Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

2/5/10 Мпкс при низкой освещенности и контрастном свете

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

2/5/10 Мпкс при низкой освещенности и контрастном свете

Выбор камеры видеонаблюдения зависит от условий, в которых оборудованию предстоит функционировать. Так, например, при низкой освещенности и высокой контрастности от объектива требуется наличие определенных характеристик чувствительности, цветопередачи, разрешающей способности и т.д. Редакция журнала предложила ведущим экспертам компаний Axis Communications, Hikvision Russia, Honeywell Security Group, Macroscop, Sony, НПП "Бевард" и ПСЦ "Электроника" рассказать о факторах, влияющих на способность камер наблюдения успешно справляться со своими задачами при любой интенсивности освещения

 

Василий
Волковицкий

Руководитель службы по технической поддержке компании Honeywell Security Group
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Увеличение разрешающей способности чувствительного элемента IP-камеры приводит к тому, что на каждый из элементов матрицы попадает меньшее количество фотонов. Поэтому чувствительность IP-камеры, физический размер пикселя и отношение "сигнал/шум" всегда имеют строгую взаимосвязь (это правило справедливо для матриц, созданных по одной и той же технологии). Физический размер матрицы и ее разрешение однозначно определяют размер пикселя: чем больше физический размер пикселя, тем выше чувствительность камеры при заданном соотношении "сигнал/шум". Важно отметить, что для камер, используемых в телевизионных системах наблюдения, чувствительность характеризует способность камеры формировать изображение приемлемого качества при низком уровне освещенности объекта. При сравнении камер от различных фирм-производителей необходимо учитывать, что понятие приемлемости качества может трактоваться по-разному и зависит от ряда факторов:

  • уровня выходного сигнала, определяющего приемлемость изображения (выражается в процентах от максимально возможного);
  • светосилы объектива (F-stop);
  • отражающей способности объекта и фона, на котором он наблюдается;
  • места измерения освещенности (на матрице или на объекте);
  • наличия работающей автоматической регулировки усиления.

Для корректного сравнения чувствительности обязательно должны оговариваться эти параметры. Геометрические размеры матрицы, используемой в камере, обычно ограничены стандартными форматами объективов. Нужно также отметить, что, помимо чувствительности и разрешающей способности, для IP-камеры одним из основных параметров является скорость трансляции видео. Для решения ряда задач, связанных с наблюдением быстро движущихся объектов, скорость трансляции 7 кадр/с при 10-мегапиксельном разрешении может оказаться неприемлемой.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Цветное изображение предпочтительнее при выполнении операций обнаружения, опознавания и идентификации объектов за счет большей информативности. На мой взгляд, более широкие перспективы имеют тепловизионные камеры, позволяющие вести наблюдение в дальнем инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. В этом диапазоне потенциальные нарушители сами являются источником излучения, позволяя вести наблюдение в условиях полной темноты и при различных атмосферных воздействиях.

Достаточен ли динамический диапазон у современных видеокамер 2/5/10 Мпкс?

Многие производители стационарных IP-камер акцентируют внимание потребителей на наличии функции широкого динамического диапазона (WDR). Обычно при этом в качестве примера приводятся изображения, снятые в условиях яркой фоновой засветки. Стоит отметить, что подобные условия наблюдения встречаются в реальной жизни не так часто. Во многих случаях существует возможность расположить стационарную камеру таким образом, чтобы яркий источник света не был направлен в ее сторону. Для высокоскоростных поворотных камер наличие функции WDR является обязательным в связи с изменяющимися условиями наблюдения.

Есть ли возможности существенного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Повышение чувствительности современных камер с большим количеством мегапикселей без увеличения формата матриц возможно за счет совмещения изображений от нескольких модулей камер, расположенных в одном корпусе. Достоинства и недостатки любой технологии зачастую относительны, и функция совмещения изображений не является исключением. Камеры данного типа обычно значительно дороже стандартных IP-камер, имеют большие габаритные размеры и менее надежны.

Александр
Коробков

Директор по разработкам компании Macroscop
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Ряд моделей аналоговых камер обладает очень высокой чувствительностью (до 10 000 лк), поэтому в вопросе чувствительности IP-камеры уступают. Все обусловлено п р и меня емы ми матрицами: подавляющее большинство IP-камер используют КМОП-матрицы, чувствительность которых ниже в сравнении с ПЗС-матрицами, характерными для аналоговых камер. Электронные элементы КМОП-матриц приводят к нагреву устройства и, как следствие, к увеличению уровня тепловых шумов, поэтому нельзя существенно увеличивать чувствительность этих матриц, так как наряду с повышением качества основной картинки повышается уровень шумов и помех.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Черно-белые камеры приобретаются пользователями все реже и реже. Чаще всего они используются для съемки в сложных условиях освещенности, но с появлением камер с режимом работы "день/ночь" потребность в черно-белых снижается. На мой взгляд, сегодня черно-белые камеры изживают себя.

Однако из-за технологических особенностей изготовления матриц они обладают высокой чувствительностью, несравнимой с чувствительностью цветных видеокамер. Примером использования черно-белых камер можно назвать видеонаблюдение на улицах в сложных условиях освещенности, например при засветке сцены наблюдения.

Существуют ли возможности значительного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Существенный рост чувствительности возможен при использовании в матрицах IP-камер технологий, применяемых в ПЗС-матрицах аналоговых камер. "Прорыв" также может совершиться благодаря исследованиям в области полупроводниковых материалов. Сегодня основным полупроводником выступает кремний, но исследователи продолжают поиски новых материалов и более эффективных технологий. Одним из объектов исследования является графит, сегодня исследования и разработки находятся еще в зачаточном состоянии, но в перспективе они могут вырасти в серьезные результаты, применимые и в области производства матриц для камер видеонаблюдения.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

Думаю, да, обусловлено это в первую очередь ростом конкуренции среди производителей. Объем закупаемых камер увеличивается, предложений от производителей становится все больше, и они вынуждены снижать цены на свою продукцию. Чаще всего снижение цен достигается за счет минимизации издержек на производство компонентов оборудования.

Андрей
Майдуков

Генеральный директор ООО "НПП "Бевард"
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Если говорить о массмаркете, о среднем ценовом диапазоне, то, судя по нашим измерениям, ситуация следующая: разрешение современных качественных КМОП-матриц, таких как SONY Exmor-R, чувствительность которых догнала и перегнала чувствительность аналоговых CCD-матриц, уже достигает 3–6 Мпкс. Хотя, конечно, для камер с близкой ценой и с матрицами, произведенными по сходной технологии, традиционно чем меньше разрешение, тем заметно выше чувствительность.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Да, такая потребность есть. Пример: контроль технологических процессов, где не важна информация о цвете, но требуется высокое разрешение, чувствительность либо короткое время экспозиции (камеры машинного зрения). Любая матрица в версии без цветового фильтра выдаст большее разрешение и чувствительность, нежели матрица с фильтром. В массмаркете черно-белые камеры уже применяются очень редко в связи с приемлемой чувствительностью цветных камер и частой потребностью в информации о цвете. Но в машинном зрении данный подход часто является одним из методов получения более качественного результата.

Каков оптимальный формат матриц 2/5/10 Мпкс? Почему?

Если говорить о размере матрицы, то сегодня оптимум "цена/качество" системы соответствует применяемой матрице в диапазоне 1/2,7– 1/3,2". Такой размер матрицы достаточен, чтобы при современных технологиях разместить на ней популярное сейчас количество пикселей и обеспечить приемлемую чувствительность. С другой стороны, такие форматы матриц оптимальны для установки недорогих объективов, способных реализовать необходимую детализацию. С меньшей стороны размера матрицы производители объективов ограничены требованием высокого LPI для обеспечения значительной детализации в ситуации с мелким пикселем, а с большей стороны ограничены необходимостью увеличения светового пятна, что влияет на конструктив и размер объектива.

Достаточен ли динамический диапазон у современных видеокамер 2/5/10 Мпкс?

Это сильно зависит от места расположения камеры и соответственно в немалой степени от профессионализма проектировщика системы. В среднем для помещения динамического диапазона достаточно, а для внешнего наблюдения – чаще всего не хватает. Чтобы гарантированно получить результат при внешней установке, конечно, предпочтительнее использовать камеры с расширенным динамическим диапазоном (DWDR не в счет, эта популярная ныне функция цифрового расширения динамического диапазона если и дает, то совсем небольшую прибавку в суммарном динамическом диапазоне). Для этого подходят камеры с двукратным сканированием матрицы, а для идеальной картинки в любых условиях – с четырехкратным. Необходимо отметить, что при выборе камеры желательно знать модель матрицы, так как уже наблюдается ошибочное применение некоторыми поставщиками аббревиатуры WDR для функции цифрового расширения диапазона.

