Dnr что это в видеорегистраторе
Опубликовано: 05.07.2024
Хорошее качество картинки при видеонаблюдении – это основа для качественного контроля над территорией. Важно подбирать оборудование, которое обладает всеми функциональными возможностями для повышения качества картинки. Одной из таких камер является 3D DNR. Другими словами – широкий динамический диапазон.
Каждый сталкивался с ситуацией, когда одна часть кадра затемненная, а другие слишком яркая, поэтому невозможно рассмотреть какие-либо детали при съемке. Подобная технология дает возможность убрать шумы, которые возникают при взаимодействии в ней токов или воздействие других электромагнитный полей. Все происходит в результате удаление шумов из видеосигнала методом цифровой обработки. Вместе с технологией 3D DNR можно удалить шумы даже при условии работы в плохом освещении.
Какие шумы удаляет технология 3D DNR?
В целом, можно выделить несколько вариантов шумов, которые дают возможность нормально работать. Основным является шум «соль и перец». Связано название с тем, что по своему внешнему виду и величине – две дельта-функции. Следовательно, шум проявляется в виде серых и белых пятен на изображение, из-за чего появилось подобное название. Возникает шум подобного типа, когда матрица перегревается, либо внутри камеры появились частицы пыли. Артефакты на изображении носят случайный характер, который абсолютно не связан с соседними пикселями – изображение сложно засыпается при помощи крупинок.
Если шум по внешнему виду не представляет две дельта-функции, а исключительно одна, тогда картинка будет покрываться при помощи белых точек. Подобный шумы – импульсные. В некоторых случаях два вида шума рассматривается, как один. Также распространенными являются шумы гауссовы, которые также без проблем сможет побороть 3D DNR. Возникают они зачастую из-за образования паразитных токов через электрические компоненты камер. В это время пикселя немного меняют окраску, она отличается от оригинального цвета объектов. В результате получается расплывчатая и нечеткая картинка.
В чем суть технологии 3D DNR?
В целом, есть устаревшая технология DNR, которая проводила исключительно временной анализ сигнала видео. Алгоритм работы заключается в том, что сравнивает один кадр с другими и устраняются крошечные особенности отдельного кадра, которые и портили качество картинки. Подбирается оптимальный вариант из правильного течения видеоряда. Другими словами, с помощью данной технологии определяются именно те пиксели, которые изменяются из кадра к кадру, не имея на то основательных причин. Суть заключается в том, что смешивание позволяет снизить уровень шума, удалив лишние пиксели.
Традиционная технология способна исключительно устранить шумы и различные нежелательные данные, которые находятся на сцене, предоставляемой камерой. Обработку осуществляют исключительно объекты, которые расположены непосредственно близко к камере, а все что принадлежит фону – необработанное. А технология 3D DNR – это инновационное решение, которое не только традиционно снижает шума при сравнении кадров, но также может снизить пространственный шум.
Заключается пространственное снижение шума в том, что пиксели сравнивают с соседними, а также находятся нежелательные шумы в пределах конкретного ряда. В это время осуществляется обработка всего кадров в целом, удаляется зернистость и цифровые артефакты, а также повышается резкость и четкость картинки. Сцена обрабатывается таким образом, что каждая из частей изображение становится свободной от шума и четкая.
Преимущества технологии 3D DNR
Нужно учитывать, что при удалении шума, можно не только повысить качество картинки, но и испортить ее. Из-за удаления лишних деталей, можно исказить передачу цвета или привести к размытию изображение. Но при правильном применении технологии, вы получаете ряд преимуществ. Вместе с технологией 3D DNR, вы получаете чистый сигнал, следовательно, качественную картинку.
В процессе сжатия, уменьшается размер файла, поэтому можно экономить место на жестком диске или карте памяти. Вместе с технологией камеры способны предоставлять резкое изображение, облегчая идентификацию каждого кадра, который находится в поле зрения камеры. Также технология 3D DNR существенно повысит эффективность при обнаружении движения в системах наблюдения – детекторы лучше отличают настоящие движение от помехи. Особенно это актуально во время низкого уровня освещенности.
DNR расшифровывается как Digital Noise Reduction. Это один из самых популярных алгоритмов, созданных специально для подавления шумов в системах видеонаблюдения. Дело в том, что именно DNR позволяет избавиться от шумов я связанных с недостаточным освещением. В итоге готовое видео попадает на сжатие и обработку в чистом виде, что значительно отражается на его качестве. Именно поэтому компания Microdigital использует его на своих камерах типа MDS-H309-2H.
