3dnr что это в видеокамере?

Что такое 3D DNR в камерах видеонаблюдения?

Хорошее качество картинки при видеонаблюдении – это основа для качественного контроля над территорией. Важно подбирать оборудование, которое обладает всеми функциональными возможностями для повышения качества картинки. Одной из таких камер является 3D DNR. Другими словами – широкий динамический диапазон.

Каждый сталкивался с ситуацией, когда одна часть кадра затемненная, а другие слишком яркая, поэтому невозможно рассмотреть какие-либо детали при съемке. Подобная технология дает возможность убрать шумы, которые возникают при взаимодействии в ней токов или воздействие других электромагнитный полей. Все происходит в результате удаление шумов из видеосигнала методом цифровой обработки. Вместе с технологией 3D DNR можно удалить шумы даже при условии работы в плохом освещении.

Какие шумы удаляет технология 3D DNR?

В целом, можно выделить несколько вариантов шумов, которые дают возможность нормально работать. Основным является шум «соль и перец». Связано название с тем, что по своему внешнему виду и величине – две дельта-функции. Следовательно, шум проявляется в виде серых и белых пятен на изображение, из-за чего появилось подобное название. Возникает шум подобного типа, когда матрица перегревается, либо внутри камеры появились частицы пыли. Артефакты на изображении носят случайный характер, который абсолютно не связан с соседними пикселями – изображение сложно засыпается при помощи крупинок.

Если шум по внешнему виду не представляет две дельта-функции, а исключительно одна, тогда картинка будет покрываться при помощи белых точек. Подобный шумы – импульсные. В некоторых случаях два вида шума рассматривается, как один. Также распространенными являются шумы гауссовы, которые также без проблем сможет побороть 3D DNR. Возникают они зачастую из-за образования паразитных токов через электрические компоненты камер. В это время пикселя немного меняют окраску, она отличается от оригинального цвета объектов. В результате получается расплывчатая и нечеткая картинка.

В чем суть технологии 3D DNR?

В целом, есть устаревшая технология DNR, которая проводила исключительно временной анализ сигнала видео. Алгоритм работы заключается в том, что сравнивает один кадр с другими и устраняются крошечные особенности отдельного кадра, которые и портили качество картинки. Подбирается оптимальный вариант из правильного течения видеоряда. Другими словами, с помощью данной технологии определяются именно те пиксели, которые изменяются из кадра к кадру, не имея на то основательных причин. Суть заключается в том, что смешивание позволяет снизить уровень шума, удалив лишние пиксели.

Традиционная технология способна исключительно устранить шумы и различные нежелательные данные, которые находятся на сцене, предоставляемой камерой. Обработку осуществляют исключительно объекты, которые расположены непосредственно близко к камере, а все что принадлежит фону – необработанное. А технология 3D DNR – это инновационное решение, которое не только традиционно снижает шума при сравнении кадров, но также может снизить пространственный шум.

Заключается пространственное снижение шума в том, что пиксели сравнивают с соседними, а также находятся нежелательные шумы в пределах конкретного ряда. В это время осуществляется обработка всего кадров в целом, удаляется зернистость и цифровые артефакты, а также повышается резкость и четкость картинки. Сцена обрабатывается таким образом, что каждая из частей изображение становится свободной от шума и четкая.

Преимущества технологии 3D DNR

Нужно учитывать, что при удалении шума, можно не только повысить качество картинки, но и испортить ее. Из-за удаления лишних деталей, можно исказить передачу цвета или привести к размытию изображение. Но при правильном применении технологии, вы получаете ряд преимуществ. Вместе с технологией 3D DNR, вы получаете чистый сигнал, следовательно, качественную картинку.

В процессе сжатия, уменьшается размер файла, поэтому можно экономить место на жестком диске или карте памяти. Вместе с технологией камеры способны предоставлять резкое изображение, облегчая идентификацию каждого кадра, который находится в поле зрения камеры. Также технология 3D DNR существенно повысит эффективность при обнаружении движения в системах наблюдения – детекторы лучше отличают настоящие движение от помехи. Особенно это актуально во время низкого уровня освещенности.

3Dnr что это в видеокамере

В ходе эксплуатации камер внутреннего или наружного видеонаблюдения возникают помехи, которые снижают качество изображения. Вследствие этого какие-то детали могут остаться незамеченными. Особенно это касается объектов с усиленным режимом охраны и мест с большим количеством техники, создающей помехи.

Помимо стороннего оборудования (станков, электроприборов, кабелей, антенн и т. д.), помехи и искажения вызываются и самой камерой, в которой происходит постоянное течение электрического тока. Функция 3DNR (3D-DNR) предназначена для уменьшения искажений до приемлемого уровня или их полного устранения.

В зависимости от вызывающих их причин помехи бывают нескольких видов:

Импульсные, которые визуально отображаются в виде точек белого цвета. Их можно представить в виде одной дельта-функции.

Помехи в виде пятен белого или серого цвета. Представляют собой 2 дельта-функции.

Гауссовы шумы, вызывающие снижение четкости картинки, изменение цветности. Обычно причина их появления связана с токами внутри самой видеокамеры.

