Зернистість IP камери. Про користь правильного налаштування камери за допомогою екранного меню

Як ефективне нічне відеоспостереження допомагає запобігти аварійним ситуаціям
Пітер Біар (Peter Beare) Виконавчий директор, Extreme CCTV

Хоча IP камери сьогодні більш вигідні для кінцевих користувачів систем безпеки, майже всі вони страждають від критичної проблеми щоночі - темряви.

ФАКТ: камери чутливі до темряви.
"Немає світла - немає зображення", цей принцип застосовний для будь-яких систем відеоспостереження (аналогових та IP). Хоча для IP-систем освітлення набуває більшого значення, оскільки сильніше знижується продуктивність. В аналоговій системі освітлення впливає лише на якість зображення. У системі IP відеоспостереження низьке освітлення впливає як на якість відео, але може стати каталізатором системних проблем.

ФАКТ: Шум відеосигналу збільшує потік даних від відеокамери
Низька продуктивність у нічний час веде до збільшення шуму відеосигналу, який є ворогом стиснення. Погане стиснення відповідно впливає збільшення бітрейту. Наприклад, при хорошому освітленні швидкість передачі сигналу з IP камери буде лише 10 Кб/с. Коли настає сутінки, швидкість може зрости вже до 100 Кб/с - 10-кратне збільшення - у результаті знижується ефективність і потенціал системи падає.

Активне ІЧ-підсвічування необхідне в критично важливих IP-додатках з низькою освітленістю
Не важливо, яка це система, аналогова чи мережева, практично всі камери відеоспостереження передають якісне зображення за умов денного освітлення. Однак від сучасних систем безпеки потрібна цілодобова продуктивність у режимі 24/7, тому повноцінна робота вночі впливає на загальну ефективність системи.

Як тільки заходить сонце, вимоги до пропускної спроможностімережі ростуть за експонентом. Що ж робити? Для IP-систем можна вивести 5 основних циклів роботи:

1. Формування відео
2. Кодування та стиснення відео
3. Передача відео
4. Зберігання відео
5. Аналіз відео

Етап формування відео можна назвати «початковим краєм» системи. Адже, якщо відеосигнал пропадає, інші етапи кодування, передачі та зберігання не отримають даних для роботи. У результаті останній етап відеоаналізу в реальному часі теж не матиме корисних даних для аналізу.

Щоб зрозуміти залежність темряви до пропускної спроможності, розглянемо функцію автоматичного регулювання підсилення (АРУ) камери, яка посилює сигнал в умовах низького освітлення. З посиленням відеосигналу збільшується шум відеозображення, з'являється зернистість.

Вдень алгоритми компресії добре справляються, і бітрейт має допустимі значення. Як тільки настає сутінки, функція АРУ починає працювати, створюючи більше шуму. Зрештою, зображення вночі стає зернистим. У такому випадку бітрейт набуває неприпустимих значень і може бути в десять разів більше денної швидкості, навіть для стаціонарних відеокамер.

Дві фотографії однієї і тієї ж темної сцени, без ІЧ-підсвічування (ліворуч) та з ІЧ-підсвічуванням (праворуч).
Зображення з інфрачервоним підсвічуванням рівномірно освітлене і співвідношення «сигнал/шум» дорівнює 15 дБ. На зображенні без ІЧ співвідношення «сигнал/шум» лише 5дБ і набагато менше інформації, але розмір файлу більше, що призводить до експонентного зростання бітрейту.

Щоб зрозуміти це зростання швидкості передачі, необхідно мати базове розуміння алгоритмів стиснення. Основний принцип стиснення полягає в усуненні марної інформації з метою зменшення розміру файлу. Стиснення вимагає компромісу між якістю зображення та розміром файлу. Максимальний рівень стиску створює файл меншого розміру, але нижчої якості зображення. Мінімальний рівень стиснення створює більш якісні знімки, але файл буде більшого розміру.

Найбільш популярні алгоритми стиснення зараз – це H.264, Wavelet, JPEG, MPEG або M-JPEG, які відомі низькими втратами інформації. Вони використовують один із двох принципів перетворення даних:

• Видалення зайвої інформації відеосигналу, не помітної людському оку, як, наприклад, близькі градації кольору.
• Видалення надмірної інформації, що дублюється в одному кадрі або між кадрами, такі, як великі області, пофарбовані в один колір.

Шум, спричинений АРУ, заважає алгоритмам стиснення сучасних IP-камер. Алгоритми стиснення неправильно інтерпретують шум і зернистість зображень, викликані АРУ як корисну інформацію, яка не може бути стиснута, як непотрібна або надлишкова. Таким чином, у нічний час зображення менш ефективно стискаються, що призводить до великих розмірів файлів, які до того ж містять менше корисної інформації.

Прямий зв'язок між нічною роботою, стиском і швидкістю очевидна:

Низька якість зображення у нічний час Погана якість стиснення Висока швидкість Низька ефективність системи

Висока якість зображення у нічний час Хороша якість стиснення Низька швидкість

Здається, що найпростіше вирішити цю проблему, відключивши АРУ. Тим не менш, в результаті цього ми отримали б у нічний час погане або навіть зовсім марне зображення. Очевидно, що вночі ефективність системи відеоспостереження має велике значення для забезпечення надійної безпеки.

Найкраще рішення для забезпечення ефективної роботи IP-систем темний часдоби полягає у використанні обладнання для інфрачервоного освітленнясцени. Встановлення IP камери з вбудованим інфрачервоним підсвічуванням або ІЧ-прожектором забезпечує нічні кадри високої якості з низьким шумом. У цих умовах автоматичне регулювання посилення (АРУ) стає непотрібним, і функція стиснення працює добре. Швидкість передачі даних коливається у допустимих значеннях, забезпечуючи стабільну роботу мережі.

Низька якість зображення у нічний час Погана якість стиснення Висока швидкість Низька ефективність системи

Black Diamond ІЧ-підсвічування Bosch

Висока якість зображення у нічний час Хороша якість стиснення Низька швидкість Хороша ефективність системи

Обладнання компанії Bosch серії Extreme CCTV вирішує проблему зростання бітрейту за допомогою технології. інфрачервоного підсвічуванняЧорний Diamond. Відзначене нагородами інфрачервоне підсвічування Black Diamond усуває як "пересвіти" на передньому плані, так і недоекспоновані області на задньому.

