Широкий динамический диапазон: Что такое широкий динамический диапазон?

WDR — широкий динамический диапазон

Что происходит в кадре, если наблюдается большая разница в освещенности самых темных и самых светлых участков изображения?

Это называется широким динамическим диапазоном, и он может негативно повлиять на четкость изображений и их практическое использование. К счастью, камеры Axis, в которых реализована технология Wide Dynamic Range (WDR), позволяют ощутить разницу между изображением с ясно различимыми важными деталями и картинкой, где все размыто и ничего увидеть нельзя.

Если не использовать технологию WDR, то изображения будут либо недоэкспонированными, либо переэкспонированными, что делает невозможной идентификацию объектов и людей.
Технология WDR от Axis решает эту проблему путем применения нескольких уровней экспозиции, усиления контраста и современных алгоритмов обработки изображения, что позволяет снизить шум и усилить полезный сигнал. Поэтому теперь вы можете размещать свои камеры именно там, где необходимо, и не беспокоиться по поводу неблагоприятных условий освещения.

Компания Axis предлагает видеокамеры со следующими разновидностями технологии WDR: Forensic Capture, Dynamic Capture, Dynamic Contrast.

Axis Forensic WDR.

Forensic WDR — это последняя и наиболее продвинутая версия технологии WDR от Axis. Используя алгоритмы обработки изображений последнего поколения, эта технология эффективно снижает уровень видимого шума и устраняет артефакты. В результате видео становится пригодным для решения криминалистических задач.

Эту технологию полезно применять для сцен с движением объектов и — что является, вероятно, наиболее важным — использовать в камерах со сверхвысоким разрешением.

Будте уверены в отличной проработке деталей 

Forensic WDR наиболее эффективно использовать:
— вблизи входных дверей, когда снаружи дневной свет, а внутри более слабое освещение,
— в крытых автостоянках или туннелях с дневным светом снаружи и более слабым освещением внутри,
— на уличной территории, где есть прямой солнечный свет и глубокие тени,
— в офисных зданиях или торговых центрах с большим количеством света, отраженного от окон

В пасмурный день, когда тени практически отсутствуют, динамический диапазон будет низким. Нет ни насыщенных черных участков, ни слишком ярких. В то же время в солнечный день, когда образуются четкие тени, возникает существенный контраст между яркими и темными областями. Такое явление называется «широким динамическим диапазоном» (WDR) или «высоким динамическим диапазоном» (HDR).
В природе встречаются динамические диапазоны, далеко выходящие за пределы воспринимаемых камерой или человеческим глазом границ. Например, такая ситуация возникает, когда вы снимаете человека на фоне ярко освещенного окна. В этом случае камера либо корректно экспонирует человека и полностью высветляет предметы за окном, либо отдает приоритет тому, что происходит на улице, делая изображение основного объекта недоэкспонированным и темным. Динамический диапазон между человеком и пейзажем за окном шире, чем может воспринять камера.

Без WDR

Обычная камера без поддержки широкого динамического диапазона создает темное изображение человека.

C применением Forensic WDR

Благодаря технологии Forensic WDR цвета и детали в затемненных участках будут более различимыми.
Смотреть видео >>>

Без WDR

Контровая засветка не дает различать лица людей на светлом фоне.

С использованием WDR

Лица четко видны и при этом все детали различимы на заднем плане.
Смотреть видео >>>

Без WDR

Интенсивная задняя засветка для обычной камеры без WDR выделяет только контуры образов.

WDR Dynamic Capture

Применение WDR Dynamic capture позволяет четко различать все детали при ярком освещении даже глубоко на заднем плане.

Без WDR

В помещении при ярком солнечном освещении снаружи детали на светлом фоне неразличимы.

WDR Dynamic Capture

Широкий динамический диапазон профессиональных камер AXIS позволяет различать детали с разной степенью освещённости.
Смотреть видео >>>

Без WDR

Отсутствие WDR не дает возможности увидеть даже близкие объекты при ярком свете сзади.

С применением WDR

Широкий динамический диапазон даже в темном помещении без освещения позволяет эффективно различать объекты на любом удалении.

Широкий динамический диапазон (Wide Dynamic Range, WDR) — это технология, позволяющая расширить рабочий диапазон камеры между самыми темными и самыми светлыми участками изображения.

Производители камер применяют различные способы увеличения динамического диапазона, и для достижения наилучшего результата многие решения используются совместно.

Существует два типа тональной компрессии. При глобальной тональной компрессии все пиксели обрабатываются одинаково, что означает исключение одних и тех же уровней на всех участках изображения. При локальной тональной компрессии для каждого участка изображения решение о том, какие уровни должны быть исключены, принимается отдельно. Локальная компрессия требует значительно больше процессорных ресурсов, но обеспечивает исключительное качество результата.

1. Динамическая контрастность

Самый простой способ, дополняющий WDR, реализован компанией Axis в функции под названием динамический контраст, которая имеется в большинстве камер. При данном способе датчик камеры фиксирует изображение с большей глубиной цвета (внутреннее свойство, связанное с динамическим диапазоном), чем та, которую камера фактически способна передать.

2. Корректировка тона

Затем камера выполняет расширенную корректировку тона, при которой пропускаются некоторые уровни яркости, для того чтобы уменьшить глубину цвета до уровня, приемлемого для экрана компьютера. При этом учитываются как самые темные, так и самые яркие участки изображения, что в результате приводит к хорошей проработке деталей на обоих концах шкалы яркости.

Существует и другая, принципиально отличная от предыдущей (Dynamic Contrast) технология для расширения диапазона. Она называется динамическая съемка (Dynamic Capture). В этом случае камера быстро делает несколько последовательных снимков с разными экспозициями. Затем эти снимки комбинируются, чтобы получить общее составное изображение, в котором будут хорошо проработаны как самые яркие, так и самые темные участки.

При динамической съемке окончательный результат получается путем сочетания нескольких изображений.

Такое композитное изображение будет обладать гораздо большей глубиной цвета — больше той, с которой может справиться экран компьютера.Таким образом, требуется корректировка тонов, точно так же как в режиме динамической контрастности.

Чтобы сделать несколько кадров за время, обычно выделяемое на один кадр, требуется очень быстрая и чувствительная матрица, а также мощный видеопроцессор. Но при этом результирующее изображение с широким динамическим диапазоном будет потрясающим.Такая технология сегодня применяется в некоторых камерах Axis.

Переэкспонировано

На иллюстрации показано, как большой динамический диапазон приводит к переэкспонированию.

Недоэкспонировано

В этом случае показано, как выглядит сцена, к которой приводит недоэкспонирование.

WDR Dynamic Capture

Использование функции WDR Dynamic Capture позволяет получить сбалансированное изображение, сохранив детали на всех участках.

Технология WDR — Forensic Capture является самой передовой в области создания изображений от Axis Communication. Она используется для улучшения качества картинки на высокотехнологичных моделях камер Axis последнего поколения. В данной технологии применяется набор современных алгоритмов, позволяющих снизить уровень шума и усилить сигнал изображения для максимально возможной проработки всех деталей картинки.

Это позволяет получить видеоизображение, которое хорошо подходит для распознавания объектов благодаря адекватному отображению всех деталей и в светлых, и в темных областях даже в самых неблагоприятных условиях освещенности. Смотреть видео >>>

Кроме того, камеры Axis с технологией WDR — Forensic Capture способны легко переключаться между режимом WDR и режимом съемки при недостаточной освещенности. По сравнению с существующей в настоящее время технологией WDR, данный способ упрощает регистрацию и идентификацию важных деталей изображения. Смотреть видео >>>

Чтобы наглядно представить себе, о чём идет речь, сравните уровень проработки деталей на двух приведенных ниже изображениях.

Forensic Capture Off

Изображение, полученное без применения технологии WDR — Forensic Capture.

Forensic Capture On

Изображение, полученное с применением технологии WDR — Forensic Capture.

Для съемки сцен с большой разницей в освещенности светлых и темных участков активируйте в камере функцию WDR.

Применение этой функции способно кардинально улучшить изображение. Если к видеонаблюдению предъявляются повышенные требования, может возникнуть необходимость использования камеры с расширенными функциями WDR, например:

WDR — Dynamic Capture или WDR — Forensic Capture.

Для целей детектирования (или криминалистических) и распознавания деталей лучше всего подходит камера с технологией Forensic WDR.

Широкий динамический диапазон WDR в видеокамерах наблюдения

4 июня 2014

Снимая видеокамерой наблюдения темный объект с отдельными яркими участками, вы не сможете рассмотреть на видео какие-либо его конкретные детали. Эта разница в освещении и есть динамический диапазон. Видеокамеры с WDR (wide dynamic range) обладают уникальным программным обеспечением, которое позволяет преобразовывать общую картину с участками различной освещенности в четкое изображение. Это делает их идеальными для осуществления видеозаписи в таких местах, как, например, вход в магазин, где контраст между солнечным светом, поступающим снаружи, и неярким внутренним освещением может быть слишком сильным.

Принцип функционирования широкого динамического диапазона WDR

При съемке видеокамерой наблюдения могут возникать проблемы с засвеченными и темными участками изображениями — она попросту может записывать видео, выбирая среднее между самым ярким и самым темным освещением. В отличие от такого более простого оборудования, камеры видеонаблюдения с современной технологией WDR обладают сложными сенсорами, которые могут генерировать широкий спектр освещения, что позволяет им записывать видео с увеличенным диапазоном.

В дополнение к записи более точного расширенного диапазона освещения, видеокамеры наблюдения с расширенным WDR для получения более качественных изображений используют несколько альтернативных способов выравнивания света. Так, тональное отображение позволяет видеокамере или программному обеспечению автоматически увеличить яркость темных участков и затемнить светлые участки.

Кроме того, видеокамера снимет несколько вариантов одного и того же кадра с различными уровнями экспозиции. Таким образом, получатся недодержанные, а также переэкспонированные идентичные изображения, которые затем будут объединены в одно. Видеокамера выберет из этих изображений наиболее хорошо сбалансированные элементы и сгенерирует их в одно, которое вы в результате и увидите. Этот процесс требует наличие исключительно быстрого и чувствительного сенсора, который доступен лишь в сложных профессиональных камерах.

В каких случаях вам понадобится функция широкого динамического диапазона?

Камеры видеонаблюдения с WDR прекрасно подходят для различных помещений со сложными условиями освещения:

• Выставочные залы, вестибюли и холлы с большим количеством окон, где из-за контраста между внутренним освещением и естественным светом возникают слишком темные и светлые области.
• Видеонаблюдение в помещениях, в которых при открывании двери свет заливает объектив видеокамеры, и внешность входящего человека становится практически неразличима.
• Ночная видеозапись, при которой камера без инфракрасной подсветки может засветить некоторые участки, оставив темными другие.

Перед покупкой видеокамеры наблюдения с WDR ответьте на следующие вопросы:

• Возможно ли сбалансировать освещение в моем помещении? WDR действительно предлагается только в профессиональных видеокамерах наблюдения. Может быть, учитывая ваш бюджет, лучшей альтернативой для того, чтобы лучше сбалансировать видеоизображение, станет установка дополнительных источников света или перемещение уже имеющихся.
• Могу ли я выбрать другое место для моей видеокамеры? Иногда прямо в объектив вашей видеокамеры из оконных и дверных проемов поступает слишком много света, так что может быть вам просто стоит установить свою камеру под другим углом или в другом месте, вместо того, чтобы покупать видеокамеру с WDR.
• Если вы не имеете возможности переместить камеру или добавить дополнительное освещение, профессиональная видеокамера с функцией WDR станет оптимальным решением для ваших задач.

Источник www.cctvblog.com. Перевод выполнен авторским коллективом сайта. Ваши замечания отправляйте администратору сайта. Елена Пономаренко

Поделиться

Твитнуть

Поделится

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Что такое WDR (Широкий динамический диапазон)

Когда нам нужно охранять большое пространство, мы должны обеспечить себя хорошей системой безопасности. Мы уже говорили в предыдущих постах, что камеры видеонаблюдения являются центральной осью любой охранной установки. Это глаза, которые наблюдают и контролируют каждый уголок наших объектов, а также те, которые позволяют нам обнаруживать вторжения и другие опасности. С камерами мы знаем, что происходит. Но камеры должны иметь последние технологические достижения. В этом посте мы объясним, что такое WDR, одна из самых интересных технологий, которые мы найдем в лучших камерах видеонаблюдения.

Что такое WDR?

WDR — это аббревиатура от Wide Dynamic Range. Это технология, которая используется в некоторых видеокамерах и служит для компенсации проблем с воздействием света. С технологией WDR камера компенсирует изображения с темными и яркими областями, в которых наблюдается большая декомпенсация, и мы не можем видеть четкие изображения, если используем обычную камеру. С помощью этой технологии достигается баланс между яркостью и темнотой, заметно улучшая качество изображения и получая более равномерный результат благодаря такой динамической обработке света.

Пример использования этой технологии можно найти в следующей ситуации. Когда камера направлена ​​на окно, мы можем найти области, в которые попадает больше или меньше света. С обычной камерой, без WDR, мы увидим часть изображения очень темной, а другую очень яркой, при этом многие детали будут потеряны. Это может быть нарушением безопасности, поскольку мы можем потерять часть того, что происходит в этой темной области. С технологией WDR достигается баланс, и мы видим всю площадь этого окна с равномерным уровнем освещенности, без потери деталей.

Как работает WDR?

В технологии WDR объектив камеры использует разную скорость затвора, чтобы обеспечить больше света в одних областях изображения и меньше света в других, более ярких. Воздействие на датчик света, который он получает извне, контролируется для получения компенсированного изображения.

• В более светлых областях используется более высокая скорость, поэтому датчик меньше времени подвергается воздействию света.
• В более темных областях скорость затвора медленнее, в результате чего датчик захватывает больше света в течение более длительного времени.
• Оба изображения объединяются для получения окончательного изображения с промежуточным освещением.

Если у нас есть камера, которая ведет наблюдение изнутри здания через окно, области, расположенные дальше от стекла, будут казаться светлее, а те, что ближе, — темнее. При двойной экспозиции, благодаря технологии WDR, мы добьемся резкого и сбалансированного изображения, в котором все пространство предстанет с одинаковым уровнем освещенности.

Камеры с WDR идеально подходят для различных ситуаций, требующих наблюдения очень высокого качества. Некоторые примеры могут быть:

• Когда камера направлена ​​изнутри здания наружу (подъезды, внутренний дворик, улица). Здесь мы найдем области темного света, изменения света из-за движения солнца и т. д.
• Когда камера должна видеть сквозь стеклянные двери или окна, где обычно много отражений, препятствующих равномерному освещению сцены.

Камеры с широким динамическим диапазоном могут стать идеальным решением для предотвращения нарушений безопасности, возникающих в местах с плохим освещением. Сочетание темных областей с очень светлыми областями делает обычные камеры неэффективными. Здесь необходимо произвести замену камер, если они не были запланированы изначально. Это усиливает принцип важности обслуживания системы безопасности: если у нас не будет обслуживаемой и обновляемой системы безопасности, у нас не будет 100% безопасности. Во многих местах этих камер видеонаблюдения не существует по той простой причине, что на момент проектирования установки их еще не было. Поэтому нам необходимо иметь специализированное техническое обслуживание, которое обновляет наше оборудование для обеспечения безопасности.

Камеры True WDR и цифровые камеры WDR (DWDR)

При выборе камер наблюдения с технологией WDR мы должны быть осторожны. Помимо типичных различий между брендами и моделями, мы найдем две камеры, которые, хотя и могут показаться одинаковыми, не являются таковыми: камеры с технологией TRUE WDR и WDR DIGITAL.

В режимах True WDR используется метод комбинирования различных скоростей затвора, в то время как в режимах Digital WDR используется метод программной компенсации.

Камеры с истинным WDR (или истинным WDR) захватывают два изображения с разной экспозицией света и объединяют их в третье изображение, компенсируя интенсивность света для достижения оптимального общего результата освещения. Этот естественный процесс заменен компьютерной компенсацией в цифровых WDR. Здесь создается одно изображение, которое автоматически ретушируется в цифровом виде.

Камеры с настоящим WDR снимают со скоростью 60 кадров в секунду, чтобы достичь такого конечного результата. Для этого им требуется большая мощность для обработки изображений. По этой причине камеры True WDR, хотя и стоят дороже, дают лучшие результаты.

Это один из вопросов, который следует задать вашему установщику систем безопасности при проектировании системы видеонаблюдения: какой тип WDR-камеры мы собираемся купить?

Важность наличия центра приема сигналов тревоги

Камеры видеонаблюдения необходимы для безопасности нашего здания, но мы не можем закончить эту статью, не подчеркнув важность наличия хорошего центра приема сигналов тревоги. Это позаботится о проверке тревог и ложных тревог, которые могут возникнуть, и о мобилизации необходимых ресурсов для их надлежащего реагирования.

В этом посте мы попытались объяснить, что такое WDR, еще одна инновация в меняющемся секторе, который не перестает развиваться, чтобы противостоять все более изощренным стратегиям организованной преступности. И дело в том, что установка безопасности, которая не обслуживается должным образом или не обновляется с использованием новейших технологий, не будет готова выполнять свою миссию.

 

 

 

Широкий динамический диапазон

Сцена с очень яркими и темными областями или контровым светом, когда у ярко освещенного входа находится человек, делает изображение в темных областях практически невидимым.
Камеры безопасности/наблюдения Panasonic имеют функции обработки, которые могут отображать объекты как в ярких, так и в темных областях, чтобы решить эту проблему.

Динамический диапазон камеры безопасности/наблюдения означает диапазон самых ярких и самых темных областей, которые датчик изображения может зафиксировать.
Диапазон областей показывает диапазон освещенности, а отношение этой яркости выражается в децибелах [единица измерения:дБ].

В таблице справа показано соотношение между коэффициентом освещенности и дБ.

Эталон: дБ = 20 log (Самое яркое [лк]/Самое темное [лк])

Освещенность и динамический диапазон

Освещенность объекта является очень важным фактором окружающей среды.
Люкс [лк] используется в качестве индекса, представляющего эту освещенность.
Указывает количество света в единицу времени.
Ориентировочно, лунный свет при полной луне составляет около 0,2 лк.

На рисунке ниже показано соотношение между освещенностью и динамическим диапазоном.

Динамический диапазон человеческого глаза составляет около 100 дБ, а динамический диапазон датчика изображения составляет около 70 дБ. Следовательно, при попытке увидеть темную часть, подобную изображению «А», яркую часть не увидеть.
Также, если попытаться увидеть яркую часть, как на изображении «B», темную часть увидеть невозможно.
В такой среде с широким диапазоном контрастности можно создать изображение с соответствующей яркостью, комбинируя темное и яркое изображения. (Функция WDR)
Камера безопасности/наблюдения с функцией WDR, подобной изображению «C», может записывать четкие изображения в ярких и темных областях путем объединения ярких и темных областей.

Сверхширокий динамический диапазон 144 дБ (Super WDR)

Трудно контролировать фоновую подсветку.
В комнате с большими окнами лицо человека в комнате выглядит темным из-за контрового света.
Хотя повышение яркости делает лицо видимым, есть недостаток, заключающийся в том, что фоновое изображение засвечено.
Super WDR от Panasonic синтезирует изображения с разной выдержкой. Вы можете видеть как светлые, так и темные области.
Снимайте ярко в темных местах с длинной выдержкой и снимайте так, чтобы не засвечивать светлые места с короткой выдержкой.
Путем объединения этих изображений с разной скоростью затвора реализуется широкий динамический диапазон.
Камеры безопасности/наблюдения Panasonic серии EXTEME достигают уровня шума 144 дБ, что на 133 дБ превышает обычный уровень.