Изучение BLC, HLC и WDR: Как выбрать лучший метод обработки изображения?
Обновлено 09 мая 2024 - 4 месяца назад
Что такое Highlight Compensation (HLC)?
Что такое компенсация встречной засветки (BLC)?
Что такое широкий динамический диапазон (WDR)?
Что такое цифровой широкий динамический диапазон (DWDR)?
True WDR / Real WDR / Super WDR
Датчики изображения и цифровые сигнальные процессоры (DSP)
Существует множество различных функций, входящих в состав камер безопасности, о которых средний потребитель просто не знает. Производители пользуются этим фактом и неправильно маркируют предлагаемые ими продукты, обещая функции и качество, которые их камеры просто не могут обеспечить. Цель этой статьи - рассказать пользователям о различных функциях и дать им возможность делать разумные, осознанные покупки, когда они ищут камеры безопасности.
Такие функции, как компенсация встречной засветки (BLC), компенсация бликов (HLC), широкий динамический диапазон (WDR) и другие, очень важны для качества и четкости общего видео камеры в различных условиях освещения, встречающихся в течение одного дня. Эти функции очень популярны, и поэтому производители дешевых камер указывают их в своих спецификациях, чтобы помочь продвижению и продаже своих камер. Проблема в том, что эти функции зависят от сенсора и цифрового сигнального процессора (DSP), на котором построена камера. Без качественных компонентов дешевые камеры безопасности не смогут выполнить обещания производителя, в результате чего многие пользователи будут разочарованы общим качеством видео. При использовании в реальных системах безопасности эти функции становятся невероятно важными, поскольку они позволяют зрителю действительно увидеть подозреваемого и то, что происходит в интересующей его зоне. Используйте эту статью в качестве руководства, которое поможет вам определить, какие функции будут наилучшими для вашего использования, и на какие датчики изображения и DSP-чипы следует обратить внимание при покупке камер безопасности. Помните, что приобретение качественного оборудования заранее избавит вас от проблем с заменой камер, устранением неполадок и тратой времени на работу с некачественными камерами.
Что такое Highlight Compensation (HLC)?
Компенсация бликов - это функция, которая появилась в результате переэкспонирования сильных источников света, таких как фары или прожекторы. Эта функция обнаруживает сильные источники света в видео и компенсирует экспозицию в этих местах, чтобы улучшить общее качество. HLC очень полезна для предотвращения ослепления камер наблюдения в ночное время от света фар. Возможность считывания номерных знаков - это функция, которую почти все хотят и ожидают от своих камер безопасности, установленных на парковках и въездах. Без HLC это просто невозможно из-за яркой, слепящей природы фар. С помощью HLC, которым оснащено большинство камер безопасности в наши дни, можно в некоторой степени уменьшить блики на видео и разглядеть номерные знаки на медленно движущихся впереди приближающихся или неподвижных автомобилях. Но если вам нужна функция захвата номерных знаков на автомобилях, движущихся быстрее 5 миль в час, мы советуем использовать камеры захвата номерных знаков, которые специально разработаны для этой цели и будут работать лучше, поскольку помимо HLC у них есть и другие функции, помогающие захвату номеров. Одной из таких функций является управление скоростью затвора.
Что такое компенсация встречной засветки (BLC)?
Компенсация встречного света - это функция, которую компании, производящие камеры, используют уже некоторое время. Когда кто-то, скажем, сидит перед окном или входит в помещение снаружи, позади него много естественного света. Когда камера направлена в их сторону, она улавливает весь этот естественный свет позади них, поэтому объект или человек на переднем плане становится очень темным, почти силуэтным. Такое видео не подходит для сотрудников службы безопасности, пытающихся определить, кто этот человек.