Два способа подавления шумов
В современных системах видеонаблюдения используется два способа подавления шумов. Они основаны на использовании одинаковых алгоритмов, но имеются и комплексные отличия. Поэтому стоит рассмотреть каждый из них отдельно, чтобы получить общее представление для последующего сравнения.
Стандартный DNR очень часто называют 2D DNR. Это двумерное подавление шума, которое было очень распространено в современных системах безопасности и используется до сих пор. У него есть один существенный недостаток, который для некоторых становится камнем преткновения при выборе модели. Дело в том, что после обработки сигнала изображение получается намного расплывчатым.
2D DNR разделяют на пространственное и временное подавление шума. Они также имеют определенные отличия.
Пространственное шумоподавление
Данный тип алгоритма 2D DNR производит анализ исключительно пространственной область сигнала. Временной фактор при этом не учитывается. Фактически выполняется обработка объема изображения с устранением дефектов и размытых зон.
Временной фильтр
Этот алгоритм обработки производит анализа пикселей в разном временном направлении. Общее пространство при этом игнорируется. Выделяют два способа подобного анализа:
Адаптивный. Выполняется изучение пикселей, которые занимают одни позиции в разных кадрах.
Компенсационный. Производится анализ траектории движения пикселей. Оценка изображения при этом производится по фактическим результатам.
3D DNR
Этот тип фильтра более прогрессивный. Он использует реальные преимущества стандартных методов анализа пространственного и временного алгоритма, полностью устраняя их недостатки.
При использовании 3D DNR система подавления шумов снижает даже эффект аддитивного гауссовского влияния. Это достигается путем исследования большого количества последовательных кадров, но при этом применяется временная фильтрация.
Фактически это выглядит так:
- производится сравнение пикселей в стоящих рядом кадрах;
- параллельно выполняется и анализ векторов движения с наложением предыдущих и последующих кадров;
- на основании полученных данных за определенный отрезок выполняется сравнение с форматируемым кадром;
- далее рассчитываются результаты по среднему «весу» пикселей в основном кадре, принимая во внимание пнализ пикселей второго кадра;
- после этого учитывается результат обнаружения и оценки движения для создания компенсации движения и последующей оценки самого шума, чтобы можно было вносить корректировку.
Иными словами фильтр просто просматривает серию кадров, а если учесть то, что шумы являются нестатичными и не ярко выраженными, то пиксели с их присутствием будут сильно отличаться даже на соседних кадрах. Если такой анализ произвести несколько раз, то по количеству совпадений станет понятно, какой пиксель оставить, а какой необходимо убрать на финальном кадре.
Дополнительный эффект
В неблагоприятных условиях ведения съемки качество изображения сильно страдает от шумов. Они создают дополнительную нагрузку на матрицу и воспринимаются в качестве своеобразного информационного потока. Таким образом увеличивается объем файла записи.
При использовании фильтра 3D DNR достигается не только улучшение качества картинки, но и снижения размера файла. При использовании формата JPEG такая экономия может достигать 40%, а если вы ведете запись в MPEG, то это значение доводится до 70%.
Вместо вывода
На основании данных о разных алгоритма фильтрации шумов можно сделать вывод, что наличие системы DNR на устройствах видеонаблюдения просто необходимо. Ухудшение условий освещения может произойти моментально, а наличие такого фильтра позволяет получать качественную картинку даже в экстремальных условиях.
Рассмотренные две системы фильтрации сравнивать между собой не имеет смысла, поскольку 3D DNR является эволюционным продолжением линии DNR. Фактически это новое поколение алгоритма обработки сигнала, взявшее от своего прародителя все самое лучшее, оставив недостатки далеко позади. Поэтому вопрос выбора для многих очевиден.
Полное название 3DNR на английском языке звучит, как 3D adaptive Noise Reduction Filter. Это технология, которая позволяет подавлять шумы в изображении, появляющиеся при слабом освещении.
При создании систем передачи видеосигнала (например, системы видеонаблюдения и т.д.), особо остро становится вопрос о технологии фильтрации шума изображения. Таким образом, шумоподавление является важным элементом функционирования системы, поскольку присутствие разных шумов на изображении искажает и ухудшает картинку, а также мешает обрабатывать сигнал после записи. Для цифрового видеосигнала, шум является особенно неприемлемым, поскольку в дальнейшем оно подвергается сильному сжатию.
Разновидности шумоподавления
Сегодня существует два вида подавления шумов на изображении:
1. Двумерное шумоподавление 2DNR, которое в свою очередь делится на: временное и пространственное.
2. Трехмерное шумоподавление 3 DNR.
2DNR метод
Пространственный фильтр, который используется для подавления шумов, проводит анализ изображения и видеосигнала только в пространственной области. При этом зачастую он игнорирует информацию, касающуюся временного направления.
С помощью временных фильтров происходит анализ пикселей изображения только во временном направлении. Тогда как временное шумоподавление может применять компенсационный метод фильтрации или адаптивный метод фильтрации. Если же используется адаптивный метод фильтрации, то в этом случае исследуются пиксели, которые находятся в одной и той же позиции в разных кадрах изображения. При компенсационном методе фильтрации, анализируется траектория движения групп пикселей. Во время анализа используются фактические данные, которые были получены при оценке движения.
Недостатки 2DNR фильтра
При обработке видеосигнала детали изображения расплываются, становятся нечеткими. Тогда как 3DNR фильтр подавления шумов изображения объединяет все преимущества, которые есть в пространственном и временном фильтрах. А также у него нет таких недостатков, которые есть в 2DNR.
Использование 3DNR в камерах
Когда в камерах используется 3DNR технология шумоподавления изображения, то происходит уменьшение аддитивного влияния гауссовского шума. При этом, данная технология анализирует большое количество последовательных кадров видеоизображения, используя временную фильтрацию.
Представленный метод позволяет определить уровень различия между пикселями в предшествующих кадрах и текущем кадре. Кроме этого, он устанавливает вектор движения, используемый для движения в данном кадре, а также схожее движение пикселя, который компенсируется в отфильтрованном кадре. После этого, 3DNR метод оценивает другие искажения, которые касаются пикселя в определенном кадре. В конечном счете, 3DNR фильтр определяет результат из среднего количества пикселей в текущем кадре, учитывая пиксели последующего кадра, а также итоги определения и оценки движения, оценку шума, компенсацию движения.
Таким образом, мы видим, что с помощью данного метода пользователь получает высококачественное изображение видеосигнала даже, если в месте съемки будет слабое освещение.
В переводе с анлийского 3D adaptive Noise Reduction Filter.
Функция 3DNR (3D-DNR) предназначена для уменьшения искажений до приемлемого уровня или их полного устранения.
В ходе эксплуатации камер внутреннего или наружного видеонаблюдения возникают помехи, которые снижают качество изображения. Вследствие этого какие-то детали могут остаться незамеченными. Особенно это касается объектов с усиленным режимом охраны и мест с большим количеством техники, создающей помехи.
Помимо стороннего оборудования (станков, электроприборов, кабелей, антенн и т. д.), помехи и искажения вызываются и самой камерой, в которой происходит постоянное течение электрического тока.
В зависимости от вызывающих их причин помехи бывают нескольких видов:
- Импульсные , которые визуально отображаются в виде точек белого цвета. Их можно представить в виде одной дельта-функции. Помехи в виде пятен белого или серого цвета. Представляют собой 2 дельта-функции.
- Гауссовы шумы , вызывающие снижение четкости картинки, изменение цветности. Обычно причина их появления связана с токами внутри самой видеокамеры.
Преимущества 3D DNR
Следует отметить, что, очищая изображение от шумов, можно его испортить. Процедура очистки может исказить цветопередачу или привести к размытию изображения. Однако правильное применение технологии 3D DNR дает немалые выгоды.
Во-первых, она обеспечивает более чистый сигнал, что позволяет при его сжатии экономить дисковое пространство.
Кроме того, камеры, оснащенные технологией 3D DNR, дают более резкое изображение, что облегчает идентификацию тех, кто попал в кадр.
Наконец, технология 3D DNR повышает эффективность обнаружения движения в системе видеонаблюдения -- детектор лучше отличает истинное движение от помех, особенно при низкой освещенности.
2.DWDR
В переводе с английского DWDR (Digital Wide Dynamic Range , расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала) — технология, которая позволяет получить качественное изображение одновременно ярких и тёмных участков кадра.
Дело в том, что количество градаций серого (полутонов), которые может передать видеокамера, составляет лишь часть полного спектра, от чисто белого до чисто чёрного цвета. И если в кадре одновременно присутствуют яркие и тёмные участки (например, яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости. В результате, яркие объекты оказываются темнее (ближе к серому), а тёмные — светлее (тоже ближе к серому). Таким образом, теряется контрастность изображения.
Технология расширения динамического диапазона как раз и позволяет передать все градации серого во всех участках кадра с максимальной достоверностью, сохранив контрастность, но при этом происходит потеря детализации.
Для сохранения детализации (чёткости) применяется цифровая обработка, что в совокупности и составляет технологию Digital Wide Dynamic Range .
Способность камеры применять специальные средства – цифровую обработку исходящего сигнала, для расширения динамического диапазона, называют функцией DWDR.
Разница между DWDR и WDR
DWDR и WDR фактически выполняют одну и ту-же функцию. Они реализуют расширение динамического диапазона, но радикально отличаются принципом действия:
WDR – использует аппаратные средства для реализации расширения динамического диапазона – цифровой сигнальный цветной сопроцессор. Эта функция более качественно и быстро обрабатывает поступающую со светочувствительной матрицы информацию. Распознает объекты, которые расположены в местах проблемных для съемки. Однако, модели видеокамер где реализована эта технология значительно дороже сопоставимых по качеству изображения изделий с функцией DWDR;
DWDR – применяет программные алгоритмы обработки видео. Это дает вполне удовлетворительный уровень распознания объекта в темноте, но довольно посредственное качество распознания засвеченных участков.
3. BLC
BLC( от англ. Back Light Compensation) - технология компенсации задней засветки или компенсация заднего света . Данная функция может включаться на камерах как вручную, так и автоматически.
Во включенном режиме, микропроцессор будет выравнивать (сглаживать) освещенность по всему полю зрения камеры. Часто применяется на объектах с ярким задним фоном.
Видеокамеру часто сравнивают с органами зрения человека — она также имеет свою четкость, светочувствительность, воспринимает определенное количество кадров в секунду. Когда мы смотрим на предмет, находящийся между нами и ярким источником освещения, не всегда выходит рассмотреть его подробности. Причина засветки кроется в том, что отдельные пиксели, из которых состоит матрица, способны воспринять определенный максимум света. Если его больше, на изображении, выведенном на экран, появится просто светлое пятно.
Однако и до того, как максимум достигнут, происходит своеобразное насыщение. К примеру, солнце за спиной у человека «нагружает» матрицу настолько, что ее мощности становится недостаточно для четкого восприятия других элементов. Пиксели не успевают накопить достаточный заряд, поэтому в лучшем случае фото объекта получается менее освещенным, чем на самом деле.
Это создает определенные проблемы и в охранном видеонаблюдении: Не всегда получается распознать номер автомобиля, если у последнего включены фары; Яркий свет мешает рассмотреть лицо человека, проникшего на территорию; Сложно рассмотреть мелкие детали (надписи на коробках с товаром).
Появление технологии BLC позволило частично избавиться от этих проблем . Ее возможно встретить и в видеокамерах для пользовательской съемки, и даже в мобильных телефонах.
Расскажем о том, как эта компенсация работает на практике. Всего есть 3 варианта:
Использование диафрагмы, которая бы в случае увеличения потока света сверх некого предела, сужалась. Подобное и происходит в мире живых существ — при недостаточном освещении диафрагма максимально раскрывается, а при чрезмерном — сужается до предела;
Автоматическая регулировка усиления — предварительная обработка изображения, основанная на настройках максимального уровня освещения. Если они превышены на отдельном участке, оно искусственно занижается. На выходе (экране телевизора, мониторе) оператор увидит уже обработанные данные;
Применение затвора, который бы периодически закрывался, отсекая источник света от чувствительной матрицы. Если он был открыт непродолжительное время, то вероятность засвечивания снижается. Обычно применяется комбинированный вариант, в котором сочетаются все перечисленные способы.
Что значит BLC для видеонаблюдения? Это возможность вести его в условиях неблагоприятной освещенности, вызванных природными и другими факторами. В той или иной степени функция используется в большинстве современных камер.
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
- Убедитесь, что она поддерживает необходимые программные опции и их регулировку.
- Выбирайте видеокамеры проверенных, сертифицированных производителей
Настраивайте камеру, чтобы улучшить качество съемки. Лучше поручите это тем, у кого есть опыт.
Читайте также: