Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Широкая функциональность камер видеонаблюдения: необходимость или маркетинговый ход?

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

Широкая функциональность камер видеонаблюдения: необходимость или маркетинговый ход?

Современные видеокамеры, вне зависимости от их назначения и типа системы передачи сигнала, становятся все более функциональны. В данном случае имеется в виду лишь наличие множества режимов и настроек, реализуемых через экранное меню камеры. Причем в каком-то смысле их количество и содержание уже не зависят от собственно производителя самой камеры. Ведь все производители видеокамер используют стандартные сигнальные процессоры для обработки изображений, независимо от типов видеокамер, а список разработчиков и производителей этих чипов также весьма ограничен
Николай Чура
Технический консультант компании "Фирма "Видеоскан"

Единственное, что доступно производителю камеры, – использовать все или только часть возможностей. Разработчики и производители самих процессоров движутся также в основной "кильватерной колонне", поддерживая все новинки технологий, стремительно внедряя их в свою продукцию. Стоило появиться технологиям "день/ночь" или увеличения чувствительности путем замедления электронного затвора, как практически все производители стали их предлагать.

С первого взгляда предлагаемое функциональное разнообразие может поставить в тупик не только слабо подготовленного потребителя, но и опытного специалиста. И часто напрашивается мысль: а нужно ли это "великолепие" в реальной жизни и позволит ли универсальность обеспечить высокое качество изображения во всех мыслимых условиях наблюдения? Не имеет ли многофункциональность чисто маркетинговый смысл потребительского товара? Рассмотрим несколько естественных групп этих функций.

Ключевые характеристики

Основные функции и регулировки, которые практически обеспечивают функционирование камеры, в настоящее время довольно гибко изменяются. Кроме давно привычных АРУ, баланса белого и электронного затвора сейчас регулируются и все параметры изображения: яркость, контрастность, четкость, цветность и цветовой оттенок. Причем в данном случае яркость изменяется без изменения диафрагмы объектива, как было в прошлом. Глупо оспаривать важность и полезность этих функций. Одна из опасностей подстерегает здесь в установке неоптимальных значений параметров изображения с учетом наличия многих регулировок в регистрирующем устройстве. Другой опасностью является излишнее увеличение четкости, которое в той или иной мере является аналогом апертурной коррекции, приводит к росту биений на границах изменения яркости и муара. На рис. 1 представлены фрагменты кадра с отсутствием и с максимальной коррекцией четкости.


Отчетливо видны белые окантовки вокруг темных фрагментов. И наконец, избыточное увеличение глубины АРУ не только увеличит яркость кадров при недостаточной освещенности, но и значительно увеличит шум камеры, который приведет к недопустимому росту сетевого трафика, объема архива и перегрузке регистратора.

Режим "день/ночь"

Другая группа функций обеспечивает улучшение изображения в сложных условиях наблюдения. При малой освещенности широко используется режим "ночь" функции "день/ночь". Правда, для получения реальных преимуществ необходима "подлинная" функция TDN-ICR с подвижным ИК-фильтром. На рис. 2 приведены кадры при одной освещенности в цветном и черно-белом режиме с ИК-чувствительностью.


Большие проблемы могут возникнуть при переключении режима "день/ночь" по уровню АРУ, а не уровню самой освещенности с помощью специального фотодатчика. Такой метод чреват непрерывным переключением из режима в режим в случае высокой ИК-освещенности или большой отражательной способности объекта при встроенной ИК-подсветке.

Кроме расширения спектра принимаемого излучения повысить чувствительность камеры можно, только увеличивая время накопления (экспозиции) и площади чувствительных элементов за счет их суммирования (Binning).

Накопление DSS, или Sens-Up

Более широко применяется накопление по времени, не уменьшающее разрешения. В современных камерах кратность накопления DSS, или Sens-Up, достигает х512 и даже х1024. Вместе с тем сомнительно, что кому-то в безопасности может понравится камера, у которой изображение изменяется только 1 раз в 40 с. За это время можно не только загрузить машину, но и немного перекурить. То, что было допустимо в научных исследованиях, например в астрономии, неприменимо в системах безопасности, где самые важные объекты – движущиеся. Но такое накопление позволяет приводить в описаниях потрясающие значения чувствительности камер. В этом случае особенно забавно, что заявленная чувствительность практически всегда еще и превышает кратность накопления.

Накопление по площади, или Binning, используется значительно реже, но в последнее время, особенно в мегапиксельных IP-камерах для модного сейчас ночного цветного наблюдения, Binning находит применение все чаще.

Шумоподавление 2D/3D-DNR

Наряду с приведенными выше методами увеличения чувствительности широко применяется шумоподавление, в последнее время предпочтительно 2D/3D-DNR. Особенно это необходимо в IP-системах, чтобы не перегружать сеть шумом камер в ночном режиме. Правда, в аналоговых системах и HD-SDI шум камер при малой освещенности также перегружает регистраторы, а компьютерную систему может просто подвесить.

Компенсация засветки BLC и HLC

Серьезные трудности для видеокамер, вне зависимости от типа системы, возникают при высоком контрасте освещения сцены и встречном освещении. Наблюдение объекта днем на фоне окна или открытого дверного проема, ночью рядом с включенными фарами или другими источниками света до сих пор остается большой проблемой. Самая старая и известная функция BLC пытается решить эту проблему, сужая область кадра, управляющую электронным затвором. При этом все фрагменты кадра, освещенные слишком сильно или слишком слабо и находящиеся за пределами этой зоны, отправляются либо в белое, либо в черное. Понятно, что это не решение проблемы. Широко разрекламированная функция HLC, или HSBLC, монотонно зачерняющая слишком яркие фрагменты изображения, практически бесполезна. Она "удаляет" либо при незначительном контрасте не мешающие яркие фрагменты, либо при высоком контрасте все насыщенные области кадра.


