Библия видеонаблюдения “Начало”
Свет - одно из главных и величайших природных явлений, являющееся жизненно важным не только для существования обитателей планеты, но и для развития техники, а также для человеческого самосовершенствования в областях визуальной коммуникации (фото, видео, графика). Для науки свет оказался весьма сложным "орешком" от простых постулатов XIX века учёные через "мистические" определения пришли к "принципам неопределённости атомов" и иные определения, для того, чтобы сформулировать теоретические основы под эксперименты и сделать их постижимыми для разума. В этих статьях мы не будет углубляться в какую-либо из теорий, тут мы будем рассматривать лишь некоторые аспекты, непосредственно влияющие на передачу видеосигнала и работу систем видеонаблюдения.
Главной проблемой стала двойственная природа света, он ведёт себя одновременно как волна и при этом сохраняет свойства материи. Этот феномен был назван "квантово-волновой дуализм". И тут, следует отдать должное как минимум нескольким крупным учёным-физикам, в частности, теоретикам, занимавшимися светом: без их работ сегодняшний уровень технологий был бы недостижим.
Кто же стоял у истоков?
Исаак Ньютон
Исаак Ньютон в XVII веке предположил, что свет состоит из частиц, он был одним из первых физиков, кто пытался объяснить природные явления - включая и свет. Чуть позднее Христиан Гюйгенс уточнил определение и предложил более внятное объяснение поведения световых лучей исходя из их волновой природы. Томас Юнг в XIX веке решил пошатнуть авторитеты и продемонстрировал явление интерференции (перераспределение интенсивности света в результате наложения нескольких световых волн), также и Огюст Френель продемонстрировал ряд убедительных эксперименты которые чётко демонстрировали волновую природу света. Джеймс Максвелл в своей теории утверждает, что свет это электромагнитное излучение - так вот человеческий глаз воспринимает различные частоты этого излучения с соответствующей цветовой окраской! Так мы с вами получаем цветную картинку!
Диапазон видимого света гораздо ниже всего существующего спектра, он занимает лишь небольшое "окошко", которое на основании исследований большого количества людей оказался всего от 380 до 750 нанометров. Нижняя граница это фиолетовый цвет, а верхняя - красный.
Спектр видимого света по длине волны
Во множестве экспериментов установлено, что не все цвета воспринимаются сетчаткой глаза одинаково! Например зелёный в наибольшей степени раздражает светочувствительные клетки. Обычно за пределами статистически установленных границ человек не различает цвета, однако, есть люди, которые не укладываются в статистику, могут быть различные тренированные (художники или фотографы), которые различают больше оттенков, некоторым удаётся выйти за пределы "обычного" зрения и видеть оттенки красного и фиолетового, а некоторым приходится носить очки.
Строение человеческого глаза
Человеческий глаз! Нам очень важно понять как устроено зрение людей, потому что между устройством человеческого глаза и телекамеры есть очень много принципиальных сходств!
Посмотрите на глаз в разрезе: хрусталик фокусирует изображение на сетчатке, которая состоит из миллионов специальных клеток - "колбочек" и "палочек" и является, по сути - светочувствительным элементом! Клетки сетчатки являются частью нервной системы, "колбочки" чувствительны к свету средней и высокой интенсивности и цветам, а "палочки" к свету низкой интенсивности и не различают цветов (ночное зрение).
У каждого из нас примерно по 10 миллионов "колбочек" и больше 100 миллионов "палочек" в каждом глазу! Зона где светочувствительных клеток больше всего находится на так называемой оптической оси глаза, называется фовеа или желтое пятно. Это центр приёма информации, которая потом будет обрабатываться мозгом.
В среднем расстояние от хрусталика до сетчатки, при котором в фокусе находится бесконечно удалённый объект равняется 17 миллиметрам, при таком фокусном расстоянии мы видим неискажённое изображение с углом поля зрения примерно в 30 градусов. Именно по этой причине такой угол поля зрения считается для видеонаблюдения стандартным!