CCTV Principles

Licht en verlichting is een complexe wetenschap.

In dit deel proberen we bespreken we de aspecten die een rol spelen in onze CCTV systemen.

De kennis van verlichting principes is een belangrijke factor in het ontwerp van CCTV systemen om de eenvoudige reden : zonder licht is er geen beeld.

Fig 13.1 Geen licht, geen beeld.

Het menselijke oog is lichtgevoeliger dan de beeldchip van de camera, maar zonder onderscheid : zonder licht ziet de mens niets en ziet de camera nog minder.

Fig 13.2 Licht aan.	Fig 13.2 Lumel met poes Candela 😀

Licht aan ! Laten we ons licht schijnen op de begrippen Lumen, Lux en Candela.

Lumen, Candela, Lux

Bij verlichting wordt gesproken over lux en lumen om de kracht van een lamp aan te duiden.
Deze eenheden worden vaak met elkaar verwisseld. 

Fig 13.3 Lumen Candela Lux

De lichtbron, in ons geval een kaars, is de producent van de lichtstroom.
Lumen (symbool lm) is de eenheid van lichtstroom en meet de totale hoeveelheid licht dat een lichtbron in alle richtingen uitstraalt.

De lichtintensiteit wordt aangeduid door de candela (symbool cd) en geeft aan hoevel licht zich bevindt in ieder stukje lichtbundel.
Eén candela (Latijn voor kaars) komt ongeveer overeen met de lichtsterkte van een normale kaars.
Honderd candela is de lichtintensiteit van een 100 Watt gloeilamp.

Fig 13.4 Kaars Candela Gloeilamp

Fig 13.5 Lichtintensiteit in formule.

In fig 13.2 zien we het kaarslicht in 2D als een cirkel. In werkelijkeheid is het een bol of sfeer in 3D.

De verlichtingsterkte wordt uitgedrukt in lux (symbool lx).
1 lux is de verlichtingssterkte voortgebracht door 1 candela op een oppervlak, loodrecht op de lichtstralen op een afstand van 1 meter.
De lux-waarde is de quotiënt van de totaal ontvange lichtstroom (in lumen) gedeeld door de grootte van het verlichte oppervlak (uitgedrukt in vierkante meters).
Zo is 1 lux = 1 lumen / 1 m².

Fig 13.6 Verlichtingssterkte in formule

Met een lichtmeter, meet je de lux-waarde van ieder oppervlak of ruimte.
Naarmate de afstand van de lichtbron tot het te verlichten voorwerp groter wordt, neemt de verlichtingssterkte in het kwadraat af.

Fig 13.7 Inverse Square Law of Illumination

De omgekeerde kwadratenwet van verlichting.

Fig 13.8 Voorstelling van de Square Law of Illumination.

Verlichtingssterkte in onze natuur.

Fig 13.9 Lichtniveau's

Het natuurlijk licht van de dag, en de nacht worden gekenmerkt door typische lux-waarden.

In een nacht met volle maan en open hemel, blijft de omgeving zichtbaar voor het menselijke ook.
CCTV camera's krijgen het dan al moeilijk.

Lichtreflectie

Een camera ziet enkel het gereflecteerde licht dat weerkaatst op het onderwerp in de scène.

Wanneer het licht op een object valt, wordt een deel ervan geabsorbeerd, een deel wordt verstrooid in alle richtingen en een deel wordt weerkaatst.

Het is de hoeveelheid licht die weerkaatst wordt tot op de beeldsensor die bijdraagt tot de beeldvorming.

Fig 13.10 Tabel graad van reflectie structuur ondergrond

Het daglicht reflecteert sterk op sneeuw (85%) en bijna niet op asfalt (5%).
Deze verhoudingen tellen ook in de nacht wanneer de camera infrarood licht gebruikt om de scène bij te lichten.

Een camera met zicht op een oprit in asfalt.
Tijdens de nacht gaat het beeld op zwart.
De IR-LED-verlichting van de camera lijkt wel defect.
Dit is niet zo. Het IR-licht wordt onvoldoende gereflecteerd op het asfalt.

Lichtmeting

Fig 13.10 Plaats van de lichtmeting.

Een camera en een lamp op een mast brengen een scène in beeld.

Het licht breekt op het beton en verlicht een persoon.
De persoon op zijn beurt weerkaatst het licht terug in de cameralens : we hebben beeld !

Meet de lux-waarde voor een CCTV systeem vanuit het standpunt van de camera, dicht bij het frontglas.
Niet op het beton waar de lichtvlek zichtbaar is.
Niet ter hoogte van de persoon.