Особенности и преимущества технологии

Использование технология 3DNR — способ уменьшить сторонние шумы. Она основана на сравнении отдельных кадров друг с другом. В автоматическом режиме проверяются объекты на снимках и различия в их расположении, величине и других параметрах.

Система сама анализирует их и отличает естественные процессы (перемещение человека, увеличение размера авто при его приближении и другие) от вызванных помехами (цветные точки, рябь). Сторонние детали в таких случаях удаляются, картинка приводится к максимально корректному виду.

Раньше повсеместно использовалась методика DNR — первая версия, предназначенная для выделения наиболее грубых ошибок. Однако она могла работать лишь с элементами, приближенными к камере. Все, что вдали, воспринималось в качестве фона и обработке не подвергалось. Нередко бывали случаи, когда система проводила анализ неверно и только ухудшала качество изображения.

В 3-DNR все ошибки были исправлены, и теперь она является незаменимым помощником каждого оператора видеонаблюдения. Ее преимущества:

удается обработать все объекты на картинке;

значительно повышается четкость изображения, снижается «зернистость»;

уменьшается размер кадра — экономится дисковое пространство для хранения;

улучшается видимость в условиях недостаточного освещения;

детектор движения начинает работать более эффективно.

Область применения 3DNR

Каждый специалист в области видеонаблюдения знает, что это 3-DNR. Об этой технологии полезно услышать и владельцам всех объектов, где она может быть использована:

объекты с большой территорией;

подъезды жилых домов, иные места со слабым освещением;

объекты с особым режимом охраны.

Что значит 3-DNR для организации видеонаблюдения у вас на предприятии, дома или в ином месте?

В первую очередь, это возможность контролировать обстановку при любых условиях — ночью, во время грозы, при наличии иных помех. Камера слежения с этой опцией способна прослужить не один год. Достаточно правильно выбрать место установки и правильно настроить систему. Поручить это желательно специалисту, способному предоставить гарантии качества выполнения работ.

Полное название 3DNR на английском языке звучит, как 3D adaptive Noise Reduction Filter. Это технология, которая позволяет подавлять шумы в изображении, появляющиеся при слабом освещении.

При создании систем передачи видеосигнала (например, системы видеонаблюдения и т.д.), особо остро становится вопрос о технологии фильтрации шума изображения. Таким образом, шумоподавление является важным элементом функционирования системы, поскольку присутствие разных шумов на изображении искажает и ухудшает картинку, а также мешает обрабатывать сигнал после записи. Для цифрового видеосигнала, шум является особенно неприемлемым, поскольку в дальнейшем оно подвергается сильному сжатию.

Разновидности шумоподавления

Сегодня существует два вида подавления шумов на изображении:

1. Двумерное шумоподавление 2DNR, которое в свою очередь делится на: временное и пространственное.

2. Трехмерное шумоподавление 3 DNR.

2DNR метод

Пространственный фильтр, который используется для подавления шумов, проводит анализ изображения и видеосигнала только в пространственной области. При этом зачастую он игнорирует информацию, касающуюся временного направления.

С помощью временных фильтров происходит анализ пикселей изображения только во временном направлении. Тогда как временное шумоподавление может применять компенсационный метод фильтрации или адаптивный метод фильтрации. Если же используется адаптивный метод фильтрации, то в этом случае исследуются пиксели, которые находятся в одной и той же позиции в разных кадрах изображения. При компенсационном методе фильтрации, анализируется траектория движения групп пикселей. Во время анализа используются фактические данные, которые были получены при оценке движения.

Недостатки 2DNR фильтра

При обработке видеосигнала детали изображения расплываются, становятся нечеткими. Тогда как 3DNR фильтр подавления шумов изображения объединяет все преимущества, которые есть в пространственном и временном фильтрах. А также у него нет таких недостатков, которые есть в 2DNR.

Использование 3DNR в камерах

Когда в камерах используется 3DNR технология шумоподавления изображения, то происходит уменьшение аддитивного влияния гауссовского шума. При этом, данная технология анализирует большое количество последовательных кадров видеоизображения, используя временную фильтрацию.

Представленный метод позволяет определить уровень различия между пикселями в предшествующих кадрах и текущем кадре. Кроме этого, он устанавливает вектор движения, используемый для движения в данном кадре, а также схожее движение пикселя, который компенсируется в отфильтрованном кадре. После этого, 3DNR метод оценивает другие искажения, которые касаются пикселя в определенном кадре. В конечном счете, 3DNR фильтр определяет результат из среднего количества пикселей в текущем кадре, учитывая пиксели последующего кадра, а также итоги определения и оценки движения, оценку шума, компенсацию движения.

Таким образом, мы видим, что с помощью данного метода пользователь получает высококачественное изображение видеосигнала даже, если в месте съемки будет слабое освещение.

Технология видеошумоподавления DNR.

Электронные компоненты камеры постоянно собирают шумы, которые возникают от взаимодействия протекающих в ней токов с другими электромагнитными полями, а также просто как наводки от соседних электронных схем. Эти шумы могут налагаться на сигнал и проявляться на изображении в виде тонкой сеточки, «снега» или размытости. Чем ниже освещенность, тем больше величина шумов относительно полезного сигнала.