На рис. 3 представлен кадр при удачном маскировании, но нормальном контрасте, и максимальном маскировании, включая номерной знак при максимальном контрасте в ночных условиях.

Расширение динамического диапазона D-WDR

Многие современные DSP реализуют различные варианты цифрового или электронного расширения динамического диапазона телекамеры D-WDR. Данные возможности появились после увеличения уровней квантования при оцифровке телевизионного сигнала до 10, 12 и даже до 14 бит. Динамическое увеличение контраста ATR и его клоны также имеют подобный алгоритм. К сожалению, подобные методы позволяют лишь приблизить динамический диапазон камеры к естественному диапазону самого сенсора (около 60 дБ). В связи с чем замечательные картинки в каталогах производителей видеокамер, демонстрирующие работу D-WDR, являются скорее желаемым, чем действительным результатом.

Более эффективными являются функции расширения динамического диапазона с множественным экспонированием сенсора с изменяемым временем накопления и построением суммарного изображения из оптимальных фрагментов – это давно известные режимы двойного и многократного сканирования Double Scan WDR, Super Dynamic III-V, PIXIM и т.д. Во всяком случае, в указанных моделях хотя бы какой-то эффект при встречном свете или просто высоком контрасте картинки можно обнаружить.

Гамма-коррекция

Традиционно камеры видеонаблюдения имели стандартную амплитудную характеристику с коэффициентом Y (гамма) 0,45, что полностью отвечало аналогичной характеристике приемного устройства – CRT-монитора с Y=2,2 – и давало в совокупности линейную амплитудную характеристику тракта. Сейчас, когда данные мониторы ушли в прошлое, изображение на экране LCD-монитора с линейной амплитудной характеристикой может быть не вполне адекватным по контрасту. Примерно подобную картину мы наблюдаем в вещательном телевидении, со своей гамма-коррекцией до сих пор ориентированном на телевизоры с вакуумными трубками. В результате на современных LCD-экранах совершенно неразличимы темные сцены. Можно считать, что до сих пор возможность регулировки гамма-коррекции не оценена.

Вспомогательные функции

Большую группу составляют вспомогательные функции, не отвечающие прямо за качество изображения. К ним можно отнести различные цифровые эффекты зеркального и углового поворота изображения, его фиксации (заморозки), переход в негативный вариант, электронное изменение масштаба изображения Digital Zoom, несколько странное для камер фиксированного визирования и незначительного разрешения (до 1,3 Мпкс), которого и так всегда не хватает.

Motion Detection и Privacy Zone
Встроенный детектор движения (а скорее – активности) Motion Detection, практически обязательный в IP-системах, совершенно не нужен в аналоговых системах и HD-SDI с непрерывной передачей изображения и централизованной записью. Последнее время с изменением правовых стандартов начинает находить применение и функция закрытия приватных зон Privacy Zone.

Электронная стабилизация изображения DIS
Не очень распространена функция электронной стабилизации изображения DIS. С одной стороны, ее наличие позволяет уменьшить дрожание изображения при ветровых нагрузках на камеры и узких углах зрения, с другой – жаль уменьшать угол зрения камеры, а особенно реальное разрешение.

Автоматическое увеличение контраста DEFOG
В последние 1,5–2 года практически всеми производителями предлагается автоматическое увеличение контраста для компенсации дымки и тумана DEFOG. Камеры со встроенной ИК-подсветкой почти повсеместно снабжаются функцией компенсации ослепления ближней зоны Smart IR или Intelligent IR Lignt Compensation. На рис. 4 представлена демонстрация этой функции. Правда, не всегда это реализуется управлением ИК-осветителя, а чаще всего производится обработка изображения, подобная функции BLC.


Детектирование ситуаций и лиц
IP-камеры, которые в силу главного условия – оптимизации трафика – всегда более интеллектуальны, снабжаются обилием вспомогательных функций детектирования ситуаций и лиц: Multi Object Tracking, Face Note, Face Tracking Zoom и т.д. Распознаются и записываются в виде метаданных также нештатные ситуации, такие как перекрытие, расфокусировка и изменение направления визирования камеры.

Компенсация затенения краев кадра в объективе LSC
Встречаются и весьма странные функции, например компенсация затенения краев кадра в объективе (LSC) – вместо того, чтобы применить нормальную оптику. Однако это стоит дешевле. Можно считать, что в настоящее время многие качества решаются корректировкой изображения в DSP цифровым методом, попытками исправить недостатки сенсора, оптики и камеры в целом, что все более отдаляет продукцию видеонаблюдения от профессионального сегмента.

Нужна ли многофункциональность?

Все представленное обилие функций видеокамер позволяет получить изображение даже в неблагоприятных условиях. Однако необходимость зачастую оперативно изменять настройки ставит перед пользователем многокамерной системы почти невыполнимую задачу. Практически же камеры используются чаще всего с заводскими настройками, а неквалифицированные попытки только ухудшают ситуацию. Многофункциональность – сильнейший маркетинговый фактор, но не надо им сильно обольщаться.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2015
Посещений: 11087


  Автор
Чура Н.И.

Чура Н.И.

Технический консультант ООО "Система СБ" и ООО "Микровидео /Группа".

Всего статей:  57

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