Главная

Сертификаты

Главная » Техподдержка » Статьи » Такие разные 2Мп.

Такие разные 2Мп.

На специализированных выставках 2018 года участники рынка демонстрировали видеокамеры от 1 до 12Мп, но основная доля в проектах видеонаблюдения по-прежнему остается за 2Мп форматом - наиболее оптимальным для решения общих задач охранного мониторинга.

Первые 2Мп видеокамеры имели формат 1600х1200 пикселей при 15к/сек. В дальнейшем они перешли на FullHD формат 1920х1080, частота кадров выросла вплоть до 60к/сек, матрицы подняли светочувствительность, а функционал дополнился технологиями WDR, ROI и другими.
Современные 2Мп видеокамеры реализуются на CMOS сенсоре Sony IMX323 и DSP процессоре HiSilicon Hi3516CV300.
Это решение обеспечивает хорошую работу днем и ночью, кодеки сжатия от H.265 до MJPEG, улучшенный WDR режим и многое другое.

Рынок 2Мп решений разделен на бюджетный и дорогостоящий сегмент. В настоящее время, бюджетный по функционалу, мало в чём уступает дорогому. Недорогие камеры уже получили оптику 2.8-12 мм, ИК-подсветку 40 метров и более, Аудио вход/выход, PoE.
За дорогостоящими решениями остаются такие технологии как – Starvis, Motorlens, P-iris, 60fps, но и они уже появляются в бюджетном сегменте.Тем не менее, разница в цене остается существенной. 

В данной статье, на примере бренда ComOnyx, будут рассмотрены особенности функционала 2 Мп камер, а также результаты тестов в различных условиях. Это поможет понять,за что стоит переплачивать, а в каких случаях можно сэкономить.

Функциональные отличия.

1. Наличие встроенного слота для SD карты памяти и обширное меню настроек с возможностями записи (запись на карту при различных событиях).


Для успешной записи на карту памяти видеокамере необходим Детектор движения
В дорогостоящем решении он выгодно отличается тремя настраиваемыми зонами вместо одной, возможностью настройки пред/пост записи и различными вариантами реакций при тревогах детектора движения относительно бюджетного решения. Работы алгоритма детектора дорогостоящего решения отличается лучшим качеством тревожных реакций на движение в кадре.

Видеокамера с SD картой должна оптимально использовать процессор. Процессор получает повышенную нагрузку, если дополнительно необходимо при тревожном событии передавать основной поток на карту памяти.

«Добавление возможности записи на SD карту серьезно увеличивает цену продукта не только из-за дополнительной стоимости элементной базы. Необходимо разрабатывать дорогие корпуса с возможностью доступа к слоту SD, необходимо производить вложения в программу камеры».

2. Оптика с переменным фокусным расстоянием 2.8-12мм.
В камерах дорогостоящего сегмента она часто оснащается схемой DirectDrive (DC-iris), а в бюджетных решениях реализован только автоматический электронный затвор (AES). DirectDrive является аппаратной функцией, которая в зависимости от величины освещенности, изменяет диаметр диафрагмы объектива.
Благодаря управлению диафрагмой,уменьшаются хроматические аберрации изображения.
Дело в том, что световые лучи разного цвета отличаются собственной  длиной волны и преломляются в объективе под разным углом, размывая изображение. 

В бюджетных камерах оптика не имеет схемы управления диафрагмой и оптическое отверстие находится в «постоянно открытом» состоянии, что негативно сказывается на изображении, в связи с появлением искажений. А для контроля количества фотонов света попадающих на CMOS сенсор,используется функция автоматического электронного затвора (AES), которой обычно достаточно для получения качественного изображения.

Более подробно теоретическая часть и используемые технологии описаны в статье P-iris и Мегапиксельные объективы.

