Разрешение видеокамер: что это и как его выбирать

Разрешение IP-камеры - это количество пикселей на ее матрице по горизонтали и вертикали. Например, 1920×1080 означает 1920 точек в ширину и 1080 в высоту. Данный параметр определяет, насколько четко будут видны детали на полученном видео, однако его итоговое качество зависит и от других составляющих. Более того, для разных сцен (дом, улица, офис, промышленный объект и т.д.) нужны разные разрешения. Специалисты Vizzara расскажут обо всех этих нюансах и дадут подробное руководство по выбору камер для видеонаблюдения. Оно поможет вам найти то, что подойдет для ваших задач и не перегрузит систему.

Подробнее об основах

Чем выше разрешение камер видеонаблюдения, тем больше информации можно получить о происходящем в кадре. Это нужно для идентификации лиц и мелких объектов, а также для систем распознавания автомобильных номеров. Кроме того, высокое разрешение позволяет охватить широкую зону одной камерой вместо нескольких.

Однако это еще и нагрузка на систему. Для обработки качественных видео нужен мощный сервер для видеонаблюдения, а для хранения полученных файлов - достаточно объемное хранилище. При передаче такого потока с возрастает нагрузка на сеть.

От разрешения зависит и способность камер снимать в темноте. Чем больше пикселей на матрице, тем меньше света попадает на каждый из них. Это может привести к помехам и ухудшению качества ночной съемки. Как итог, видеокамеры со слишком высоким разрешением не подходят для этой задачи - картинка получится темной и «шумной».

Во время проектирования системы следует учитывать реальные потребности объекта. Бывают сценарии, в которых достаточно Full HD или даже просто HD, когда как 4K - избыточно.

Как понимать обозначения

Разрешение IP-камер видеонаблюдения измеряют в мегапикселях (Мп, Mp, Mpx). Приставка «мега» означает миллион. Количество Мп можно вычислить перемножением точек по горизонтали и вертикали матрицы. К примеру, разрешение 1920×1080 - это 2,07 миллиона пикселей, но в характеристиках указали бы просто 2 Мп (с округлением в меньшую сторону).

Символ «p» означает прогрессивную развертку (progressive scan) и указывает на количество пикселей по вертикали. Например:

• 720p - это 1280×720 точек (HD 720P или просто HD);
• 960p - 1280×960 (HD 960P);
• 1080p - 1920×1080 (Full HD);
• 2160p - 3840×2160 (4K).

Прогрессивная развертка - это стандарт для большинства современных видеокамер. Она четче фиксирует движущиеся объекты, если сравнивать со строчной, которая была характерна для аналоговых систем наблюдения.

Число пикселей по горизонтали обозначают символами «H» (точное количество) или «K» (округленное в тысячах):

• 960H - 960 точек в ширину. Этот стандарт разрешения применялся в аналоговых системах видеонаблюдения.
• 2K - примерно 2000 пикселей. Так обычно называют разрешения 2048×1080 и 2560×1440.
• 4K - около 4000 пикселей. Это обозначение как правило связывают с 3840×2160.

До того, как появились цифровые камеры, в мире господствовали аналоговые системы видеонаблюдения (ныне устарели и мало где применяются). В них изображение не делится на точки, а передается непрерывным сигналом. Это иной принцип работы, поэтому и обозначения тоже другие. Качество картинки измеряли не в пикселях, а в ТВЛ - вертикальных линиях, помещающихся в кадре (TVL - Television Lines). Чем их больше, тем лучше изображение.

Разрешения во времена аналоговых видеокамер тоже были другими:

• QCIF (176×144). Худшее из всей пятерки. На записи можно только распознать, есть ли в кадре движение или нет. Низкое разрешение - низкое качество, поэтому разобрать детали не получится. С другой стороны, такие видео весят мало, и их можно передавать даже по каналам со скоростью до 128 Кбит/с.
• CIF (352×288). Это разрешение называют «усеченным полем» или просто «четвертькадром». Оно помогает экономить трафик.
• 2CIF (704×288). Разрешение по вертикали такое же, как у CIF, а по горизонтали - вдвое шире. Это хорошо для панорамного наблюдения (например, если камера должна снимать вдоль коридора). Такой формат еще называют «длинным кадром». 2CIF-видео весят почти в два раза меньше тех, которые записаны в разрешении D1, что экономит пространство на диске.
• DCIF (528×384). Более расширенный кадр, по сравнению с CIF.
• D1 (704×576). Лучшее разрешение из тех, что были тогда. Это полный кадр, который качественнее 540 ТВЛ. Видео, записанные в разрешении D1 - самые «увесистые» из всей пятерки.