В системах передачи видеосигнала, к которым относятся так же и системы видеонаблюдения, особое место уделяется алгоритмам фильтрации шума. Шумоподавление имеет решающее значение для общего функционирования системы, так как наличие шумов в видеосигнале не только ухудшает качество изображения, но также влияет и на последующие процессы обработки сигналов. Шум особенно вреден для цифрового видео, которое подвергается сжатию и последующей декомпрессии.

Убрать шумы из видеосигнала можно путем его цифровой обработки по методу DNR (Digital Noise Reduction — цифровое понижение шума). Результатом его дальнейшего развития стали технологии 2D и 3D DNR. Они позволяют еще эффективнее отфильтровывать шумы, даже в условиях плохой освещенности.

Типы шумов.

Среди всех типов шумов, которые мешают камере нормально работать, обычно выделяют несколько основных.

Один из них — шумы «соль и перец». Они называются так из-за того, что величина, добавляемая к яркости пикселя, принимает в этом случае лишь два значения. Распределение таких шумов по величинам — две дельта-функции. Следовательно, эти шумы проявляются как белые и серые пятна на изображении, отчего и происходит их название. Такие шумы возникают, когда ПЗС-матрица перегрета, либо из-за появления частиц пыли внутри камеры. Артефакты на изображении носят случайный характер и не связаны по цвету с соседними пикселями — изображение словно засыпано крупинками.

Если в распределении шумов по величинам — не две дельта-функции, а одна, то картинка покрывается лишь белыми точками. Эти шумы называют импульсными. Иногда два этих вида шумов рассматривают как один.

Еще один распространенный вид шумов в камере — гауссовы. Их распределение по величинам описывается кривой Гаусса. Они возникают из-за паразитных токов через электрические компоненты камеры. При этом пиксели слегка меняют окраску, и она отличается от оригинального цвета объектов. Получается случайное распределение артефактов, из-за которого все в кадре кажется нечетким и расплывчатым.

Способы шумоподавления.

В настоящее время способы шумоподавления можно разделить на три типа: «традиционная DNR», двумерное 2D DNR, (которое в свою очередь делится на пространственное и временное) и трёхмерное 3D DNR шумоподавление.

«Традиционная» DNR.
В основе традиционной технологии DNR лежит временной анализ видеосигнала. Алгоритм работы DNR состоит в сравнении одного кадра с другим и устранении тех крошечных особенностей отдельного кадра, которые выбиваются из правильного течения видеоряда. Иными словами, данным методом выявляются те пиксели, которые изменяются от кадра к кадру без какой-либо причины. Смысл этого преобразования состоит в том, что за счет смешивания кадров общий уровень шума в изображении снижается.

В целом традиционная DNR устраняет лишь шумы и нежелательные данные, найденные в ближней части сцены. Обработку с целью устранения видимых шумов проходят только объекты, находящиеся вблизи от камеры, а все, что принадлежит фону, остается необработанным.

Метод 2D DNR.
Пространственный фильтр шумоподавления анализирует изображение только в пространственной области, игнорируя информацию во временном направлении. Временные фильтры подавления шумов анализируют пиксели только во временном направлении. Временное шумоподавление может использовать адаптивный или компенсационный методы.

При адаптивном методе анализируется пиксели, находящиеся в одной и той же позиции в разных кадрах. Компенсационный метод основан на анализе траектории движения, опираясь на фактические данные, полученные по результатам оценки движения. У метода 2D DNR есть недостаток — при обработке сигнала детали изображения становятся расплывчатыми.

Метод 3D DNR.
Технология 3D DNR — это шаг вперед в развитии DNR и 2D DNR. При ее использовании не только выполняется традиционное понижение шумов за счет сравнения кадров, но снижаются пространственные шумы.

Пространственное снижение шумов состоит в сравнении пикселей с соседними пикселями и нахождении нежелательных шумов в пределах одного кадра. При этом происходит обработка всего кадра в целом и удаление цифровых артефактов и зернистости, а также увеличивается четкость и резкость картинки. Вся сцена обрабатывается так, что каждая часть изображения становится четкой и свободной от шумов.

Основная задача DNR — получение изображения без видеошумов в условиях недостаточной освещенности. В свою очередь создан более сложный, но и более эффективный алгоритм 3D-DNR . В отличии от предыдущих версий DNR обработка каждого кадра происходит не один раз, а несколько, что позволяет получить кадр более высокого качества. Также хотелось бы уточнить, что при уменьшении шумов снижается размер файла в архиве (при записи). Экономия может составить до 40% при использовании алгоритма JPEG и до 70% в алгоритме MPEG.

Метод 3D DNR объединяет преимущества временных фильтров с пространственными фильтрами, но при этом лишён присущих им недостатков.

При 3D DNR шумоподавлении применяется метод уменьшения аддитивного влияния гауссовского шума, анализирующий множество последовательных кадров видео с помощью временной фильтрации.

Метод определяет степень различия между пикселями в текущем кадре и пикселями в предшествующем кадре.Он также определяет вектор движения, который показателен для движения пикселя в текущем кадре, и аналогичное движение компенсируемого пикселя в фильтрованном кадре.

