Эндоскопические видеокамеры. Сравнительные характеристики PAL и Full HD камер.

Содержание:

1.Введение.

1. Эндовидеокамера — одна из важнейших составляющих эндовидеокомплекса.

2. От качества формирования эндовидеокамерой изображения на экране монитора в определяющей степени зависит успех эндохирургической операции.

3. Появление в 1980-х гг. миниатюрной цветной видеокамеры с высоким разрешением позволило разработать съемный узел, закрепленный на окуляре эндоскопа и передающий изображение на экран монитора (Рис. 1).

Рассмотрим принцип строения эндовидеокамеры:

5. Основным элементом эндовидеокамеры является ПЗС-матрица (полупроводниковый кристалл с большим числом фоточувствительных элементов – пикселов, который предназначен для преобразования оптического изображения в электрический сигнал).

6. Типичное устройство ПЗС (рис. 2): на полупроводниковой поверхности находится тонкий (0,1-0,15 мкм) слой диэлектрика (обычно окисла), на котором располагаются полоски проводящих электродов (из металла или поликристаллического кремния).

7. В эндовидеокамерах используют ПЗС-матрицы, в которых фоточувствительные элементы организованы в матрицу по строкам и столбцам.

8. Разрешение современных одноматричных эндовидеокамер достигает 680 те-левизионных линий, что обеспечивает качество видеосигнала телевизионного стандарта S-VHS при использовании матриц размером 1/3 или 1/2 дюйма.

9. В видеокамерах высокого класса применяют три ПЗС-матрицы. Это позволяет получить изображение высокого качества с разрешением 550 – 870 телевизионных линий. В трехматричной системе цветное изображение с эндоскопа поступает на цветоделительную призму, разделяюшую изображение на зеленую, красную и синюю составляющие. Они проецируются на три раздельных ПЗС-матрицы, каждая из которых формирует свой сигнал. Эти камеры громоздки и дороги по сравнению с одноматричными камерами, поэтому они пока не нашли широкого распространения.

Стандарты, способ формирования видеоизображения, составляющие видеосигнала, параметры: разрешение и частота кадров

На сегодняшний день слово "видео" концентрирует в себе огромный опыт накопленный за десятилетия кинематографом, телевидением, компьютерной анимацией, которые тесно связаны с производством телевизоров, кинокамер, компьютеров, различной съёмочной и воспроизводящей техникой, от уровня развития которой в принципе и зависило появление различных форматов. Практически весь двадцатый век ушёл на создание того, что мы имеем сегодня : Это телевизионные системы PAL SECAM NTSC, Это форматы видео DigitaL Video, SD видео, HD видео, Web видео и пр. Ведь под каждой из этих абревиатур скрываются долгие годы разработок, тестирования, исправления ошибок.

Эволюция шла от аналогового к цифровому видео, от стандартного разрешения к высокому, и не останавливается до сих пор...

Изучив совместно эту весьма не сложную тему, Вам будет гораздо проще ориентироваться в любых типах видеокамер.

Далее в теме будут рассмотрены такие вопросы как: камеры стандарта РАL, камеры Full HD, и главное это какие размеры изображения присуще тому или иному формату.

Два главных видеостандарта в эндовидеокамерах:

1. Аналоговое видео:
PAL (Phase Alternation Line), разрешение 720x576, 25 кадров в секунду — начал действовать в 1967 г. и принят в большей части Европы, частично в Азии, а также в Африке.
NTSC (National Television System Committee), разрешение 720x480, частота — 30 кадров в секунду.
SECAM (Sequential Couleur avec Memoire ), разрешение 720x576 и частота — 25 кадров в секунду.

2. Цифровое видео высокой чёткости HD Ready и Full HD.

С развитием микропроцесорной технологии в нового тысячилетии аналоговыми методами получить изображение высокой чёткости было значительно тяжелее, чем цифровым способ.

Виды HD:

Говоря о видео высокой четкости, в первую очередь подразумевают впятеро увеличенную детализацию картинки. Обеспечивается она тем, что количество точек, из которых состоит кадр, многократно увеличено. Если брать во внимание только разрешение, то видео высокой четкости (HD) это два основных формата: 1280х720 и 1920х1080. Соотношение сторон в обоих случаях равно 16:9, в отличие от соотношения 4:3, принятого в видео стандартной четкости (SD). На схеме видно, как соотносятся площади экранов при одинаковом угловом размере отдельных пикселей. Именно площади экранов, а не разрешений - дело в том, что пиксели в SD не квадратные, как в HD, а слегка растянуты по ширине. Учитывая соотношение сторон 4:3 и количество строк разложения кадра - 576, при квадратном пикселе строка должна была содержать 768 точек, а не 720.