«В сценах с динамичными источниками освещения или при наличии в кадре зон различной яркости, автоматического электронного затвора может оказаться не достаточно для получения четкого изображения.Однако, оптика фокусного расстояния 2.8-12мм с функцией DirectDrive сама по себе может стоить как бюджетная камера в сборе.
Переменная диафрагма DC-iris- это механическое устройство с дополнительной электронной платой управления, эта технология требует качественной оптической части и усложняет разработку и производство видео камеры».

3. ИК-подсветка

В данном примере ИК-подсветка двух камер обладает дальностью освещения 40 метров, но имеются существенные различия между бюджетным и дорогостоящим решениями. 

В ИК-прожекторе могут быть использованы LED светодиоды разного количества и мощности, но главное отличие в том, что дорогостоящее решение оптимизировано для равномерного освещения зоны видимости камеры, а бюджетное фокусирует освещение в центральной зоне. При этом края изображения не получают достаточного освещения.
Дело в том, что в угоду цене, в бюджетном решении используется одна модель светодиода, а в дорогостоящем используются 2-3 вида диодов с разными углами выдаваемого светового потока. 

Схема ИК-прожектора дорогостоящего решения состоит из LED светодиодов с широким углом подсветки, которые светят недалеко, и из узконаправленных светодиодов дальнего света. Такая схема дороже и сложнее в производстве.

«Параметр Равномерность освещения ИК-подсветки крайне важен при необходимости использовать максимальные углы обзора (например,оптика в положении 2.8мм). В таком случае пользователь бюджетного решения сталкивается с проблемой недостаточной подсветки по краям изображения и видит ночью ярко освещенный круг по центру, но вокруг него часть изображения не освещена, или освещена не достаточно. В результате от широкого угла необходимо отказываться».

4. Остальной дополнительный функционал дорогого решения – кодек MJPEG, тревожные входы/выходы и возможность аппаратного Reset можно считать несущественным.  

Отличия в работе с изображением.

Сравнительное тестирование качества изображения для видеокамер, имеющих одинаковые компоненты (CMOS сенсор, DSP процессор, Оптику), на первый взгляд, не имеет большого смысла. 

В тех случаях, когда объектом съемки является стандартно освещенное помещение или улица при обычной пасмурности днем, это утверждение верно. При ночной съемке, когда объекты наблюдения находятся в пределах досягаемости ИК-подсветки, качество изображения тоже весьма сходно. 
Все современные 2Мп видеокамеры в «стандартных» условиях должны показывать удовлетворительные результаты, поэтому такие тесты не будут рассмотрены.

Тест 1 – Офис ночью, узкое помещение.

Сцена первого теста - 
это узкое помещение, в котором возникают отражённые ИК-лучи. Тестовые таблицы расположены по всей длине комнаты.
Камеры участники теста, две новинки 2018 года: бюджетная CO-LS1125P и более дорогостоящая CO-i20DY25IRP(HD2) .
Мощность ИК-прожекторов этих камер менее 30 метров, что оптимально при использовании видеокамер внебольших помещениях.


Тест1 – офис ночь, узкое помещение. CO-i20DY25IRP(HD2)

CO-i20DY25IRP(HD2) показала высокий уровень шумов на дальних таблицах, функция шумоподавления оставила видимые артефакты в изображении, но четкость деталей удовлетворительная для 2Мп IP-камер.
ИК-прожекторCO-i20DY25IRP(HD2) ровно осветил помещение. Функция Адаптивная ИК-подсветка не допустила засвечивания центральной тестовой таблицы.


Тест1 – офис ночь, узкое помещение. CO-LS1125P

Камера CO-LS1125P показала очень хорошую четкость изображения дальней таблицы (9.5м), показано большое количество деталей при малом уровне шумов. Дальняя стена комнаты получила от CO-LS1125P больше ИК лучей, чем от CO-i20DY25IRP(HD2).
ИК-подсветка камеры CO-LS1125P немного «засветила» центральную тестовую таблицу (на расстоянии 4 метра). Функция Адаптивная ИК-подсветка не смогла снизить засвечивание центральной тестовой таблицы, отраженных ИК-лучей оказалось не достаточно.