Технологія Black Diamond вбудована у мегапіксельні IP-камери EX85 та прожектори серії UFLED.

Все сказане вище призводить до основних і переконливих фактів: аналогове або IP відеоспостереження вимагає достатнього освітлення. Надійне відеоспостереження засноване на чітких зображеннях, 24/7. Для отримання чітких відеозображень цілодобово 24/7 необхідне ефективне відеоспостереження вночі. Ефективне відеоспостереження вночі потребує інфрачервоного підсвічування з високою продуктивністю.

IP-відеоспостереження – це одна з наймодніших тем останніх кількох років. Вона активно пропагується. Гасла «переходимо на IP» звучать частіше та частіше. І якщо пропаганда дісталася, нарешті, і до вас, і ви вирішили «перейти на IP», то доведеться поринути у всі тонкощі питання та розібратися з кожним окремим компонентом системи.

Отже, система IP-відеоспостереження складається з чотирьох основних компонентів: IP-камери, сервери запису, робочі місця операторів та комутаційне мережеве обладнання. Сьогодні ми розберемо перший компонент – IP-камери та зосередимося на питанні "Як вибрати IP-камеру?"

Якщо ми заглянемо у специфікацію стандартної IP-камери, то побачимо пару десятків технічних параметрів, якими камери можна між собою порівнювати. Чи є серед цих параметрів основні, які цікавитимуть нас насамперед? Так є. Основними параметрами IP-камери є світлочутливістьі Розширення.

Розширення

Ось список найпоширеніших форматів:

Кількість мегапікселів	Формат	Розширення	Співвідношення сторін

Зверніть увагу на те, що з перерахованих варіантів лише два є широкоформатними і мають співвідношення сторін 16:9 – HD720p та Full HD1080p. Якщо ви одночасно помістите в мультиекрані камери з різним співвідношенням сторін, то вийде, м'яко кажучи, не скомпонована картинка з великими «чорними смугами по краях кадрів, що вибиваються із загального формату.

Взагалі, варто сказати, що номінальна роздільна здатність відображає лише теоретичні можливості камери. На практиці картинка може мати 2 мільйони пікселів, але бути розмитою та давати менше деталей, ніж стандартний PAL 0,4 мегапікселя. Зображення зазвичай розмивається через некоректну первинну обробку, через неякісний об'єктив, при здійсненні компресії. Крім цього, в деяких камерах застосовується ще й інтерполяція для штучного збільшення роздільної здатності. Тобто матриця дає фактичний дозвіл, скажімо, 1280x720, а процесор перетворює його на 1920x1080, після чого камера номінально вже стає двомегапіксельною. Звичайно, деталізація кадру при інтреполяції не збільшується.

Найбільш коректним способом визначення дозволу, як і раніше, залишається вимірювання телевізійних ліній. Лише по тестовій таблиці можна достовірно зрозуміти, що камера здатна.

Чи завжди слід використовувати велику роздільну здатність? Ні не завжди. Великий дозвіл має свої мінуси. По-перше, багатомегапіксельні камери мають слабку чутливість. По-друге, багато хто з них не дозволяє отримувати реалтайм. Наприклад, 5-мегапіксельні камери можуть передавати відео зі швидкістю лише близько 10к/с. Таке відео на моніторній стіні виглядатиме дискретно. По-третє, для того, щоб отримати чітку картинку з багатомегапіксельною камерою потрібно ретельно підбирати об'єктив, який, швидше за все, буде в кілька разів дорожчим за звичайний. По-четверте, велика роздільна здатність вимагає об'ємних і дорогих дискових масивів для зберігання багатьох терабайт відеоданих.

Світлочутливість

Нарівні з роздільною здатністю світлочутливість є найважливішим параметром IP-камери. На неї слід звертати особливу увагу, тому що основна маса IP-камер має чутливість на порядки гірші, ніж CCTV-камери аналогові.

Не рідкістю є ситуація, коли встановивши на об'єкті дорогу мегапіксельну IP-камеру, користувачі стикаються з тим, що в сутінках вона дає картинку набагато гірше, ніж дешева аналогова камера, що стояла до неї на цьому самому місці.

Взагалі у специфікаціях до всіх IP-камер параметр, що вказує на світлочутливість, є. Це рівень мінімального освітлення, що вимірюється в люксах.

Але, на жаль, виробники рідко вказують на фактичну чутливість. Тому якщо ви бачите в специфікації чутливість 0,1 люкс, це зовсім не означає, що камера даватиме задовільну картинку вночі при світлі місяця. Швидше за все, картинка буде або зовсім чорна, або надто галаслива. Буває, однак, що тестовий відеофрагмент при заявленому рівні мінімального освітлення реально деталізований і світлий. Але і тут є підводний камінь, який називається «режим накопичення» або іншими словами тривала витримка. Якщо в сутінках включається режим накопичення, всі статичні об'єкти: дорога, огорожі, двері - все це відображається чітко і деталізовано. Проте всі об'єкти, що рухаються: люди, машини, тварини – все те, що дійсно цікаво при «розборі польотів», стають сильно змазаними. Існує лише небагато завдань, коли використання режиму накопичення виправдане. У більшості випадків ця властивість здатна лише ввести в оману користувача щодо реальної чутливості камери.

Як оцінити чутливість камери? Для цього спочатку варто звернути увагу на матрицю. Сьогодні всі CCTV камери будуються на двох типах матриць: CCD (ПЗС) та CMOS (КМОП). CCD-технологія дозволяє досягти порядку вищої чутливості, ніж CMOS. Тому якщо в основі IP-камер знаходиться CCD, можна очікувати від такої камери непоганих показників.

Матриці CMOS бувають різні. Більш рання технологія, яка називається APS, має дуже високий рівень шумів та низьку чутливість. Зараз дедалі частіше використовують більш сучасні матриці ACS, у яких суттєво збільшено площу світлоприймаючих елементів та відповідно збільшено чутливість. Тому при порівнянні варто віддавати перевагу камерам на матрицях CMOS ACS.