Затем метод оценивает искажение, затрагивающее пиксель в текущем кадре.В итоге фильтр рассчитывает результат по усредненному «весу» пикселей в текущем кадре с учетом пикселей второго кадра, учитывая результаты обнаружения и оценки движения, компенсации движения и оценку шума.

Благодаря этому методу можно получить качественное изображение видеосигнала при неблагоприятных условиях освещенности.

Выбор камер видеонаблюдения

Технологии и условные обозначения: WDR, DNR, BLC, HLC и другие

В других статьях мы обсудили физические параметры матрицы – её размеры, мегапиксели, светочувствительность. Теперь поговорим о процессоре. Он нужен, чтобы на лету обрабатывать изображение: сжимать, исправлять контрастность, гамму, реагировать на блики и свет ламп или фар. С его помощью даже недорогая камера покажет классную картинку. Если его функции настроены неправильно, напротив – может ерунда получиться.

Так случилось с Игорем. Пришел он и говорит: «продайте ваш комплект камер для дома. Барахло с Али мне не нужно, готовый ширпотреб-комплект тоже. Дайте хорошую камеру. Только без монтажа – сам установлю». Без монтажа, так без монтажа – продали. Звонит через два дня: «ах вы [нехорошие люди], что вы мне продали, ничего не видно»! Приезжаем. Правда, ничего не видно – сплошное белое пятно. Оказалось, что AGC не включен, Shuttle не настроен, WDR как надо не работает, и так далее. Подкрутили параметры, видеонаблюдение заработало — клиент доволен.

Если вы тоже подыскиваете камеру, нелишне узнать, как камеры на лету преобразовывают изображение и что при этом меняется в кадре. Мы расскажем о назначении основных алгоритмов.

Цифровые опции камер видеонаблюдения

Shutter (Затвор) настраивает скорость закрытия затвора. Ручная настройка пригодится, чтобы снимать быстрые движения при недостатке света.

Скорость закрытия затвора обозначается долями секунды: 1/1600, 1/500, 1/60 и так далее. Чем дольше затвор открыт, тем больше света попадет на матрицу и кадр получится светлым.

AGC (Automatic Gain Control, автоматическая регулировка усиления, АРУ) регулирует уровень сигнала, усредняя слишком яркие и темные участки кадра. Настройка одного этого параметра позволит добиться приемлемой картинки в офисе с лампами дневного света.

D-WDR (Digital Wide Dynamic Range, программный расширенный динамичный диапазон). Когда в кадр попадает яркий объект – окно или лампа – остальной кадр становится темным. Правильная настройка WDR сглаживает яркость сохранением контрастности. Поэтому окно перестанет быть белым пятном, а люди в кадре – черным.

Аппаратный WDR работает иначе: делает два кадра – с высокой и низкой экспозицией, а затем накладывает их друг на друга. Обозначение D-WDR указывает на программную обработку, но некоторые производители сбивают с толка, называя его просто WDR.

BLC (Backlight Compensation, компенсация задней засветки). Эта функция борется с прямыми источниками света – солнцем или лампой, направленной в объектив. Когда камера решает использовать BLC, она повышает уровень экспозиции картинки. Минус BLC в том, что яркие объекты становятся ещё ярче, поэтому то, если за объектом наблюдения яркая область, она потеряет контрастность. Для борьбы с этим, BLC используется совместно с WDR. Также для BLC можно настроить рабочие зоны.

HLC (High Light Compensation, компенсация яркой засветки) работает подобно BLC. Спасает камеру от слепоты в момент включения лампы или включённых фар. Вместо того, что резко изменить экспозицию, камера решает, затемнить, игнорировать источник света – будто накладывает на него трафарет.

DNR, 3D-DNR (3 Dimension Signal Noise Reduction) – шумоподавление. Классическая DNR сопоставляет соседние пиксели и решает, и отсеивает то, что посчитает шумом. 3D DNR – усовершенствованная технология она несколько раз сравнивает ряд кадров и на основании этого решает, что считать шумом. Добавочная польза шумоподавления – она уменьшает размер каждого кадра. В результате архив занимает на 30-60% меньше места.

White balance (баланс белого) особенно актуален для внутренних камер, чтобы убрать паразитные оттенки: желтизну или синеву. В простых случаях автоматическая регулировка справляется с задачей. В сложных – интенсивность каждого оттенка регулируется вручную.

Советы покупателям

Вернемся к Игорю. Он убедился, что технологии из списка должны работать, а не красоваться на рекламном буклете. Экстрабюджетные камеры из Китая или готовые комплекты в магазинах могут продаваться с сырой прошивкой и без надежд на её доработку. Часть функций, AGC или WDR, в них присутствует номинально. Сюрприз в том, что они не настраиваются и реализованы для галочки.

Это иллюстрирует случай на подземной парковке. В камере не было ручной регулировки перехода в режим с ИК-подсветкой. При плохом освещении камера сохраняла цвет, а изображение становилось шумным и прерывистым – отчасти из-за нехватки света, а отчасти оттого, что процессор не справляется с удалением шумов в реальном времени. Защищать от угона видеонаблюдение не могло.

