IP-видеонаблюдение – это одна из самых «модных» тем последних нескольких лет. Она активно пропагандируется. Лозунги «переходим на IP» звучат чаще и чаще. И если пропаганда добралась, наконец, и до вас, и вы решили «перейти на IP», то придется окунуться во все тонкости вопроса и разобраться c каждым отдельным компонентом системы.
Итак, система IP-видеонаблюдения состоит из четырех основных компонентов: IP?камеры, серверы записи, рабочие места операторов и коммутационное сетевое оборудование. Сегодня мы разберем первый компонент – IP-камеры и сосредоточимся на вопросе «Как выбрать IP-камеру?»
Если мы заглянем в спецификацию стандартной IP-камеры, то увидим пару десятков технических параметров, по которым камеры можно между собой сравнивать. Есть ли среди этих параметров основные, которые будут интересовать нас в первую очередь? Да, есть. Основными параметрами IP-камеры являютсясветочувствительность и разрешение .
Разрешение
Вот список наиболее распространенных форматов:
|
Количество мегапикселей |
Формат |
Разрешение |
Соотношение сторон |
Обратите внимание на то, что из перечисленных вариантов только два являются широкоформатными и имеют соотношение сторон 16:9 – HD720p и Full HD1080p. Если вы одновременно поместите в мультиэкране камеры с различным соотношением сторон, то получится, мягко говоря, не скомпонованная картинка с большими «черными полосами по краям выбивающихся из общего формата кадров.
Вообще, стоит сказать, что номинальное разрешение отражает лишь теоретические возможности камеры. На практике картинка может иметь 2 миллиона пикселей, но быть размытой и давать меньше деталей, чем стандартный PAL 0,4 мегапикселя. Изображение обычно размывается из-за некорректной первичной обработки, из-за некачественного объектива, при осуществлении компрессии. Помимо этого в некоторых камерах применяется еще и интерполяция для искусственного увеличения разрешения. То есть матрица дает фактическое разрешение, скажем, 1280x720, а процессор преобразует его в 1920x1080, после чего камера номинально уже становится двухмегапиксельной. Естественно, что детализация кадра при интреполяции не увеличивается.
Наиболее корректным способом определения разрешения по-прежнему остается измерение телевизионных линий. Лишь по тестовой таблице можно достоверно понять, на что камера способна.
Всегда ли следует использовать большое разрешение? Нет, не всегда. У большого разрешения есть свои минусы. Во-первых, многомегапиксельные камеры имеют слабую чувствительность. Во-вторых, многие из них не позволяют получать реалтайм. Например, 5-мегапиксельные камеры могут передавать видео со скоростью лишь около 10к/с. Такое видео на мониторной стене будет выглядеть дискретно. В-третьих, для того, чтобы получить четкую картинку с многомегапиксельной камерой нужно тщательно подбирать объектив, который, скорее всего, будет в несколько раз дороже обычного. В-четвертых, большое разрешение требует объемных и дорогих дисковых массивов для хранения многих терабайт видеоданных.
Светочувствительность
Наравне с разрешением, светочувствительность является важнейшим параметром IP-камеры. На нее следует обращать особое внимание, потому как основная масса IP-камер имеет чувствительность на порядки хуже, чем CCTV-камеры аналоговые.
Не редкостью является ситуация, когда установив на объекте дорогую мегапиксельную IP-камеру, пользователи сталкиваются с тем, что в сумерках она дает картинку намного хуже, чем дешевая аналоговая камера, стоявшая до нее на этом же самом месте.
Вообще в спецификациях ко всем IP-камерам параметр, указывающий на светочувствительность, есть. Это уровень минимальной освещенности, измеряемый в люксах.
Но, к сожалению, производители редко указывают фактическую чувствительность. Поэтому если вы видите в спецификации чувствительность 0,1люкс, это совсем не значит, что камера будет давать удовлетворительную картинку ночью при свете луны. Скорее всего, картинка будет либо совсем черная, либо слишком шумная. Бывает, однако, что тестовый видеофрагмент при заявленном уровне минимальной освещенности реально детализированный и светлый. Но и здесь есть подводный камень, который называется «режим накопления» или другими словами длительная выдержка. Если в сумерках включается режим накопления, то все статичные объекты: дорога, ограждения, двери – все это отображается четко и детализировано. Однако все движущиеся объекты: люди, машины, животные – все то, что действительно интересно при «разборе полетов», становятся сильно смазанными. Существует лишь небольшое количество задач, когда использование режима накопления оправдано. В большинстве же случаев это свойство способно лишь ввести в заблуждение пользователя относительно реальной чувствительности камеры.
Как же оценить чувствительность камеры? Для этого в первую очередь стоит обратить внимание на матрицу. Сегодня все CCTV камеры строятся на двух типах матриц: CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП). CCD-технология позволяет добиться порядок более высокой чувствительности, чем технология CMOS. Поэтому если в основе IP-камер находится CCD, можно ожидать от такой камеры неплохих показателей.
Матрицы CMOS бывают разные. Более ранняя технология, которая называется APS, имеет очень высокий уровень шумов и низкую чувствительность. Сейчас все чаще и чаще используют более современные матрицы ACS, у которых существенно увеличена площадь светопринимающих элементов и соответственно увеличена чувствительность. Поэтому при сравнении стоит отдавать предпочтение камерам на матрицах CMOS ACS.
Самым эффективным же способом оценить возможности камеры является, опять же, тестирование. Необходимо записать несколько роликов тестовых таблиц при различной освещенности. При падении освещенности резко снижается разрешающая способность камеры. Соответственно мы можем выбрать ту камеру, которая при недостаточной освещенности дает большее количество ТВЛ. Помимо тестовых таблиц также следует сделать запись движущихся объектов, для оценки возможного смазывания из-за включения режима накопления.
Оценив чувствительность и разрешение, мы уже сможем получить хорошее представление о предлагаемой камере. А после сравнения этих параметров с ее ценой, можно сделать предварительный выбор нужной нам модели. Окончательный же выбор можно сделать после рассмотрения остальных элементов спецификации.