Разрешение.

Изображение в стандартной четкости состоит из 720х576=414720 отдельных точек. Для формата высокой четкости HD720 количество точек возрастает уже до 1280х720=921600 (что в 2,2 раза больше, чем в SD), а для HD1080 это количество достигает уже 1920х1080=2073600 или двух мегапикселей (что уже впятеро больше стандартной четкости).

Преимущества HD:

Цифры цифрами, а увидеть переход «количества в качество» нужно своими глазами. При качественном источнике сигнала, на панелях, поддерживающих Full HD, преимущества видео высокой четкости более чем очевидны. Каким же образом достигается такое превосходство?

Прежде всего, дает себя знать впятеро лучшая детализация, обеспечиваемая большим количеством точек, составляющих изображение. Кадр содержит больше информации, более подробно проработаны мелкие детали, которые не сливаются теперь в сплошной фон. Лучше прорабатывается и фактура материалов.

Становятся различимы детали тканей, отдельные образования, сосуды. Все это придает большую реалистичность итоговому изображению.

Обычно мониторы с поддержкой Full HD комплектуются более мощными и современными видеопроцессорами, что позволяет им интерполировать с высоким качеством не только HD720, но даже и SD. Если в первом случае требуется только 1,5-кратное линейное увеличение, то SD-HD1080 требует увеличения уже в 2,7 крат, а чем более высокий коэффициент необходим для увеличения, тем заметнее «замыливание» картинки. И тем больше усилий необходимо приложить для решения этой проблемы, с чем мощные процессоры справляются, конечно, более качественно. Кроме того, телевизоры класса Full HD принадлежат обычно к верхнему ценовому диапазону, поэтому производители стараются комплектовать их своими лучшими матрицами.

2. Модельный ряд видеокамер эндоскопических «ЭлеПС»:

Области применения

Аналоговое видео				Цифровое видео
Телевизионная система PAL, 752 (H)x582 (V) пиксел Разрешающая способность по горизонтали 470 ТВ-линий				FULL HD 1920х1080 px
EVK-002(43)	EVK-001(63)	EVK-004(65)		EVK-003(81)V
Портативная видеокамера обеспечивает в два раза более высокую чувствительность по сравнению с обычными ПЗС-камерами. Это существенно снижает требования к источнику света. Камера включает в себя 10-битный цифровой процессор обработки изображений, наличие которого предполагает превосходную цветопередачу и высокий динамический диапазон. Отличное соотношение цены и качества позволяет считать данную видеокамеру идеальной для портативного использования в эндоскопии.	Видеокамера предназначена для преобразования оптического изображения, создаваемого эндоскопом при всех видах эндоскопических исследований и операций, в полный телевизионный сигнал цветного изображения в системе PAL	Видеокамера предназначена для преобразования оптического изображения, создаваемого эндоскопом при всех видах эндоскопических исследований и операций, в полный телевизионный сигнал цветного изображения в системе PAL. Видеокамера оснащена встроенным блоком питания, предназначенным для подключения светодиодного осветителя в вариантах его исполнения		Эндоскопическая видеокамера ЭВК-003 «Элепс» обеспечивает чрезвычайно чистое и четкое изображение стандарта Full HD. Даже мельчайшие детали в структуре ткани становятся различимы.
Основные преимущества:
Доступная цена Высокая чувствительность матрицы Сверхкомпактные размеры	Отличное качество изображения		Отличное качество изображения Наличие встроенного блока питания снижает расходы на приобретение осветителя		Сверхкачественное детализированное изображение В 5 раз доступнее импортных аналогов. Возможность работать на больших мониторах 32, 50дюймов без потери качества
Диагностика, мобильные комплексы Риноскопия	Все области		Все области			Все области
Масса блока управления, кг:
0,8	4		4			3,5
Габариты блока управления, мм
120х120х30±10	323х265х90±5		323х265х90±5			323x255x90

3. Камерные головки эндоскопических камер «ЭЛЕПС»

Описание и функционал.

EVK-002(43)	EVK-001(63)	EVK-004(65)	EVK-003(81)V
Функционал
— Линия горизонта указана точкой; — Не имеет кнопок управления; — Водонепроницаемая камерная головка, подходит для жидкостной стерилизации;	— 3 программируемые кнопки управления по две функции на каждую кнопку; — Водонепроницаемая камерная головка, подходит для жидкостной стерилизации;	— 3 программируемые кнопки управления по две функции на каждую кнопку; — Водонепроницаемая камерная головка, подходит для жидкостной стерилизации;		— 2 программируемые кнопки управления по одной функции на каждую кнопку; — Водонепроницаемая камерная головка, подходит для жидкостной стерилизации