Панорамные и ptz ip-камеры: возможно ли сделать выбор?

11 Сентябрь 2019

ЗАО «ХОНЕВЕЛЛ»

Прежде чем начинать сравнение поворотных (PTZ) и фиксированных IP-камер, необходимо определиться с пониманием того, какой смысл вкладывается в аббревиатуру «PTZ». На современном рынке систем безопасности помимо высокоскоростных поворотных камер с механическим приводом широко представлены фиксированные панорамные мегапиксельные IP-камеры, позволяющие формировать круговую зону наблюдения. Такие камеры реализуют программный режим эмуляции PTZ-камеры, включая обзор 180° или 360° по азимуту и 180° по углу места, а также управление трансфокатором объектива за счет цифрового увеличения. Подобные камеры не содержат поворотного механизма, присутствующего в стандартных PTZ-камерах с механическим приводом. Панорамные IP-камеры с программной функцией PTZ и PTZ-камеры с механическим приводом имеют следующие преимущества по сравнению фиксированными камерами со стандартными углами обзора:

■ Возможность детального просмотра отдельных участков зон видеоконтроля как по усмотрению оператора, так и в автоматическом режиме по различным событиям (например, по событию регистрации движения, видеоаналитики или тревоге шлейфа сигнализации). При этом событие обнаружения движения или видеоаналитики может быть сформировано обычной фиксированной камерой, входящей в состав системы. Никто не станет отрицать тот факт, что помимо трансляции и записи видеоизображений, система телевизионного наблюдения должна иметь функции по обнаружению событий, требующих внимания оператора. Поэтому функция автоматического отображения зоны, в которой происходят события, является актуальной.

■ Возможность отслеживания перемещения наблюдаемых объектов в достаточно широких пределах как по направлению, так и по дальности. Механические PTZ-камеры имеют сервопривод объектива, позволяющий дистанционно в процессе работы изменять фокусное расстояние. Эта возможность позволяет переходить от наблюдения общего плана объекта к детальному рассмотрению какой-либо его части и наоборот. Реально контролируемая зона ограничена по направлению только предметами, загораживающими обзор, а по дальности - разрешающей способностью и максимальным фокусным расстоянием объектива.

HIPTZ-2201W-IR - многофункциональная PTZ IP-камера 1080р с 20-кратным оптическим трансфокатором и ИК подсветкой

Как известно, достоинства и недостатки любой технологии относительны. Поэтому при наличии новых возможностей у панорамных и PTZ-камер появляются и дополнительные особенности:

■ Программная эмуляция PTZ в панорамных IP-камерах должна поддерживаться на стороне сетевого видеорегистратора (NVR). Несмотря на то, что практически все производители IP-камер заявляют о соответствии стандарту ONVIF, это не всегда означает, что функции IP-камеры будут поддерживаться NVR. Большинство современных IP-камер имеет возможность трансляции звука, встроенные функции видеоанализа, локальное хранилище для видео, а также вход шлейфа и выход реле, которые могут не поддерживаться NVR, несмотря на заявленное соответствие стандарту ONVIF. В связи с этим полноценная интеграция возможна только для решений, выпускаемых одной компанией-производителем, имеющей достаточные ресурсы не только для написания программного обеспечения NVR/VMS, но и выпуска полного функционального ряда IP-камер.

σ#9632; PTZ-камера с механическим приводом поворотного устройства имеет подвижные части, за счет чего срок службы такой камеры может быть меньше, чем у панорамной IP-камеры с программной эмуляцией PTZ. Панорамные камеры имеют небольшие габаритные размеры, позволяя гармонично вписать такое устройство в интерьер помещения.

■ При использовании PTZ-камер с механическим приводом необходимо обеспечить контроль общей ситуации в зоне наблюдения с помощью дополнительных фиксированных камер. Причина состоит в том, что сужение угла обзора при более детальном рассмотрении какого-либо участка контролируемой области приводит к потере контроля остальной части зоны. Панорамные камеры не имеют этого недостатка, обеспечивая непрерывную трансляцию видеоизображения всей области. Эта особенность также позволяет реализовать анализ видеоизображений непосредственно в панорамной камере. Важно, чтобы NVR поддерживал корректную интерпретацию событий видеоаналитики от IP-камеры.