Скорость формирования кадров
Все аналоговые камеры формируют видеопоток со скоростью 25к/с (50 полей/с). Это стандарт. В IP-видеонаблюдении таких стандартов нет. Некоторые камеры позволяют получить 25к/с, другие - только 10к/с, а иные вообще передают менее 5 к/с. При выборе камер нужно учитывать, с какой скоростью и при каком разрешении камера способна передавать видео.
Возможность питание PoE
Большинство внутренних IP-камер может питаться от коммутатора по технологии PoE. Внешние камеры, требующие обогрева, как правило, питаются 12/24В, так как в большинстве случаев мощности PoE не хватает для обеспечения и обогрева и работы камеры. Исключением является технология High PoE, которая обеспечивает мощность до 25Ватт. Однако для использования этой технологии нужны соответствующие коммутаторы или PoE-инжекторы.
Стандарты сжатия и «двойной поток»
Практически все камеры сейчас поддерживают и MJPEG и H.264. Практически все также поддерживают «двойной поток», при котором камера генерирует два отдельных потока в разных форматах и с различным разрешением.
Флеш-карты и сухие контакты
Многие камеры позволяют устанавливать внутрь карты памяти. То есть для этого есть специальный разъем. Однако этот разъем совсем не гарантирует того, что вы сможете вести запись на эту карту в том режиме, в котором планировали. Некоторые камеры могут записывать только отдельные кадры, другие – наоборот только постоянное видео. Поэтому необходимый функционал следует уточнять у поставщика. То же самое касается использования сухих контактов. Наличие разъемов на задней панели не гарантирует, что вы хоть как-то их сможете задействовать.
Последний нюанс
Есть еще один важный нюанс, который следует помнить при выборе оборудования для IP-видеонаблюдения. И этот нюанс – детектор движения.
Детектор может работать на стороне сервера либо на стороне камеры. Если он работает на стороне сервера, это означает, что центральный процессор получает множество сжатых мегапискельных видеопотоков, декодирует их, проводит анализ. И все это осуществляется в режиме реального времени. Естественно в этом случае сервер должен быть очень производительным. Если же детектор движения работает на стороне камер, то процессору не нужно лишний раз декодировать потоки. В этом случае можно использовать намного менее производительный сервер и соответственно намного менее дорогой.
Поэтому для оптимальной работы система IP-видеонаблюдения детектор движения должен работать на стороне камер. Единственным условием для этого является их взаимная поддержка. Программное обеспечение сервера должно уметь получать сигналы о срабатывании детектора движения на камере. Если такой поддержки нет, то лучше заменить камеру. Если же камера настолько хорошо, что ее замена недопустима, то лучше подобрать другое ПО или сервер, который будет поддерживать детектор движения камеры. Помимо этого, неплохо уточнить у разработчиков, работает ли функция предзаписи при использовании детектора на стороне камер. Впрочем, этот вопрос уже больше касается не камер, а программного обеспечения. Возможно, я еще затрону этот вопрос в одной из будущих статей.
Пример
Напоследок хочу дать пример для размышления. Есть две камеры на выбор. Одна в уличном исполнении, вторая – стандартная корпусная. Характеристики приведены ниже. Какую камеру вы бы выбрали для установки на фасад офисного здания и почему?
Вариант А
IP-Камера в уличном корпусе
|
1/2.5” Progressive Scan CMOS |
|
|
Чувствительность |
0.2 лк (цвет) / 0.02 лк (ч/б) / 0 лк (ИК-подсветка вкл.) |
|
ИК-подсветка |
|
|
Метод компрессии |
|
|
Разрешение |
Full HD 1080P/ HD 720 p / SXGA / D1 / VGA / QVGA / CIF |
|
Скорость передачи |
25 кадров/сек. 1080P |
|
Режим день/ночь |
механический ИК-фильтр |
|
Динамический диапазон (WDR) |
|
|
Компенсация засветки |
|
|
Система шумоподавления |
вкл. / выкл. |
|
Line Out / Line In / Mic In |
|
|
Аналоговый видеовыход |
|
|
уличный IP-66 |
|
|
Рабочая температура |
от -40°С до +50°С |
Вариант Б
IP-Камера в стандартном корпусном исполнении
|
1/3” Progressive Scan CCD |
|
|
Чувствительность |
0.02 лк (цвет)/ 0.01 лк (ч/б) |
|
Метод компрессии |
H.264 / MJPEG / MPEG-4 |
|
Разрешение |
HD 720 p / D1 / VGA / QVGA / CIF / QCIF |
|
Скорость передачи |
25 кадров/сек. HD 720 p |
|
Режим день/ночь |
механический ИК-фильтр |
|
Динамический диапазон (WDR) |
вкл./ выкл. (4 уровня WDR) |
|
Компенсация засветки |
вкл./ выкл. |
|
Система шумоподавления |
вкл./ выкл. |
|
Line Out / Line In / Mic In |
|
|
Аналоговый видеовыход |
|
|
Рабочая температура |
от 0°С до +50°С |
Многие пользователи и инсталляторы оборудования видеонаблюдения часто остаются недовольны качеством изображения только что установленной системы. И виноваты в этом, все-таки не продавцы, поставившие покупателю «не то» оборудование. Как и любое сложное профессиональное оборудование, системы видеонаблюдения перед введением в эксплуатацию требуют правильной отладки и настройки полной всевозможных нюансов.
Множество проблем, связанных с качеством картинки, заключаются в неправильной или неоптимальной настройке камеры для применения в различных условиях наблюдения. Например, всепогодная уличная камера рассчитана на работу как при дневном свете, так и в сумерках. Соответственно, и функциями такая камера обладает достаточно широкими, и при неправильной настройке такой камеры вполне возможен случай, когда камера не будет оптимально сконфигурирована ни для работы днем, ни ночью.
Вообще говоря, возможности камеры во многом зависят от применяемого процессора. Своеобразным «посредником» между процессором и пользователем выступает экранное меню камеры (OSD). Именно манипуляцией настройками этого меню мы можем управлять работой процессора камеры, и их изменение во многом определяет качество картинки.