Найефективнішим способом оцінити можливості камери є, знову ж таки, тестування. Необхідно записати кілька роликів тестових таблиць за різної освітленості. При падінні освітленості різко знижується роздільна здатність камери. Відповідно ми можемо вибрати ту камеру, яка при недостатньому освітленні дає Велика кількістьТВЛ. Крім тестових таблиць також слід зробити запис об'єктів, що рухаються, для оцінки можливого змащування через включення режиму накопичення.

Оцінивши чутливість та дозвіл, ми вже зможемо отримати гарне уявлення про пропоновану камеру. А після порівняння цих параметрів з її ціною можна зробити попередній вибір потрібної нам моделі. Остаточний вибір можна зробити після розгляду інших елементів специфікації.

Швидкість формування кадрів

Усі аналогові камери формують відеопотік зі швидкістю 25к/с (50 полів/с). Це стандарт. У IP-відеоспостереженні таких стандартів немає. Деякі камери дозволяють отримати 25к/с, інші - лише 10к/с, інші взагалі передають менше 5 к/с. При виборі камер потрібно враховувати, з якою швидкістю та при якій роздільній здатності камера здатна передавати відео.

Можливість харчування PoE

Більшість внутрішніх IP-камер може живитися від комутатора за технологією PoE. Зовнішні камери, що вимагають обігріву, як правило, живляться 12/24В, так як у більшості випадків потужності PoE не вистачає для забезпечення та обігріву та роботи камери. Винятком є ​​технологія High PoE, яка забезпечує потужність до 25Ват. Однак для використання цієї технології потрібні відповідні комутатори або інжектори PoE.

Стандарти стиснення та «подвійний потік»

Майже всі камери зараз підтримують і MJPEG і H.264. Практично всі також підтримують подвійний потік, при якому камера генерує два окремих потоки в різних форматах і з різною роздільною здатністю.

Флеш-карти та сухі контакти

Багато камер дозволяють встановлювати всередину карти пам'яті. Тобто для цього є спеціальний роз'єм. Однак це роз'єм зовсім не гарантує того, що ви зможете вести запис на цю карту в режимі, в якому планували. Деякі камери можуть записувати лише окремі кадри, інші – навпаки, лише постійне відео. Тому потрібний функціонал слід уточнювати у постачальника. Те саме стосується використання сухих контактів. Наявність роз'ємів на задній панелі не гарантує, що ви хоч якось їх зможете задіяти.

Останній нюанс

Є ще один важливий нюанс, який слід пам'ятати при виборі обладнання IP-відеоспостереження. І цей нюанс – детектор руху.

Детектор може працювати за сервера або за камери. Якщо він працює на стороні сервера, це означає, що центральний процесор отримує безліч стислих мегапіскельних відеопотоків, декодує їх, проводить аналіз. І це здійснюється в режимі реального часу. Звичайно в цьому випадку сервер повинен бути дуже продуктивним. Якщо ж детектор руху працює на стороні камер, процесору не потрібно зайвий раз декодувати потоки. У цьому випадку можна використовувати набагато менш продуктивний сервер і відповідно менш дорогий.

Тому для оптимальної роботи система IP-відеоспостереження детектор руху має працювати на стороні камер. Єдиною умовою для цього є їхня взаємна підтримка. Програмне забезпечення сервера має вміти отримувати сигнали про спрацювання датчика руху на камері. Якщо такої підтримки немає, краще замінити камеру. Якщо ж камера настільки добре, що її заміна неприпустима, краще підібрати інше ПЗ або сервер, який буде підтримувати детектор руху камери. Крім цього, непогано уточнити у розробників, чи функція передзапису працює при використанні детектора на стороні камер. Втім, це питання вже стосується не камер, а програмного забезпечення. Можливо, я ще торкнуся цього питання в одній із майбутніх статей.

Приклад

Насамкінець хочу дати приклад для роздумів. Є дві камери на вибір. Одна у вуличному виконанні, друга – стандартна корпусна. Характеристики наведені нижче. Яку камеру ви вибрали б для встановлення на фасад офісної будівліі чому?

Варіант А

IP-камера у вуличному корпусі

	1/2.5” Progressive Scan CMOS
Чутливість	0.2 лк (колір) / 0.02 лк (ч/б) / 0 лк (ІЧ-підсвічування вкл.)
ІЧ-підсвічування
Метод компресії
Розширення	Full HD 1080P/HD 720 p/SXGA/D1/VGA/QVGA/CIF
Швидкість передачі	25 кадрів/сек. 1080P
Режим день/ніч	механічний ІЧ-фільтр
Динамічний діапазон (WDR)
Компенсація засвічення
Система шумоподавлення	вкл. / Вимк.
	Line Out / Line In / Mic In
Аналоговий відеовихід
	вуличний IP-66
Робоча температура	від -40°С до +50°С

Варіант Б

IP-Камера у стандартному корпусному виконанні

	1/3” Progressive Scan CCD
Чутливість	0.02 лк (колір)/0.01 лк (ч/б)
Метод компресії	H.264 / MJPEG / MPEG-4
Розширення	HD 720 p/D1/VGA/QVGA/CIF/QCIF
Швидкість передачі	25 кадрів/сек. HD 720 p
Режим день/ніч	механічний ІЧ-фільтр
Динамічний діапазон (WDR)	ВКЛ викл. (4 рівня WDR)
Компенсація засвічення	ВКЛ викл.
Система шумоподавлення	ВКЛ викл.
	Line Out / Line In / Mic In
Аналоговий відеовихід
Робоча температура	від 0°С до +50°С

Камери чутливі до темряви.

"Немає світла - немає зображення", цей принцип застосовний для будь-яких систем відеоспостереження (аналогових та IP). Хоча для IP-систем освітлення набуває більшого значення, оскільки сильніше знижується продуктивність. В аналоговій системі освітлення впливає лише на якість зображення. У системі IP відеоспостереження низьке освітлення впливає як на якість відео, але може стати каталізатором системних проблем.

Шум відеосигналу збільшує потік даних від відеокамери.

Низька продуктивність у нічний час веде до збільшення шуму відеосигналу, який є ворогом стиснення. Погане стиснення відповідно впливає збільшення бітрейту. Наприклад, при хорошому освітленні швидкість передачі сигналу з IP камери буде лише 10 Кб/с. Коли настає сутінки, швидкість може зрости вже до 100 Кб/с - 10-кратне збільшення - у результаті знижується ефективність і потенціал системи падає.