BLC - это функция, предоставляемая цифровым сигнальным процессором (DSP) в камере безопасности, которая оптимизирует экспозицию на переднем и заднем планах видеоизображения. Она разделяет видеосцену на различные области и использует разную экспозицию для каждой из них. Он корректирует области с чрезвычайно высоким или низким уровнем освещенности, чтобы сохранить нормальный и пригодный для использования уровень освещенности для объекта в фокусе. Однако важно отметить, что BLC имеет свои ограничения при коррекции экспозиции в ситуациях, когда существует сильная разница в освещенности между передним и задним планом. Для достижения наилучших результатов востребованной функцией стала WDR.
Что такое широкий динамический диапазон (WDR)?
Похожий на BLC по своей основной идее, но в целом гораздо более продвинутый, WDR помогает сбалансировать размытое видео, имеющее большой динамический диапазон. Динамический диапазон - это общий термин, обозначающий разницу в соотношениях между измеряемыми величинами чего-либо. В WDR это соотношение между самыми светлыми и самыми темными элементами изображения. Это особенно актуально в помещениях с большим количеством естественного света, например в офисах или магазинах с большими окнами. Камеры с функцией WDR оснащены двумя датчиками изображения типа ПЗС (прибор с зарядовой связью). Один из этих датчиков предназначен для высокоскоростной, а другой - для низкоскоростной съемки изображений/видео. Они работают вместе, выполняя несколько сканирований сцены, чтобы получить одно сбалансированное и незамыленное изображение, понятное пользователю. Для каждого видеокадра делается два снимка, а не один, как в обычных камерах. Первый скан снимает изображение в условиях нормальной освещенности, а второй сканирует изображение на высокой скорости, чтобы получить изображение с сильным светом на заднем плане. Процессор изображения в ПЗС-матрице обрабатывает изображение, а затем объединяет эти два кадра в единое изображение для пользователя, включающее в себя как внутреннее, так и внешнее освещение и четкость. Эта функция, однако, полностью зависит и ограничивается фактическим датчиком изображения, встроенным в камеру. Именно поэтому важно понимать, какое качество требуется в продукте, и убедиться, что камера имеет качественные компоненты, прежде чем покупать ее.
Что такое цифровой широкий динамический диапазон (DWDR)?
DWDR - это ответ производителя на вопрос о том, как сделать ключевую функцию дешевой. Для обеспечения WDR используется чип DSP, а не датчик изображения. Несмотря на то что DWDR приятно иметь, особенно вместо отсутствия аналогичных функций, в целом она уступает WDR. На это есть несколько причин, которые мы рассмотрим. Если в WDR используется технология двойного сканирования, то в DWDR применяется функция цифровой манипуляции с пикселями. Она корректирует каждый отдельный пиксель изображения и рассчитывает экспозицию соответствующим образом. Это похоже на разницу между цифровым и оптическим зумом: исходное изображение, которое изменяется, лучше, чем цифровые эффекты. Поэтому у этой техники есть некоторые ограничения. Говорят, что DWDR не может сделать много для очень ярких пикселей и просто осветляет темные, чтобы компенсировать разницу в экспозиции. В результате интенсивного воздействия на пиксели общее изображение становится более зернистым и пикселизированным. В целом DWDR - это функция, которая предлагается для компенсации отсутствия реального WDR, требующего более дорогих датчиков изображения для производства камеры.
True WDR / Real WDR / Super WDR
Поскольку компании наклеивают на свои продукты различные ярлыки, важно рассказать о некоторых альтернативных формулировках, которые встречаются на рынке для описания тех же функций. Термин "True WDR" и подобные ему на самом деле означают только одно - производитель обещает, что приобретаемая вами функция WDR действительно будет соответствовать заявленным характеристикам продукта. Как уже говорилось, ограничения WDR зависят от датчика изображения камеры. В наши дни на рынке появилось так много ложных обещаний, что производители стали использовать эти фразы, чтобы помочь продать свои продукты, обещая реальное качество WDR по сравнению с менее качественной цифровой альтернативой DWDR.