Экранное меню у камер своеобразное поле творчества многих производителей. Иногда они (производители) предпочитают не утруждать себя написанием подробных инструкций по конфигурации своих камер с помощью этого самого меню, прикладывая только брошюрку с коротким описанием настройки основных функций. При большой распространенности камер с OSD меню нигде нет толкового описания того, как же настраивать камеру с помощью него при различных внешних условиях наблюдения. Поэтому в таких случаях монтажникам систем видеонаблюдения остается полагаться на собственный опыт, полученный при работе с OSD меню камер других производителей, благо, что многие основные функции всех камер являются однотипными.
Основная цель данной статьи помочь разобраться инсталляторам и пользователям средств видеонаблюдения в основных функциях камер и их настройке с помощью экранного меню для различных целей и условий работы.
Часто к инженерам нашей компании обращаются с вопросами - помочь разобраться в различных, почти мистических проблемах с видеокамерами. Например, недавний случай. После приобретения и установки нескольких камер, потребитель обнаружил, что одна из них показывает вместо панорамы улицы белое свечение. В ходе недолгих выяснений сути проблемы возникла мысль о сильной засветке объектива камеры. Так и оказалось: компенсация засветки была выключена, поэтому сильные блики и яркий уличный свет настолько сильно засвечивали камеру, что разобрать что-либо было почти невозможно. Настройка компенсации засветки и авторегулировки усиления быстро решила проблему и в очередной раз убедила в том, что большая часть проблем, возникающая с видеокамерами, связана всего лишь с неправильными или не оптимальными установками OSD меню.
Рассмотрим несколько условий, в которых в большинстве своем работают камеры видеонаблюдения: помещение с искусственным светом, улица днем и ночные сумерки. Во всех этих режимах освещенность, спектр и цветовая температура света будут различными, поэтому и настройки камеры работающей в этих условиях тоже будут выбираться исходя из условий работы.
I. Помещение с искусственным светом.
Обычно источниками освещения всякого рода помещений являются лампы дневного света. Цветовая температура таких ламп находится в интервале 4000-6500 К, а спектр излучения - в диапазоне 350-730 нм. Основная проблема организации видеонаблюдения в таких помещениях сильные отражения от стен, пола и предметов интерьера (см. рис. 1):
Рис. 1. Пример изображения с некорректными настройками OSD .
Поэтому в первую очередь необходимо устранить засветку объектива камеры настройкой следующих параметров:
SHUTTER -скорость срабатывания электронного затвора.Значения 1/50, 1/60, 1/120 и т.д. означают доли секунды, на которые происходит открытие электронного затвора и накопление света. В случае ярко освещенного помещения бывает полезно устанавливать значения не более 1/50. Например, вот как выглядят результаты съемки с различным временем срабатывания затвора:
Скорость срабатывания затвора
1/50 1/500 1/1600
Часто в списке режимов срабатывания затвора есть пункт FLK так обозначается скорость затвора, равная 1/120 или 1/60 данный режим позволяет избавиться от мерцания изображения, которое проявляется при искусственном освещении и частоте сети не кратной 50 Гц. Для нашей страны это неактуально, т.к. частота сети всегда равна 50 Гц.
AGC (Automatic Gain Control) автоматическая регулировка усиления (АРУ). AGC отвечает за автоматическую подстройку уровня сигнала в зависимости от условий внешней освещенности. При правильной регулировке AGC можно добиться полной или частичной компенсации засветки. Обычно экранное меню камер содержит либо ступенчатую регулировку усиления (LOW, MIDDLE, HIGH, OFF) либо относительно плавную (как, например, в камерах JetekPro):
Рис. 2 . Рис. 3 .
С AGC связана еще одна очень полезная функция D-WDR расширение динамического диапазона. Многие пользователи систем видеонаблюдения сталкивались с ситуацией, когда камера, снимающая одновременно ярко освещенные и затененные объекты (например, человека на фоне яркого света от окна), не может правильно передать детали части изображения находящейся в тени, и поэтому эта часть отображается слишком темной. Функция D-WDR позволяет избежать потери контрастности и усреднить яркость изображения. Таким образом достигается одинаково хорошее различение как ярких, так и затененных деталей изображения.
Для демонстрации работы функции расширения динамического диапазона мы поместили предмет на фоне яркого источника искусственного света.
В первом случае (левая картинка) WDR ограничен низким значением. В кадре одновременно оказываются светлые и темные зоны, поэтому камера рассчитывает экспозицию таким образом, чтобы охватить максимум градаций яркости, что вызывает потерю контрастности. Установка WDR в режим HIGH (правая картинка) задает наибольшую ширину динамического диапазона для камеры, что приводит к усреднению яркости изображения и заметному улучшению его качества.
В некоторых камерах D-WDR может иметь два режима работы: для улицы (OUTDOOR) и внутри помещения (INDOOR), поэтому при использовании камеры в помещении с искусственным светом режим работы D-WDR следует установить на INDOOR.
Еще одной проблемой в помещении может стать ослепление камеры от источника света, направленного прямо в объектив. В этом случае хорошего изображения простой регулировкой скорости затвора и настройкой AGC не добиться. Для этого в камере реализована функция подавления прямой засветки объектива HLC (Highlight Compensation компенсация задней засветки) либо различные вариации на ту
жетему BLC (Backlight Compensation), SBLC (Super Backlight Compensation). Суть одна: уменьшение влияния источников света, «ослепляющих» камеру.
Свет, засвечивающий объектив камеры способен сильно снизить эффективность применения ее как средства обеспечения безопасности.
На следующих рисунках наглядно показана работа функции HLC .
Функция HLC выключена Функция HLC включена
При включении функции HLC происходит автоматическая маскировка источника яркого света. При этом существенно лучше отображаются объекты, находящиеся как перед источником света, так и за ним.
Настройка цветопередачи . В помещении с искусственными источниками света, как правило, часто приходится регулировать баланс белого. Регулировка баланса белого позволяет настроить соответствие цветовой гаммы изображения, получаемого с камеры истинной цветовой гамме объекта съёмки. Как правило камеры имеют несколько режимов:
ATW - автоматическая настройка баланса белого в пределах температуры цвета в пределах 1800°K~10500°K.