В другой ситуации заказчик сам купил дешевые китайские камеры, хотя и на 5Mpx, а у нас приобрел видеорегистратор и монтаж. Регистратор так и не смог их увидеть. Мы снизили разрешение до 2Mpx – о чудо, всё заработало. Но заказчику-то было нужно 5Mpx! Разбирались долго. Оказалось, что камеры работают на строго заданном канале. В норме канал можно поменять, но у прошивки камеры просто не было для этого опции равно как и другой, нормальной прошивки. В результате, камеры пришлось заменить.

Избежать этого очень просто – доверяйте, если не монтаж, то хотя бы подбор оборудования, особенно камер людям с большим опытом. Что дает нам наш опыт? Мы тестируем много оборудования и сталкиваемся со множеством ситуаций, вроде описанных выше. Поэтому можем подобрать комплектующие правильно. К тому же, делаем это в подарок.

Наши рекомендации при покупке камеры

Убедитесь, что она поддерживает необходимые программные опции и их регулировку.
Выбирайте видеокамеры проверенных, сертифицированных производителей

Настраивайте камеру, чтобы улучшить качество съемки. Лучше поручите это тем, у кого есть опыт.

Что такое 3D DNR , DWDR и BLC

В данной статье мы расшифруем, что означают магические буквы 3D DNR , DWDR и BLC в характеристиках многих камер наблюдения.

1.Начнем с 3D DNR.

В переводе с анлийского 3D adaptive Noise Reduction Filter.

Функция 3DNR (3D-DNR) предназначена для уменьшения искажений до приемлемого уровня или их полного устранения.

В зависимости от вызывающих их причин помехи бывают нескольких видов:

Импульсные , которые визуально отображаются в виде точек белого цвета. Их можно представить в виде одной дельта-функции. Помехи в виде пятен белого или серого цвета. Представляют собой 2 дельта-функции.
Гауссовы шумы , вызывающие снижение четкости картинки, изменение цветности. Обычно причина их появления связана с токами внутри самой видеокамеры.

Преимущества 3D DNR

Следует отметить, что, очищая изображение от шумов, можно его испортить. Процедура очистки может исказить цветопередачу или привести к размытию изображения. Однако правильное применение технологии 3D DNR дает немалые выгоды.

Во-первых, она обеспечивает более чистый сигнал, что позволяет при его сжатии экономить дисковое пространство.

Кроме того, камеры, оснащенные технологией 3D DNR, дают более резкое изображение, что облегчает идентификацию тех, кто попал в кадр.

Наконец, технология 3D DNR повышает эффективность обнаружения движения в системе видеонаблюдения — детектор лучше отличает истинное движение от помех, особенно при низкой освещенности.

2.DWDR

В переводе с английского DWDR (Digital Wide Dynamic Range , расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала) — технология, которая позволяет получить качественное изображение одновременно ярких и тёмных участков кадра.

Дело в том, что количество градаций серого (полутонов), которые может передать видеокамера, составляет лишь часть полного спектра, от чисто белого до чисто чёрного цвета. И если в кадре одновременно присутствуют яркие и тёмные участки (например, яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости. В результате, яркие объекты оказываются темнее (ближе к серому), а тёмные — светлее (тоже ближе к серому). Таким образом, теряется контрастность изображения.

Технология расширения динамического диапазона как раз и позволяет передать все градации серого во всех участках кадра с максимальной достоверностью, сохранив контрастность, но при этом происходит потеря детализации.

Для сохранения детализации (чёткости) применяется цифровая обработка, что в совокупности и составляет технологию Digital Wide Dynamic Range .

Способность камеры применять специальные средства – цифровую обработку исходящего сигнала, для расширения динамического диапазона, называют функцией DWDR.

Разница между DWDR и WDR

DWDR и WDR фактически выполняют одну и ту-же функцию. Они реализуют расширение динамического диапазона, но радикально отличаются принципом действия:

WDR – использует аппаратные средства для реализации расширения динамического диапазона – цифровой сигнальный цветной сопроцессор. Эта функция более качественно и быстро обрабатывает поступающую со светочувствительной матрицы информацию. Распознает объекты, которые расположены в местах проблемных для съемки. Однако, модели видеокамер где реализована эта технология значительно дороже сопоставимых по качеству изображения изделий с функцией DWDR;

DWDR – применяет программные алгоритмы обработки видео. Это дает вполне удовлетворительный уровень распознания объекта в темноте, но довольно посредственное качество распознания засвеченных участков.

3. BLC

BLC( от англ. Back Light Compensation) — технология компенсации задней засветки или компенсация заднего света . Данная функция может включаться на камерах как вручную, так и автоматически.

Во включенном режиме, микропроцессор будет выравнивать (сглаживать) освещенность по всему полю зрения камеры. Часто применяется на объектах с ярким задним фоном.

Видеокамеру часто сравнивают с органами зрения человека — она также имеет свою четкость, светочувствительность, воспринимает определенное количество кадров в секунду. Когда мы смотрим на предмет, находящийся между нами и ярким источником освещения, не всегда выходит рассмотреть его подробности. Причина засветки кроется в том, что отдельные пиксели, из которых состоит матрица, способны воспринять определенный максимум света. Если его больше, на изображении, выведенном на экран, появится просто светлое пятно.

