Журнал ТЗ № 4 2012 | Real time CCTV – да кому оно нужно!
  бюро находок  
  Где искать        
наши издания
наши анонсы






2012
№ 4
статьи



Журнал ТЗ № 4 2012



Раздел: Стоп-кадр
Тема: CCTV (системы видеонаблюдения)
Автор: Алексей Омельянчук, эксперт

Real time CCTV – да кому оно нужно!

Я не шучу. И сейчас докажу, что термин real time бессмысленный, устаревший и, главное, совершенно неприменимый к задачам охранного видеонаблюдения.

Что вы думаете, когда слышите о real time? Вероятно, что видеосигнал содержит 50 кадров в секунду. Ну, типа PAL, SECAM, мы проходили это в школе, уже тогда было так и сейчас должно быть никак не хуже.
Во-первых, это не так. PAL и SECAM подразумевают 50 полукадров в секунду, т. е. всего 25 полных кадров. В телевидении еще со времен Зворыкина для сглаживания картинки было применено гениальное изобретение – полукадровая развертка – строки развертки в четных и нечетных полукадрах смещены на половину шага, поэтому получается, что в одном полукадре передаются четные строки, а в другом – нечетные. В результате картинка обновляется достаточно часто – 50 раз в секунду, чтобы мигание было незаметно и строк вроде бы довольно много – примерно 500, но суммарно полоса частот передаваемого сигнала не слишком велика, технически все телевещание было реализовано еще на уровне технологии 30-х гг. прошлого века.
К чему это приводит сейчас? Например, к тому, что многие цифровые камеры реализуют всего 250 строк – чтобы в обоих полукадрах были одинаковые строки. Иначе алгоритмы цифровой компрессии безмерно усложняются, получается, что последовательные полукадры смещены и по положению (на шаг строки по вертикали), и по времени (на 20 мс), а ведь при сжатии необходимо разумно оценить отличия одного кадра от другого, чтобы передавать не полностью всю картинку, а только существенные изменения.
Второй вариант: некоторые цифровые камеры снимают полностью весь кадр (500 строк) одновременно и затем передают не 50 полукадров по 250 строк, а всего 25 кадров по 500 строк. И, разумеется, это тоже называется real time.

Во-вторых, все эти 50 кадров были придуманы только для того, чтобы глаз не замечал мерцания экрана. Кстати, в США используется телевизионный стандарт NTSC, в котором 60 полукадров в секунду, и многие приезжающие из США в Европу первое время морщатся, глядя на телевизор, – после привычных 60 герц наши 50 герц их раздражают, они замечают мерцание экрана. Впрочем, после появления телевизоров со 100-герцовой разверткой и тем более после широкого распространения ЖК-телевизоров, которые в этом смысле вообще не мерцают, все это не имеет значения, мерцания вы все равно не увидите, даже если вам показывать 1 кадр в секунду. Максимум, что вы можете заметить, – это резкое рваное движение, если картинка обновляется редко. Впрочем, для охранного телевидения типично рассматривать интересные участки в замедленном воспроизведении, и тогда даже 50 кадров в секунду выглядят как довольно резкие скачкообразные движения. Вы стремитесь снизить нагрузку на психику оператора, чтобы ему было приятно смотреть на экран, чтобы на экране чарующе плавно качались ветви деревьев, плыли облака? Тогда в первую очередь позаботьтесь, чтобы в поле зрения камеры не попали никакие хулиганы или преступники – их резкие движения даже при 100 Гц на экране будут выглядеть неприятными и раздражающе неэстетичными. Да что там преступники – птицы, машины на улице, снег и дождь – выглядят весьма нехудожественно. В кино и на телевидении для этого сидят специальные редакторы и операторы, чтобы в кадр не попали никакие действия, нарушающие всеобщее благолепие. Хотя в охранных системах нередко вообще нет никакого зрителя, постоянно разглядывающего экран, так что попытки заботиться о его нервной системе бессмысленны. Просмотр начинается, только «если что вдруг случилось». При этом просмотр идет либо в ускоренном режиме (99% кадров вообще не показываются, и зачем только их записывали?), либо в замедленном (каждый кадр внимательно изучается – и лишь затем переходим к внимательному рассматриванию следующего кадра, картинка, несомненно, дергается, даже если снимали не 50, а 500 кадров в секунду).
В третьих, если речь о цифровой системе с цифровой компрессией, в ней передается типично 1–2 настоящих (опорных) кадра в секунду, а остальное время передаются малые отличия новых кадров от старых. В особо продвинутых адаптивных алгоритмах сжатия даже опорные кадры могут начать передаваться очень редко, чуть ли не раз в минуту, если в кадре ничего не происходит. Для охранного видеонаблюдения ситуация именно такая: камера часами и месяцами смотрит в один и тот же угол двора, в котором все изменения связаны только с восходом и заходом солнца. Хороший алгоритм компрессии обеспечит передачу десятка кадров за сутки, и этого будет достаточно. Хотя с формальной точки зрения на экране будут прорисовываться 50 кадров в секунду – ведь клиенту обещали real time, пусть получит, и не важно, что это один и тот же кадр повторяется тысячи раз.

Вот мы и пришли к попытке взгляда со стороны здравого смысла. Как много кадров в секунду нам реально нужно?
Если мы снимаем рост цветка из семечки, нам достаточно одного кадра в минуту. За неделю мы снимем 10 000 кадров, покажем их с обычной скоростью кино (кстати, пленочное кино в кинотеатрах всегда использовало 24 кадра в секунду, ну пока не начались всякие там Imax-3D-real-digital), это будет захватывающий 10-минутный ролик. Если мы снимаем бегунов-спринтеров, (это называют фотофиниш), используют камеры, работающие со скоростью до 10 000 кадров в секунду, тогда при медленном просмотре можно видеть, как бегун смещается от кадра к кадру примерно на миллиметр. Порой именно миллиметры решают вопрос о золотой медали.
Что же нужно в охранном телевидении? Задачи бывают разные.

Пример первый: обзорная камера на стене дома. Поле зрения – 10 м. Реальный преступник бежит со скоростью 3 м в секунду, т. е. пересекает контролируемую область за 3 секунды. Понятно, что скорость записи 1 кадр в 3 секунды нас не устроит. Нам необходимо за это время снять хотя бы десяток кадров, так что нас устроит 3 кадра в секунду. Если из 10 кадров вы не сможете выбрать ни одного, на котором преступника хорошо видно, вам не поможет и 1000 кадров. Вы, стало быть, просто неправильно выбрали и настроили объектив на камере. Да, кстати, если ваша цифровая видеокамера будет гнать 1 опорный кадр в секунду, а остальные – разностные с сильной компрессией, то, вероятно, в выбранном 3-секундном ролике мы получим всего 3 более-менее нормальных кадра, а остальные 150 будут содержать смазанную фигуру, стремительно двигающуюся по охраняемой территории. Очень экспрессивно выглядит в кино, но совершенно бесполезно для охранных задач.


Второй пример – видеозапись всех входящих в помещение. Можно было бы назвать это «фоторегистрация», но, поскольку люди то моргнут, то сморщатся, хотелось бы каждого снять раз 10–20, поэтому используем видеозапись в течение 5 секунд после открывания двери. Увы, некоторые люди медленно открывают дверь, другие же, наоборот, решительно входят и вскоре исчезают из поля зрения камеры, поэтому снимаем мы 5 секунд, но большинство входящих оказываются в кадре не более чем на 1 секунду. Вот и результат – нам необходимо регистрировать минимум 10, а лучше 20 кадров в секунду. Именно кадров! Не полукадров, не смазанных промежуточных интерполированных сглаженных картинок, красиво выглядящих при просмотре BluRay-фильма на телеэкране, а настоящих качественных кадров. Необязательно это должны быть именно опорные кадры, но вы должны убедиться, что при выбранной степени компрессии и выбранном режиме компрессии эти стоп-кадры также будут приемлемы для идентификации человека.