AWC автоматическое слежение за балансом белого. При выборе этого режима камера будет автоматически подстраивать баланс белого исходя из внешней обстановки, в отличие от ATW , который производит однократную автоматическую настройку баланса.
MANUAL режим ручных настроек. В случае неверного отображения цветов в автоматических режимах, можно установить вручную уровень составляющих цветов: красного (RED) и синего (BLUE) с помощью отображаемых на экране ползунков.
AWCSET адаптационные настройки баланса белого. В целях получения оптимальных настроек следует навести камеру на белый лист бумаги и нажать кнопку ENTER. В случае изменения параметров освещения(например, замены ламп накаливания на флуоресцентные) процедуру необходимо будет повторять.
INDOOR (внутри помещения) если камера установлена внутри помещения, можно использовать этот режим, задающий баланс белого для цветовой температуры, лежащей в пределах 4500°K~8500°K.
OUTDOOR (вне помещения) автоматическая настройка баланса белого в пределах температуры цвета 1800°K~10500°K. в таком температурном диапазоне находится солнечный свет в течение суток. Установка баланса белого в режим OUTDOOR часто дает правильную цветопередачу при применении камеры на улице.
В итоге, при правильной настройке камеры при работе внутри помещения, изображение будет выглядеть так:
Для примера следующее изображение было получено с камеры при настройках «по умолчанию»:
разница, как видно, существенная.
I I . Улица днем.
Пример правильной настройки камеры для работы
на улице в условиях естественного освещения.
Как правило, основные проблемы, с которыми сталкивается инсталлятор на этапе настройки системы видеонаблюдения и пользователь при эксплуатации камер на улице:
засветки, вызванные бликами и отражениями света от всевозможных объектов: асфальта, стен зданий, окон и т.д.,
изменение условий освещенности. В пасмурную погоду или вечером изображение заметно теряет в качестве из-за недостатка освещенности. По этой же причине увеличивается зашумленность изображения, наблюдаемая в виде хаотического мельтешения цветных или черно-белых пикселей на экране.
Борьба с засветками и бликами при настройке уличной камеры ведется точно так же как и в описанном случае, когда камера установлена в помещении. Как правило, в солнечный день освещенность на улице существенно выше, чем в помещении с искусственными источниками света, поэтому в первую очередь следует произвести настройку электронного затвора или степени открытия диафрагмы (IRIS ):
Если же регулировкой электронного затвора или диафрагмы полностью устранить засветку не удастся, то дальнейшую компенсацию засветки следует выполнять с использованием функции WDR или BLC .
При настройке уличной камеры посредством OSD следует выставить автоматическую регулировку усиления (AGC ) в значение HIGH или MIDDLE в этом случае колебания освещенности не будут оказывать значительного влияния на яркость изображения на экране монитора.
Также при снижении освещенности на изображении становятся заметны шумы, обусловленные особенностями устройства светочувствительной ПЗС-матрицы. Для того чтобы минимизировать влияние шумов на полезный видеосигнал, следует задействовать функцию шумоподавления (DNR Dynamic Noise Reduction ):
Уровень шумоподавления во всех случаях желательно выставлять на максимальное значение.
I II . Улица ночью.
В первую очередь стоит отметить, что ночное видеонаблюдение всегда будет уступать по качеству изображения видеонаблюдению дневному. Лучшим способом организации приемлемого качества картинки с оглядкой на стоимость конечного оборудования, пожалуй, является использование инфракрасной подсветки. Установка искусственного освещения в таких случаях будет достаточно дорогостоящим предприятием как в отношении цены оборудования, его монтажа, так и эксплуатации.
Видеонаблюдение в ночное время, как правило, ведется в черно-белом режиме съемки по причине того, что чувствительность камеры в этом режиме выше, чем в цветном. Кроме того съемка в цветном режиме должна происходить без инфракрасного фильтра, что приводило бы к значительным цветовым искажениям. По этим причинам при настройке камеры, работа которой предполагается днем и ночью необходимо в первую очередь выставить режим работы на «авто» (AUTO ):
Главное меню камеры JTC -1560. Функция DAY / NIGHT установлена в режим AUTO .
Автоматическая смена режимов «день» и «ночь» позволяет камере снимать дневную панораму без искажения цветов и ночную с наилучшей возможной чувствительностью. В некоторых случаях режим автоматического перехода «день/ночь» может содержать расширенные настройки, как, например, на следующем рисунке:
Здесь S -LEVEL и E -LEVEL соответственно, начальный и конечный уровень освещенности, при котором камера будет переходить в режим «ночь» (S -LEVEL ) и в режим«день» (E -LEVEL ).
Новейшие модели камер JetekPro содержат теперь весьма полезную функцию компенсации засветок, вызванных инфракрасными осветителями при наблюдении в ночное время SmartIR . В камере JetekPro автоматически регулируется величина сигнала при его обработке процессором до приемлемого уровня, при котором на полученном изображении засветки будут минимальны, либо будут отсутствовать вообще. Доступ к настройки Smart IR можно получить через экранное меню.
Меню настройки функции SmartIR
Одна из возможностей Smart IR состоит в том, что она имеет возможность задания области крана, в которой будет срабатывать компенсация засветки. Для задания области следует выбрать пункт Area меню IR SMART (рис. 3, рис. 4). В появившемся подменю можно изменять размер области по высоте (height ), ширине (width ), перемещать область вверх-вниз (top /bottom ) и влево-вправо (left /right ). Воспользовавшись этой возможностью, мы для наглядной демонстрации работы разделили экран на две равные части в левой половине экрана задали область действия SmartIR , в правой, соответственно, SmartIR не была задействована
Разделение экрана на две части помогает очень наглядно показать работу Smart IR . Идентификация лица человека на расстоянии 1-2 метра от источника освещения отличная! В целом, качество работы Smart IR ничем не уступает Intelligent IR . Скорость срабатывания компенсации в обоих случаях примерно одинаковая.