«Бюджетная камера засветила близко расположенные объекты, а дорогостоящая ровно осветила всю сцену, с другой стороны, дорогая камера показала дальние тестовые таблицы с меньшей четкостью».

Тест 2 – Офис ночью, широкое помещение.

Сцена теста 2 - достаточно широкое помещение, где невозможно получить большое количество отраженных ИК лучей. Отсутствие отраженных лучей снизит вероятность засвечивания и не поможет камере осветить сцену.
Обе камеры настроены на широкий угол обзора, порядка 75-80 градусов.

Участники теста - две камеры, составлявшие ядро бренда в 2017 году:бюджетная CO-LD222P и более дорогостоящая CO-i20DY2IRP(HD2).


Тест 2 – офис ночь, широкое помещение. CO-i20DY2IRP(HD2)

Камера CO-i20DY2IRP(HD2) показала снижение четкости отображения тестовых таблиц, которое вполне укладывается в статистику ночных съемок 2Мп IP-камер.

ИК-подсветка камеры CO-i20DY2IRP(HD2) прекрасно осветила всю сцену и не допустила засветки близко расположенных объектов (например, таблица 3.0м).


Тест 2 – офис ночь, широкое помещение. CO-LD222P

Четкость отображения тестовых таблиц у камеры CO-LD222P выше, чем у CO-i20DY2IRP(HD2). Камера CO-LD222P отобразила символы таблицы 9.5м с дневной четкостью хорошей 2Мп камеры (разборчивость цифр «1 и 2»), это очень хороший результат. 
CO-LD222P не сумела достаточно осветить края изображения, визуально помещение плохо освещено, однако высокая четкость изображения тестовых таблиц (и низкий уровень шумов) указывает, что ИК-лучей они получили достаточно.

«Бюджетная камера уменьшила AGC и ускорила AES, в результате видимое на мониторе освещение сцены затемнено. Решить данную проблему можно уменьшением угла обзора оптики до 50-60 градусов, тогда изображение на мониторе пользователя будет более освещено. 
Дорогостоящая камера не допускает засвечивания объектов. Видимое на мониторе изображение хорошо освещено потому, что видео камера отреагировала на малую освещенность центральной зоны (таблицы 6.5м и 9.5м) увеличением AGC и замедлением AES. Но при меньшем количестве ИК-лучей на таблицах выше уровень шумов, в результате - потеря четкости изображения
»

Тест 3 – Улица ночью при сложном освещении в автоматическом режиме.

Сцена теста 3 очень сложна для обработки.Объекты находятся на расстоянии от 50 до 100 метров, поэтому ИК-прожектор не может достаточно их осветить, что создает сложности для CMOS сенсора.
При этом часть сцены (вдоль забора) получает свет из верхних окон здания, а часть сцены (дорога перед зданием) освещения не имеет. Дополнительное влияние на камеру оказывают различные источники света вдоль и за железной дорогой на расстоянии от 100 до 150 метров.
По этим причинам большое значение имеет светосила (LowLux),  качество CMOS и оптики, работа функций AGCDNR, качество фильтра ИК-коррекции.

Камеры участники теста две новинки 2018 года: бюджетная CO-LS1225P и дорогостоящая CO-i20SY25IRP(HD2) .
Камеры работают в режиме стандартных настроек (Default).


Тест 3 – Улица ночь, сложное освещение.CO-LS1225P (Default)

Камера CO-LS1225P показала хорошо освещенное изображение, без резких переходов между затемненными и освещенными участками, но заметно сильное ухудшение четкости изображения (размытость).
Дело в том, что оптика находится в полностью открытом состоянии, при этом убран отсекающий ИК-фильтр, работа которого совмещена с переходом в Ночной режим. А так как часть площадки освещена светом ламп, то на CMOS сенсор, при убранном фильтре, приходят лучи не только ИК-диапазона.
Эти условия создают сильные искажения изображения.