Активне інфрачервоне підсвічування необхідне в критично важливих IP-додатках з низькою освітленістю.

Не важливо, яка це система, аналогова чи мережева, практично всі камери відеоспостереження передають якісне зображення за умов денного освітлення. Однак від сучасних систем безпеки потрібна цілодобова продуктивність у режимі 24/7, тому повноцінна робота вночі впливає на загальну ефективність системи.

Щойно заходить сонце, вимоги до пропускної спроможності мережі зростають за експонентом. Що ж робити? Для ІР-систем можна вивести 5 основних циклів роботи: 1. Формування відео; 2. Кодування та стиснення відео; 3. Передача відео; 4. Зберігання відео; 5. Аналіз відео.

Етап формування відео можна назвати «початковим краєм» системи. Адже, якщо відеосигнал пропадає, інші етапи кодування, передачі та зберігання не отримають даних для роботи. У результаті останній етап відео аналізу в реальному часі теж не матиме корисних даних для аналізу.

Щоб зрозуміти залежність темряви до пропускної спроможності, розглянемо функцію автоматичного регулювання посилення(АРУ) камери, яка посилює сигнал в умовах низького освітлення. З посиленням відеосигналу збільшується шум відеозображення, з'являється зернистість.

Вдень алгоритми компресії добре справляються, і бітрейт має допустимі значення. Як тільки настає сутінки, функція АРУ починає працювати, створюючи більше шуму. Зрештою, зображення вночі стає зернистим. У такому випадку бітрейт набуває неприпустимих значень і може бути в десять разів більше денної швидкості, навіть для стаціонарних відеокамер.

З інфрачервоним підсвічуванням рівномірно освітлено і співвідношення "сигнал/шум" дорівнює 15 дБ. Без ІЧ співвідношення «сигнал/шум» лише 5дБ і набагато менше інформації, але розмір файлу більше, що призводить до експонентного зростання бітрейту.

Щоб зрозуміти це зростання швидкості передачі, необхідно мати базове розуміння алгоритмів стиснення. Основний принцип стиснення полягає в усуненні марної інформації з метою зменшення розміру файлу. Стиснення вимагає компромісу між якістю зображення та розміром файлу. Максимальний рівень стиску створює файл меншого розміру, але нижчої якості зображення. Мінімальний рівень стиснення створює більш якісні знімки, але файл буде більшого розміру.

Найбільш популярні алгоритми стиснення зараз – це H.264, Wavelet, JPEG, MPEG або M-JPEG, які відомі низькими втратами інформації. Вони використовують один із двох принципів перетворення даних:

• Видалення зайвої інформації відеосигналу, не помітної людському оку, як, наприклад, близькі градації кольору.
• Видалення надмірної інформації, що дублюється в одному кадрі або між кадрами, такі, як великі області, пофарбовані в один колір.

Шум, спричинений АРУ, заважає алгоритмам стиснення сучасних IP-камер. Алгоритми стиснення неправильно інтерпретують шум і зернистість зображень, викликані АРУ як корисну інформацію, яка не може бути стиснута, як непотрібна або надлишкова. Таким чином, у нічний час зображення менш ефективно стискаються, що призводить до великих розмірів файлів, які до того ж містять менше корисної.

Здається, що найпростіше вирішити цю проблему, відключивши АРУ. Тим не менш, в результаті цього ми отримали б у нічний час погане або навіть зовсім марне зображення. Очевидно, що вночі ефективність системи відеоспостереження має велике значення для забезпечення надійної безпеки.

Найкраще рішення для забезпечення ефективної роботи IP-систем у темний час доби полягає у використанні обладнання для інфрачервоного освітлення сцени. Встановлення IP камери з вбудованим інфрачервоним підсвічуванням або ІЧ-прожектором забезпечує нічні кадри високої якості з низьким шумом. У цих умовах автоматичне регулювання посилення (АРУ) стає непотрібним, і функція стиснення працює добре. Швидкість передачі даних коливається у допустимих значеннях, забезпечуючи стабільну роботу мережі.

Все сказане вище призводить до основних і переконливих фактів: аналогове або IP відеоспостереження вимагає достатнього освітлення. Надійне відеоспостереження засноване на чітких зображеннях, 24/7. Для отримання чітких відеозображень цілодобово 24/7 необхідне ефективне відеоспостереження вночі. Ефективне відеоспостереження вночі потребує інфрачервоного підсвічування з високою продуктивністю.

Технологія Smart IR для камери відеоспостереження.

У вільному перекладі Smart IR можна перекласти як "розумний ІЧ", в даному випадку йдеться про ІЧ-підсвічування камери відеоспостереження для нічної зйомки. Smart IR – це технологія, яка дозволяє регулювати інтенсивність інфрачервоних світлодіодів камери для компенсації відстані до об'єкта.

Технологія Smart IR була створена для вирішення проблеми інфрачервоних світлодіодів при зйомці на близьких відстанях. Наприклад, якщо людина підійде досить близько до камери, то ІЧ-підсвічування просто засвітить обличчя, а отже не можна буде провести впізнання об'єкта і як наслідок – повна марність системи відеоспостереження у нічний час.

Хоча щоб такого не сталося треба враховувати діапазон інфрачервоного підсвічування, якщо діапазон 20 метрів, то немає сенсу ставити таку камеру, де люди будуть ходити на відстані 1-3 метрів. Більшість виробників відеокамер з ІЧ-підсвічуванням вже переходять на цю технологію, але не зайвим буде це перевірити ще раз в технічній документації.

На малюнку показано наочне порівняння камери з розумним ІЧ та без. Камера з розумним ІЧ мала інфрачервоний діапазон до 30 метрів, але, як ви бачите, вона здатна регулювати інтенсивність ІЧ-підсвічування на об'єкті, який підійшов до камери на 1 метр. Переваги очевидні.

Енергоефективна технологія ІЧ-підсвічування Optimized IR.

В області IP-відеоспостереження була розроблена нова енергоефективна технологія інфрачервоного (ІЧ) підсвічування Optimized IR, що забезпечує чітке, рівномірно освітлене зображення об'єктів у повній темряві.