Демонстрация работы функции SmartIR в камерах JetekPro
Однако, не все модели камер способны производить съемку в ИК-спектре. В случае, когда камера не чувствительна к ИК-освещению, ночную съемку можно проводить, используя функцию SENS -UP режим накопления. Принцип работы режима накопления построен на особенности ПЗС-матрицы: она может накапливать заряд в светочувствительных ячейках в течение длительного времени, формируя изображение даже в темноте, когда человеческий глаз не способен ничего различить. Режим накопления кроме всего прочего достаточно хорошо подавляет шумы. Фактически режимы работы SENS -UP есть не что иное, как длительные выдержки электронного затвора. И обозначение режима SENS -UP x 64 означает, что снятие «картинки» с матрицы будет происходить через время равное 1/50*64 секунды, т.е. в 64 раза медленнее, чем самое большое время срабатывания электронного затвора камеры (обычно это время равно 1/50 секунды).
Пример работы функции накопления в
режиме
x
2
и
x
256.
Что соответствует скорости затвора 1/25 и 5 секунд.
В условиях ночной съемки становится весьма заметным шум на изображении. Его природа обуславливается наличием тепловых зарядов в полупроводниковой матрице. При большой освещенности матрицы в дневное время суток величина полезного сигнала намного больше шумового, генерируемого матрицей. Но при малой освещенности ночью величина полезного сигнала становится сравнимой с величиной шума это и приводит к появлению «снега» на картинке. Для подавления шумов применяются различные алгоритмы цифровой фильтрации. Один из них, достаточно распространенный, применяется в камерах JetekPro так называемый алгоритм 3DNR . Цифра 3 тут фигурирует не зря она показывает, что алгоритм шумоподавления анализирует не только двумерный сигнал (отдельную картинку в какой-либо момент времени), но и временную последовательность кадров третью координату. Тепловой шум по своей природе имеет свойство «зануляться», если усреднять его по времени. Этим и пользуются разработчики алгоритмов обработки изображения: грубо говоря, если за короткий промежуток времени просуммировать сигнал, представляющий собой несколько картинок, то шум частично компенсирует сам себя. Уровень шумоподавления обычно лучше выставить либо на максимальное, либо на близкое к максимальному значение.
Установка уровня DNR .
Конечно, охватить в одной статье все возможные комбинации настроек камер JetekPro не представляется возможным. Но, зная предназначение того или иного параметра OSD меню и влияние, которое он оказывает на изображение, гораздо проще понять какие настройки камеры необходимо изменять для получения наилучшего изображения в различных обстановках.
Камеры чувствительны к темноте.
«Нет света - нет изображения», этот принцип применим для любых систем видеонаблюдения (аналоговых и IP). Хотя для IP-систем освещение приобретает большее значение, поскольку сильнее снижается производительность. В аналоговой системе освещение влияет только на качество изображения. В системе IP видеонаблюдения низкое освещение оказывает влияние не только на качество видео, но может стать катализатором системных проблем.
Шум видеосигнала увеличивает поток данных от видеокамеры.
Низкая производительность в ночное время ведет к увеличению шума в видеосигнале, который является врагом сжатия. Плохое сжатие соответственно влияет на увеличение битрейта. Например, при хорошем освещении скорость передачи сигнала с IP камеры будет всего 10 Кб/с. Когда наступают сумерки, скорость может возрасти уже до 100 Кб/с – 10-кратное увеличение - в результате чего снижается эффективность и потенциал системы падает.
Активная ИК-подсветка необходима в критически важных IP-приложениях с низкой освещенностью.
Не важно, какая это система, аналоговая или сетевая, фактически все камеры видеонаблюдения передают качественное изображение в условиях дневного освещения. Однако от современных систем безопасности требуется круглосуточная производительность в режиме 24/7, поэтому полноценная работа ночью влияет на общую эффективность системы.
Как только заходит солнце, требования к пропускной способности сети растут по экспоненте. Что же делать? Для IP-систем можно вывести 5 основных циклов работы: 1. Формирование видео; 2. Кодирование и сжатие видео; 3. Передача видео; 4. Хранение видео; 5. Анализ видео.
Этап формирования видеоизображения можно назвать «начальным краем» системы. Ведь, если видеосигнал пропадает, другие этапы по кодированию, передаче и хранению не получат данных для работы. В итоге, последний этап видео анализа в реальном времени, тоже не будет иметь полезных данных для анализа.
Чтобы понять зависимость темноты к пропускной способности, рассмотрим функцию автоматической регулировки усиления (АРУ) камеры, которая усиливает сигнал в условиях низкой освещенности. С усилением видеосигнала увеличивается и шум видеоизображения, появляется зернистость.
Днем алгоритмы компрессии хорошо справляются, и битрейт имеет допустимые значения. Как только наступают сумерки, функция АРУ начинает работать, создавая больше шума. В конечном счете, изображение ночью становится зернистым. В таком случает битрейт приобретает недопустимые значения и может быть в десять раз больше дневной скорости, даже для стационарных видеокамер.
C инфракрасной подсветкой равномерно освещено и соотношение «сигнал/шум» равно 15 дБ. Без ИК соотношение «сигнал/шум» всего лишь 5дБ и гораздо меньше информации, но размер файла больше, что приводит к экспоненциальному росту битрейта.
Чтобы понять этот рост скорости передачи данных, необходимо иметь базовое понимание алгоритмов сжатия. Основной принцип сжатия состоит в устранении бесполезной информации с целью уменьшения размера файла. Сжатие требует компромисса между качеством изображения и размером файла. Максимальный уровень сжатия создает файл меньшего размера, но более низкого качества изображения. Минимальный уровень сжатия создает более качественные снимки, но файла будет большего размера.
Наиболее популярные алгоритмы сжатия сейчас - это H.264, Wavelet, JPEG, MPEG или M-JPEG, которые известны низкими потерями информации. Они используют один из двух принципов преобразования данных:
- Удаление лишней информации видеосигнала, не заметной человеческому глазу, как, например, близкие градации цвета.
- Удаление избыточной информации, которая дублируется в одном кадре или между кадрами, такие, как крупные области, окрашенные в один цвет.
Шум, вызванный АРУ, мешает алгоритмам сжатия современных IP-камер. Алгоритмы сжатия неправильно интерпретируют шум и зернистость изображений, вызванные АРУ, как полезную информацию, которая не может быть сжата, как ненужная или избыточная. Таким образом, в ночное время изображения менее эффективно сжимаются, что приводит к большим размерам файлов, которые к тому же содержат меньше полезной.