Популярные форматы

Самые известные в наше время:

• SD (Standard Definition) - 480p (720×480, 4:3) и 576p (720×576, 4:3). Некогда стандартное разрешение видеокамер. Применялось в ранних цифровых системах. Отличается невысокой детализацией.
• HD (High Definition) - 720p (1280×720, 16:9). Первый формат высокой четкости. Обеспечивает приемлемую детализацию.
• Full HD - 1080p (1920×1080, 16:9). Современный стандарт для камер видеонаблюдения.
• 2K - 1440p (2560×1440, 16:9) и DCI 2K (2048×1080, 17:9).
• 4K - 2160p (3840×2160 или 4096×2160, 16:9).
• 5MP, 8MP, 12MP и более - сверхвысокие разрешения для специфических задач.

Числа 4:3 и 16:9 - это пропорция ширины кадра к его высоте, или просто «соотношение сторон». Данный параметр влияет на охват сцены и восприятие изображения. Так, 4:3 используется для узких пространств, а 16:9 - для широких углов обзора и панорамных съемок.

Оптимальное разрешение для IP-камер

Выбирать нужно в зависимости от условий съемки:

• Для домашнего наблюдения (контроль входа, двора) хватит камеры с разрешающей способностью 1-2 Мп (720p - 1080p) или даже меньше.
• В офисах и магазинах рекомендуется как минимум 2 Мп (Full HD). Этого разрешения достаточно для распознавания лиц и контроля кассовых зон.
• Для стандартного наблюдения вне помещений хватит камер на 1-2 Мп (720p - 1080p). Главное в этих условиях - светочувствительность объектива, и на разрешениях выше Full HD она будет все хуже и хуже.
• Если речь об обзорной камере, промышленных объектах, складах и т.д. - нужно 2-4 Мп (1920×1080 - 2560×1440).
• Камеры видеонаблюдения на 5 и более Мп целесообразны только для мониторинга больших и хорошо освещенных пространств: парковок, концертных площадок, крупных залов, стратегически важных объектов и т.д.

Выше разрешение - выше требования

Недостаточная пропускная способность сети приведет к задержкам, потерям кадров и снижению качества изображения с камер. Оптимальные значения:

• 720p (1 Мп) - около 1-2 Мбит/с;
• 1080p (2 Мп) - 4-6 Мбит/с;
• 4K (8 Мп) - 15-25 Мбит/с.

Для систем видеонаблюдения, в которых задействованы несколько и более камер, важно использовать гигабитные коммутаторы и стабильное интернет-соединение.

Чем выше разрешение, тем больше места должно быть выделено под архив. Например, одной IP-камере, записывающей в Full HD, нужно 60-100 ГБ в сутки, а другой, которая снимает в 4K - до 300 ГБ. Примерный объем архива для 1 устройства на 30 дней:

• 1 Мп - 1 ТБ;
• 2 Мп - 2-3 ТБ;
• 4К - 8-10 ТБ.

Оптимальный выбор - жесткие диски, разработанные специально для систем видеонаблюдения (Surveillance HDD). Они долговечны и рассчитаны на круглосуточную запись.

Использование современных алгоритмов компрессии позволяет экономить ресурсы хранилища и снижать нагрузку на сеть:

• H.264 - стандартный кодек в современных системах видеонаблюдения. Снижает размер файлов, но все равно требует больше места, чем новые форматы.
• H.265 (HEVC) - уменьшает объем данных на 30-50% эффективнее, чем H.264.
• H.265+ - улучшенный вариант H.265. Отличается более совершенной компрессией - снижает размер файлов при статичных сценах.

Помимо сжатия видео, есть и другие меры по оптимизации работы камер:

1. Используйте детекцию движения. Запись будет включаться только при активности в кадре.
2. Снижайте частоту кадров и/или битрейт, если высокая детализация не критична.
3. Выбирайте Surveillance HDD - жесткие диски, разработанные под видеонаблюдение. Продумывайте сроки хранения записей в архиве.

Что еще учесть?

Разрешение IP-камер - не единственный параметр, влияющий на качество съемки. В условиях недостаточного освещения (например, ночью или в сумерках) картинка может получится размытой, даже запись ведется в 4K. Это связано с размером пикселей матрицы: чем выше разрешение камеры, тем они мельче, а значит, поглощают меньше света. Оптимальный баланс между качеством изображения и светочувствительностью достигается при разрешении 2 Мп (1080p, Full HD). Именно под него разработано большинство LI-сенсоров (Low Illumination), которые обеспечивают хорошую детализацию при слабом освещении.