Як відомо з практики відеоспостереження в темну пору доби, світлодіодне ІЧ-підсвічування, як правило, нормально функціонує в досить обмежених межах (близько 15 метрів). Зумовлено це невеликою потужністю ІЧ світлодіодів інтегрованих у конструкцію камери. Робиться це як мінімум з двох причин: по-перше, для зниження загального енергоспоживання камери і, по-друге, для зниження нагріву матриці камери від потужних світлодіодів, що знаходяться поруч.

Особливо шкідливий нагрівання матриці, що призводить до значного збільшення шумів у зображенні, що виявляються у вигляді "снігу" з хаотично розташованих кольорових точок у кадрі.

Для звичайної ІЧ-підсвічування характерне засліплення матриці світлом, відбитим від близько розташованих об'єктів. Виявляється це у вигляді білих плям замість осіб людей, що знаходяться неподалік камери з підсвічуванням.

Система нічного підсвічування Optimized IR забезпечує рівномірне освітлення об'єктів, що знаходяться на різній відстані від камери відеоспостереження без освітлених областей.

На зображенні показано, як автоматично змінюється експозиція камери за технологією Optimized IR.

Принцип дії технології Optimized IR.

Рівномірне освітлення об'єктів, що знаходяться на різній відстані від камери досягається регулюванням двох параметрів підсвічування:

1. Автоматичне підстроювання кута підсвічування в залежності від кута огляду камери. Кут підсвічування змінюється відповідно до поточного значення збільшення об'єктива (зуму).
2. Автоматичне підстроювання експозиції камери в залежності від видалення об'єкта від камери. При наближенні об'єкта експозиція зменшується, знижуючи цим ефект засліплення матриці.

Таким чином забезпечується якісне ІЧ-підсвічування на дистанції більше 40 метрів при живленні камери з інтегрованими світлодіодами засобами Power-over-Ethernet (IEEE 802.3af), не перевищуючи стандартних параметрів енергоспоживання.

Ціни на таке високотехнологічне обладнання, як ip-камери, стають дедалі доступнішими. Саме тому все більше користувачів замислюється над його придбанням як джерело відеоспостереження та моніторингу. Щоб вибрати оптимальний виріб, необхідно розбиратися в його характеристиках, а також врахувати умови експлуатації.

Тип корпусу

Один з найбільш примітних параметрів, яким розрізняють обладнання цього типу. Умовно поділяються на такі категорії:

• мініатюрні (компактні).Відрізняються невеликим корпусом, який вбудований об'єктив. Традиційно кріпляться на стіну, рідше до стелі. У комплектацію товару входять кріплення. Потрібні для передачі зображення та його запису всередині офісних та громадських приміщень. Якщо Ви купуєте недорогу камеру для запису в приміщенні без особливих вимог, то компактної камерибуде цілком достатньо;
• купольні.Відрізняються оригінальним сферичним дизайном, оскільки їх головка є прозорим куполом. Цікаво, що визначити, куди націлений об'єктив не можна, оскільки в межах купола його можна пересунути в будь-яку точку. Тому таке обладнання часто замовляють банківські установи. Цей вид камер більш захищений від механічних пошкоджень, тому що не забезпечується кронштейном, що кріпить. Вони не бояться пилу, а вся проводка надійно захована за корпусом обладнання. Ви зможете закріпити їх як на стелю, так і на стіну – ось ще один козир на їхню користь;
• Корпусні камери.Їх характерно те, що є можливість заміни об'єктива. Це високотехнологічні пристрої, здатні вести професійний запис. Їх застосовують зазвичай для високоточної зовнішньої зйомки в умовах поганого освітлення та складних погодних умов. При необхідності для корпусних пристроїв можна придбати додаткові аксесуари;
• фіксовані зовнішні.Мають вологонепроникний корпус і кріплення високого ступеня надійності. За бажання додатково оснащуються підсвічуванням та захисним козирком. Одне з найкращих рішень для зовнішнього відеозапису;
• поворотно-похилі (або PTZ-тип).Унікальні тим, що надають можливість дистанційного керуванняу площині завдяки вмонтованому електроприводу. Причому робити це можна не лише руками, а й запрограмувавши камеру на зміну положення через час. За допомогою такого пристрою можна виконувати ті ж функції, які забезпечує ціла серія камер, встановлених за межами будівлі.

Підсумуємо сказане в цьому пункті: сам по собі тип корпусу не впливає на її працездатність, а також передачу та якість даних. Йдеться швидше про естетичний бік питання. Для вуличного спостереження орієнтуйтесь на корпусні, фіксовані або PTZ камери, залежно від можливостей Вашого бюджету та поставлених завдань.

Антивандальність

Ця властивість дозволяє підвищити рівень захисту Вашого обладнання від можливих атак зловмисника. Відмінність полягає в матеріалі виготовлення та особливому влаштуванні кронштейна, яким обладнання кріпиться до стіни. Найбільш уразливе місце в ip-камері – це кабель, а він у цьому випадку ховається у кронштейні. Деякі з таких моделей здатні витримувати вибух, оскільки в їхній конструкції до мінімуму зведено застосування пластику на користь скла спеціальної міцності. Це обладнання незамінне за умов ведення зовнішньої зйомки на віддалених від охоронних постів об'єктах. Їх обирають для стеження біля банкоматів, торгових центрів, у холах готелів та ін.

Кліматичне виконання

За цим показником всі камери прийнято ділити на зовнішні (вуличні) та внутрішні. Ті, що встановлюються в межах приміщень, здатні витримувати діапазон температур від 0 до 40 ° С та порівняно невелику вологість. На відміну від них, вуличних камерставлять волого- і пиленепроникний корпус, а окремих випадках і вентиляцію. Багато хто з них може виконувати свої функції при температурах від мінус 55 до плюс 55 °С.

Вуличні камери у герметичному корпусі

Для ведення зображення в ще більш агресивних умовах камера може поміщатися в спеціально створений під неї кожух.