Кажется, что проще всего решить эту проблему, отключив АРУ. Тем не менее, в результате этого мы бы получили в ночное время плохое или даже совсем бесполезное изображение. Очевидно, что ночью эффективность системы видеонаблюдения имеет большое значение для обеспечения надежной безопасности.
Лучшее решение для обеспечения эффективной работы IP-систем в темное время суток заключается в использовании оборудования для инфракрасного освещения сцены. Установка IP камеры со встроенной инфракрасной подсветкой или ИК-прожектора обеспечивает ночные кадры высокого качества с низким шумом. В этих условиях автоматическая регулировка усиления (АРУ) становится ненужной, и функция сжатия работает хорошо. Скорость передачи данных колеблется в допустимых значениях, обеспечивая стабильную работу сети.
Все вышесказанное приводит к основным и убедительным фактам: аналоговое или IP видеонаблюдение требует достаточного освещения. Надежное видеонаблюдение основано на четких изображениях, 24 / 7. Для получения четких видеоизображений круглосуточно 24 / 7 необходимо эффективное видеонаблюдение ночью. Эффективное видеонаблюдение ночью требует инфракрасной подсветки с высокой производительностью.
Технология Smart IR для камеры видеонаблюдения.
В вольном переводе Smart IR можно перевести как «умный ИК», в данном случае речь идет об ИК-подсветке камеры видеонаблюдения для ночной съемки. Smart IR – это технология, которая позволяет регулировать интенсивность инфракрасных светодиодов камеры для компенсации расстояния до объекта.>
Технология Smart IR была создана, чтобы решить проблему инфракрасных светодиодов при съемке на близких расстояниях. Например, если человек подойдет достаточно близко к камере, то ИК-подсветка просто засветит лицо, а значит нельзя будет провести опознание объекта и как следствие – полная бесполезность системы видеонаблюдения в ночное время.
Хотя чтобы такого не произошло надо учитывать диапазон инфракрасной подсветки, если диапазон в 20 метров, то нет смысла ставить такую камеру, где люди будут ходит на расстоянии 1-3 метров. Большинство производителей видеокамер с ИК-подсветкой уже переходят на эту технологию, но не лишним будет это перепроверить в технической документации.
На рисунке показано наглядное сравнение камеры с умным ИК и без. Камера с умным ИК имела инфракрасный диапазон до 30 метров, но, как вы видите, она способна регулировать интенсивность ИК-подсветки на объекте, который подошел к камере на 1 метр. Преимущества очевидны.
Энергоэффективная технология ИК-подсветки Optimized IR.
В области IP-видеонаблюдения, была разработана новая энергоэффективная технология инфракрасной (ИК) подсветки Optimized IR, обеспечивающую четкое, равномерно освещенное изображение объектов в полной темноте.
Как известно из практики видеонаблюдения в темное время суток, светодиодная ИК-подсветка, как правило, нормально функционирует в довольно ограниченных пределах (около 15 метров). Обусловлено это небольшой мощностью ИК светодиодов интегрированных в конструкцию камеру. Делается это как минимум по двум причинам: во-первых, для снижения общего энергопотребления камеры и, во-вторых, для снижения нагрева матрицы камеры от находящихся рядом мощных светодиодов.
Особенно вреден нагрев матрицы, приводящий к значительному увеличению шумов в изображении, проявляющихся в виде "снега" из хаотично расположенных цветных точек в кадре.
Для обычной ИК-подсветки характерно ослепление матрицы светом, отраженным от близко расположенных объектов. Проявляется это в виде белых пятен вместо лиц людей, находящихся недалеко от камеры с подсветкой.
Система ночной подсветки Optimized IR обеспечивает равномерное освещение объектов, находящихся на различном расстоянии от камеры видеонаблюдения без засвеченных областей.
На изображении показано, как автоматически меняется экспозиция камеры по технологии Optimized IR.
Принцип действия технологии Optimized IR.
Равномерное освещение объектов, находящихся на различном удалении от камеры достигается регулировкой двух параметров подсветки:
- Автоматической подстройкой угла подсветки в зависимости от угла обзора камеры. Угол подсветки изменяется в соответствии с текущим значением увеличения объектива (зума).
- Автоматической подстройкой экспозиции камеры в зависимости от удаления объекта от камеры. При приближении объекта экспозиция уменьшается, снижая тем самым эффект ослепления матрицы.
Таким образом, обеспечивается качественная ИК-подсветка на дистанции более 40 метров при питании камеры с интегрированными светодиодами средствами Power-over-Ethernet (IEEE 802.3af), не превышая стандартных параметров энергопотребления.
Цены на такое высокотехнологическое оборудование, как ip-камеры, становятся все более доступными. Именно поэтому все большее число пользователей задумывается над его приобретением в качестве источника видеонаблюдения и мониторинга. Для того, чтобы выбрать оптимальное изделие, необходимо разбираться в его характеристиках, а также учесть условия эксплуатации.
Тип корпуса
Один из наиболее примечательных параметров, по которому различают оборудование этого типа. Условно разделяются на следующие категории:
- миниатюрные (компактные). Отличаются небольшим корпусом, в который встроен объектив. Традиционно крепятся на стену, реже к потолку. В комплектацию товара входят крепления. Востребованы для передачи изображения и его записи внутри офисных и общественных помещений. Если Вы приобретаете недорогую камеру для записи в помещении без особых требований, то компактной камеры будет вполне достаточно;
- купольные. Отличаются оригинальным сферическим дизайном, поскольку их головка представляет собой прозрачный купол. Интересно, что определить, куда именно нацелен объектив нельзя, поскольку в пределах купола его можно передвинуть в любую точку. Поэтому такое оборудование часто заказывают банковские учреждения. Этот вид камер более защищен от механических повреждений, потому что не снабжается крепящим кронштейном. Они не боятся пыли, а вся проводка надежно спрятана за корпусом оборудования. Вы сможете закрепить их как на потолок, так и на стену - вот еще один козырь в их пользу;
- корпусные камеры. Для них характерно то, что существует возможность замены объектива. Это высокотехнологичные устройства, которые способны вести профессиональную запись. Их применяют обычно для высокоточной наружной съемки в условиях плохого освещения и сложных погодных условиях. При необходимости для корпусных устройств можно приобрести дополнительные аксессуары;
- фиксированные наружные. Обладают влагонепроницаемым корпусом и креплением высокой степени надежности. При желании дополнительно оснащаются подсветкой и защитным козырьком. Одно из лучших решений для наружной видеозаписи;
- поворотно-наклонные (или PTZ-тип). Уникальны тем, что предоставляют возможность дистанционного управления в плоскости благодаря вмонтированному электроприводу. Причем делать это можно не только руками, но и запрограммировав камеру на изменение положения через промежуток времени. С помощью одного такого устройства можно выполнять те же функции, какие обеспечивает целая серия камер, установленных за пределами здания.