Датчики изображения и цифровые сигнальные процессоры (DSP)
Сочетание датчика изображения и цифрового сигнального процессора составляет часть изображения камеры безопасности. Этот дуэт определяет качество видеосигнала камеры. Если вы приобретете камеру с качественным датчиком изображения и цифровым сигнальным процессором, то в целом получите более качественное видео, особенно в условиях переменного освещения, требующего HLC, BLC и WDR. При изучении технических характеристик камеры важно обратить внимание на типы этих двух компонентов, входящих в ее состав. Понимание их роли в камере сыграет огромную роль в принятии решения о покупке одной камеры вместо другой. Ниже мы рассмотрим некоторые из распространенных типов этих компонентов обработки изображения.
Цифровые сигнальные процессоры (DSP)
DSP - это микросхема в камере безопасности для обработки видео, получаемого устройством захвата изображения, т.е. датчиком изображения. Внутри DSP есть несколько компонентов, которые обеспечивают общую работу чипа. К ним относятся память программ, память данных, вычислительный механизм и программное обеспечение. Программное обеспечение в DSP обрабатывает видеосигналы, чтобы их можно было проанализировать, отобразить или преобразовать в другой тип. Это очень важный компонент камеры видеонаблюдения, который влияет на общее качество видео, и обеспечивает расширенные функции обработки изображения, такие как HLC, BLC и WDR.
В аналоговых камерах DSP просто обеспечивает вышеупомянутые функции. В камерах PoE, hdcvi или других камерах HD по коаксиальному кабелю DSP также преобразует необработанное видео, получаемое устройством формирования изображения, в соответствующий тип сигнала для передачи.
Датчики изображения
Датчики изображения - очень важные элементы технологии, расположенные в камерах безопасности. Датчик изображения - это компонент, который улавливает свет, попадающий в объектив камеры, превращая его в электрические сигналы, которые записываются в виде видео. В камерах безопасности используются два типа датчиков - CCD и CMOS. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Ниже приводится краткое описание каждого типа, и вы можете узнать больше о CCD и CMOS датчиках изображения.
ПЗС-датчики
CCD-сенсоры широко распространены в аналоговых камерах именно как высококачественные сенсоры. Именно эти датчики делают возможным использование камеры с реальным WDR наряду с DSP, например Effio-V. Мегапиксельные CCD-сенсоры очень дороги, и из-за их стоимости большинство камер высокой четкости и IP-камер на потребительском рынке оснащены CMOS-сенсорами. К сожалению, это не так, поскольку CMOS-сенсоры лишены некоторых функций, которые доступны только в CCD-сенсорах. ПЗС-сенсоры обладают самой высокой светочувствительностью, но они не подходят для любого применения. ПЗС-датчики способны удерживать большой сигнал в каждом отдельном пикселе и имеют очень низкий уровень шума при считывании, что означает, что они имеют гораздо больший динамический диапазон, чем КМОП-датчики. В то время как CMOS может быть лучше для приложений, связанных со скоростью, CCD-датчики гораздо лучше для приложений, где необходим низкий уровень шума, особенно при низкой освещенности.
КМОП-датчики
Как уже говорилось, в большинстве HD- и IP-камер сегодня используются CMOS-сенсоры. CMOS-сенсоры имеют некоторые преимущества и недостатки по сравнению с CCD-сенсорами. Скорость преобразования изображений в цифровые данные у них гораздо выше, чем у ПЗС-сенсоров, поэтому в целом они гораздо быстрее. Кроме того, они требуют меньшего напряжения и имеют более низкое энергопотребление. К сожалению, они генерируют много электрических шумов, что иногда приводит к более зернистому изображению. Однако многие производители внедряют в свои камеры различные технологии для решения этой проблемы. Кроме того, реальный WDR в настоящее время недоступен для CMOS-сенсоров, поэтому DWDR и подобные технологии используются в DSP.
Комбинации датчиков изображения и DSP в IP-камерах
В 2015 году в отрасли видеонаблюдения наблюдался наибольший импульс перехода от аналоговых камер безопасности к камерам высокой четкости. Существует 3 различные технологии передачи HD по коаксиальному кабелю, при этом HDCVI является наиболее качественной. Однако в долгосрочной перспективе производители сходятся во мнении, что IP-камеры станут будущим CCTV, поскольку сетевое видео - единственный доступный способ обеспечить достаточную пропускную способность для передачи видео в разрешении выше 1080P.
