TV przemysłowa / CCTV

Systemy alarmowe

Kontrola dostępu

Kamery sportowe

Partnerzy LC Security

Kamery online

Megapikselowa jakość obrazu SONY

Z każdym miesiącem rynek kamer przemysłowych wzbogaca się o coraz to nowsze rozwiązania z zakresu megapikselowego przetwarzania obrazu. Wielu producentów, którzy pierwotnie dostarczali rozwiązania na rynek telewizji wysokiej rozdzielczości, żywcem przenosi swoje produkty na rynek profesjonalnych systemów bezpieczeństwa, o czym doskonale świadczy wielki powrót przetworników CMOS. Jednakże, to co jest do zaakceptowania w telewizji użytkowej jest niedopuszczalne w systemach telewizji przemysłowej wysokiej rozdzielczości. Mało który producent zdaję sobie sprawę z tego problemu, a jest on niezwykle istotny. Jednym z wyróżniających się producentów kamer megapikselowych jest firma SONY, która bardzo rzetelnie podchodzi do tematu megapikselowej obserwacji w nowoczesnych systemach telewizji przemysłowej CCTV.

Kamery megapikselowe od samego początku pojawienia się na rynku urządzeń CCTV budziły wiele kontrowersji. Początkowo zarzucano im zbyt duże wymagania co do mocy obliczeniowej, przestrzeni dyskowej, wykorzystania pasma sieciowego oraz wąską gamę produktów (mała konkurencja). Obecnie dzięki pojawieniu się dysków terabajtowych, procesorów wielordzeniowych, pierwszych kamer z wbudowana kompresja H.264 wady te powoli przestały odgrywać większe znaczenie. Ponadto, w chwili obecnej rynek kamer megapikselowych na potrzeby systemów CCTV składa się z bardzo szerokiej oferty urządzeń, co pozwala na wybór produktu, który będzie spełniał nasze oczekiwania. Pomimo dynamicznego rozwoju branży w zakresie kamer megapikselowych nadal pozostał jeden z głównych problemów, jakim jest reprodukcja obrazu o wysokim poziomie jakości przy niskim oświetleniu. W tym momencie docieramy do sedna problemu, który wymusza od producentów balansowanie między rozdzielczością, a czułością na oświetlenie. Konstrukcyjne zwiększanie rozdzielczości kamery wiąże się bezpośrednio z obniżeniem jej czułości na oświetlenie. Niektórzy z producentów kamer megapikselowych nie są do końca rzetelni gdyż w specyfikacji technicznej nie podają wszystkich informacji, zwłaszcza tych związanych z czułością na oświetlenie.

Światłoczułość wszystkich kamer podawana jest w wartości Lux, która określa minimalny poziom oświetlenia, który kamera potrzebuje do wyświetlenia obrazu o poziomie sygnału wideo 50IRE (poziom umownie wymagany we współczesnych systemach telewizji przemysłowej, gdzie 0IRE – obraz ciemny, 100IRE – obraz jasny). Należy także wspomnieć, że czułość kamery jest ściśle powiązana z trzema parametrami, mianowicie z jasnością obiektywu (wyrażana w wartości F), szybkości migawki oraz poziomu wzmocnienia sygnału wizji AGC. W większości przypadków czułość kamery jest podawana przy określonej jasności obiektywu. Często zdarza się, że producent danej kamery podaje czułość dla określonej jasności obiektywu, jednak pomija fakt o poziomie sygnału wideo, który może wynosić np. 30IRE i jest uzyskiwany przy wolnej migawce, co w rezultacie jest sfałszowaną informacją. Takie podejście producentów sprawia, że w praktycznym zastosowaniu kamera nie pracuje tak jakbyśmy tego chcieli, gdyż przy słabym oświetleniu wyświetla zaciemniony obraz, który pozbawiony jest dużej ilości szczegółów.

Rozwiązania technologiczne SONY

Jednym z bardziej wyróżniających się producentów kamer megapikselowych na runku CCTV jest firma SONY, która poprzez niezwykle rzetelną specyfikację techniczną produktów oraz szereg nowoczesnych technologii stanowi doskonałą opowiedz dla innych producentów kamer megapikselowych, którzy podają niepełne dane dotyczące czułości swoich produktów. O tym, że rozwiązania oferowane przez firmę Sony stanowią doskonałą odpowiedz na wyżej przytaczane problemy może być fakt, że inni czołowi producenci kamer megapikselowych z chęcią korzystają z podzespołów SONY (np. firma GeoVision). Do innowacyjnych technologii w świecie megapixeli z całą pewnością można zaliczyć takie rozwiązania firmy Sony jak:

• Przetworniki obrazu ExwavePRO CCD ze skanowaniem progresywnym (Progressive Scan)

• Komplementarny filtr kolorów (Complementary Colour Filter)

• Lejek świetlny (Light Funnel)