Однако и до того, как максимум достигнут, происходит своеобразное насыщение. К примеру, солнце за спиной у человека «нагружает» матрицу настолько, что ее мощности становится недостаточно для четкого восприятия других элементов. Пиксели не успевают накопить достаточный заряд, поэтому в лучшем случае фото объекта получается менее освещенным, чем на самом деле.

Это создает определенные проблемы и в охранном видеонаблюдении: Не всегда получается распознать номер автомобиля, если у последнего включены фары; Яркий свет мешает рассмотреть лицо человека, проникшего на территорию; Сложно рассмотреть мелкие детали (надписи на коробках с товаром).

Появление технологии BLC позволило частично избавиться от этих проблем . Ее возможно встретить и в видеокамерах для пользовательской съемки, и даже в мобильных телефонах.

Расскажем о том, как эта компенсация работает на практике. Всего есть 3 варианта:

Использование диафрагмы, которая бы в случае увеличения потока света сверх некого предела, сужалась. Подобное и происходит в мире живых существ — при недостаточном освещении диафрагма максимально раскрывается, а при чрезмерном — сужается до предела;

Автоматическая регулировка усиления — предварительная обработка изображения, основанная на настройках максимального уровня освещения. Если они превышены на отдельном участке, оно искусственно занижается. На выходе (экране телевизора, мониторе) оператор увидит уже обработанные данные;

Применение затвора, который бы периодически закрывался, отсекая источник света от чувствительной матрицы. Если он был открыт непродолжительное время, то вероятность засвечивания снижается. Обычно применяется комбинированный вариант, в котором сочетаются все перечисленные способы.

Что значит BLC для видеонаблюдения? Это возможность вести его в условиях неблагоприятной освещенности, вызванных природными и другими факторами. В той или иной степени функция используется в большинстве современных камер.

Что такое 2D и 3D динамическое шумоподавление (DNR)?

Динамическое шумоподавление вызвано усилением усиления при обработке камеры безопасности. Искажение сигнала, или «шум», является неизбежным побочным продуктом усилителей при цифровой обработке для камер. Даже при работе на оптимальном уровне цифровые усилители, используемые в аудио- или видеоприложениях, создают некоторый шум. Это происходит как в аналоговых камерах видеонаблюдения, так и в цифровых SDI-камерах / IP-камерах безопасности, поскольку все они используют программное обеспечение для усиления сигнала в оборудовании цифрового сигнального процессора.

Видео «шум» может принимать форму «статического», тумана, спеклов (снега), дымки, нечеткости, прозрачных цветовых блоков и других визуальных артефактов, которые делают изображения с вашей камеры безопасности менее прозрачными. Поэтому снижение шума является важным аспектом дизайна и выбора камеры наблюдения. Это становится еще более важным по мере развития технологии отображения и дает людям возможность просматривать изображения с более высоким разрешением, такие как UHD (4K) и 8K CCTV.

На протяжении многих лет с помощью аппаратного и программного обеспечения использовались различные методы для очистки видео, генерируемого видеодатчиками CMOS и CCD. Одна из самых простых форм шумоподавления сравнивает один кадр с другим и удаляет любые странности, которые не появляются в каждом кадре. Сложные алгоритмы точно определяют, что такое «странность», которую нужно удалить. Это пример «временного шумоподавления».

Временное шумоподавление недостаточно для получения изображений с высоким разрешением, особенно если оно включает в себя движущиеся объекты или изображения при слабом освещении. 2D-DNR — это форма временного шумоподавления, разработанная для работы с усиленными изображениями с камер с низким уровнем безопасности.

2D-DNR лучше всего работает для очистки переднего плана изображения. Это можно заметить, например, когда вы смотрите на кадры с камеры наблюдения уличного фонаря ночью. Область, ближайшая к камере видеонаблюдения, будет прозрачной, а области, расположенные дальше, будут «солеными и пряными». Движущиеся объекты также могут быть проблемой в строго 2D-системе DNR, они могут выглядеть размытыми или оставлять следы затухания. Движение может «запутать» систему 2D-DNR. 3D-DNR был разработан, чтобы снять это ограничение.

3D-DNR добавляет «пространственное шумоподавление» к методам 2D-DNR. Этот тип шумоподавления сравнивает пиксели в том же кадре, а также между кадрами. Он устраняет зернистость
изображения при слабом освещении, обрабатывает движущиеся объекты, не оставляя следов, и делает изображения более четкими и четкими. Вся обработка усиления может также добавить некоторые уровни размытия при движении и задержки затвора, поэтому усиление всегда следует использовать с осторожностью.

Даже если качество изображения не является основной целью, есть еще одна причина, по которой стоит выбрать камеру с хорошим шумоподавлением. Если охранный видеорегистратор записывает видео с вашей камеры наблюдения, то он также записывает шум. Шум, когда он достигает вашего DVR, вызывает две проблемы, о которых вы хотите знать.