Есть ли возможности существенного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Только путем изменения технологии производства матрицы и повышения эффективности работы самого пикселя. Медленно, но верно чувствительность растет от модели к модели, иногда плавно, иногда резким приростом. За последние пять лет чувствительность выросла в разы при снижении стоимости матрицы.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

В процессе активного развития электроники в мире и, соответственно, быстрого снижения цен на нее механика и оптика переживают если не спад, то как минимум стагнацию. И это влияет на цены объективов для камер видеонаблюдения: они ведут себя по-разному в разные периоды времени. Если и происходит периодическое падение цен, то это обусловлено иными факторами, нежели глобальными процессами в данной индустрии. Сегодня качество объективов не успевает за ростом разрешения матриц. Это один из главных сдерживающих факторов против применения новейших матриц высокого разрешения. Объектив – последнее на сегодня аналоговое звено в цифровой цепи системы передачи и хранения видеоинформации систем видеонаблюдения. По моему мнению, нет каких-либо предпосылок для значительного снижения цен на качественные объективы в ближайшем будущем.

Денис
Ляпин

Технический тренер компании Axis Communications
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Прежде всего отметим, что каждая отдельно взятая камера в системе видеонаблюдения решает определенную задачу. Например, мониторинг, обнаружение, наблюдение, распознавание, идентификация или расследование (освидетельствование). В зависимости от задачи подбирается камера. Соответственно, в некоторых случаях ключевым является разрешение (например, задачи расследования), а в некоторых – светочувствительность (например, обнаружение). При этом не стоит забывать о правильности установки (расположения) и настройки оборудования, а также о возможности использования дополнительной подсветки. Причем последняя в ряде задач (например, распознавание автомобильных номеров) просто необходима.

Камера состоит не только из матрицы, и не только матрица влияет на параметры изображения и светочувствительность камеры. Предположим, что мы сравниваем две камеры, состоящие из одинаковых компонентов (включая объектив), имеющие одинаковые настройки и отличающиеся только разрешением матриц (формат и размер матриц одинаковы). Очевидно, что в таком случае светочувствительность камеры, имеющей меньшее разрешение, будет выше. Это объясняется тем, что при одинаковых размерах матриц увеличение разрешения достигается путем увеличения количества пикселей и уменьшением их размера. А чем меньше размер пикселя, тем большее количество света потребуется для формирования качественного изображения. Существует несколько способов повышения светочувствительности. Например, увеличение размера матрицы, использование соответствующего ей объектива, а также применение специальных алгоритмов обработки изображения. Все это, безусловно, влияет на стоимость конечного продукта.

Таким образом, дать однозначный ответ на данный вопрос довольно сложно. Можно сказать, что на сегодня есть продукты, соответствующие стандартам HDTV 720p (матрицы 1 Мпкс), которые имеют светочувствительность 0,1 лк (для цветного изображения), и продукты, соответствующие стандартам HDTV 1080p (матрицы 2 Мпкс), которые имеют светочувствительность 0,2 лк (для цветного изображения).

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Некоторые поставщики функций видеоаналитики, таких как распознавание номеров автомобилей, часто используют черно-белые изображения. Потому потребность есть, но в весьма узком сегменте и в составе комплексного решения.

Каков оптимальный формат матриц 2/5/10 Мпкс? Почему?

На данный вопрос нельзя ответить однозначно. Все зависит от задачи и ценового сегмента продукта. Чем большего размера матрица, тем проще будет добиться хорошей светочувствительности от камеры. Однако увеличение размера матрицы неминуемо приводит к повышению стоимости конечного продукта.

Достаточен ли динамический диапазон у современных 2/5/10 Мпкс камер?

Видеонаблюдение в условиях сильной встречной засветки является сложной задачей для любой системы видеонаблюдения. На сегодня существует выбор камер с аппаратной поддержкой WDR (обработка нескольких промежуточных кадров с разным значением выдержки), которые соответствуют стандартам HDTV 720p и 1080p (25/30 кадр/с). В многомегапиксельных (3+) камерах часто применяется программный метод WDR, который в сочетании с правильным размещением и направлением камеры дает приемлемый результат.

Существуют ли возможности значительного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

При сохранении формата матриц увеличение светочувствительности возможно за счет использования объективов с лучшими оптическими характеристиками. Постобработка изображения является еще одним действенным способом. Причем процессорные мощности камер постоянно растут, а постобработка дает все более заметный результат.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

Спрос рождает предложение. В настоящее время популярны камеры с разрешением 1–1,3 Мпкс, и некоторая оптимизация цены на такие объективы уже произошла. Логично предположить, что с увеличением спроса на многомегапиксельные продукты вырастет и предложение со стороны производителей объективов. Нам, как компании, не производящей объективы, сложно делать прогнозы в этом направлении.