Тест 3 – Улица ночь, сложное освещение. CO-i20SY25IRP(HD2) (Default)

Камера CO-i20SY25IRP(HD2) находилась в режиме Ночь с убранным ИК-фильтром, однако сильного искажения картинки не наблюдается. Сказалось лучшее качество оптики и хорошая работа программы. Камера выбрала низкий уровень AGC, в попытке затемнить ярко освещенную зону в центре. Явно видны артефакты помех, с которыми не справилась функция шумоподавления 3DNR.

«Техническая и программная части видео камеры CO-LS1225P не справились со сложными условиями. Видна сильная размытость и потеря четкости. Камера CO-i20SY25IRP(HD2) показала удовлетворительную четкость изображения в сложных условиях».

Тест 4 – Улица ночь при сложном освещении. Ручной режим.

Тест 4 должен выявить возможности настройки камер в сложных условиях освещения.
Возможностей настройки режимов работы в камере CO-i20SY25IRP(HD2) больше, чем в камере CO-LS1225P, но необходимые опции меню имеются в обоих решениях.

«Важно то, что реакции дорогостоящего решения на изменения параметров намного более явные и понятные, таким образом, дорогое решение имеет возможность настройки, а бюджетное оптимально использовать с автоматическими настройками»



Ручной выбор оптимальных параметров Яркости, Контрастности / работы затвора AES, Sense-Up, AGC, Уровня шумоподавления 2DNR, 3DNR привел к следующим результатам:


Тест 4 – Улица,ночь. CO-i20SY25IRP(HD2) ручной режим.

Изменением параметра AGC и AES удалось немного осветить изображение, изменения Яркости/Контрастности не улучшают картинку.
«Визуально изображение стало более разборчивым, но общий уровень шумов и четкость объектов не изменились. Дорогостоящее решение разделяет ночные и дневные настройки, они не влияют друг на друга».


Тест 4 – Улица, ночь. CO-LS1225P, ручной режим

После изменения настроек, изображение удалось сделать более резким, но при этом существенно увеличились шумы.

«С увеличением резкости изображения (Sharping) очень сильно поднялся уровень шумов, появились видимые артефакты, увеличилась пикселизация. Бюджетное решение не имеет возможности настроить ночной режим без затрагивания дневной работы».

Тест 5 – Улица ночь, Камеры в режиме День.

Современные CMOSсенсоры имеют высокую светосилу. Благодаря этому имеется возможность оставить камеру в режиме День даже при минимальном уличном ночном освещении. Камеры CO-i20SY25IRP(HD2) и CO-LS1225P находятся в Дневном режиме (цветной режим работы). Показаны следующие результаты:


Тест 5 – Улица, ночь. CO-i20SY25IRP(HD2) находится в режиме День.

Видеокамера продемонстрировала прекрасную цветопередачу, сцена визуально достаточно освещена, показан малый уровень шумов. 


Тест 5– Улица, ночь. CO-LS1225P находится в режиме День.

Сцена визуально хорошо освещена, но изображение имеет сильное смазывание, сравнимое с искажениямив ЧБ режиме, цветопередача неестественная.

«Дорогостоящая камера в цветном режиме ночью показала хорошо освещенное, насыщенное, и контрастное изображение, с естественными цветами. Бюджетная камера показала хорошо освещенное изображение, но цветопередача некорректна, а изображение имеет сильную размытость».

Тест 6 – Улица день. Резкие переходы Свет/Тень.

Тест 6 проходил при очень ярком солнечном освещении. При этом часть сцены находится в тени деревьев и забора, и имеет гораздо меньшую яркость. Дополнительную сложность создают ярко белые близко расположенные объекты (белые крыши автомашин). Таким образом, видеокамера должна снизить влияние отраженных солнечных лучей от ярко освещенных объектов, но при этом «вытянуть» освещенность в теневой зоне.

