Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Как выбирать разрешение IP-видеокамеры? Рекомендации для интеграторов и потребителей

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Как выбирать разрешение IP-видеокамеры?Рекомендации для интеграторов и потребителей

Распространенным стремлением современных пользователей и разработчиков телевизионных систем наблюдения является желание обеспечить наблюдение за объектом минимальным количеством камер. Это легко объясняется финансовыми ограничениями, которые в той или иной мере присутствуют всегда. С появлением мегапиксельных IP-камер многие проектировщики пытаются наравне с задачей минимизации количества камер применять камеры с максимально возможным разрешением. На первый взгляд, эта задача представляется легко реализуемой, что не соответствует действительности...
Василий Волковицкий
Технический директор Honeywell Security Group Россия и СНГ

Увеличение угла обзора камеры приводит к соответствующему увеличению размеров контролируемой зоны, то есть упомянутая задача минимизации количества камер решается. Но при этом часто забывается, что разрешающая способность камеры ограничена, и увеличение угла обзора, к примеру, в три раза приведет также к увеличению линейных размеров контролируемой зоны примерно в три раза. Это означает, что для отображения объекта одного и того же размера используется в три раза меньшее количество элементов разрешения матрицы камеры. Качество изображения ухудшается, возможность различать мелкие детали теряется. Стоит также отметить, что разрешающая способность монитора, на котором оператор наблюдает изображение, ограничена, поэтому не все возможности мегапиксельных IP-камер могут быть полноценно использованы. Для устранения несоответствия необходимо четко определить решаемую задачу.

Ключевые задачи видеонаблюдения

Условно можно выделить следующие задачи ТВ-наблюдения.

  • Обнаружение объектов в контролируемой зоне (относительные размеры объекта – около 10% от высоты/ширины экрана). При этом ставится задача обзора, оценки ситуации в целом, без деталей (например, наблюдение за территорией, прилегающей к входу в здание). В этом случае необходимо оценить появление или перемещение некоторых объектов (машин, людей и т.д.). В данном случае отсутствует возможность идентификации не только мелких (номер автомобиля, лицо человека и т.д.), но и крупных деталей (марка автомобиля, действия людей и т.д.).
  • Наблюдение за действиями, происходящими на объекте (относительные размеры объекта – 25–30% от высоты/ширины экрана). При этом решается задача различения крупных деталей (действия людей, марка автомобиля и т.п.). Задача идентификации не решается или решается на низком уровне.
  • Распознавание и идентификация (относительные размеры объекта – 50–100% от высоты/ширины экрана). При такой задаче необходимо различать довольно мелкие, характерные детали, например лицо человека, входящего на объект, или номер автомобиля.

Выбор угла обзора и режима записи

Изначально правильно определив относительные размеры объекта, становится возможным выбрать необходимый угол обзора для телевизионной камеры. Существуют различные методики определения угла обзора, обеспечивающего решение задачи наблюдения за объектами разных размеров. Искомой величиной при этом является фокусное расстояние объектива и необходимая разрешающая способность камеры, а исходными данными могут быть:

  • размер объекта наблюдения и его относительный размер на экране монитора оператора ТВ-системы;
  • расстояние до объекта;
  • размер зоны, отображаемой на экране монитора оператора;
  • угол обзора.

Эти параметры могут задаваться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях для соответствия решаемым задачам по наблюдению людей и автомобилей. Помимо наблюдения видеоизображений, на экране монитора необходимо также выбрать корректный режим и разрешение записи на видеорегистратор (DVR/NVR). При выборе режима записи целесообразно:

  • оценить максимально допустимый временной интервал между записываемыми кадрами с точки зрения возможности пересечения нарушителем контролируемой зоны с максимальной скоростью (следует учитывать, что человек может передвигаться со скоростью около 2 м/с);
  • оценить максимально допустимый интервал между записываемыми кадрами с точки зрения возможности контроля ситуации с тем, чтобы при воспроизведении можно было решить задачи анализа происходившего на объекте, идентификации личности и т.д. (поскольку одного кадра может быть недостаточно для решения этих задач);
  • выбрать режим записи, удовлетворяющий полученным выше значениям.

Если существующие ограничения не позволяют выполнить данные требования, то необходимо использовать детекторы движения (охранные или видео) для перевода DVR/NVR в режим ускоренной записи при возникновении нештатной ситуации.

Использование IP-камер с мегапиксельным разрешением позволяет получать большую детализацию изображения при сохранении широкого угла обзора телекамеры.

Чувствительность и разрешающая способность

Применение мегапиксельных камер предоставило возможность использовать объективы с более широким углом обзора без потерь в детализации, что ранее было невозможно из-за стандарта аналогового телевидения. Таким образом, область наблюдения значительно увеличилась. Повышение разрешающей способности чувствительного элемента IP-камеры приводит к тому, что на каждый из элементов матрицы попадает меньшее количество фотонов. Поэтому чувствительность IP-камеры, физический размер пикселя и отношение сигнал/шум всегда имеют строгую взаимосвязь (это правило справедливо для матриц, созданных по одной и той же технологии). Физический размер матрицы и ее разрешение однозначно определяют размер пикселя: чем больше физический размер пикселя, тем выше чувствительность камеры при заданном соотношении сигнал/шум. Важно отметить, что для камер, используемых в телевизионных системах наблюдения, чувствительность характеризует способность камеры формировать изображение "приемлемого" качества при низком уровне освещенности объекта. При сравнении камер от различных фирм-производителей необходимо учитывать, что понятие "приемлемости" качества может трактоваться по-разному и зависит от ряда факторов:

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

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

Необходима ли функция WDR?

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

Поддержка высокого разрешения матрицы

Для поддержки высокого разрешения матрицы необходим соответствующий объектив, стоимость которого может быть сопоставимой со стоимостью самой IP-камеры. Повышение чувствительности современных камер с большим количеством мегапикселей без увеличения формата матриц возможно за счет совмещения изображений от нескольких модулей камер, расположенных в одном корпусе. Достоинства и недостатки любой технологии зачастую относительны, и функция совмещения изображений не является исключением. Видеокамеры данного типа обычно значительно дороже стандартных IP-камер, имеют большие габаритные размеры и менее надежны.

Некоторые модели многомегапиксельных IP-камер поддерживают только кодек MJPEG в максимальных разрешениях из-за технической сложности реализации кодеков H.264. Для записи MJPEG необходимо закладывать дополнительные объемы дискового хранилища и/или использовать видеоаналитику для уменьшения объема данных, записываемых на NVR. Технологии изготовления матриц и IP-камер развиваются, поэтому процесс перехода на более высокие разрешения продолжится. В компьютерной графике и цифровом кинематографе уже появились новые форматы разрешений 4K (8–12 Мпкс в зависимости от высоты кадра) и 8K (33,1 Мпкс). Вполне вероятно, что они будут использоваться и в телевизионных системах наблюдения.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2014
Посещений: 7426

  Автор

Волковицкий В. Д.

Волковицкий В. Д.

Руководитель службы
по технической поддержке
компании Honeywell Security Group

Всего статей:  27

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций