Что нужно учесть при выборе разрешения IP-камеры?

При выборе IP-камеры многие люди часто сосредотачиваются только на разрешении, считая его основным и напрямую связанным с качеством изображения. Основываясь на этом, чаще выбирают 3-8 мегапиксельные модели, после чего сталкиваются с проблемами - изображение становится размытым, детали невозможно рассмотреть, а емкости HD-дисков недостаточно.

Чтобы правильно выбрать разрешение для IP-камеры, необходимо понимать, как “функционируют” мегапиксели и какие другие факторы влияют на качество изображения. Светочувствительность и наличие хорошего объектива не менее важны, чем количество точек на дюйм.

Суть разрешения IP-камеры

Разрешение IP-камеры представляет собой важную техническую характеристику устройства. Оно определяет количество свето- и цветочувствительных точек (пикселей) на матрице, которая находится сразу за объективом камеры. Цифровой сигнал от каждого пикселя затем передается на экран. Чем больше разрешение камеры, тем более качественной и детальной будет картинка. Однако стоит помнить, что качество изображения также зависит от разрешающей способности экрана.

IP-камеры могут снимать видео в различных разрешениях. Некоторые из наиболее распространенных включают:

• VGA
• PAL
• HD
• FULL HD

Только два из этих форматов являются широкоформатными, то есть имеют соотношение сторон 16:9:

• 720p (HD)
• 1080p (Full HD)

При проектировании современных систем видеонаблюдения часто используется концепция мультиэкранов, то есть изображения с нескольких камер выводятся на один большой экран для удобства текущего мониторинга. Обычно изображение с каждой камеры уменьшается в размере, но детализация при этом не страдает. Основное ограничение заключается в том, что на одном мультиэкране можно размещать изображения только с камер с одинаковым соотношением сторон (иначе система строчной развертки монитора может запутаться при декодировании сигнала).

Если к одному монитору подключены IP-камеры с разными разрешениями, уменьшенные изображения на мультиэкране могут частично прерываться черными полосам. Системе необходимо “привести к общему знаменателю” изображения с IP-камер с форматами HD, VGA, PAL и UXGA. Если процессор монитора не справляется с такой сложной задачей, итоговое изображение может не отображаться вовсе.

Номинальное разрешение не всегда точно отражает реальные возможности камеры. На качество изображения также влияют и другие факторы, такие как частота кадров, поэтому изображение с 2-мегапиксельной камеры может иметь меньшую детализацию, чем изображение с IP-камеры, работающей по стандарту PAL с 0,4 мегапикселя.

Кроме того, на качество видеозаписи влияет его предварительная обработка или плохое качество объектива. Вы также можете искусственно улучшить качество изображения с помощью интерполяции, но это не означает, что разрешение камеры будет изменено (это можно считать рекламным и маркетинговым ходом).

Пример. Матрица камеры может обеспечивать разрешение в формате HD 720p. Затем обрабатывающий процессор преобразует полученное изображение в формат Full HD с помощью технологии цветовой интерполяции. Исходные пиксели “разбавляются” переходными оттенками, создавая “эффект догадки” о том, какой цвет был на исходном кадре в формате Full HD. Изображение визуально становится более привлекательным, но таким образом не добиться улучшения детализации.

Однако следует иметь в виду, что разрешение экрана должно быть выше, чем у матрицы камеры. Кроме того, устройства с высоким разрешением невозможно настроить только с помощью таблиц настроек.

Как выбрать разрешение IP-камер

При прочих равных условиях, пользователи видеосистем предпочитают использовать камеры с более высоким разрешением. Такие камеры позволяют детально рассмотреть лица людей, попавших в зону обзора видеокамеры, распознавать мелкие надписи, в том числе на промелькнувших в кадре объектах, и даже определять номера автомобилей. В результате появляется возможность установить одну камеру вместо нескольких, как предполагалось изначально.

Как выбрать разрешение IP-камеры? Давайте разберемся. Современные устройства с высоким разрешением стали доступными по цене и продолжают дешеветь. Наибольшей популярностью пользуются камеры с разрешением 5 мегапикселей.

Самая очевидная проблема, связанная со всеобщей установкой устройств записи с высоким разрешением, - это значительное увеличение нагрузки на локальную сеть. Сейчас по сигнальным кабелям необходимо передавать намного больше битов. Помимо демонстрации изображения высокого качества, видеоряд также необходимо где-то сохранять. И чем выше разрешение, тем больше места потребуется на условном жестком диске для хранения такого архива. Все это значительно увеличивает стоимость всей системы видеонаблюдения.

Если мы говорим о том, как правильно выбрать разрешение IP-камер, то здесь все зависит от конкретных задач видеонаблюдения в каждой конкретной зоне. Грамотный специалист сможет определить, нужна ли высокая детализация, и сможет ли заказчик реально сэкономить без ущерба для безопасности.

Что касается разрешения камер на периметре, то чем больше пикселей в матрице, тем меньше света попадает на каждый из них, и в результате внутренние электронные шумы видеокамеры могут перекрыть сигнал, если освещение окружающей среды упадет. На мониторе в этом случае будет отображаться не детальное изображение, а изображение с высоким уровнем помех. Как быть в этой ситуации?

Существует критерий, который позволяет определить необходимое разрешение в зависимости от задач, которые ставятся перед камерой. Это плотность пикселей на квадратный метр. Например, если требуется только обнаружить движение в кадре и понять, что это (человек, автомобиль или животное), то высокое разрешение не требуется - достаточно плотности в 20 пикселей на метр. Если требуется определить признаки “крупными мазками”, то потребуется плотность в 100 пикселей на метр. Для идентификации личности необходима плотность в 500 пикселей на метр и более.

