Освещённость кадра играет большую роль в формировании итогового качества видеоряда. Сложные условия освещения влияют на целостность итоговой «картинки» при видеонаблюдении. Иногда из-за перепадов освещения какие-то части кадра могут быть излишне тёмные, а другие – настолько яркие, что на них невозможно рассмотреть детали.
Решаются проблемы освещённости в современных камерах видеонаблюдения с помощью трёх технологий:
На сегодняшний день каждая из упомянутых технологий активно используется в системах видеонаблюдения, но методы корректировки качества изображения у них разные. Главное помнить, что каждый случай индивидуален, и там, где одна технология справится «на ура», другая не покажет желаемого результата, и наоборот.
Компенсация встречной засветки (BLC), если говорить понятным языком, занимается осветлением кадра. Технология настраивает и автоматически оптимизирует экспозицию всего изображения. Однако работает она на всей плоскости изображения, поэтому на слишком освещённых областях возможны пересветы – они становятся практически белыми. Компенсация яркой засветки (HLC) – эта технология предназначена для корректировки качества изображения и устранения пересветов, которые образуются под влиянием света прожекторов, фар или других направленных источников освещения.
Широкий динамический диапазон (WDR) подразделяется на два вида: Digital WDR и True WDR. Для корректировки качества изображений в сложных условиях освещения Digital WDR осветляет тёмные участки кадра на программном уровне, а вот True WDR – объединяет кадры с разной экспозицией.
Наиболее универсальной и распространённой технологией из перечисленных является WDR. Однако не стоит забывать, что в частных случаях HLC и BLC могут оказаться эффективнее. Выбор камеры в любом случае требует индивидуального подхода.
При установке видеонаблюдения, необходимо учитывать множество нюансов, одним из важнейших факторов являются источники света и общая освещенность объекта наблюдения. В случае если объектив камеры, будет направлен против света, будет происходить засветка объектов, находящихся в кадре. Иными словами, вы утратите возможность отчётливо рассмотреть все детали происходящего на записи. Именно для того, чтобы избежать данного эффекта, была разработана функция BLC.
BLC (Back Light Compensation) – это функция камеры видеонаблюдения, которая позволяет компенсировать излишки освещения на объекте видеонаблюдения. Функция имеет как автоматический, так и ручной режим работы. Ручной режим работы позволяет выделить зоны по которым будет вестись обработка.
Как происходит засветка?
Причина засветки кадра кроется в светочувствительности матрицы. Дело в том, что матрица может воспринимать ограниченное количество света. В случае, если света оказывается слишком много, на изображении появляется светлое пятно. К примеру, если расположить яркий источник света, прямо за спиной человека и попробовать запечатлеть его на видео, то матрица камеры перегрузится на столько, что все остальные объекты потеряют четкость и окажутся в тени.
В случае с охранной системой видеонаблюдения, это может привести к тому, что вы не сможете рассмотреть номера автомобилей, лица людей и других мелких объектов.
Технологии BLC позволила частично избавиться от этих проблем. Ее возможно встретить и в видеокамерах для пользовательской съемки, и даже в мобильных телефонах.
Как работает BLC?
Работа функции BLC основана на настройках максимального уровня освещения. В случае максимальный уровень превышен на отдельных участках изображения, оно искусственно снижается. При просмотре видео на мониторе компьютера, вы увидите уже обработанный вариант кара.
Часто функция BLC используется в тандеме с автоматическим затвором, который периодически закрывается, тем самым отсекая источник света от чувствительной матрицы, что приводит к снижению вероятности засвечивания.
КАРТИНКА
Функция BLC – безусловно полезна при ведении видеонаблюдения в условиях неравномерного освещения объекта, которые могут быть вызваны как природными, так и иными факторами.
Какая разница между WDR и D-WDR? BLC и D-WDR это одно и то же? Как разобраться?
Эти три функции имеют одно общее назначение – улучшить изображение способом осветления темных областей. Но в чем конкретно их разница?
По порядку от простого к наилучшему:
– объект наблюдения становиться темным и неразборчивым при ярком фоновом свете
BLC (компенсация засветки)
– повышение уровня экспозиции для всего изображения
– объект наблюдения становиться светлее и четче
– передержка в ярко освещенных участках, (яркие зоны становятся еще светлее)
Цифровой D-WDR (программный WDR)
– регулируется гамма Y – значение для осветления темных зон
– хорошее качество картинки
– картинка может быть немного размыта
Настоящий WDR (аппаратный WDR, сенсор)
– объединяет длинные и короткие экспозиции в одном кадре
– наилучшее качество изображения
– может иметь незначительные проблемы воспроизведения цвета
В отличии от настоящего WDR – цифровой WDR (D-WDR) – является программным методом, оптимизирующим четкость картинки посредством регулировки гамма значений, для осветления только темных областей. Уровень D-WDR, как правило, не так тщательно отрегулирован в целях сведения к минимуму возможного снижения качества изображения, то есть изображение часто размывается. С WDR же можно создавать изображения с чрезвычайно широким динамическим диапазоном. Датчик может захватить несколько изображений с короткой и длинной экспозицией, а затем объединить их в одном кадре. WDR может регулироваться с помощью трех заданных уровней в соответствии с условиями освещения. Правильная калибровка уровня WDR играет важную роль.