Третий пример. Магазин. Товары на полках. Преступник подходит и отработанным движением пальцев бросает баночку красной икры себе за пазуху. Вариантов нет, на записи это не видно. В реальной жизни я изучал подобную проблему в цехе сортировки алмазов. Пойманный на сбыте сотрудник пошел на сотрудничество и рассказал, как воровал прямо под камерой (на каждый стол установлена отдельная камера с постоянной записью). Щелчок пальцами, и алмаз улетает в складку рукава на второй руке. Запись 50 полукадров в секунду, на одном стоп-кадре палец прижат к пальцу, на втором он уже прижат к ладони, и иногда можно разглядеть неясную размазавшуюся тень от летящего алмаза. После этого туда запланировали установку промышленных видеокамер на 500 кадров в секунду. Не знаю, чем закончилось, очень уж сложную инфраструктуру за собой тянет переход на нетрадиционные форматы (тогда еще не было цифровой записи).
Что касается «реального времени», я слышал про некоторые теории, допускающие квантование времени, но размер кванта заведомо много меньше фемтосекунды, так что к физике «времени» как такового 50 кадров в секунду никакого отношения не имеют. К «физике» регистрируемого процесса кражи они также имеют очень отдаленное отношение – да, большинство событий в реальной жизни, большинство движений человека происходит примерно за секунду, поэтому 10–20 кадров за секунду обычно вполне достаточно для уверенной (с запасом) фиксации любого события. 50 кадров в секунду – разумное требование, заведомо обеспечивающее успех, хотя и несколько завышенное. Во многих случаях, если поле зрения достаточно большое, характерными временами становятся десятки и сотни секунд, соответственно, потребная скорость видеосъемки снижается еще на один-два порядка. А иногда оказывается, что, наоборот, и 100 кадров в секунду недостаточно.
50 герц – существенно только для удобственного и приятственного просмотра видео. Впрочем, на ЖК-экране все равно, сколько кадров, мерцания не будет. Впрочем, в охранном видео все равно никто не смотрит живое видео, смотрят только запись (ускоренно или замедленно), так что не важно, сколько кадров было в секунду во время записи. Важно, какую задачу должна решать конкретная видеокамера. Да, для большинства задач 50 кадров в секунду заведомо достаточно. Но не забывайте, что кадры бывают разные, может оказаться, что в секунду вы получите 49 кадров весьма посредственного качества и всего один – приемлемый для рассматривания в режиме стоп-кадр.




Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru

Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них.
Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!
Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 0  (голосов: 0)
Ваша оценка:

назад
|

Axis представляет сетевой радар для точного обнаружения вторжений в контролируемых зонах
Компания Axis дополняет свой обширный портфель продукции сетевыми радарами. Радарные датчики вторжения не реагируют на многие распространенные сигналы, которые приводят к ложным срабатываниям, и легко устанавливаются и интегрируются в существующие системы.



Новинка от компании IDIS: 5Мп IP-видеокамера DC-T3533HRX
Тенденции развития индустрии IP-видеонаблюдения демонстрируют погоню производителей за увеличением разрешающей способности видеокамер. При этом часто оказывается так, что озвучиваемые цифры в 4, 9, 12 и даже 20 мегапикселей оказываются несопоставимыми с физическими размерами сенсоров, используемых в этих камерах. Поэтому подобные разрешения реализуются лишь на уровне соответствующих цифр в настройках камеры и не приводят к какому-либо улучшению изображения.



IBM меняет представление о передаче и хранении видео. Впервые на All-over-IP 2017!
Сравните ваш взгляд на интеллектуальное видеонаблюдение с мнением руководителей корпорации IBM на 10-м форуме All-over-IP 2017.



Реклама
Подписка на новости
Имя
E-mail
Анти-спам код
Copyright © 2008 —2017 «Технологии защиты».