Владислав
Танин

Технический директор компании Hikvision Russia
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Благодаря современным технологиям сегодня можно увеличивать разрешение видеокамер практически без ущерба для чувствительности. Этому способствует и применение режима "день/ночь" с механическим переключением ИК-фильтра, и использование многоступенчатой цифровой обработки сигнала, в том числе и так называемых SMART-функций. И, конечно, применение новейших технологий при разработке новых матриц для камер высокого разрешения.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Существуют объекты, для которых цветность может быть избыточной и даже вредной. Это помещения с низкой освещенностью, где на первое место выходит чувствительность камеры, а у черно-белых камер она выше. Матрица черно-белой камеры, в отличие от цветной, не имеет ИК-фильтра, а значит, отсутствует ограничение в использовании ИК-подсветки. Простой пример, где целесообразно применение черно-белых камер, – это складские помещения, малолюдные коридоры и другие плохо освещаемые помещения.

Каков оптимальный формат матриц 2/5/10 Мпкс? Почему?

Чем больше матрица, тем больше света приходится на каждый пиксель, что повышает чувствительность камеры. В то же время большой формат матрицы влечет за собой увеличение габаритов самой камеры, а значит, руководствоваться при выборе формата матрицы приходится разумной достаточностью. Наверное, оптимальный формат составляет 1/2".

Достаточен ли динамический диапазон у современных видеокамер 2/5/10 Мпкс?

Проблема динамического диапазона остро проявилась именно в камерах высокого разрешения, так как преимущества последних нивелировались ограниченностью динамического диапазона. Именно это стало катализатором для появления новых алгоритмов обработки цифрового сигнала в части различных методов расширения динамического диапазона (WDR).

По мере увеличения разрешения видеокамер совершенствуются и методы расширения динамического диапазона, а значит, и серьезных проблем с динамическим диапазоном у большинства современных камер нет.

Есть ли возможности существенного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Борьба за повышение чувствительности идет постоянно и небезуспешно. В последнее время появились новые матрицы с высоким разрешением, в которых каждый пиксель имеет два режима усиления сигнала: в одном случае – относительно низкое усиление при высокой освещенности, в другом – при низкой освещенности усиление значительно возрастает. Такая технология позволяет серьезно увеличить чувствительность видеокамеры.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

Спрос на камеры с разрешением свыше 3 Мпкс весьма ограничен, поэтому ждать значительного снижения цен на оптику не приходится.

Михаил
Зикеев

Менеджер по продукции видеонаблюдения ЗАО "СОНИ Электроникс"
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Скорее, наоборот, IP-камеры с новыми чувствительными матрицами в сочетании с алгоритмами улучшения изображения и шумоподавления позволяют получать лучший результат при съемке в условиях недостаточной видимости. Например, Full HD-камера SNC-VB635 имеет чувствительность 0,02 лк в цветном режиме, тогда как аналоговая камера SSC-FB561 – только 0,08 лк.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах высокого разрешения?

Каких-то конкретных специальных задач под такие камеры назвать не могу. Более перспективна идея Dual Sensor – когда цветная камера с ИК-фильтром при недостаточном освещении переходит в черно-белый режим, а при возникновении тревожного события может быть включен встроенный в камеру белый свет, и съемка/запись будут производиться в цветном режиме. Ряд задач при съемке в условиях недостаточной видимости на ответственных объектах также решается тепловизионными камерами.

Каков оптимальный формат матриц 2/5/10 Мпкс?

Для большинства современных задач видеонаблюдения формат Full HD является оптимальным на сегодня. Изменение формата, например, на 4К приводит к необходимости решать проблемы сжатия видеосигнала и хранения переданных данных.

Достаточен ли динамический диапазон у современных видеокамер 2/5/10 Мпкс?

Динамический диапазон 130 дБ – а в перспективе 133 дБ – современных камер HD-разрешения вполне достаточно для получения четких изображений в условиях встречной засветки. Данная величина диапазона реализована в камерах HD-разрешения. Именно поэтому они рекомендуются к применению для задач видеонаблюдения на входе в торговые центры, банки, на подземных автостоянках, выездах из туннелей и т.д. Пожалуй, ближайшая цель – добиться такого же результата для всех Full HD-камер.

Есть ли возможности существенного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Чувствительность современных камер высокого разрешения можно улучшить, во-первых, повышая чувствительность матриц, а во-вторых, совершенствуя алгоритмы обработки изображения, для чего необходимо иметь новые высокопроизводительные процессоры.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

Учитывая общемировые экономические тенденции, смещение производства электроники в Китай и другие азиатские страны, могу предположить, что цена камер в целом и отдельных ее компонентов будет заметно снижаться.

