Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Мегапиксельные IP - камеры

Мегапиксельные IP - камеры

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Мегапиксельные IP-камеры

М.А. Савельев
Главный инженер проекта компании PELCO

Мегапиксельные IP-камеры можно назвать тем звеном, без которого нет настоящей цифровой охранной системы. В данной публикации рассматриваются основные характеристики и термины, используемые в рекламных обзорах и спецификациях на такие устройства

Звено охранной видеосистемы

Все возрастающий интерес рынка безопасности к мегапиксельным IP-камерам стимулирует переход CCTV на принципиально новый уровень, которым является телевидение высокой четкости. Несмотря на формальное определение существующих охранных видеосистем как цифровых, аналоговый стандарт изображения остается основой любой системы. Мегапиксельные IP-камеры, которые обладают такими преимуществами, как высокое разрешение, высокая скорость формирования изображения, цифровое представление, обработка и передача сигнала, -это действительно недостающее звено настоящей цифровой системы.

Разумеется, как любая инновационная технология, мегапиксельные IP-камеры имеют недостатки, а область построения охранных систем с их использованием - массу трудноразрешимых вопросов. Мегапиксельные камеры помимо неоспоримо высокого качества формируемого изображения имеют ряд принципиальных основополагающих параметров, которые производители трактуют по-своему, поэтому немаловажным становится знание терминологии, используемой в данной области. Речь идет о таких характеристиках, как чувствительность, скорость формирования и трансляции изображения, возможность построения системы.

Чувствительность камеры

Чувствительность мегапиксельной камеры в первую очередь зависит от типа светочувствительного сенсора - формирователя изображения. В качестве формирователя изображения в мегапиксельных IP-камерах используются светочувствительные матрицы CCD (ПЗС - прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП - комплементарная структура металл - оксид - полупроводник). Принципиальные различия, обусловленные технологическими особенностями, приведены в таблице. Эти данные позволяют оценить преимущества и недостатки использования матриц CCD и CMOS для создания видеокамер систем безопасности.

Высокое соотношение сигнал/шум и высокая чувствительность камер на базе CCD-матриц делают эту технологию более предпочтительной для систем безопасности. Характерный показатель чувствительности для мегапиксельных CMOS-камер в несколько раз ниже по сравнению с камерами на базе CCD. Разумеется, если речь идет о матрицах одинакового формата. Производители мегапиксельных камер жестко связаны с форматом объективов, применяемых в CCTV, и используют сенсоры формата 1/3, 1/2 дюйма, реже 2/3 С увеличением разрешения чувствительность матрицы падает из-за уменьшения площади пикселя.

Впрочем, если в паспорте на мегапиксельную Р-камеру указана чувствительность 0,1 лк-это совсем не означает, что покупателя хотят обмануть. Для повышения способности "видеть в темноте" все производители мегапиксельных IP-камер реализуют режим "медленного затвора". Данная технология хорошо известна любому, кто делал ночную съемку цифровым фотоаппаратом. К сожалению, характерный смаз изображения не позволяет использовать этот режим для любой задачи. Существуют и другие методы -отключение цветности или переключение между матрицами. В последнем случае камера может использовать две матрицы: одну (высокого разрешения) для дневной съемки, вторую (с меньшим разрешением и соответственно более высокой чувствительностью) для ночного режима. Метод переключения ИК-фильтра, широко используемый для реализации режима "день/ночь" в аналоговых камерах, в мегапиксельных камерах пока не распространен, хотя он и встречается в моделях некоторых производителей.

Скорость формирования и передачи изображения

Несмотря на то что CCD-матрицы имеют более высокую характеристику чувствительности, основным фактором, ограничивающим их применение, является низкая скорость считывания заряда, следствием этого становится невозможность обеспечения высокой скорости формирования изображения. Для телекамер 1,5-2 Мпкс это значение составляет 15-12 кадр/с. Чем выше разрешение матрицы, тем ниже скорость формирования изображения Технология CMOS, объединяющая светочувствительный элемент и микросхему обработки, позволяет получать высокую скорость обновления кадра даже для сенсоров 3 Мпкс. Для ряда прикладных задач (например, в системах контроля трафика и быстропротекаю-щих процессов) мегапиксельные IP-камеры на основе CMOS-матриц с разрешением 1,2 Мпкс способны формировать изображение со скоростью до 100 кадр/с.

Мегапиксельные камеры помимо неоспоримо высокого качества формируемого изображения имеют ряд принципиальных основополагающих параметров, которые производители трактуют по-своему, поэтому немаловажным становится знание терминологии, используемой в данной области

К сожалению, очень часто в спецификациях на мегапиксельные IP-камеры можно столкнуться с некорректным указанием характеристики скорости передачи изображения. Производители указывают скорость формирования изображения матрицей согласно паспортным данным на сенсор, которая выше, чем скорость передачи, так как процесс компрессии и сетевой контроллер вносят дополнительную латентность. Часто производители IP-камер заявляют о реализованной в их оборудовании возможности управления характеристиками компрессии и масштабирования изображения. К примеру, при высокой степени сжатия скорость регенерации кадра вырастет, однако качество изображения также заметно упадет. В свою очередь, задавая более низкий формат кадра, например, 800x600 пкс для камеры с матрицей 2048x1024 пкс, можно увеличить скорость формирования и передачи изображения. Это нередко является осознанной необходимостью, когда стоит задача на одном рабочем месте (персональном компьютере) обеспечить визуализацию изображения одновременно от нескольких камер. Вычислительная способность современных персональных компьютеров пока сильно отстает от запросов рынка.

Сжатие изображения

Наиболее распространенным форматом компрессии изображения в мегапиксельных IP-камерах является M-JPEG. Его широкое использование обусловлено простотой реализации непосредственно в микросхеме CMOS-матрицы. Производители мегапиксельных IP-камер используют уже готовый модуль с выходом данных в формате JPEG. Указанный алгоритм сжатия обеспечивает высокое качество изображения, и камера может быть с легкостью интегрирована в большинство программных IP-комплексов, поддерживающих работу с источниками изображения JPEG. Однако по эффективности сжатия M-JPEG, как известно, значительно уступает гибридным кодекам (MPEG-4, H.26X). Для IP-камер с мегапиксельным разрешением эффективность алгоритма компрессии особенно принципиальна, так как речь идет о больших объемах данных, сопоставимых с пропускной способностью сети К примеру, для 3 Мпкс IP-камеры объем одного кадра в формате JPEG может составлять свыше 400 Кбайт. Следовательно, поток со скоростью 10 кадр/с потребует больше 1/3 теоретической пропускной способности 100-ме-габитной сети. Использование MPEG-подобного кодирования способно ощутимо сократить объем исходящего трафика, однако требует дополнительной вычислительной мощности процессора камеры и процессора рабочей станции. Как следствие, скорость передачи данных в формате MPEG ниже, чем в последовательности JPEG-кадров.

Программное обеспечение

К сожалению, программных платформ, подобных тем, что используются для IP-камер аналогового разрешения (800x600 пкс), для мегапиксельных IP-камер пока недостаточно. Некоторые производители мегапиксельных IP-камер самостоятельно разрабатывают и предлагают использовать несложные программы или даже возможности встроенного Web-сервера камеры, позволяющие создать небольшую систему Однако количество камер в подобных системах не превышает нескольких единиц Вопросы передачи, визуализации, регистрации и управления потоками таких объемов заставляют серьезно задуматься о возможности и целесообразности немедленного перехода к системам высокой четкости. Можно с уверенностью говорить о том, что переход к новому цифровому формату предопределен, и в ближайшие годы мегапиксельные камеры завоюют рынок CCTV.

Области применения

В настоящее время наиболее актуально использование единичных мегапиксельных IP-камер в составе IP-систем или гибридных видеорегистраторов, обеспечивающих запись аналоговых и IP-камер. При этом вопрос создания и администрирования отдельной сети для мегапиксельных камер не стоит так остро. Действительно, практически на любом объекте есть области, требующие более внимательного анализа. Применение мегапиксельных IP-камер с разрешением свыше 3 Мпкс дает дополнительные возможности для получения высокодетализи-рованных изображений таких областей. К примеру, для банковского сектора крайне важными являются зоны пересчетных кабин, шлюзы и вход в помещение банка. Здесь необходимо, безусловно, высокое качество изображения с возможностью 100%-ной идентификации объектов. Спектр решений для прикладных задач крайне широк. Как отмечалось, актуально использование мегапиксельных IP-камер со значительной скоростью формирования изображения в системах технологического наблюдения высокооперационных производств, в медицине, при научных исследованиях. Широко используются такие камеры и в системах контроля автомобильного трафика, обеспечивая более высокий показатель идентификации государственных номеров транспорта.

Таблица Мегапиксельных IP - камер

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2008
Посещений: 10936


  Автор
Савельев М.А.

Савельев М.А.

Эксперт

Всего статей:  14

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций