подсветки жидкокристаллических экранов.
Идея формирования цветных изображений в телевидении основывается на идее аддитивного смешения трех основных цветов в близко расположенных друг к другу пятнах люминофора. Сами по себе эти пятна весьма малы и представляют собой участки маски, находящейся внутри электронно-лучевой трубки либо на поверхности жидкокристаллического или плазменного монитора. На самом деле цвета смешиваются в тот момент, когда мы смотрим на поверхность монитора с определённого расстояния, и в наши глаза попадает уже результат смешения опорных цветов, которые представлены на элементах экрана. Результирующий цвет отличается от цвета отдельных элементов.
Аддитивное смешение цветов по принципу своему противоположно субтрактивному, используемому в печатных технологиях и в изобразитель ном искусстве. При аддитивном смешении добавление какого либо из основных цветов приводит к повышению яркости соответствующей группы из трёх элементов (пикселов). Результирующие цвета здесь получаются путём добавления, отсюда и название, про исходящее от латинского additio - прибавляю. А для получения белого цвета в пикселе должны быть смешаны все три исходных компонента в соответствующей пропорции. При субтрактивном («вычитательном») смешении цветов бумага или холст являются вторичными источниками света (отражённого), и световые лучи смешиваются в глазу зрителя после того, как отразятся от поверхности носителя. И в этом случае, когда мы смешиваем первичные цвета, результат теряет в яркости. Всё дело в том, что смешение здесь происходит в отражённом свете, цвет которого определяется пигментом - а пигмент поглощает определённые длины волн, снижая светимость объекта. Но, давайте вернёмся к цветному телевидению, где для передачи полной видеоинформации о цвете достаточно представить информацию трёх основных цветов, в качестве которых используются красный (Red, R), зелёный (Green, G) и синий (Blue, B) = RGB.
Теория и практика телевидения показывают, что комбинация трёх основных цветов способна передать большинство цветовых оттенков, встречающихся в реальном мире (однако не все из них). Экран цветной электронно-лучевой трубки представляет собой мозаику из трёх видов люминофора, каждый из которых при бомбардировке его электронами излучает свет собственного цвета. Аналогичным образом, в ЖК-экранах имеется мозаичная структура из трёх разных светофильтров - красного, зелёного и синего - которые окрашивают белый свет, излучаемый расположенными за экраном люминесцентными лампами. Управление поляризацией матрицы каждого из элементов трёх жидкокристаллических слоёв позволяет регулировать долю составляющей этого цвета в общем свечении пиксела. При просмотре изображения на расстоянии пиксел воспринимается как целостный элемент, окрашенный в соответствующий оттенок.
Экран цветной электронно-лучевой трубки (которые мы уже не используем) представлял собой мозаику из трёх видов люминофора, каждый из которых при бомбардировке электронами излучал свет собственного цвета, и получалась цветная картинка. Современные мониторы также имеют мозаичную структуру из разных светофильтров (LCD) или светодиодов (LED). Управление поляризацией матрицы или комбинацией светодиодов, позволяет регулировать долю составляющей каждого цвета в общем свечении пиксела и при просмотре изображения на расстоянии пиксел воспринимается как целостный элемент, одного оттенка. В уже успевшей устареть "трубочно-лучевой" технологии интенсивность свечения люминофорных покрытий экрана различна, то есть одинаковая интенсивность потока электронов вызывает свечении разной степени яркости. Чтобы компенсировать эти отклонения, в каждом из ЭЛТ-мониторов была предусмотрена специальная электронная схема коррекции коэффициентов усиления сигналов по каждому из цветовых каналов. Но именно во времена электронно-лучевых трубок и была выведена формула яркости применимой к основным цветам RGB:
Lэкрана = 0,3R + 0,59G + 0,11B, из формулы следует, что синий люминофор производит больше света, чем остальные два; соответственно, его доля в формировании белого цвета минимальна. Сильно углубляться я не буду в теорию отображения цвета в телевидении, поскольку это целая ветка (закончим с видеонаблюдением и может быть...). Важно, однако же, чтобы вы понимали, насколько сложен этот вопрос и что все видимые на экране цвета получены аддитивным смешением трёх основных цветов - красного, зелёного и синего!