Дозвіл обладнання

Такий параметр, як роздільна здатність, не завжди безпосередньо свідчить про високу чіткість майбутнього зображення. Воно може розмиватися з низки міркувань: наприклад, через поганого об'єктиву, неякісної обробки зображення, з компресії чи інтерполяції зображення. Тому не завжди слід прагнути до купівлі обладнання з максимальною роздільною здатністю. Камери на багато мегапікселів найчастіше відрізняються поганою чутливістю. Найчастіше вони не здатні передавати картинку як «реал тайм».

Не варто викидати бездумно кошти в гонитві за найбільшим дозволом. Пояснимо чому. Висока якістьнеминуче призведе до збільшення навантаження на Вашу локальну мережу та на роботу всього обладнання в цілому. Крім того, якщо головне призначення такої камери - запис в умовах з поганим освітленням, то лише велика роздільна здатність не гарантує передачу якісної картинки. Виходить, що значних витрат не виправдовують себе.

Ще один момент – для отримання чіткого зображення з багатомегапіксельної камери, потрібно оснастити її спеціально підібраним об'єктивом. Він зазвичай дорожчий за традиційні в кілька разів. Те саме можна сказати про обладнання для зберігання отриманих записів із зображенням - для нього будуть потрібні дорожчі масиви.

Більшість камер оснащено 1 Мп сенсором. Вони забезпечують дозвіл 1280х720, який є стандартним. Воно ж робить багатоканальну розкладку набагато простішою, якщо вести мову про посади відеоконтролю, широкоформатні монітори і так далі. Але зверніть увагу, на яку роздільну здатність розрахований Ваш відеореєстратор або інший екран, на який буде виводитися готова картинка. Якщо він не відповідає високим можливостям, то і камера з великою роздільною здатністю марна.

Дозвіл ip-камер

Відштовхуйтеся при виборі дозволу від завдань, які виконує відеоспостереження. Головним критерієм тут є щільність. Якщо йдеться про розпізнавання типу об'єкта (людина, тварина, транспортний засіб), то достатньо щільності 20 пікселів/1 метр. Для більш чіткого промальовування деталей (наприклад, колір та форма одягу) знадобиться вже 100 pix/м. У тих випадках, коли надзвичайно важлива повна ідентифікація, купуйте камеру з щільністю зображення 500 pix/м.

Іч-підсвічування камери

Безперечним плюсом цієї настройки є те, що камеру можна використовувати в приміщеннях з поганим освітленням. Саме це дозволяє передати для запису будь-які деталі на об'єкті, що охороняється. У цьому плані ІЧ-підсвічування виступає додатковою перевагою. Її застосування непомітно для стороннього ока і пов'язане з великим споживанням електроенергії. Якщо нічне відеоспостереження на території Вашого об'єкта необхідне, то без інфрачервоного підсвічування воно втрачає свою актуальність.

Дистанція вказується виробником у характеристиках камери та вимірюється зазвичай у метрах (10, 15 метрів тощо).

Дальність ІЧ-підсвічування

Головне завдання підсвічування полягає у забезпеченні повного кута огляду для самої камери, а також максимальної дальності освітлення. Але інфрачервоні промені не повинні попадати в об'єктив, щоб не допустити засвічування картинки. Ік-підсвічування застосовується у багатьох типах приміщень: у нічних розважальних закладах, на дорогах для фіксації автомобілів правопорушників, для охорони особистого та колективного майна як прихованого спостереженняу темний час доби, при цьому слід врахувати, що ІЧ-підсвічування не повинно видавати себе. Є такі IP-камери, у яких ІЧ-підсвічування не видає себе у видимому діапазоні частот.

Світлова чутливість

Цей параметр також належить до найважливіших, коли йдеться про купівлю ip-камери. Основна маса такого обладнання має меншу чутливість, ніж багато аналогових зразків. Особливо це проявляється при запису зображення в сутінках і темний час доби, коли дешева аналогова камера видає кращу і чіткішу картинку, ніж IP-камера з роздільною здатністю на багато пікселів. Світлочутливість вимірюється в люксах та характеризує рівень мінімальної освітленості.

Низька чутливість (ліворуч), висока чутливість (праворуч)

Проте самими виготовлювачами фактична чутливість вказується рідко. Тому для того щоб оцінити її самостійно, слід звернути увагу на матрицю. Сьогодні у камерах використовуються матриці типу CCD та CMOS. Перший з них характеризується найкращою чутливістю, тому від такого обладнання можна розраховувати на непогану картинку. Але найкращим способомвизначення буде тестування камери в умовах низької та звичайної освітленості. Для повноти сприйняття попросіть продавця в магазині показати запис об'єктів у русі та оцініть можливе змащення.

Тип об'єктива

Основні типи об'єктивів для камер мають такі характеристики:

• монофокальні відрізняються єдиною фіксованою величиною фокусної відстані, наприклад, 3,6 мм, 12 мм тощо. Вони недорогі та прості в установці, але не дають змоги проведення механічної корекції фокусування;
• варифокальні вже дають можливість регулювання фокусної відстані, що дозволяє змінювати кут огляду. У порівнянні з монофокальними - це універсальний інструмент для ведення стеження. Але вартість їх вище, і потрібно переналаштування зображення щоразу, коли потрібно змінити кут огляду;
• трансфокаторні (трансфокальні) не тільки регулюють кути огляду, але й масштабування вибраної ділянки. Найчастіше ними постачаються PTZ-камери, у яких регулювати налаштування зображення можна у віддалений спосіб.

Для моніторингу вхідних дверей або конкретної ділянки паркування достатньо придбати обладнання з монофокальним об'єктивом, який встановлюється один раз за заданими параметрами. Камери з більш складними об'єктивами застосовуються для запису в приміщеннях банків, об'єктах з контролем доступу тощо.

Фокусна відстань об'єктива

Це відстань від крайньої точки самого об'єктива до КМОП-матриці, на якій фокусується зображення і вимірюється в міліметрах. Цей показник разом з розмірами матриці впливає на кут зору, тобто, ту частину простору, яку зможе знімати камера. Чим більшим буде кут, тим більше об'єктів потрапить у картинку, але загубиться деталізація. Фокусна відстаньне варто плутати із можливістю заміни об'єктива, яку надають деякі моделі.

