Качество изображения: как его обеспечить?

Когда мы говорим о качестве изображения с камеры, то не всегда подразумеваем пиксели и мегапиксели. Тенденция считать разрешение изображения основным показателем качества началась с рынка потребительских камер и мобильных телефонов. В результате количество мегапикселей стало важным параметром и в индустрии безопасности, в частности видеонаблюдения: нередко сетевые камеры выбираются только на основе этого на самом деле очень узкого критерия. В результате камера видеонаблюдения не выполняет свои функции, будучи не в состоянии обеспечить качество изображения, необходимое пользователю.

Станислав Гучия
Генеральный директор ООО "Аксис Коммуникейшнс"

Большее количество мегапикселей необязательно означает более четкое и соответственно более полезное изображение. Это особенно верно при недостаточном или избыточном освещении, то есть в условиях, для которых камеры должны быть оптимизированы. Мегапиксельные камеры обеспечивают разный результат в зависимости от области применения. Что противоречит распространенному мнению о том, что высокое качество изображения, получаемое с данного вида видеокамер, гарантировано. К сожалению, бывает так, что камеры видеонаблюдения производят изображение более низкого разрешения, чем ожидалось, что делает их менее подходящими в использовании для таких функций, как распознавание лиц или номерных знаков.

Выбор камеры определяется областью применения

Общепризнанно, что наиболее важным фактором при покупке новой камеры для видеонаблюдения является то, что производимые камерой изображения должны быть четкими и подходящими для использования, а само устройство соответствовать определенному набору технических требований. Сегодня большинство пользователей камер для видеонаблюдения, которым требуется наилучшее качество изображения для обеспечения безопасности, считают, что оно зависит только от количества пикселей. Но это просто не соответствует действительности. Хотя мегапиксельные камеры идеально подходят для обзорного видеонаблюдения (например, в банках или на транспортных предприятиях), одним из недостатков этих камер является большой объем записываемой видеоинформации. С учетом этого разработчики на сегодняшний день применяют подход, при котором ограничивается частота кадров или уменьшается разрешение изображения в целях соблюдения ограничений по объему памяти для хранения данных, определяемых областью использования. Более того, мегапиксельные датчики имеют пиксели меньшего, чем у стандартных датчиков, размера, что снижает качество при слабой освещенности. Видеоизображения становятся размытыми или менее детализированными. Парадоксально, но факт: большее количество мегапикселей в определенных условиях может означать ухудшение качества изображения. Таким образом, конечному потребителю при выборе технологии разрешения необходимо не основываться на количестве пикселей, а определиться со следующими вопросами:

  • Какой тип системы видеонаблюдения установлен или будет устанавливаться?
  • Что требуется: обзорное видеонаблюдение или высокая детализация?
  • Какую площадь должна охватывать камера видеонаблюдения?
  • Каковы условия освещения (дневной свет или ночь, светочувствительные участки и т.д.)?
  • Где устанавливаются камеры (внутри или снаружи помещений)?
  • Видеонаблюдение должно быть явным или скрытым?
  • Существует ли риск вандализма?

Только тщательный анализ целей видеонаблюдения поможет определить точные требования к установке камер. Для того чтобы оптимизировать данный процесс, необходимо продумать систему в целом. Зачастую используемые программы для управления видеонаблюдением, а также требования к сетевым ресурсам и хранению видео ограничивают выбор разрешения и частоты кадров. Для разных целей подходят разные типы камер. Это касается также разрешения изображения.

Технологии разрешения для оптимального качества изображения

Хотя большее число мегапикселей может способствовать получению изображения высокого качества, имеются также другие технологии разрешения, такие как HDTV или стандарт VGA, которые позволяют значительно улучшить картинку с камеры видеонаблюдения.

Разрешение для телевидения высокой четкости (HDTV)

Технология HDTV позволила совершить огромный шаг вперед в области повышения качества изображения, обеспечив получение картинки с разрешением в 5 раз выше, чем в стандартных аналоговых системах. Это означает более четкие изображения, большую четкость передачи цвета и поддержку широкоэкранного формата (то есть изображений с форматным соотношением 16/9). Развитие HDTV начало оказывать влияние на рынок систем охранного видеонаблюдения, поскольку клиенты нуждаются в стандартах, обеспечивающих высокое качество записи. Технологии получения чистых и четких изображений давно пользуются спросом в индустрии обеспечения безопасности, особенно при работе с движущимися объектами или в ситуациях, где жизненно важно точное распознавание. Работая с прогрессивным сканированием, сетевые камеры с изображением формата HDTV обеспечивают точную цветопередачу и четкость изображения даже при быстром перемещении объекта. Это делает их весьма привлекательным решением для охранного видеонаблюдения там, где необходима высокая четкость картинки, например в магазинах розничной торговли, аэропортах, казино, на паспортном контроле и автомагистралях. Именно к такому увеличению качества изображения давно стремились, но ранее оно не могло быть реализовано из-за недостаточной эффективности технологии сжатия видеоизображения.

