Охранное телевидение: популярные заблуждения

07.09.2005

Статьи 2005

В течение жизни человек накапливает не только знания и опыт, но и немало заблуждений. Тому есть много причин. Одна из них связана с невольным желанием человека распространить имеющиеся у него знания на новые области, используя не всегда работающие аналогии. Вторая важная причина - некритический подход к сложившемуся мнению! И в том, и другом случае винить человека сложно, так как жизнь человеческая слишком коротка, чтобы получить всеобъемлющее знания обо всем на свете.

К великому сожалению, в наше время маркетинга и PR-технологий ситуация еще более усугубляется. Желая реализовать на рынке свой товар, специалисты по продажам не только не раскрывают перед потенциальным покупателем объективные характеристики товара, но и укореняют едва появившиеся заблуждения. В этой статье хочется остановиться на весьма распространенных, но, скажем так, не совсем корректных утверждениях, относящихся к рынку телевизионных систем охраны и наблюдения.

Разрешающая способность камер
В технических спецификациях на телевизионные камеры обязательно приводится число, характеризующее разрешение. Это всем хорошо известный параметр, выражаемый в количестве разрешаемых телевизионных линий - ТВЛ. Но далеко не все знают, что не существует единой методики измерения этого параметра. Поэтому многие фирмы склонны давать завышенные оценки этой характеристике.
Что же реально определяет разрешающую способность? Если речь идет исключительно о самих камерах (т.е. факторы, связанные с передачей сигналов и регистрацией картинки на устройствах отображения, в расчет не принимаются), то разрешающая способность будет определяться, в основном, качеством оптики и числом элементов в матрице ПЗС. Конечно, корректно спроектированная и реализованная электроника тоже играет существенную роль. Но к ней исходно предъявляют требование не ухудшить разрешающую способность системы "объектив-матрица" и большинство фирм с этой задачей успешно справляются. В любом случае, важно понимать, что электроника никак не может повысить число мелких разрешаемых деталей в изображении, так как ей неоткуда взять того, что не было зарегистрировано матрицей.
Значение хорошего объектива трудно переоценить. Большинство производителей это понимают, и откровенно плохую оптику мало кто предлагает, так как это сразу отражается на конкурентоспособности выпускаемой продукции. Следует также принять во внимание, что на объектив, как правило, приходится значительная часть стоимости камеры.
С учетом этого, надо признать, что основные различия в разрешающей способности камер связаны с применяемыми в них матрицами. И тут многих подстерегает сюрприз! Оказывается, большинство производителей камер используют в своей продукции одни и те же матрицы. В связи с этим, представляется разумным подразделять камеры на устройства со стандартным разрешением (380 ТВЛ) и устройства высокого разрешения (570 ТВЛ).
Откуда взялись эти цифры? Дело в том, что большинство выпускаемых матриц ПЗС имеют в строке либо 500, либо 760 элементов (примерно). В: свое время, было предложено (и это представляется разумным) использовать для вычисления разрешаемых телевизионных линий коэффициент 0,75. Применение этого коэффициента и позволяет получить приведенные выше цифры.
Однако многие производители предпочитают опираться на результаты собственных не сертифицированных тестов, в которых применяются специальные штриховые миры. Источники погрешностей таких тестов связаны с применением нестандартных мир, с неточным их позиционированием и с погрешностью определения разрешаемых штрихов. Последний фактор следует прокомментировать особо. Никогда не бывает так, чтобы, скажем, 380 линий различить было можно, а 390 уже нельзя. При увеличении числа линий контраст падает плавно, и корректней было бы говорить о предельном числе линий, при наблюдении которых контраст снижается до некоторого заданного уровня. При этом важно то, как размещаются штрихи в кадре (радиально или тангенциально) и в какой части кадра они находятся (в центре или с краю). Однако реальные методики определения разрешающей способности производителями камер остаются для потребителей неизвестными. Вывод: когда на рынке предлагают камеры с разрешением 380, 400 и 450 линий, то в большинстве случаев речь идет о камерах с одинаковым разрешением.

Четкость изображения, формируемого камерой
Зачастую покупатели не полностью различают понятия "разрешающая способность" и "четкость". И это дает продавцам еще один повод представить свою продукцию в выигрышном свете. Как уже говорилось выше, электроника не может добавить к получаемому на матрице изображению ничего нового, то есть повысить разрешение она не в состоянии. Но зато она может улучшить качество восприятия такого изображения.
Во многих камерах применены схемы коррекции четкости, повышающие контраст в деталях. Их действие сходно с действием фильтра Unsharp Mask, используемого в графических программных пакетах. Правильно настроенный корректор четкости позволяет значительно улучшить субъективное восприятие изображения. Часто у зрителя возникает устойчивая иллюзия, что камера с хорошим корректором четкости превосходит конкурирующие марки по разрешающей способности при прочих равных условиях. Это, конечно же, не верно. Хорошая четкость способна улучшить субъективное восприятие, но помочь различить и опознать объект на экране монитора она не в силах.

Высокое качество в цифровых систем видеорегистрации
Падение цен на цифровые видеорегистраторы обусловило массовый переход пользователей на цифровую видеозапись. При этом такой переход зачастую не приводит к ожидаемому скачку в качестве. Попробуем разобраться. Как известно, при аналоговой видеозаписи нельзя рассчитывать на разрешение больше 400 ТВЛ. Это означает, что качественные характеристики сигнала, формируемого камерами высокого разрешения, при записи на аналоговый видеомагнитофон будут непременно ухудшены. Именно для такого случая (и только для такого Случая) цифровая видеозапись даст ожидаемый выигрыш в качестве. Для этого она должна поддерживать работу с разрешением оцифровки 768x576
В то же время значительное число имеющихся на рынке цифровых видеорегистраторов работает на разрешении 384x288, что позволяет рассчитывать на общую разрешающую способность порядка 280 ТВЛ по горизонтали. Тем не менее, во многих случаях оказывается оправданной эксплуатация Цифровых систем даже в режиме 384x288. Выигрыша в качестве она не дает, но по удобству эксплуатации и функциональном насыщенности выглядит весьма привлекательно.