Трансфокація, або зміна фокусної відстані, може бути змінена оператором. Але замість зміни цього значення, деякі виробники оснащують свої моделі опцією цифрового збільшення. Зміна фокусної відстані може знадобитися у зв'язку зі зміною розв'язуваного завдання, наприклад, ідентифікації людини або транспортного засобу та ін. Необхідно пам'ятати, що чим меншою буде фокусна відстань, тим більшою буде площа охоплення.

Якщо на Вашому об'єкті запис зображення може мати критичні наслідки, тобто є сенс подумати про придбання 2-х камер: в цьому випадку одна буде оглядати все приміщення в цілому, а інша - більш детально якусь конкретну частину об'єкта (наприклад, вхід). Одна камера повинна володіти широким кутом огляду, а інша – навпаки, вузьким. І хоча витрати на покупку пари обладнання будуть вищими, тим самим, у Вас буде гарантія того, що від поля зору камер нічого не вислизне.

Наявність Wi-Fi

Робота камери з мережею інтернет корисна тим, що її можна підключити за умов, куди не дістане традиційний силовий кабель. Наприклад, це затребувано у тих випадках, коли інтер'єр квартири не дозволяє проводити ремонтні роботи. Підтримка Wi-Fi має свої недоліки, оскільки не може гарантувати швидкість передачі даних, а ще залежить від таких факторів, як придушення радіочастот і сигналу, або його малий радіус дії. У випадку з підключенням через Wi-Fi до локальної мережіобов'язковим атрибутом постійної роботибуде власне джерело живлення.

IP-камера з Wi-Fi модулем

Живлення камери

При виборі камери та її способі живлення зверніть увагу, де вона використовуватиметься - всередині кімнати або виключно в несприятливих погодних умовах.

Багато камер сьогодні спроектовані таким чином, що можуть живитися за допомогою технології РоЕ від комутаторів. Але зовнішні камери відрізняються від тих, які мають працювати тільки всередині приміщень. Справа в тому, що зовнішні аналоги вимагають більше живлення через необхідність підігріву. Тому їх найчастіше постачають способом харчування 12 або 24 Ст.

Природно, що найпростіше підвести окремий кабель як живлення, але це не в усіх умовах може спрацьовувати. Напруга може подаватися також за допомогою кабелю Ethernet. І воно дає можливість отримувати безперебійне живлення після відключення від електромережі, у випадку, якщо джерело досить потужне саме по собі.

При покупці ip-камери, як і різноманітного мережного обладнання, необхідно правильно зрозуміти її призначення та відштовхуватися від нього. В одному випадку завданням обладнання буде загальний огляд обстановки, а в іншому буде потрібна докладна ідентифікація, наприклад, автомобільного держномера. Від цього можуть залежати параметри об'єктива, роздільна здатність та навіть загальний естетичний вигляд цифрової камери.

Функції аналітики в IP-камерах

Багато сучасних IP-камерах є великий функціонал аналітики: від детектора руху до розпізнавання об'єктів. Залежно від завдань можна вибрати камеру з тим чи іншим набором функцій аналітики. Наприклад, якщо потрібно виявляти порушників по периметру паркану, то можна встановити камери і налаштувати в опціях аналітики «перетин лінії». При перетині вказаної лінії у налаштуваннях камери спрацює тривога.

Детектор руху та розпізнавання об'єктів

Необхідно пам'ятати, що у камерах не 100% обробка аналітики. Тому до багатьох IP-камер як «довеска» пропонують програмні комплекси, здатні обробляти багато тривожні події. Можна в програмі встановити опцію виявлення людей у ​​певній колірній гамі одягу і видавати сигнал тривоги на пост охорони. Однак такі програмні комплекси коштують великих грошей і використовуються на об'єктах стратегічної інфраструктури або у банківській сфері, у сфері безпеки військових об'єктів.

Ефективність нічного відеоспостереження.

Більшість IP-камер в даний час обладнані матрицями КМОП. Лише останні кілька років на ринку почали з'являтися IP-камериз матрицями ПЗЗ. Аналогові камери в основній своїй масі будуються на матриці типу ПЗС. Якщо розглядати роботи цих матриць у темний час доби, то пропускаючи різні наукові викладки та нюанси роботи цих матриць, перейдемо відразу до висновку. А висновок у тому, що матриці типу ПЗЗ набагато краще пристосовані до нічної зйомки, ніж матриці КМОП. Саме тим, що практично всі IP-камери будуються на матриці КМОП, обумовлена ​​проблема роботи цих камер у темний час доби. Будь-яка система відеоспостереження заснована на простій істині «є світло - є зображення». Для IP-систем відеоспостереження параметр освітленості набуває ще більш важливого значення, оскільки він впливає і на продуктивність. На відміну від IP-систем, в аналоговому відеоспостереженні освітленість в основному впливає лише на якість зображення.

Іншим важливим параметром, що впливає швидкість передачі сигналу (отже, і ефективність системи) є шум. У темряві продуктивність камери падає і це веде до збільшення шумів відеосигналу. Відеосигнал із поганим співвідношенням сигнал/шум (тобто містить багато шумів) погано стискається кодеками. Погане стиснення у свою чергу збільшує обсяг переданих даних і завантажує канал. Для розуміння серйозності такої проблеми, варто сказати, що з настанням ночі бітрейт від камери може збільшуватися до 10 разів.

Бо до сучасним системамВідеоспостереження (і аналоговим і IP) пред'являються досить високі вимоги, необхідно цілодобове спостереження за будь-якої погоди, то повноцінна робота відеокамер спостереження в нічний час істотно впливає на загальну ефективність системи.

IP-відеоспостереження працює за такими ступенями:

1. Формується потік відео.
2. Кодування та стиснення відеопотоку.
3. Передача відеопотоку каналами зв'язку.
4. Зберігання та архівування відеосигналу.
5. Аналіз відеоданих.

Для того щоб зрозуміти як темрява впливає на зображення, що передається, розглянемо кожен ступінь окремо. На етапі формування відеопотоку істотний вплив на зображення надає автоматичне регулювання посилення (АРУ). Це регулювання посилює сигнал за низького освітлення. Але разом із сигналом посилюється і шум, утворюється зернистість.

Отже, АРУ створює більше шуму і, отже, збільшується обсяг даних, що передаються.