Чтобы контролировать всю зону наблюдения, нужно обращать внимание на угол обзора IP-камеры. Широкоугольные объективы (120° и больше) охватывают большую площадь, но уменьшают детализацию на дальних расстояниях. Узкоугольные (менее 90°) обеспечивают четкую картинку в центре кадра, но покрывают меньшую зону. Выбор зависит от задач видеонаблюдения: для двора или склада подойдет широкоугольная камера, а для входа или кассовой зоны - с узким углом обзора.

Важно и частота кадров (FPS - Frames per Second). Для офиса и дома достаточно 15-20 кадров в секунду. Чтобы фиксировать быстрые движения (например, на дороге или при контроле кассовой зоны), нужно 30 к/с.

Видео, записанное IP-камерой, передается по сети, и процесс обработки сигнала занимает время. С высоким разрешением растет и объем данных, которые нужно закодировать и отправить, что увеличивает задержку (Time Lag). Например, для камер 720p она может составлять 0,1-0,7 секунд, а для 4K - еще больше. Чтобы минимизировать лаги, оборудование системы для видеонаблюдения должно быть с мощным процессором, будь он в сервере или самой камере. Необходима и поддержка кодека H.265 или хотя бы H.264 - они сжимают видео без потери качества.

Во время работы видеокамера выделяет тепло, особенно при использовании ИК-подсветки. Перегрев может привести к сбоям или повреждению устройства. Чтобы избежать этого, следует учитывать:

• Энергопотребление. Чем оно ниже, тем меньше нагрев. Однако зимой маломощные камеры могут замерзать, а их ИК-подсветка будет слабой.
• Материал корпуса. Металл рассеивает тепло лучше пластика. В камерах высокого класса устанавливают ребристые радиаторы для дополнительного охлаждения.
• Светочувствительность. Если она достаточно высокая (> 0,009-0,001 люкс), то камера может работать в темноте даже без ИК-подсветки, что снижает энергопотребление и нагрев.

Стоимость камеры видеонаблюдения зависит от характеристик, но высокая цена не всегда означает лучшее качество. На рынке есть модели с достойными параметрами, но при выборе важно учитывать репутацию производителя, поддержку обновлений и доступность технической помощи. Камеры известных брендов дороже, но их надежность выше.

Проблемы с настройкой, обновлениями прошивки или подключением к сети могут потребовать помощи специалистов. Желательно приобретать камеры у официальных дилеров, так как покупка у сторонних продавцов (например, на AliExpress) часто исключает возможность получения оперативной технической поддержки.

Ошибки при выборе

Многие заказчики следуют простому правилу: чем выше разрешение видеокамеры, тем лучше качество. Однако 2K- и 4K-устройства не всегда оправданы. Например, если в камера снимает общий план на большом расстоянии, то детали объектов могут остаться неразборчивыми, даже если в ее настройках выставлено высокое разрешение. Кроме того, 4K требует больше пропускной способности сети, как и места на жестком диске. А если нужно снимать в темноте, то все, что выше 1080p, противопоказано из-за низкой светочувствительности.

Кроме разрешающей способности, у камеры видеонаблюдения есть и другие важные аспекты:

• Оптика. Светосильные объективы улучшают детализацию и снижают шумы.
• Размер матрицы. Чем она крупнее, тем лучше видеокамера снимает в темноте или при слабом освещении.
• Качество записи во многом зависит от настроек в ПО для видеонаблюдения.
• Освещение в зоне мониторинга. Если оно низкое, то даже камера на 8 Мп выдаст нечеткое и шумное изображение, когда как устройство с хорошей матрицей на 2 Мп - более разборчивую.
• Помимо «железа» и софта, важно и правильное подключение камер видеонаблюдения.

Подводим итоги

Разрешение для IP-камеры должно соответствовать поставленным задачам, условиям съемки и возможностям оборудования. HD и Full HD остаются оптимальными вариантами для домашней системы видеонаблюдения. Минимум для офисов и кассовых зон - 2 Мп. Если нужна высокая светочувствительность, то допустимый максимум - 1080p. Для складов и промышленных объектов следует выбирать среди камер на 2-4 Мп. Все, что больше - это для крупных и хорошо освещенных пространств.

Перспективы в данной области обнадеживают. Развитие алгоритмов сжатия и технологий сенсоров позволит в будущем получать более четкое изображение без чрезмерной нагрузки на сеть и хранилище. Стоимость видеокамер, которые сегодня считаются дорогими, неизбежно упадет, потому что они уступят место новым, улучшенным моделям.