|
|
|
|
Подытожим сказанное в данном пункте: сам по себе тип корпуса никак не влияет на ее работоспособность, а также передачу и качество данных. Речь может идти скорее об эстетической стороне вопроса. Для уличного наблюдения ориентируйтесь на корпусные, фиксированные или PTZ камеры, в зависимости от возможностей Вашего бюджета и поставленных задач.
Антивандальность
Это свойство позволяет повысить степень защиты Вашего оборудования от возможных атак злоумышленника. Отличие заключается в материале изготовления и особом устройстве кронштейна, которым оборудование крепится к стене. Наиболее уязвимое место в ip-камере - это кабель, а он в данном случае прячется в кронштейне. Некоторые из таких моделей способны выдерживать взрыв, поскольку в их конструкции к минимуму сведено применение пластика в пользу стекла специальной прочности. Этот оборудование незаменимо в условиях ведения наружной съемки на отдаленных от охранных постов объектах. Их выбирают для слежения возле банкоматов, торговых центров, в холлах гостиниц и т.д.
Климатическое исполнение
По этому показателю все камеры принято делить на наружные (уличные) и внутренние. Те, которые устанавливаются в пределах помещений, способны выдерживать диапазон температур от 0 до 40 °С и сравнительно небольшую влажность. В отличие от них, уличным камерам ставят влаго- и пыленепроницаемый корпус, а в отдельных случаях и вентиляцию. Многие из них могут выполнять свои функции при температурах от минус 55 до плюс 55 °С.
Уличные камеры в герметичном корпусе
Для ведения изображения в еще более агрессивных условиях, камера может помещаться в специально созданный под нее кожух.
|
|
|
Разрешение оборудования
Такой параметр, как разрешение, не всегда напрямую свидетельствует о высокой четкости будущего изображения. Оно может размываться по ряду соображений: например, из-за плохого объектива, некачественной обработки изображения, при использовании компрессии либо интерполяции изображения. Поэтому не во всех случаях следует стремиться к покупке оборудования с максимальным разрешением. Камеры на много мегапикселей чаще других отличаются плохой чувствительностью. Зачастую они не способны передавать картинку в режиме «реал тайм».
Не стоит выбрасывать бездумно средства в погоне за самым большим разрешением. Объясним, почему. Высокое разрешение неминуемо приведет к увеличению нагрузки на Вашу локальную сеть, и на работу всего оборудования в целом. Кроме того, если главное назначение такой камеры - запись в условиях с плохим освещением, то одно лишь большое разрешение не гарантирует передачу качественной картинки. Получается, что значительные затраты не оправдывают себя.
Еще один момент - для получения четкого изображения с многомегапиксельной камеры, потребуется оснастить ее специально подобранным объективом. Он обычно дороже традиционных в несколько раз. То же самое можно сказать об оборудовании для хранения полученных записей с изображением - для него потребуются более дорогие массивы.
Большинство камер оснащены 1 Мп сенсором. Они обеспечивают разрешение 1280х720, которое является стандартным. Оно же делает многоканальную раскладку намного более простой, если вести речь о постах видеоконтроля, широкоформатных мониторах и так далее. Но обратите внимание, на какое разрешение рассчитан Ваш видеорегистратор или иной экран, на который будет выводиться готовая картинка. Если он не отвечает высоким возможностям, то и камера с большим разрешением бесполезна.
Разрешение ip-камер
Отталкивайтесь при выборе разрешения от тех задач, которые выполняет видеонаблюдение. Главным критерием здесь выступает плотность. Если речь идет о распознавании типа объекта (человек, животное, транспортное средство), то достаточно будет плотности в 20 пикселей/1 метр. Для более четкой прорисовки деталей (например, цвет и форма одежды) понадобится уже 100 pix/м. В тех случаях, когда крайне важна полная идентификация, приобретайте камеру с плотностью изображения 500 pix/м.
Ик-подсветка камеры
Несомненным плюсом данной опции является то, что камеру можно использовать в помещениях с плохим освещением. Именно это позволяет передать для записи любые детали на охраняемом объекте. В этом плане ИК-подсветка выступает дополнительным преимуществом. Ее применение незаметно для постороннего глаза и не связано с большим потреблением электроэнергии. Если ночное видеонаблюдение на территории Вашего объекта необходимо, то без ИК-подсветки оно теряет свою актуальность.
Дистанция указывается производителем в характеристиках камеры и измеряется обычно в метрах (10, 15 метров и так далее).
Дальность ИК-подсветки
Главная задача подсветки заключается в обеспечении полного угла обзора для самой камеры, как и максимальной дальности освещения. Но инфракрасные лучи не должны попадать в объектив, чтобы не допустить засвечивания картинки. Ик-подсветка применяется во многих типах помещений: в ночных увеселительных заведениях, на дорогах для фиксации автомобилей правонарушителей, для охраны личного и коллективного имущества в качестве скрытого наблюдения в темное время суток, при этом следует учесть, что ИК-подсветка не должна выдавать себя. Имеются такие IP-камеры, в которых ИК-подсветка не выдает себя в видимом диапазоне частот.