JPEG против Wavelet
Прогресс в области сжатия видеосигнала неоспорим. Постоянно ведущиеся разработки в этой области подходят как к разработке новых форматов сжатия, так и к улучшению уже существующих. В такой ситуации некоторые пользователи отказываются от покупки цифрового видеорегистратора в ожидании нового прорыва в области сжатия видео. Бывает и другая крайность -покупатель в первую очередь интересуется алгоритмом сжатия и не обращает должного внимания на другие характеристики. Оба таких подхода нельзя признать корректными! Действительно, можно ли ожидать, что развитие науки позволит ужать "Джоконду" до объема 100 байт? Конечно же, нет. Сжатие, оцифрованных изображений основано на некоторой информационной избыточности существующих графических форматов. И задача алгоритмов сжатия - эту избыточность удалить. Если продолжать сжимать файл, то будет пропадать уже не избыточность, а существенные детали.
Существующие в настоящее время алгоритмы уже довольно неплохо справляются с задачей "вырезания избыточности". Хорошо известный традиционный JPEG позволяет без ущерба для восприятия ужать изображение в 10-15 раз. И, похоже, радикально улучшить этот показатель уже нельзя. Да, за счет дополнительной оптимизации можно выиграть еще 20-30%, но рассчитывать на выигрыш в разы уже не приходится.
Проиллюстрируем эту мысль на примере. Рассмотрим сжатие одного и того же изображения в форматах JPEG и Wavelet (см. рисунок). До тех пор пока на изображении не проявляются явные артефакты, ни один из этих алгоритмов не имеет преимущества перед другим. При значительном же сжатии, приходится признать некоторый выигрыш алгоритма Wavelet. Деградация изображения в виде "замыленности" не столь разрушительна, как исчезновение деталей в появившихся крупных квадратах.
Но зададимся вопросом: будем ли мы, исходя из этого, эксплуатировать систему при значительных уровнях сжатия. Скорей всего, нет. Ведь если речь идет об опознании объекта в системе наблюдения, то "замыленность" также вредна, как и "квадратная структура". И то, и другое убивает разрешение картинки, формируемой камерой. Поэтому в реальной ситуации пользователь скорей всего будет эксплуатировать обе системы при примерно равных степенях сжатия.
Таким образом, могу утверждать, что в существующих системах алгоритмическое сжатие видеосигнала уже приблизилось к разумно-достаточному пределу, и нельзя ожидать того, что какой-то новый алгоритм в разы улучшит качественные характеристики компрессии.

Узкие места цифровых систем видеорегистраиии
Разброс по ценам на цифровые устройства видеорегистрации достаточно велик. При этом пользователь зачастую, глядя на экран монитора, не может понять, почему сумма, запрашиваемая продавцом, столь внушительна. Коротко, остановимся на том, что отличает хорошие и дорогие системы от более доступных по цене решений.
Во-первых, следует принять во внимание, что значительное число доступных по цене плат захвата видеосигнала построено на микросхемах серий ВТ848 / ВТ878. С точки зрения качества, они дают примерно одинаковый результат. И не важно, где произведена такая плата - в Бельгии или на Тайване. Характерные дефекты изображения во всех случаях будут теми же самыми. Качественный скачок можно получить только при переходе на другую элементную базу. Но это будет стоить существенно дороже.
Во-вторых, производители дешевых наборов для самостоятельной установки в компьютеры, как правило, умалчивают о значительных требованиях к аппаратной части вычислительной системы. Нагрузки на системную шину при передаче потокового видео существенно возрастают. Немаловажен и вопрос надежности, так как способность компьютера к "зависанию" ни у кого не вызывает сомнения.
В результате, решив самостоятельно вопросы производительности, совместимости и надежности компьютерного оборудования, покупатель часто обнаруживает, что выложил в итоге существенно больше, чем заплатил бы за надежную и качественную систему, продаваемую "под ключ".

Что обнаруживает детектор движения?
Полезность такого устройства как детектор движения ни у кого не вызывает сомнений. Такие устройства имеются как в аналоговых, так и в цифровых системах охранного наблюдения. Но обнаруживают ли они движение? К сожалению, ответ в большинстве случаев отрицательный. Чаще всего такие детекторы обнаруживают определенные изменения в некоторых заданных сегментах изображения, то есть по существу являются "детекторами активности". Связаны ли такие изменения с движением или каким-либо другим фактором - решать должен оператор системы. Плохо ли это? Далеко не всегда. В большинстве случаев, знание характерных особенностей того или иного детектора и умение "привязать" его к конкретному изображению действительно помогают превратить такое устройство в детектор движения. Следует, правда, также иметь в виду, что бывают и истинные детекторы движения, вычисляющие траекторию движущихся объектов, осуществляющие селекцию движется и т.п. Но это, как правило, существенно более сложные и дорогие устройства.

***

Список заблуждений можно было бы легко продолжить. Одни из них исчезают, другие - появляются. Важно понимать, что только критический подход и здравый смысл могут помочь в адекватной оценке предлагаемых рынком устройств.

7 сентября 2005

Источник: http://www.acorn-sb.ru