Камеры участники теста две новинки 2018 года: бюджетная CO-LS1225P и более дорогостоящая CO-i20SY25IRP(HD2). Работают в режиме стандартных настроек (Default), т.е. в режиме Авто.


Тест 6 – Улица, день CO-i20SY25IRP(HD2)


Тест 6 – Улица, день CO-LS1225P

Камеры показали малый уровень шумов, но разрешающая способность CO-i20SY25IRP(HD2) выше,чем у CO-LS1225P. 
CO-i20SY25IRP(HD2) продемонстрировала широкий динамический диапазон, изображение не имеет слишком ярких или слишком затемненных зон.
Видеокамере CO-LS1225P не хватило ширины динамического диапазона, часть зон в полученном изображении имеют сильную затенённость. В кадре у CO-LS1225P большее количество ярко освещенных белых объектов, но дальнейшие тесты с меньшим количеством ярких объектов подтверждают показанные результаты.

Следующий этап Теста 6 – получение изображения при включенной функции WDR (расширение динамического диапазона). 


Тест 6 – Улица, деньCO-i20SY25IRP(HD2) режим WDR


Тест 6 – Улица, день CO-LS1225P режим WDR

Обе камеры при включенном режиме WDR лучше показали затемненные участки, не ухудшили цветопередачи и не увеличили уровень шумов.
CO-i20SY25IRP(HD2) имеет более высокий показатель четкости изображения. Отмечается качественная обработка затемненных зон, показано большее количество деталей в «осветленных» зонах.

«У дорогостоящего решения динамический диапазон изначально выше и включение режима WDR увеличивает этот отрыв.
Бюджетные решения, с целью показать высокую четкость, изначально настроены с высоким уровнем оконтуривания (Edge enhancement и Sharping) и эта особенность  отрицательно сказывается в сценах, где необходимо демонстрировать высокий уровень динамического диапазона»
.

Вывод.

При проведении тестов открываются многие скрытые особенности видеокамер. Модели двух сегментов показали высокое качество картинки, так как и бюджетная и дорогостоящая имеют одинаковый сенсор и процессор, однако работают они по-разному. Огромное значение имеет качество оптики, подсветки и работа внутренней программы. 

Учитывая особенности дорогостоящего и бюджетного решений, можно прийти к следующим выводам:

  • Задачу записи потоков видео на SDкарту или отправки на FTP/NAS не удастся решить с помощью бюджетного решения.
  • Если поставлена задача использовать кодек MJPEG, то пользователю необходимо приобретать дорогостоящее решение. В бюджетных камерах такая возможность отсутствует.
  • Использование широких углов обзора (выше 70 градусов по горизонтали) в ночных условиях и без дополнительного освещения, требует от ИК-прожектора такой же широкой зоны равномерного освещения. Бюджетные камеры часто не способны достаточно широко и равномерно осветить всю сцену при максимальных углах обзора.
  • При необходимости, дорогостоящие решения, в зависимости от настроек пользователя, способны корректно изменять работу днем и ночью, бюджетные же камеры больше предназначены для работы в автоматическом режиме.
  • Если необходимо цветное изображение в круглосуточном режиме,то в таком проекте необходимо выбирать дорогие решения как более оптимизированные.
  • Если камере предстоит работать в условиях уникального, сложного освещения  или если в кадре имеются зоны, сильно отличающиеся по уровню освещенности, то нужно выбирать камеры с широким динамическим диапазоном. Бюджетная камера может не предложить пользователю необходимо широту динамического диапазона.

Бюджетные решения привлекают своей ценой и пристойным качеством изображения, их используют проектах с невысокими требованиями,в связке с бюджетными регистраторами. Чаще всего такие проекты не имеют подробной технической и проектной документации. 

Дорогостоящие камеры чаще всего используют совместно с интеллектуальными системами безопасностив составе специализированных серверов видеонаблюдения. Такие камеры должны решить задачи, поставленные в проекте и продемонстрировать качество изображения необходимого уровня.

 

Александр Минасян
Технический директор компании ОНИКС