■ Поскольку объектив Fisheye панорамной IP-камеры обычно не имеет возможности дистанционного изменения фокусного расстояния, то детальное рассмотрение участка контролируемой области (zoom) возможно только с помощью функции цифрового увеличения. Очевидно, что при этом детализация изображения ограничена разрешающей способностью матрицы. Особенность панорамных камер с объективом типа Fisheye состоит в том, что их разрешающая способность не всегда соответствует значению, указываемому фирмой-изготовителем в технической документации. Панорамное изображение круглой формы, проецируемое на прямоугольную матрицу, не задействует все ее активные элементы. Поэтому реальная разрешающая способность нормализованного изображения (после его преобразования в привычную для оператора форму) значительно отличается от разрешающей способности чувствительного элемента панорамной камеры.

■ Для поддержки высокого разрешения матрицы панорамной IP-камеры 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. Камеры данного типа обычно значительно дороже стандартных IP-камер, имеют большие габаритные размеры и менее надежны.

■ PTZ-камеры с механическим приводом трансфокатора обеспечивают увеличение изображения за счет оптической системы. Коэффициент оптического увеличения может достигать 30-36х при разрешении видеоизображения 1080p, что значительно превосходит возможности zoom панорамных IP-камер.

Фиксированные панорамные IP-камеры с программной эмуляцией PTZ имеют ограниченные возможности по применению вне помещений по сравнению с PTZ-камерами с механическим приводом. Это связано с несколькими причинами.

Во-первых, панорамные камеры имеют меньшую чувствительность. Увеличение 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, например, в 7 к/с при 10-мегапиксельном разрешении может оказаться недостаточной.

Во-вторых, на работу панорамной камеры оказывает сильное влияние неравномерная освещенность объектов в контролируемой зоне. Отчасти эта неравномерность может быть компенсирована с помощью функции расширенного динамического диапазона (WDR).

В-третьих, при установке камеры на улице зачастую требуется обеспечить ИК подсветку и автоматическую очистку стекла, защищающего объектив, что не всегда возможно для панорамной камеры в связи с ее форм-фактором. В связи с этим, для уличной установки чаще применяются стандартные PTZ-камеры. Например, модели, изображения которых представлены в статье, обеспечивают разрешение 1080p, оптический трансфокатор 20х, дальность ИК подсветки 80-200 м и имеют встроенный стеклоочиститель. Для транспортных объектов, а также нефтехимических и нефтегазовых предприятий наличие стеклоочистителя и стеклоомывателя в камере является обязательным требованием.

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. Стоит отметить, что разрешающая способность монитора, на котором оператор наблюдает изображение, ограничена, поэтому не все возможности мегапиксельных IP-камер могут быть полноценно использованы.

HEIPTZ-2201W-IR - взрывобезопасная высокоскоростная поворотная IP-камера 1080p с ИК подсветкой

Подводя итог, стоит отметить, что 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 стационарные камеры с максимально возможным разрешением, в том числе фиксированные панорамные модели с программной функцией PTZ. Тем не менее, для эффективного решения ряда задач необходимо совместное использование фиксированных и PTZ-камер. При этом задача обзора, оценки ситуации в целом (например, наблюдение за территорией, прилегающей к входу в здание) решается с помощью стационарной камеры, а задачи распознавания и идентификации - с помощью стандартной PTZ-камеры.

Современные панорамные и PTZ-камеры имеют большое количество функций, необходимых для эффективной работы оператора системы телевизионного наблюдения. Среди них можно особо отметить встроенные функции видеоанализа и локальное хранилище для видео. При этом, только когда все элементы IP-телевизионной системы изначально разрабатываются с учетом дальнейшего полноценного взаимодействия, становится практически возможным реализовать все заявленные функциональные возможности IP-камеры в NVR и VMS. Поэтому важно, чтобы компания-производитель данного решения являлась разработчиком не только IP-камер, но и сетевых видеорегистраторов и систем управления видеоизображениями.

Информация и фото с https://algoritm.org/arch/arch.php?id=78&a=1875