Інфрачервоне підсвічування дозволяє рівномірно висвітлити об'єкт та отримати прийнятне відношення сигнал/шум = 15 дБ. Зображення, отримане без використання ІЧ підсвічування, несе багато шумів, що призводить до зниження показника сигнал/шум = 5 дБ. Маючи менше інформативності, файл із зображенням без ІЧ підсвічування (з шумами) має великий розмір. Це призводить до значного зростання бітрейту.

Алгоритми стиснення дозволяють зменшити розмір файлу, але постраждає якість зображення. Стиснення завжди вимагає йти на компроміс між якістю та розміром. Найпопулярнішими алгоритмами стиснення сьогодні є JPEG, M-JPEG (MPEG) та H.264. Ці алгоритми відрізняються гарною компресією та низькими втратами інформації при стисканні. Вони засновані на таких принципах перетворення інформації:

• Усунення інформації із відеосигналу, яка не помічається людським оком.
• Усунення зайвої інформації, що дублюється в декількох кадрах, що йдуть поспіль.

Шум, що виникає при використанні АРУ, заважає ефективній роботі алгоритмів стиснення. Сучасні алгоритми можуть помилково інтерпретувати шуми або зернистість зображення, що виникають при використанні систем АРУ. Таким чином, шуми можуть розглядатися як корисна інформація. Відповідно, така інформація не може бути видалена або стиснута.
Таким чином, у нічний час зображення стискаються набагато гірше (через шуми). Це призводить до великих розмірів файлів, які ще й містять непотрібну інформацію.

Прямий зв'язок між нічною роботою, стисненням та швидкістю очевидний.

Може здатися, що проблему можна вирішити відключенням АРУ, але ми отримаємо практично марне зображення в нічний час. А для забезпечення безпеки нічне відеоспостереження має дуже важливе значення (значна частка всіх незаконних дій відбувається у темний час доби).

Найбільш ефективним способом, забезпечити відеоспостереження у нічний час - використовувати інфрачервоне освітлення області спостереження. Сьогодні використовуються або відеокамери з вбудованим ІЧ підсвічуванням, або ІЧ прожектора. Використання ІЧ освітлення дозволяє досягти хорошого зображення від відеокамер з високим показником сигнал/шум. У такому разі система АРУ ​​стає не затребуваною і не заважає роботі алгоритмів стиснення.
Нижче наведено 2 кадри, зроблені відеокамерою спостереження одного і того ж об'єкта. Слід звернути увагу на розмір файлів з ІЧ підсвічуванням і без їх інформативності.

Підбиваючи підсумки, нагадаємо, що будь-яке охоронне відеоспостереження має забезпечувати контроль об'єкта 24 години 7 днів на тиждень. Основні складнощі виникають під час використання нічного відеоспостереження. Вночі темні зображення, посилені функцією АРУ, що містять багато шумів, не дозволяють ефективно працювати алгоритмам стиснення. Це призводить до великого трафіку в мережі та може значно ускладнити роботи всієї системи відеоспостереження (та інших систем, що використовують цю мережу). Для запобігання таким проблемам використовують ІЧ підсвічування області спостереження, яка дозволяє підвищити якість зображення та його інформативність.

Головне питання, яке виникає при побудові системи охоронного відеоспостереження з використанням ІЧ підсвічування - з якою ефективністю фоточутлива матриця, що реєструє випромінювання у видимому спектрі, фіксуватиме ІЧ випромінювання у ближньому діапазоні. Як показують розрахунки, при використанні ІЧ підсвічування, сигнал від відеокамери в нічний час буде еквівалентний сигналу від цієї відеокамери з природним денним освітленнямбез використання ІЧ підсвічування.

Існує кілька особливостей отриманого за допомогою ІЧ підсвічування зображення. Такими особливостями є трава, дерева або інша рослинність, що відображається з високою яскравістю. Таке спотворення може призвести до помилки, пов'язаної з тим, що спостерігач може переплутати нічні зображення з денними. Відбите ІЧ світло здатне значно збільшувати яскравість заднього плану, що робить зображення погано сприймається. Людське тіло теж своєрідно відбиває ІЧ світло. Більш щільні частини шкіри, волосся та кровоносні судини, окуляри та косметика можуть поглинати значну частку ІЧ освітлення. У разі риси особи спотворюються і розпізнавання особи може бути достовірним.

Характеристики приміщення теж можуть мати несприятливий вплив на ІЧ освітлення. Наприклад, скляні вікна на верхніх поверхах високих будівель, кахель або певна фарба можуть відображати світло зі сліпучою яскравістю, блокуючи таким чином спостереження на об'єкті.

ІЧ підсвічування може бути вбудованими в камери відеоспостереження (ІЧ-камери) або ж винесеними (ІЧ-прожектори). відеоспостереження. При такому розташуванні важливо, щоб дотримувалися певних умов.

Основною вимогою при організації інфрачервоного освітлення є рівномірне висвітлення об'єкта в рамках кадру. Якщо ця умова не забезпечується, то малоконтрастні деталі будуть невиразні. Коли відеокамери потрапляють у неосвітлені ділянки об'єкта, це призводить до втрати зображення.

Кут ІЧ підсвічування повинен відповідати куту огляду відеокамери, в деяких ситуаціях рекомендується встановлювати ІЧ-прожектор під меншим кутом, ніж у камери.

Потрібно також враховувати, що ІЧ-прожектори з однаковою потужністю, але різними кутами освітлення висвітлюватимуть об'єкт по-різному. Прожектор з вужчим кутом висвітлюватиме об'єкт на більш дальню відстань. ІЧ-прожектори з кутами від 30 до 100 градусів найбільш доцільні, тому що рідко використовуються відеокамери на невеликі відстані з кутом менше 30 і більше 100 градусів.

Таким чином, застосування інфрачервоного підсвічування з камерами відеоспостереження - це компромісний варіант візуалізації картини, що спостерігається між тепловізорами і камерами з високочутливим сенсором, при слабкій освітленості у вечірній або нічний час.

Для ефективної охорони об'єкта слід детально опрацьовувати всі аспекти роботи системи, приділяти увагу роботі системи відеоспостереження в нічний час і при необхідності використовувати ІЧ підсвічування.