Для таких расчетов даже разработаны специальные виртуальные калькуляторы. Но в большинстве случаев, как показывает практика, вполне достаточно камер с разрешением 1 мегапиксель.

Ответить на вопрос о том, как выбрать разрешение IP-камеры, можно, рассчитав приблизительную экономию от оптимизации разрешения. Предположим, заказчик хочет оборудовать какой-либо объект камерами наблюдения с разрешением 3 мегапикселя. Количество камер - 25. Хранение видеоматериалов предполагается в течение двух недель.

В этом случае стоимость сервера для хранения данных составит около 0,5 миллиона рублей. Но 3 мегапикселя нужны только для пяти камер. Для десяти устройств достаточно FULL HD, а для остальных вполне достаточно разрешения 1 мегапикселя. В этом случае поток данных, передаваемый таким оборудованием, падает примерно в 8-8,5 раза. Стоимость сервера для архивирования данных снижается до 200 тысяч рублей, и на сигнальные кабели тоже можно сэкономить, не говоря уже о самих камерах.

Камеры с разрешением 1 МП достаточно для следующих объектов:

• Офисный коридор
• Внутренние помещения
• Запасные выходы
• Подсобные помещения и т.д.
  Группы входов требуют установки устройств с более высоким разрешением (так как вы, возможно, захотите узнать, кто пришел, и впоследствии установить систему распознавания лиц), но пока что лучше установить камеру с разрешением 3 МП для входа в бизнес-центр. Объекты повышенной ответственности обычно оснащаются устройствами с большим разрешением (например, 5-8 МП) (например, дворец съездов, спортивные объекты, аэропорты). Но эти устройства выполняют специфические задачи.

Что учесть при выборе IP-камеры высокого разрешения

При выборе сетевых HD- и IP-камер, помимо разрешения, стоит учитывать следующие параметры:

Пониженное освещение: работа видеокамеры отличается от работы бытовых камер или цифровых фотоаппаратов с функцией записи видео. Видеокамера не использует вспышку и не имеет функции захвата изображения. Если оборудование плохо снимает при слабом освещении (например, ночью), оно обычно не используется. Высокое разрешение в этой ситуации ничем не помогает.

Физический размер матрицы не меняется, поэтому увеличение разрешения технически происходит за счет “измельчения пикселя” - уменьшения размера пикселя. Из-за этого каждому пикселю попадает меньше света. Общая светочувствительность матрицы при этом ухудшается, поскольку большее количество пикселей теперь не может сформировать изображение при слабом освещении. Чтобы решить эту проблему, приходится разрабатывать новые способы изготовления пикселей из более светочувствительных материалов.

Задержка видео (Time lag)

При просмотре видео с современной IP-камеры в режиме реального времени можно заметить, что изображение формируется с небольшой задержкой по сравнению с текущим временем. Например, для разрешения 720p задержка составляет одну десятую секунды, но для других моделей она может быть больше, до 0,4 и даже 0,7 секунды. В чем причина?

Дело в том, что в отличие от аналоговых камер, любая цифровая камера сжимает полученное изображение, то есть кодирует его. Это еще не то кодирование, которое делает невозможным получение сигнала посторонними лицами или параллельное воспроизведение видеоряда. Это просто означает, что в сжатом виде сигнал передается по кабелю к монитору или серверу для архивации.

Если не кодировать цифровой сигнал, то объем передаваемых данных по каналу увеличится в 13-15 раз, создавая реальную угрозу перегрузки сети. Во время воспроизведения сигнал декодируется и только потом передается на экран. Все эти операции требуют времени, которое определяется скоростью процессора и сложностью алгоритма сжатия/декомпрессии.

Тепловыделение

Все электронные устройства выделяют тепло. Иногда более 65% всей потребляемой ими энергии преобразуется в тепло, и камеры наблюдения не являются исключением. Для обычных записывающих устройств это не является проблемой, потому что для их работы не требуется много энергии и поэтому в них обычно не используется вентилятор (кулер), который является обязательной частью компьютера.

Однако, для устройств, оборудованных инфракрасной подсветкой, такое тепловое излучение представляет собой проблему. В этом случае выделяется гораздо больше тепла, которое может вызвать перегрев электроники или возгорание.

При выборе видеокамеры следует учитывать:

- При прочих равных условиях предпочтительнее выбирать устройства с меньшим энергопотреблением, если только вы не находитесь в регионе с суровым зимним климатом. В этом случае повышенное тепловыделение может защитить устройство от замерзания.

- Если вы не планируете использовать инфракрасную подсветку, имеет смысл выбрать камеру с лучшими характеристиками. Некоторые модели, не использующие дополнительную подсветку, могут снимать в полной темноте (при освещенности менее 0,009-0,001 люкс).

- Металлические корпуса видеокамер лучше пластиковых не только благодаря большей прочности. Металл эффективнее рассеивает тепло в атмосферу, и некоторые производители усиливают этот эффект, делая корпуса ребристыми,

как в мотоциклетных двигателях с воздушным охлаждением.

Итак, как же выбрать разрешение IP-камеры? Всегда следует помнить, что качество картинки формирует не только эта величина, а целый комплекс параметров, в число которых входит, к примеру, частота раскадровки, светочувствительность пикселей, производительность внутреннего процессора, угол обзора и плавность событий, происходящих в секторе обзора.