Разрешение стандарта VGA

Даже с учетом преимуществ, предоставляемых мегапиксельными и HDTV-камерами, имеется много областей, где применение стандартного разрешения сетевых камер является наилучшим решением. Стандартным (640х480 пикселей) считается разрешение стандарта VGA. Это графическая система отображения для ПК, первоначально разработанная компанией IBM. Разрешение VGA, как правило, лучше подходит для сетевых камер, так как при данном стандарте производятся квадратные пиксели, совместимые с имеющимися пикселями на компьютерных экранах. На объектах со сложными условиями освещения предпочтительнее ставить камеры стандартного разрешения с высокой светочувствительностью и широким динамическим диапазоном, что гарантирует большее удобство, чем при использовании в таких условиях HDTV-камер или мегапиксельных сетевых камер. Некоторые камеры обеспечивают частоту кадров выше традиционной частоты 25-30 кадр/с, предлагая идеальное решение для съемки быстро двигающихся объектов. При оптимизации системы охранного видеонаблюдения крайне важно рассматривать всю систему безопасности целиком, а не только камеры. ПО для управления видеонаблюдением, требования к сетевым ресурсам и хранению видео становятся факторами, ограничивающими выбор разрешения и частоты кадров, поэтому камеры со стандартным разрешением зачастую могут быть более экономичным решением.

Технология H.264 — ключ к получению изображения лучшего качества

Сжатие видео - это общий фактор для всех трех технологий разрешения, описанных выше. Он представляет собой удаление избыточных данных или сокращение их объема с целью значительно уменьшить размеры файлов. Наличие этой функции позволяет без проблем отправлять видеофайлы по сети или сохранять их на жестком диске компьютера. Стандарт H.264 является новейшим и наиболее эффективным стандартом сжатия видеоизображения. Он позволяет уменьшить размер цифрового видеофайла на 80% по сравнению с форматом MJPEG и на 50% по сравнению со стандартом MPEG-4. Стандарт H.264 является одним из необходимых условий для внедрения HDTV в охранное видеонаблюдение. Ожидается, что H.264 ускорит переход на мегапиксельные камеры, поскольку высокоэффективная технология сжатия может снизить огромные размеры файлов и скорость их передачи без ущерба для качества картинки. Это означает гораздо меньшие требования к полосе пропускания для передачи видео и объему памяти для хранения файлов или возможность получения гораздо лучшего качества видеоизображения при той же скорости передачи данных.

Сделать правильный выбор

Итак, высокое разрешение является причиной огромных размеров изображения, что часто приводит к проблемам, связанным с частотой кадров. Поэтому сама по себе мегапиксельная камера не является гарантией получения изображения высокого качества: важны и другие факторы, такие как стандарт сжатия H.264. При выборе правильной сетевой камеры необходимо учитывать несколько различных факторов, включая функции камеры, ее расположение, освещенность зоны наблюдения и ширину полосы пропускания. В процессе эксплуатации оборудования в итоге основным критерием оказывается полезность изображения для конечной цели - обеспечения безопасности.                                                              

Мнение эксперта

С.В. Абрамов
Начальник отдела продаж департамента систем комплексной безопасности и слаботочных систем ГК "СМ ТРЭЙД"

По нашему опыту работы с крупными и средними объектами коммерческой недвижимости, подход к качеству изображения связан, с одной стороны, с возможностями заказчиков, а с другой - с существующими стандартами безопасности.

Для установки на объектах торговли, как правило, используются цветные аналоговые видеокамеры с разрешающей способностью 480-580 ТВЛ. Такой разброс обусловлен тем, что одним, например, достаточно всего лишь видеть, что покупатель взял в руки коробку, другим же требуется рассмотреть этикетку. Безусловно, все ритейлеры хотят получить максимальное качество картинки, однако далеко не у всех есть на это необходимые средства. Бюджетный вариант с приемлемым качеством изображения реализуется на базе оборудования с разрешением 480 ТВЛ. При таком разрешении аналоговая камера с правильно подобранным объективом, в принципе, позволяет видеть относительно мелкие объекты (например, различать купюры по цвету). Однако для большей детализации необходимо оборудование с более высокой разрешающей способностью - от 540 ТВЛ. В этом случае можно различать практически все детали - цифры на купюрах, мелкие товары на ленте транспортера расчетно-кассового узла и в местах выкладки товара. Для оптимального использования бюджета на объектах торговли часто используются камеры с разной разрешающей способностью. В наиболее уязвимых местах (расчетно-кассовый узел, дебаркадер, полки с дорогими товарами, вход в магазин или торговый зал), где необходима фиксация лиц входящих, используются камеры с разрешением 580 ТВЛ. Камеры с более низким разрешением применяются обычно в тех зонах наблюдения, где мелкие детали не имеют особого значения, а задачей является наблюдение за общей ситуацией. К таким территориям относятся проходы в торговом зале, парковка (если нет необходимости фиксации автомобильных номеров) и пр. Для очень больших складов или складов с мелким товаром требуются видеокамеры с высоким разрешением и оптической трансфокацией. Это необходимо для того, чтобы можно было максимально приблизить изображение, разглядеть детали упаковки или внешнего вида человека, номерные знаки для дальнейшей идентификации. Здесь также актуально использование поворотных купольных видеокамер, которые дают высокоскоростной обзор в вертикальной и горизонтальной плоскостях, устраняют все "мертвые" зоны и обеспечивают полный видеоохват контролируемого пространства вне зависимости от освещения. Купольная видеокамера позволяет рассмотреть объект в мельчайших деталях за счет его многократного увеличения. Отдельно отметим особенности уличного видеонаблюдения, например при охране периметра объекта. При уменьшении освещенности цветная аналоговая видеокамера не может передавать изображение - картинка "гаснет". В таких случаях спасают камеры "день/ночь", которые переходят в черно-белый режим при снижении освещенности до определенного порога. В целом же, на мой взгляд, аналоговые камеры в полной мере способны обеспечить эффективное видеонаблюдение. Ключевым вопросом здесь является правильный подбор камер с учетом стоящих перед заказчиком задач и особенностей объекта.

Источник: Журнал "Системы безопасности" #5, 2009