Во-первых, видео шум увеличивает размер файла, так как DVR записывает изображение плюс шум. Преимущественно чёрное изображение в ночное время, которое обычно создает небольшие компактные файлы, будет работать намного больше в зависимости от переменного шума. Кодеки сжатия, такие как h.265 и h.264, будут вынуждены сохранять все пятна соли и перца, помутнение и шаблоны смещения, возникающие из-за шума при значительно больших размерах файлов. Со временем размер файла увеличивается, и все жесткие диски имеют ограниченное пространство для хранения. Это проблема, которую можно предотвратить с помощью хорошего WDR.

Во-вторых, видео-шум может вызвать обнаружение движения, если видеорегистратор настроен на его использование. Это может вызвать ложные тревоги, раздражающие электронные письма от автоматизированной системы уведомлений и создать жалобы на потребление памяти.

Непрерывный баланс усиления с помощью регуляторов усиления сигнала и цифровых фильтров, таких как WDR, является важной частью этапов программирования. Программы контроля качества, такие как «MACROSCOP», гарантируют, что ваши пользователи будут пользоваться лучшими доступными настройками.

Обязательно предоставьте своим клиентам камеры самого высокого качества, прежде чем у них возникнут эти проблемы. Получение плохого видеоизображения часто достаточно, чтобы люди захотели купить высококачественную камеру. Если это не так, то платите больше места на жестких дисках или хотите приобрести высококачественную систему обнаружения движения, которая позволяет избежать ложных срабатываний, часто передумывает.

Как выбрать камеру видеонаблюдения по завуалированным характеристикам

Все мы умеем выбирать камеру, но не все умеем делать это правильно. В то время как сеть завалена обзорами на любую технику, исчезающее мало становится материалов, в которых действительно грамотно раскрываются возможности устройств.

Оптические приборы в этом отношении пострадали больше всего. Каждый человек знает про мегапиксели и разрешение, но когда речь заходит о более тонких материях, начинает «плавать». Если вы задумываетесь о покупке камеры (и не являетесь экспертом в этой области), полезно будет разобраться, что на самом деле означают непонятные аббревиатуры в характеристиках. Разобраться – это значит не только прочитать описание.

Про очевидное

Если начать гуглить «по каким характеристикам выбрать камеру видеонаблюдения», удастся познакомиться с удивительным миром интернета нулевых. Там, где еще обитают черно-белые камеры, аналоговые камеры, важность светочувствительности в люксах. Некоторые характеристики накладываются друг на друга (и взаимно аннигилируют) – не стоит об этом забывать.

Поэтому мы сосредоточимся на современных IP-камерах, поддерживающих облачный сервис Ivideon, и не будем касаться очевидных характеристик. Скорее всего, вы понимаете разницу между разрешением 1080р и720р, диагональным и горизонтальным углами обзора, а также знаете об инфракрасной светодиодной подсветке.

Однако часто в описании камер можно встретить аббревиатуры: 3DNR, AWB, AGC, WDR и другие. Что это такое и почему нельзя ориентироваться только на мегапиксели, разрешение и угол обзора? Важно ли вообще понимать все характеристики или достаточно один раз посмотреть пример видеозаписи выбранной камеры?

WDR (Wide Dynamic Range)

WDR (Wide Dynamic Range) – широкий динамический диапазон. Эта технология позволяет получать высокое качество изображения при любом перепаде уровней освещенности.

Динамический диапазон – это параметр камеры, характеризующий ее способность передать в изображении каждого кадра очень яркие и очень темные элементы сцены. Величину динамического диапазона обозначают в децибелах (дБ).

Динамический диапазон (ДД) реального участка территории обычно значительно превышает собственный ДД камеры, который в большинстве случаев находится на уровне 52−60 дБ: безоблачный солнечный день на улице – это 180 дБ, а хорошо освещенное помещение – от 126 дБ до 140 дБ.

Один из способов устранить этот недостаток – использовать математический алгоритм обработки каждого кадра изображения, в результате чего удается перераспределить яркость таким образом, чтобы весь кадр стал информационно насыщенным. Такая технология получила название Wide Dynamic Range, хотя на самом деле ничего общего с динамическим диапазоном она не имеет.

Камера без WDR не способна дать четкое изображение находящихся в тени объектов там, где есть как очень светлые, так и затененные участки или же свет падает сзади, например, если человек стоит на фоне ярко освещенного окна.

Типичные ситуации, когда сложно обойтись без WDR:

наблюдение за входной дверью, когда снаружи светит солнце, а внутри расположено темное помещение – распространенный случай в магазинах и офисных помещениях;
наблюдение за машинами, въезжающими в гараж или туннель;
в транспорте, при наблюдении за периметром зданий и в других случаях, когда часть кадра находится под прямыми солнечными лучами, а другие части прячутся в глубоких тенях;
при движении непосредственно к камере машин с яркими фарами;
там, где есть большое количество отраженного света, например, в офисных зданиях или в торговых центрах.

Показатели WDR рассчитываются как отношение светимостей самого яркого и самого тусклого объекта, которые были захвачены матрицей. Для каждого кадра матрица делает несколько сканирований с разной выдержкой электронного затвора и формирует предварительные изображения – одно с длинной выдержкой для осветления всех темных частей кадра, другое с короткой выдержкой с более корректным отображением переосвещенных участков. После этого фрагменты с лучшей передачей контраста суммируются в результирующий кадр, сбалансированный по яркости.

