Настройка изображения камеры при помощи OSD меню

 

Изображение, полученное от установленной системы видеонаблюдения, не всегда радует специалистов-инсталляторов  и её пользователей. Сразу обвинять в низком качестве картинки продавцов или поставщиков не стоит. Всё-таки сложное профессиональное оборудование требует отладки при установке и учёта самых разнообразных нюансов.

Большинство проблем, связанных с передачей изображения, возникают из-за  неправильной настройки камер наблюдения при их использовании в разных условиях. Например, уличное всепогодное оборудование рассчитано на съёмку и при дневном свете, и в сумерках. Такие устройства обладают широким функционалом. Поэтому при задании параметров конфигурации системы велика вероятность того, что непрофессиональная настройка не позволит обеспечить нормальный сигнал ни в светлое, ни в тёмное время суток.

Возможности камеры определяются используемым в ней процессором. Управление им осуществляется при помощи экранного меню устройства. Функция OSD («On Screen Display») позволяет настроить типовые параметры (контрастность, баланс белого, яркость и т.п.) и активировать дополнительные функции, позволяющие расширить стандартные возможности камеры, такие как, к примеру, настраиваемые маскированные зоны, многозонный детектор движения или компенсация задней засветки (BLC). Изменяя настройки меню, вы сможете управлять процессором и, соответственно, качеством передаваемого изображения.

Меню на экране камеры в большинстве случаев является для пользователей загадкой, так производители не утруждают себя написанием подробных рекомендаций по настройки камер с его помощью. Настраивать оборудование с OSD без чётких указаний сложно. В таких случаях монтажники полагаются на опыт, полученный при работе с аппаратурой других производителей, тем более что основные функции телекамер являются однотипными.

В этой статье мы попробуем разобраться в основных настройках видеоустройств и установке параметров для различных условий работы и целей, используя экранное меню.

К инженерам фирм-инсталляторов часто обращаются с просьбами разобраться в разных, иногда почти мистических проблемах с устройствами видеонаблюдения. К примеру, после покупки и установки нескольких камер, пользователь заметил, что одна из них вместо панорамы улицы показывает белое свечение.  После анализа ситуации специалисты определили, что объектив камеры сильно засвечен. Действительно, функция компенсации засветки попросту не была включена, поэтому уличный свет и блики сильно засвечивали камеру, и что-либо разобрать было практически невозможно. Настройка авторегулировки усиления и компенсации засветки быстро исправили ситуацию, и в очередной раз показала, что основная масса проблем, возникающих с ТВ-камерами, связана с неоптимальными или неверными настройками OSD меню.

Обычно видеонаблюдение ведётся в помещениях с искусственным освещением или на улице, где дневной свет сменяется сумерками и полной темнотой. Для каждого из этих режимов требуются различные настройки спектра, освещённости и цветовой температуры. Рассмотрим задание оптимальных параметров для работы внутри зданий. 

Настройка камеры для помещений с искусственным светом

Обычно источниками внутреннего освещения становятся лампы дневного света. Их цветовая температура находится в диапазоне от 4000 до 6500 К, а спектр излучения попадает в интервал от 350 до 730 нм. Основной проблемой при организации видеонаблюдения в таких условиях становятся отражения от пола, стен и предметов интерьера.

Чтобы устранить засветку объектива, необходимо поработать со следующими параметрами:

SHUTTER. Этот параметр настройки скорости затвора имеет автоматический, а также ручные режимы. Последние станут полезными при съёмке быстрых и медленных процессов в условиях слабой освещённости. Скорость реакции электронного затвора в 1/120, 1/60, 1/50 и т.д. означает доли секунды, за которые происходит открытие затвора и накопление света. Для ярко освещённого помещения рекомендуется устанавливать значения, не превышающие 1/50.  Пример результатов, полученных при съёмке с разным временем срабатывания затвора, представлен на фотографиях.

   

В списке режимов срабатывания затворов можно обнаружить пункт FLK. Так обозначается скорость, равная 1/60 или 1/120. Этот режим позволяет предотвратить мерцание изображения, которое может появиться в условиях искусственного освещения и частоте сети, некратной 50 Гц. Для России это неактуально, так как у нас частота сети равна 50 Гц.

Регулировка усиления (AGC) отвечает за автоматическую корректировку уровня сигнала в зависимости от параметров внешнего освещения. При её правильной настройке можно добиться частичной и даже полной компенсации засветки. Обычно АРУ регулируется либо ступенчато (LOW/MIDDLE/HIGH/OFF) либо относительно плавно: 

С AGC связана ещё одна полезная функция D-WDR (расширение динамического диапазона). Многие пользователи устройств видеонаблюдения сталкивались с тем, что камера, снимающая одновременно затенённые и ярко освещённые (например, людей на фоне яркого света от окна), не может правильно отобразить детали изображения, находящегося в тени, и поэтому эта часть получается слишком тёмной. D-WDR помогает усреднить яркость изображения и избежать потери контрастности. Её использование позволяет достичь одинаково хорошего различение как затенённых, так и ярких деталей изображения. Для демонстрации возможностей  этой функции мы поместили предмет на фоне источника искусственного света. 

Установка низкого значения WDR приводит к тому, что при попадании в кадр тёмных и светлых зон одновременно камера жертвует контрастностью, пытаясь охватить максимальную градацию яркости. Задание режима HIGH определяет предельную ширину динамического диапазона, что приводит к заметному улучшению качества и усреднению яркости изображения.   

Некоторые камеры с D-WDR могут работать в двух режимах: INDOOR (внутри помещения) и OUTDOOR (для улицы). Внутри зданий для таких устройств рекомендуется устанавливать режим INDOOR.  

Следующей проблемой при использовании камер в помещениях может стать их ослепление источниками света, направленными непосредственно в объектив. В такой ситуации хорошей картинки настройкой AGC и регулировкой скорости затвора добиться не получится. На помощь в этом случае придёт использование функции подавления засветки: HLC (Highlight Compensation),BLC (Backlight Compensation) или SBLC (Super Backlight Compensation). Их использование поможет снизить влияние имеющихся источников света.

BLC имеет не только автоматический, но и ручные режимы, используя которые можно выделить отдельные зоны для обработки. Позонная настройка требуется в случаях, когда в кадр одновременно попадают объекты, требующие идентификации, и источник встречного света. Примером ситуации может служить считывание номера авто в ночное время, когда в кадре находятся и гос. номер и ослепляющий свет фар.

Наглядную работу HLC можно оценить на следующих фотографиях:


При включении HLC камера автоматически маскирует источник яркого света. При этом улучшается отображение объектов, находящихся вокруг светового источника.

Задание цветопередачи

В условиях искусственного освещения чаще всего возникает необходимость регулировки баланса белого. Настройку WHITE BALANCE можно осуществлять в режиме автоматического управления или отслеживания, а также с помощью ручной подстройки, что позволяет добиться высокого качества передачи в сложных условиях освещённости с индивидуальными параметрами. Изменение баланса белого поможет привести цветовую гамму картинки с камеры  в соответствие с реальными оттенками.

В камерах обычно есть несколько различных режимов:

ATW - настройка баланса белого в автоматическом режиме в пределах температуры цвета от 1800°K до10500°K.

AWC – слежение за балансом белого в автоматическом режиме. При его использовании видеоустройство станет автоматически управлять балансом, исходя из внешнего окружения. Эта функция отличается от предыдущей тем, что работает над коррекцией постоянно, в отличие от ATW, который делает однократную автоматическую настройку.

MANUAL – режим ручного управления. В случае неправильной передачи цветов при использовании автоматических режимов можно с помощью имеющихся ползунков задать вручную на экране уровень синего (BLUE) и красного (RED) оттенков.

AWCSET (адаптационные настройки баланса). Чтобы получить оптимальные настройки, необходимо установить перед камерой белый лист и нажать ENTER. При изменении каких-либо параметров освещённости процедуру придётся повторить

INDOOR (внутри помещения) – данный режим следует использовать, если камера расположена внутри помещения. Он поможет задать баланс белого цвета для цветовой температуры, находящейся в диапазоне от 4500°K до 8500°K.

В итоге, при грамотной настройке устройства при работе внутри помещения, картинка будет такой:

OUTDOOR (вне помещения) – эта установка поможет в автоматическом режиме настроить баланс белого для  температуры цвета от 1800°K до 10500°K. Именно в этот температурный диапазон в течение суток попадает солнечный свет. Установка режима OUTDOOR обычно даёт правильную цветопередачу при размещении камеры на улице.

II. Настройка камеры для работы на улице в дневное время

Проблемы, с которыми может столкнуться инсталлятор при запуске системы, как правило, связаны со следующими сложностями:

- Засветкой, вызываемой отражением света от окружающих объектов и бликами;

- Сменой условий освещённости. В сумерках или при пасмурной погоде картинка заметно теряет в качестве. По тем же причинам возможно повышение зашумленности изображения.

Правильную настройку устройства можно оценить на фото:

Борьба с бликами и засветкой ведётся точно так же, как и в случае расположения камеры внутри помещения. В солнечные дни при естественной высокой освещённости необходимо настроить электронный затвор и отрегулировать степень открытия диафрагмы (IRIS):

Если такая подстройка результатов не даст, то компенсацию засветки можно попробовать провести с помощью функций BLC или WDR. При выставлении автоматической регулировки усиления в позицию MIDDLE или HIGH колебания освещённости не смогут оказывать сильного влияния на итоговую картинку.

Для устранения шумов следует использовать функцию шумоподавления Dynamic Noise Reduction (DNR):

Уровень подавления шума следует выставлять на максимальное значение:

III. Настройка камеры для работы на улице в тёмное время суток

Следует сразу иметь в виду, что качество ночного видеонаблюдения всегда будет уступать дневным съёмкам. Лучшим способом получения приемлемого результата является применение инфракрасной подсветки.

В ночное время видеонаблюдение чаще всего ведётся в чёрно-белом режиме, так как чувствительность устройства при этом выше. Съёмка в цветном режиме происходит без инфракрасного фильтра, что даёт значительные искажения при передаче видеосигнала в тёмное время суток. Поэтому для камер, работающих круглосуточно, необходимо устанавливать режим работы на AUTO:

Смена в камере режима «день/ночь» может происходить автоматически, либо с помощью ручной установки. Вручную можно принудительно задать любой необходимый режим. В автоматическом режиме можно использовать дополнительные возможности, например, задержку по времени, что позволит избежать ошибочных переключений при кратковременном затемнении объектива.

Иногда режим автоматической смены «дня и ночи» может содержать дополнительные настройки:

S-LEVEL и E-LEVEL - это начальный и конечный уровени освещённости, при которых устройство будет переходить в нужный ночной (S-LEVEL) или дневной (E-LEVEL) режим.

Некоторые модели телекамер содержат и уже упоминаемую нами полезную возможность компенсации засветки, вызванной инфракрасными осветителями (SmartIR):

При использовании этой функции возможна установка области экрана, где и будет действовать компенсация засветки. Для определения границ используется пункт меню под названием Area. Благодаря ему, можно изменять параметры размеров по ширине (width) или высоте (height), а также перемещать область влево-вправо (left/right) или вверх-вниз (top/bottom).

Результат от применения настроек Area можно оценить на фото:

В целом, качество работы Smart IR почти не уступает Intelligent IR, и скорость срабатывания компенсации в этих случаях почти одинаковая. Идентификация лица человека в 1-2 метрах от источника света отличная:

Однако не все модели камер позволяют проводить съёмку в ИК-спектре. Если устройство не чувствительно к ИК-освещению, то можно использовать режим SENS-UP, который способен накапливать заряд в течение длительного времени в светочувствительных ячейках, формируя довольно качественное изображение.

SENS-UP x64 означает, что считывание «картинки» с матрицы происходит через промежуток, равный 1/50*64 секунды, т.е. в 64 раза медленнее, чем самое длительное время срабатывания электрозатвора камеры, равное 1/50 секунды.

Пример действия функции накопления в режимах x2 и x256:

При ночной съёмке шум на изображении становится заметнее, так как при слабой освещённости величина полезного сигнала становится сопоставимой с величиной зашумления. Для подавления шумов используются разнообразные алгоритмы цифровой фильтрации.

Наиболее распространённым можно назвать алгоритм 3DNR. Цифра «3» обозначает, что здесь анализируется не только двухмерный сигнал, но и последовательность кадров во времени, то есть учитывается ещё и третья координата. Если просуммировать сигнал за определённый промежуток времени, то наложение нескольких картинок способствует частичной компенсации шума. Уровень шумоподавления выставляют обычно на значение, близкое или равное максимальному.

Дополнительные функции OSD:

CAMERA ID даёт возможность присвоить устройству собственный текстовый идентификатор, номер или, к примеру, описание мета установки, а также задать в кадре область для его отображения.  

MOTION DET (детектор движения) имеет ряд настроек: задание чувствительности, радиуса действия и т.п. Эта функция, в основном, направлена на повышение эффективности наблюдения. Если камера фиксирует движение, то передаёт сигнал оператору и сокращает время реакции.

PRIVACE (настройка скрытых зон) позволяет задать зоны, не желательные для наблюдения, и даёт возможность настроить до четырёх зон сразу.

Охватить все комбинации настройки телекамер в одной статье не представляется возможным. Но, зная назначение параметров OSD меню и их влияние на изображение, понять, какие именно функции требуют изменения для получения качественного изображения в различных условиях становится гораздо проще.