Световая чувствительность
Этот параметр также относится к числу важнейших, когда ведется речь о покупке ip-камеры. Основная масса такого оборудования обладает меньшей чувствительностью, чем многие аналоговые образцы. Особенно это проявляется при записи изображения в сумерках и темное время суток, когда дешевая аналоговая камера выдает лучшую и более четкую картинку, чем ip-камера с разрешением на много пикселей. Светочувствительность измеряется в люксах и характеризует уровень минимальной освещенности.
Низская чувствительность (слева), высокая чувствительность (справа)
Однако самим изготовителями фактическая чувствительность указывается редко. Поэтому для того, чтобы оценить ее самостоятельно, следует обратить внимание на матрицу. Сегодня в камерах используются матрицы типа CCD и CMOS. Первый из них характеризуется лучшей чувствительностью, поэтому от такого оборудования можно рассчитывать на неплохую картинку. Но лучшим способом определения будет тестирование камеры в условиях низкой и обычной освещенности. Для полноты восприятия попросите продавца в магазине показать запись объектов в движении и оцените возможное смазывание.
Тип объектива
Основные типы объективов для камер обладают следующими характеристиками:
- монофокальные отличаются единой фиксированной величиной фокусного расстояния, например, 3,6 мм, 12 мм и т.п. Они недорогие и просты в установке, но не дают возможности проведения механической коррекции фокусировки;
- варифокальные уже дают возможность регулировки фокусного расстояния, что позволяет изменять и угол обзора. По сравнению с монофокальными - это более универсальный инструмент для ведения слежения. Но стоимость их выше, и потребуется перенастройка изображения каждый раз, когда требуется изменить угол обзора;
- трансфокаторные (трансфокальные) не только регулируют углы обзора, но и выполняют масштабирование выбранного участка. Чаще всего ими снабжаются PTZ-камеры, в которых регулировать настройки изображения можно удаленным способом.
Для мониторинга входных дверей или конкретного участка парковки достаточно приобрести оборудование с монофокальным объективом, который устанавливается один раз по заданным параметрам. Камеры с более сложными объективами применяются для записи в помещениях банков, объектах с контролем доступа и тому подобных местах.
|
|
|
|
Фокусное расстояние объектива
Представляет собой расстояние от крайней точки самого объектива до КМОП-матрицы, на которой фокусируется изображение и измеряется в миллиметрах. Этот показатель вместе с размерами матрицы напрямую влияет на угол зрения, то есть, ту часть пространства, которую сможет снимать камера. Чем большим будет угол, тем больше объектов попадет в картинку, но потеряется детализация. Фокусное расстояние не стоит путать с возможностью замены объектива, которую предоставляют некоторые модели.
Трансфокация, или смена фокусного расстояния, может изменяться оператором. Но вместо изменения этого значения некоторые производители оснащают свои модели опцией цифрового увеличения. Изменение фокусного расстояния может потребоваться в связи со сменой решаемой задачи, например, идентификации человека или транспортного средства и пр. Необходимо помнить, что, чем меньшим будет фокусное расстояние, тем большей будет площадь охвата.
Если на Вашем объекте запись изображения может иметь критические последствия, то есть смысл подумать о приобретении 2-х камер: в этом случае одна будет осматривать все помещение в целом, а другая - более детально какую-то конкретную часть объекта (например, вход). Одна камера должна обладать широким углом обзора, а другая - наоборот, узким. И хотя затраты на покупку пары оборудования будут выше, тем самым, у Вас будет гарантия того, что от поля зрения камер ничего не ускользнет.
Наличие Wi-Fi
Работа камеры с сетью интернет полезна тем, что ее можно подключить в условиях, куда не достанет традиционный силовой кабель. Например, это востребовано в тех случаях, когда интерьер квартиры не позволяет проводить ремонтные работы. Поддержка Wi-Fi обладает и своими недостатками, поскольку не может гарантировать скорость передачи данных, а еще зависит от таких факторов, как подавление радиочастот и сигнала, либо его малый радиус действия. В случае с подключением через Wi-Fi к локальной сети обязательным атрибутом постоянной работы будет собственный источник питания.
IP-камера с Wi-Fi модулем
Питание камеры
При выборе камеры и ее способе питания обратите внимание, где она будет использоваться - внутри комнаты или же исключительно в неблагоприятных погодных условиях.
Многие камеры сегодня спроектированы таким образом, что могут питаться при помощи технологии РоЕ от коммутаторов. Но внешние камеры отличаются от тех, которые призваны работать только внутри помещений. Дело в том, что наружные аналоги требуют больше питания из-за необходимости подогрева. Поэтому их чаще всего снабжают способом питания 12 или 24 В.
Естественно, что проще всего подвести отдельный кабель в качестве питания, но это не во всех условиях может срабатывать. Напряжение может подаваться также посредством Ethernet-кабеля. И оно дает возможность получать бесперебойное питание после отключения от электросети, в случае, если источник достаточно мощен сам по себе.
При покупке ip-камеры, как и разнообразного сетевого оборудования, необходимо правильно понять ее предназначение и отталкиваться от него. В одном случае, задачей оборудования будет общий обзор обстановки, а в другом потребуется подробная идентификация, например, автомобильного госномера. От этого могут зависеть параметры объектива, разрешение и даже общий эстетический вид цифровой камеры.
Функции аналитики в ip-камерах
Во многих современных IP-камерах имеется большой функционал аналитики: от детектора движения до распознавания объектов. В зависимости от выполняемых задач можно выбрать камеру с тем или иным набором функций аналитики. К примеру, если необходимо выявлять нарушителей по периметру забора, то можно установить камеры и настроить в опциях аналитики «пересечение линии». При пересечении указанной линии в настройках камеры сработает тревога.
Детектор движения и разпознавание объектов
Необходимо помнить, что в камерах не 100% обработка аналитики. Поэтому ко многих IP-камерам в качестве «довеска» предлагают программные комплексы, способные обрабатывать многие тревожные события. Можно в программе задать опцию обнаружения людей в определенной цветовой гамме одежды и выдавать сигнал тревоги на пост охраны. Однако такие программные комплексы стоят больших денег и используются на объектах стратегической инфраструктуры или в банковской сфере, в сфере безопасности военных объектов.