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
Настраивайте камеру, чтобы улучшить качество съемки. Лучше поручите это тем, у кого есть опыт.
Компенсация света для камер видеонаблюдения (WDR, BLC и HLC)
В этой статье я расскажу о компенсации света для камер видеонаблюдения.
Вы можете найти четкое объяснение темы с хорошими примерами применения.
К концу статьи вы можете посмотреть видеоролики, в которых я подробнее расскажу о функциях BLC, HCL и WDR для профессиональных камер видеонаблюдения.
Зачем использовать компенсацию света?
Запись с камеры наблюдения должна быть максимально четкой и четкой, чтобы помочь идентифицировать важное событие. В идеальном сценарии изображение не должно быть слишком ярким или слишком темным, и вам могут помочь такие функции, как BLC, WDR и HLC.
BLC (компенсация задней подсветки)
BLC используется для улучшения слишком темного изображения путем увеличения общей освещенности. На передний и задний план будет попадать больше света, поэтому двойной экспозиции не будет, а будет только одна.
WDR (широкий динамический диапазон)
Камеры WDR (широкий динамический диапазон) могут компенсировать проблемы с подсветкой.
Направив камеру на вход, дверь или окно, вы заметите участки изображения с избытком света и другие слишком темные участки. Чтобы получить правильное изображение, камера должна компенсировать такую ситуацию.
В окне вы можете видеть избыток света на очень ярких участках, тогда как в отдельных внутренних областях есть темные участки.
WDR может компенсировать эти различные области и уравновесить их.
Технология WDR работает с различными выдержками и позволяет большему или меньшему количеству света попадать в камеру, контролируя экспозицию сенсора для света, исходящего из окружающей среды.
При использовании WDR затвор камеры работает следующим образом:
1. Работает на более высокой скорости, чтобы подвергнуть датчик воздействию света на короткий период времени.
2. Работает на более низкой скорости, чтобы подвергать датчик воздействию света в течение более длительного периода времени.
3. Объедините оба снятых изображения с разной освещенностью.
При активации WDR на камере затвор автоматически дважды выставляет свет на камеру и объединяет их для лучшего результата.
Первое изображение показывает больше деталей в помещении, а на втором изображении вы видите противоположный эффект с большим количеством деталей вне помещения.
На объединенном изображении показаны детали внутри и снаружи помещений при обеих световых экспозициях, выполненных камерой с WDR.
Обработка камеры интенсивна, потому что она должна объединить два изображения в третье. Эта технология стоит дороже.
Эта разница между самыми темными и самыми яркими областями и составляет динамический диапазон. Чем больше у камеры возможностей плавного перехода от одного региона к другому, тем эффективнее она будет. Вы можете найти эту информацию в каталоге продукции в децибелах (дБ). Чем выше, тем лучше.
Ниже приведен пример информации WDR из каталога камеры.
Будьте очень осторожны при сравнении различий между камерами, потому что некоторые мелкие детали сильно влияют на качество отснятого материала.
Камеры с истинным WDR намного более эффективны, чем камеры с цифровым WDR.
True WDR работает путем захвата двух изображений с разной экспозицией света и объединения их в третье, и поэтому работает более интенсивно, но более эффективно. Напротив, цифровой WDR работает только с одним изображением, чтобы произвести цифровую компенсацию экспозиции.
Камера, настроенная на работу с частотой 30 кадров в секунду, с использованием WDR захватит в два раза больше кадров (60) для получения окончательного изображения.
Камера, настроенная для работы с частотой 30 кадров в секунду, с использованием цифрового WDR захватывает такое же количество кадров (30) для получения окончательного изображения.
Вывод: камеры с True WDR лучше, но дороже.
HLC (компенсация засветки)
HLC активирует динамические маски в некоторых камерах при избытке света. Маски следуют за движением света, тем самым блокируя интенсивный свет.
Эта функция зависит от модели камеры, которую вы используете.
Предыдущее изображение сделано с камеры Samsung, другие модели, такие как IP-камера Amcrest Night Color, не имеют динамической маски, но могут работать с общим изображением, чтобы уменьшить блики прожектора.
Заключение
Я надеюсь, что эта статья может вам помочь; пожалуйста, поделитесь им с друзьями.