BLC (Back Light Compensation)

Back Light Compensation – компенсация встречной засветки. Технология позволяет скомпенсировать ярко освещенный задний план для хорошей проработки объектов, расположенных на переднем плане. Из-за BLC теряется информация в ярко освещенных участках сцены, зато объекты на переднем плане становятся хорошо проработанными.

При BLC микропроцессор выравнивает (сглаживает) освещенность по всему полю зрения камеры. Большинство камер сегодня имеют поддержку BLC, но она не идет ни в какое сравнение с возможностями Wide Dynamic Range. В лучшем случае BLC помогает сбалансировать условия освещения, чтобы выяснить, что находится на переднем плане изображения, однако фон остается размытым.

3DNR (3-Dimensional Noise Reduction)

3-Dimensional Noise Reduction (3DNR) – трехмерное шумоподавление. Технология 3DNR подавляет в изображении шумы, проявляющиеся при слабом освещении в условиях, когда в кадре присутствуют быстро двигающиеся объекты. 3DNR анализирует различия между последовательными кадрами видеоизображения и подавляет шумы с помощью перемешивания данных на кадре.

К недостаткам алгоритма можно отнести дополнительные дефекты и смазывания, проявляющиеся при движении в кадре. Однако, если режим шумоподавления включается только для отдельных кадров, то итоговое изображение получается и не шумным, и качественным.

AWB (Auto White Balance)

AWB – автоматический баланс белого цвета. Функция компенсирует искажения цветов, вызванные разными источниками освещения (солнечный свет, лампа накаливания или флуоресцентный свет), отсекая ненужный спектр света. При этом камера устанавливает температуру изображения цвета таким образом, чтобы получившиеся цвета на изображении имели те же оттенки и выглядели в точности так же, как происходит их восприятие невооруженным глазом.

Существует несколько различных алгоритмов AWB, но большинство из них подразделяются на две категории. Глобальные алгоритмы используют все пиксели изображения для оценки цветовой температуры. Локальные алгоритмы используют только подмножество пикселей на основе предопределенных правил отбора для этой задачи. Существуют также гибридные алгоритмы, которые выбирают лучший алгоритм на основе содержимого изображения.

AGC (Automatic Gain Control)

AGC – автоматическая регулировка усиления сигнала. Технология предназначена для улучшения качества изображения при недостаточном или чрезмерном освещении.

AGC начинает работать, когда освещенность на объекте имеет низкий уровень, а полностью открытая диафрагма не в состоянии компенсировать недостаток освещенности. Камера автоматически усилит видеосигнал, полученный в условиях более низкой освещенности, чтобы оптимизировать четкость изображения на плохо освещенной сцене. Однако чем больше будет усиливаться сигнал, тем выше будет и уровень помех на экране.

ROI (Region Of Interest)

Region Of Interest – область интереса. Технология позволяет устанавливать повышенное качество изображения в выделенных областях, выбранных на экране. Выделенная на кадре область записывается с максимальным качеством, остальная часть изображения записывается с меньшим разрешением. Использование данной функции значительно снижает трафик и место, занимаемое под архив.

Smart IR

ИК-подсветка засвечивает лицо, затрудняя опознание, когда человек близко подходит к камере. Smart IR – это технология, которая позволяет регулировать интенсивность ИК светодиодов камеры для компенсации расстояния до объекта. При съемке в темноте адаптивная ИК подсветка Smart IR автоматически регулирует мощность излучения в зависимости от расстояния до наблюдаемого объекта в кадре, позволяя получить изображение без пересвеченных областей.

HLC (High Light Compensation)

Реализации технологии HLC в камерах Hikvision

High light compensation — компенсация яркой засветки. В автоматическом режиме отслеживается точка яркой засветки и делается повторный кадр с игнорированием данных от ячеек матрицы в этом месте. HLC применяется для устранения отрицательного влияния на работу камеры ярких источник света попадающих в объектив. Наиболее часто этот режим используется при борьбе со светом автомобильных фар. Кроме того, HLC помогает устранить хоть небольшую, но заметную засветку вокруг уличных фонарей.

Заключение

На видео выше представлены записи с двух камер видеонаблюдения (Hikvision и Nobelic), у которых технические характеристики практически идентичны. Как видите, запись камеры ведут по-разному. Нельзя однозначно сказать, что какой-то поток видеоданных получился хуже другого. Тем не менее, разница видна невооруженным взглядом. На каком решении остановить свой выбор – зависит только от ваших потребностей, личного мнения и соотношений по другим параметрам (например, по цене).

Какое изображение лучше?

Мы перечислили далеко не все дополнительные возможности камер, но разобрали те моменты, которые вызывают больше всего вопросов у наших пользователей. Есть вы хотите улучшить свои знания в теории, есть множество разных источников – например книга А. Гонта «Практическое пособие по видеонаблюдению». Однако одной лишь теории не хватит, чтобы выбрать камеру видеонаблюдения. Всегда смотрите примеры видео!