Сегодня на рынке представлено несколько комбинаций CMOS-сенсоров и DSP, из которых состоят IP-камеры. Некоторые из них работают хорошо, в то время как большинство являются дешевыми попытками китайских фабрик получить HD-видео и лишь уловкой для продажи ненадежных камер конечным потребителям за рубежом. На рынке представлены идентичные камеры, потому что корпус камеры является "общедоступным", то есть он доступен любому заводу или человеку, который может собирать камеры. Вы можете найти две одинаковые внешне камеры, которые заявляют, что предлагают 2-мегапиксельное или более высокое видео, но одна из них будет стоить в два раза дешевле другой. Это связано с тем, что сенсор + DSP внутри более дешевой камеры будет намного хуже, следовательно, дешевле в производстве и будет производить видео более низкого качества.
Благодаря нашему огромному опыту и знаниям в области камер безопасности мы обнаружили, что некоторые комбинации встречаются чаще других. Ниже перечислены наиболее распространенные комбинации CMOS-сенсор + DSP в порядке от лучшего качества видео к худшему, и, что не так уж случайно, от самой высокой стоимости к самой низкой.
SONY CMOS Sensor + SONY DSP - обычно считается золотым стандартом при сравнении комбинаций Sensor + DSP. Мы считаем, что эта комбинация обеспечивает наилучшее качество видео с яркими цветами, низким уровнем шума при слабом освещении и предлагает самые надежные функции компенсации экспозиции, такие как HLC, BLC и DWDR.
Сенсор APTINA CMOS + AMBARELLA DSP - считается лучшей альтернативой решениям SONY из-за отличных характеристик видео и более низкой стоимости. Это же решение используется в большинстве камер GoPro. Разница в качестве видео незначительна, особенно если учесть стоимость. Для брендов, которые ищут качественные, надежные и при этом доступные IP-камеры, это решение - лучший выбор. DSP Ambarella обладает множеством дополнительных функций, включая несколько субпотоков и низкое использование полосы пропускания по сравнению с более дешевыми вариантами DSP.
КМОП-сенсор APTINA + DSP TEXAS INSTRUMENTS - DSP Texas Instruments (также известный как TI) - это экономичное и посредственное по качеству решение. Мы протестировали камеры с идентичными сенсорами, в одной из которых использовался DSP Ambarella, а в другой - TI DSP, и обнаружили, что шумы и четкость видео в версии TI ниже. Несмотря на это, они все еще приемлемы для недорогих ip-камер.
КМОП-сенсор OV + DSP TEXAS INSTRUMENTS - Компания OmniVision (OV) производила датчики изображения для iPhone4, а затем была приобретена китайскими инвесторами в 2015 году. Фабрики по производству камер в Китае рекламируют сенсор OV как самый недорогой сенсор приемлемого качества, а все, что ниже по стоимости, неприемлемо для внешнего рынка. Используя комбинацию OV + TI, можно сократить стоимость производства камер вдвое. Мы протестировали несколько IP-камер с сенсором OV и обнаружили, что они имеют самый низкий уровень четкости при сравнении с аналогичными CMOS-сенсорами Aptina или Sony с мегапиксельным разрешением.
No Name + TEXAS INSTRUMENTS или No Name DSP - это решение, которого вы хотите избежать, если в комплекте есть безымянный CMOS-сенсор. Существует несколько производителей датчиков из Китая и Кореи, которые пытаются заработать. Качество их изображения самое низкое из всех протестированных нами, как и их стоимость. Лучше потратить на 50 долларов больше и приобрести камеру лучшего качества.
ВНИМАНИЕ!
Ваше имущество находится под защитой! 👍
Это напоминание для владельцев хорошей системы видеонаблюдения!