Эдуард
Беднов

Ведущий инженер ПСЦ "Электроника"
Заметно ли снижение чувствительности у видеокамер с матрицами 2/5/10 Мпкс по сравнению с аналоговыми моделями?

Несколько лет назад это ощущалось гораздо сильнее. Сегодня благодаря матрицам SONY серии Exmor ситуация уже не стоит так остро. Хотя, конечно, не следует сравнивать аналоговые камеры с разрешением 0,3 Мпкс с видеокамерами разрешением 5/10 Мпкс. Количество пикселей на единицу площади матрицы имеет большое значение. Не стоит также забывать, что чувствительность черно-белых видеокамер при прочих равных условиях выше чувствительности видеокамер "день/ночь" даже с механическим фильтром.

Есть ли рыночная потребность в черно-белых видеокамерах столь высокого разрешения?

Несомненно, потребность существует. Они выпускаются для систем машинного зрения. Черно-белые видеокамеры высокого разрешения найдут свою нишу в системах распознавания автомобильных номеров и лиц людей, поскольку информация о цвете в этих приложениях не является полезной. Однако в этих приложениях лучше применять камеры машинного зрения, которые не имеют компрессии.

Каков оптимальный формат матриц 2/5/10 Мпкс?

Маленькие матрицы имеют недостаточную чувствительность, большие матрицы дороги сами и дороги объективы для них. Маленькая матрица, сделанная по более современной технологии, может превосходить по характеристикам матрицу большего размера. Я оперировал бы не размером матрицы, а техническими характеристиками камеры и адекватностью цены камеры для решения поставленной задачи. Другое дело, что производители зачастую указывают нечестные характеристики, и знание типа примененной матрицы поможет специалисту выявить обман. Можно сколь угодно долго фантазировать на тему, какая матрица 10 Мпкс оптимальна – 1/2,3" или полнокадровая 35 мм, но достаточно проанализировать стоимость таких камер, затем попытаться найти промежуточный вариант, подобрать для него объектив, и все встанет на свои места.

Достаточен ли динамический диапазон у современных видеокамер 2/5/10 Мпкс?

Видеокамеры высокого разрешения широко применяются на спортивных объектах для контроля трибун. Особенностью проведения спортивных мероприятий является то, что освещается непосредственно спортивная площадка. Поэтому чем выше и дальше от спортивной площадки расположена трибуна, тем меньше она освещена. Видеокамерам сверхвысокого разрешения зачастую недостаточно динамического диапазона, чтобы получить качественное изображение как ближних, так и дальних рядов.

Есть ли возможности существенного роста чувствительности современных видеокамер 2/5/10 Мпкс без увеличения формата матриц?

Не так давно, благодаря компании SONY , разработавшей матрицу Exmor, произошел значительный прорыв в чувствительности IP-камер. Не уверен, что в ближайшее время стоит ждать нового технологического прорыва, но однозначно эта технология будет совершенствоваться. В IP-видеокамерах применяются матрицы, которые производитель посчитал оптимальными в первую очередь по цене. Если взглянуть на более дорогие линейки матриц, то можно увидеть там черно-белые матрицы, имеющие довольно высокую чувствительность в ближнем ИК-диапазоне. Эти матрицы активно используются производителями камер машинного зрения, которые изначально находятся в другой ценовой нише, и зачастую их область применения не требует получения цветного изображения.

Реально ли значительное снижение цен на оптику 2/5/10 Мпкс в ближайшем будущем?

Массовое использование мегапиксельных видеокамер уже привело и еще приведет к уменьшению стоимости объективов. О технологических прорывах в производстве оптического стекла или других материалов для производства линз мне неизвестно.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2014
Посещений: 6695


  Автор
Волковицкий В. Д.

Волковицкий В. Д.

Руководитель службы
по технической поддержке
компании Honeywell Security Group

Всего статей:  27


  Автор
Александр Коробков

Александр Коробков

Директор по разработкам компании MACROSCOP

Всего статей:  47


  Автор
Андрей Майдуков

Андрей Майдуков

Генеральный директор ООО "НПП "Бевард"

Всего статей:  2


  Автор
 

Ляпин Д. Н.

Менеджер по проектам
OOO "СВН Групп"

Всего статей:  4


  Автор
Владислав Танин

Владислав Танин

Технический директор компании Hikvision Russia

Всего статей:  10


  Автор
Михаил Зикеев

Михаил Зикеев

Заместитель менеджера отдела професси-онального оборудования ЗАО "СОНИ Электроникс"

Всего статей:  9


  Автор
Эдуард Беднов

Эдуард Беднов

Ведущий инженер ПСЦ "Электроника"

Всего статей:  5

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций