Система цифрового шумоподавления DNR+ в уличных камерах.

Новое поколение цифровых процессоров обработки видеоизображения (DSP – Digital Signal Processor) обеспечивают столь впечатляющее улучшение качества изображения видеокамер, что это требует отдельного рассмотрения, которое мы представляем в этой статье.

Вычислительная мощность новых процессоров дает возможность применять такие методы цифровой обработки видеосигнала, которые раньше невозможно было использовать. Новая цифровая система шумоподавления DNR+ позволяет в разы повысить чувствительность камер нового поколения.

В видеокамерах более ранних моделей система шумоподавления представляла собой набор схемотехнических решений, т.е. это отдельный функциональный узел, занимающий существенное место на печатной плате видеокамеры и состоящий из дискретных элементов и микросхем. Такие системы шумоподавления работают достаточно эффективно, но использование дискретной элементной базы существенно увеличивает стоимость видеокамеры.

В системе цифрового шумоподавления DNR+ обработка видеосигнала происходит на программном уровне. С помощью специальных алгоритмов в видеосигнале существенно снижается уровень шумов, что позволяет при низком уровне освещенности повысить уровень соотношения сигнал/шум и таким образом повысить общую чувствительность видеокамеры. Эффективность работы системы DNR+ можно посмотреть на следующих тестовых изображенияx , полученных в одинаковых условиях освещенности с включенной и отключенной системой шумоподавления.

Рис.1 DNR off		Рис.2 DNR on

Из рис.2 хорошо видно существенное уменьшение шумов на изображении после включения системы шумоподавления. Изображение стало гораздо более информативным – достаточно отчетливо читаются показания люксметра, хорошо различимы маленькие кресты в белых квадратах, лучше видны маленькие кресты в темных квадратах.

Для сравнения работы системы шумоподавления DNR+ и вообще чувствительности видеокамер ниже на Рис 3. приведено изображение популярной видеокамеры КРС-S650СНQ , полученное в тех же условиях измерений при освещенности 0,5 люкс

Существует еще одно преимущество системы DNR+. Оно проявляется при цифровой записи видеосигнала с применением алгоритмов сжатия семейства MPEG при использовании компьютерных систем видеозаписи или видеорегистраторов.

Напомним, что при сжатии видеоизображения с помощью алгоритмов этого семейства (MPEG-2, MPEG-4, H.264) используются опорные кадры, а последующие кадры записываются только как изменения относительно опорного кадра. При отсутствии у видеокамеры системы шумоподавления, зашумленное изображение выглядит как хаотичное перемещение мелких элементов – «снега» - Demo DNR Off. Даже если в поле зрения камеры никакого движения нет, хаотичное перемещение снега создает эффект постоянного движения в кадре и всегда есть изменения последующих кадров относительно опорных. Это увеличивает дисковое пространство, занимаемое записью видеосигнала от такой видеокамеры.

При использовании системы шумоподавления DNR+, шумы хотя и не исчезают полностью, но имеют более статический характер Demo DNR On. Поэтому разница между опорным кадром и последующими оказывается минимальной и запись занимает меньший объем дискового пространства.

Оценим экономию дискового пространства, обусловленную работой системы DNR+.
Чтобы обеспечить наличие движения в кадре, перед видеокамерой установим медленно вращающийся вентилятор Demo DNR Off , Demo DNR On. Установим низкую освещенность, так чтобы шумы были уже заметны. Произведем запись изображения с видеокамеры сначала в течение десяти секунд с отключенным DNR, затем в течение десяти секунд с включенным DNR. Запись производим с помощью системы Video IQ7. В результате получаем размеры файлов записанных с выключенной DNR и с включенной DNR, которые отличаются в 2,4 раза.
Расчеты размера архива, произведенные с помощью встроенного калькулятора системы Video IQ7 дают похожие результаты. Они приведены на рисунках 4 и 5.

Рис.4 Расчет размера архива (DNR Off)		Рис.5 Расчет размера архива (DNR On)

Как видно из расчетов калькулятора, размер суточного архива для камеры без системы шумоподавления превышает аналогичный размер для камеры с DNR+ в 2,43 раза.

Достаточно трудно точно сказать, насколько данное соотношение, полученное в лабораторных условиях соответствует съемке на реальных объектах, но то что эффект экономии дискового пространства имеет место – это очевидно.

В уличных видеокамерах NG-5162VF DN и NG-5172VF DN система DNR+ по умолчанию включена. Кроме того, у монтажника существует возможность настроить камеру через OSD меню при подготовке к монтажу. В том числе, что касается системы шумоподавления, есть возможность настроить степень подавления шумов с помощью опции LEVEL. Однако следует учитывать, что при выборе высокого уровня подавления возможно «замыливание» мелких элементов изображения.

В заключение хотелось бы отметить, что использование новейшей элементной базы при производстве видеокамер позволило существенно снизить их стоимость по сравнению с более ранними моделями, при гораздо более высоких технических характеристиках. К примеру, стоимость рассмотренной в этой статье уличной видеокамеры «день-ночь» высокого разрешения NG-5162VF DN с варифокальным АРД объективом составляет от 5000 руб (156$). В то же время, к примеру, минимальная цена на рынке уже упоминавшейся здесь видеокамеры известного корейского производителя KPC-S650CHQ, значительно уступающей NG-5162VF DN по техническим характеристикам , составляет 5400 руб (170$) – и это при том, что для использования ее на улице нужно еще купить объектив с АРД и гермокожух с кронштейном. (цены взяты из открытых прайс-листов официальных дилеров).