Przetwornik obrazu SONY ExwavePRO CCD z Progressive Scan

Wiele osób z branży zabezpieczeń zastanawiało się dlaczego firma Sony jako światowy lider w produkcji przetworników obrazu na potrzeby kamer przemysłowych wypuściła na rynek kamery megapikselowe o rozdzielczości 1,3Mpx i przetwornikach CCD, choć inni producenci oferowali już kamery, których rozdzielczość wynosiła nawet 3Mpx i więcej na przetwornikach CMOS. Jeśli dobrze się zastanowimy okazuje się, że takie podejście Sony nie wynikało z braku wiedzy czy też nowoczesnych technologii, ale był to krok celowy, dobrze przemyślany. Biorąc pod uwagę wszystkie najistotniejsze aspekty pracy kamer megapikselowych (czułość, rozdzielczość, reprodukcja barw, techniki kompresji, inteligentna analiza obrazu, itp.) można dojść do wniosku, że rozdzielczość 1,3Mpx przetworników ExwavePRO CCD spełnia wszystkie te wymagania, zaś kamery bazujące na przetwornikach CMOS borykają się z wieloma problemami, które były przytaczane na początku artykułu (np. zwiększanie rozdzielczości prowadzi do zmniejszenia czułości na oświetlenie).

Technologia ExwavePRO to innowacyjne rozwiązanie firmy SONY, które zostało opracowane przede wszystkim z myślą o kamerach megapikselowych przeznaczonych do pracy w profesjonalnych systemach telewizji przemysłowej. Kamery megapikselowe, które pracują w trudnych warunkach oświetleniowych bardzo często zamiast oczekiwanego doskonałej jakości obrazu wytwarzają obraz zaszumiany, rozmazany i mało użyteczny. Problem ten w szczególności dotyczy kamer megapixelowych korzystających z przetworników obrazu wykonanych w technologii CMOS. Przetworniki ExwavePRO CCD z progresywnym skanowaniem w dużym stopniu pozwalają na zredukowanie tego problemu. W odrażeniu od skanowania międzyliniowego (ang. Interlaced Scan) skanowanie progresywne (ang. Progressive Scan) nie bazuje na zasadzie dzielenia pełnej klatki obrazu na dwa pół-obrazy (jeden linie poziome parzyste, drugi nieparzyste) lecz na jednoczesnym uchwyceniu pełnej klatki obrazu z poruszajacym się obiektem. W rezultacie progresywnego skanowania obrazu otrzymujemy obraz o dużej czystości, który jest pozbawiony postrzępionych krawędzi ruchomego obiektu.

Komplementarny filtr kolorów (Complementary Colour Filter)

Complementary Colour Filter to technika, która została specjalnie zaprojektowana z myślą o współpracy z przetwornikami obrazu ExwavePRO CCD. Podstawową zaletą tego rozwiązania jest to, że przetwornik CCD otrzymuje niemalże dwukrotnie większą ilość światła, co w rezultacie owocuje znacznym zwiększeniem jego czułości na oświetlenie. W przypadku standardowych filtrów typu Primary Colour Filter (czerwony, zielony, niebieski) przepuszczane jest wyłącznie światło o danym kolorze. Przykładowo przez filtr zielony przechodzi jedynie światło zielone i żadne inne. W przypadku technologii Complementary Colour Filter jest nieco inaczej, gdyż każdy z filtrów przepuszcza wiele barw, co pozwala na zwiększenie czułości kamery.

Filtry kolorów w Complementary Colour Filter:

• Cyan (filtr błękitny) przepuszcza światło zielone i niebieskie

• Magenta (filtr różowy) przepuszcza światło czerwone i niebieskie

• Yellow (filtr żółty) przepuszcza światło czerwone i zielone

Lejek świetlny (Light Funnel)

Funkcja lejka świetlnego została wprowadzona z myślą o kamerach megapikselowych dzień/noc, które muszą pracować przy bardzo niskim poziomie oświetlenia. Funkcja Light Funnel zaczyna działać dopiero w momencie znacznego pogorszenia się warunków oświetleniowych. W takich warunkach kamera przełącza się z trybu kolorowego do trybu monochromatycznego. Działanie tej innowacyjnej funkcji wspomagającej pracę przy niskim poziomie oświetlenia polega na łączeniu zarówno w poziomie jak i pionie każdej pary pikseli obrazu, co w rezultacie pozwala na blisko 4-krotne zwiększenie obszaru fotoreceptywnego, niż przed połączeniem. Prościej sprawę ujmując funkcja lejka świetlnego Sony pozwala na zwiększenie czułości na oświetlenie blisko 3-krotnie.

W przypadku znacznego spadku oświetlenia kamera korzystająca z tej technologii automatycznie zmniejsza rozdzielczość do poziomu 640x480 pikseli, i tym samym dostarcza ponad 4-krotnie jaśniejszy obraz. Pomimo tego, że funkcja lejka świetlnego (Light Funnel) zmniejsza rozdzielczość obrazu do poziomu 640x480 pikseli, to jednak należy pamiętać, że lepiej uzyskać wyraźny i jasny obraz o mniejszej rozdzielczości, niż zaciemniony obraz, pozbawiony licznych szczegółów w rozdzielczości megapixel.