Вильям Ф. Шрейбер,
Массачусетский технологический институт
Перевод с английского: Корпорация D&K, 2003
В III в. н.э манихейцы (персидская религиозная секта) разделили мир на два состояния: духовное противопоставили материальному. С тех пор мы следуем модели дуализма манихейцев практически в каждом аспекте своего существования: любовь противопоставляем сексу, искусство коммерции, пишем "ЕЩЕ" - читаем "ИСЧО". Даже технические умы не свободны от этого. Мы с не меньшим увлечением играем в дуализм: Beta vs. VHS, аналоговые форматы противопоставляются цифровым, DVD сравнивается с DivХ.
Под влиянием плюрализма, свойственного цифровым телевизионным стандартам, включающим 18 различных телевизионных форматов, двойственность манихейцев принимает совершенно новые формы. Наиболее очевидная из них - это сравнение HDTV и SDTV или телевидения высокой четкости с телевидением стандартной четкости. Вы, скорее всего, уже поняли, что стандартное разрешение - это эвфемизм, и что высокое разрешение для широкоэкранных домашних кинотеатров последних моделей - именно то, что надо. Однако технические возможности позволяют говорить о двух различных подходах к созданию HDTV изображения, и на этой почве возникает новое технологическое разграничение: разрешение 1080i против 720p.
Комитет передовых телевизионных систем (ATSC), родивший 18-главое чудовище, заявляет, что оба разрешения отвечают требованиям, предъявляемым к телевидению высокой четкости (HDTV). Эту точку зрения разделяет и Ассоциация производителей бытовой электроники, влиятельная профессиональная группа, представляющая изготовителей аудио-видеопродукции для телевидения и других применений. Однако по разным причинам остальные участники полемики вокруг высокого разрешения (HD) занимают противоположные позиции.
Большинство производителей телевизионной продукции, имевших четкую позицию к моменту написания этой работы, выбрали воспроизведение HDTV с разрешением 1080i. Среди них CBS, NBC, HBO и Гарри Сомерфильд (Harry Somerfield), технический редактор этого журнала. Тем не менее, все остальные утверждают, что разрешение 1080i заметно хуже и, что изображение в формате 720p лучше выглядит, более соответствует новым технологиям отображения и, следовательно, предпочтительнее для будущего цифрового ТВ. По эту сторону разделительной полосы находятся ABC, Fox, компьютерная индустрия, а также телевизионный гуру Джо Кейн (Joe Kane) из Научного института визуализации изображения. В то же время отдельные специалисты заявляют, что при отображении на реально существующем оборудовании различия между форматами столь незначительны, что сама по себе полемика является деструктивным развлечением.
true2Мы же никогда не уклоняемся от дискуссий, поэтому давайте сравним разрешение 1080i с 720p. Кто же все-таки прав? Какая из двух картинок выглядит лучше? И имеет ли, вообще, полемика смысл? Взглянем на цифры.
Считая пиксели
Производить подсчеты, выводить формулы предпочитают защитники разрешения 1080i. Обратимся к строкам развертки: число 1080 больше, чем 720, не так ли? Поэтому в данном случае предпочтительнее оказывается метод подсчета "пикселей" (точек, составляющих изображение).
Совершим простейшие арифметические действия: умножим число текущих вертикальных пикселей в каждом формате на число горизонтальных пикселей. В формате 1080i: 1080?1920 = 2,073,600 точек. В формате 720p: 720?1280 = 921,600 точек. После подсчета пикселей выясняется, что в формате 1080i точек оказывается более чем в 2 раза больше по сравнению с форматом 720p и, следовательно, он более чем в 2 раза четче.
Смотрим на часы
Однако цифры - это еще не все. Существует отличие, опирающееся на значения символов "i" и "p". 1080i - это "чересстрочный" формат, а 720p - "прогрессивный". В каждом формате используется особый способ превращения ряда статичных изображений в движущуюся картинку. При чересстрочной развертке неподвижное изображение или "кадр" создается за счет сканирования двух наборов чередующихся строк или "полей" (полукадров). При прогрессивной развертке кадр создается за один прогон.
Если развертка изображения в обоих форматах осуществляются с одинаковой скоростью, т.е. в секунду происходит равное число прогонов, преимущество прогрессивной развертки становится очевидным, так как сканируется полное изображение (кадр), а не половина изображения (поле). В рамках этой развертки выводится меньше точек и строк, но развивается удвоенная скорость.
Итак, теперь встал вопрос хронометража. Как разъясняет компания ABC (Эй-Би-Си) на своем сайте в разделе FAQ (часто задаваемые вопросы и ответы на них): "Сравнивать число строк разрешения в изображениях с прогрессивной и чересстрочной разверткой не совсем корректно. В период времени, требуемый в формате 720p для вывода изображения в 720 строк, в формате 1080i выводится изображение только в 540 строк. И за то время, пока в формате 1080i выводится изображение в 1080 строк, в формате 720p заканчивается вывод 1440-й строки".
Как подчеркнул представитель фирмы Sony Фил Эбрем (Phil Abram), сравнение справедливо только в том случае, если хронометраж (скорость обновления изображений) остается постоянным. Действительно, этот факт может служить доказательством. По мнению Джо Кейна (Joe Kane), в то время как в телевидении стандартной четкости допускаются различные темпы обновления изображения, в первом поколении цифрового оборудования изображение обновляется посредством трассировки новых полей или кадров поперек экрана один раз в каждую шестидесятую (1/60) долю секунды. Любое изображение, передаваемое медленнее, будет вновь преобразовано оборудованием, для того чтобы помешать медленно движущимся кадрам вызвать видимое мерцание изображения.
Пространственное разрешение против временного
Истина состоит в том, что изображения в обоих форматах, 1080i и 720p, выглядят лучше в разных условиях. Формат 1080i предназначен для воссоздания мелких деталей в неподвижных кадрах и изображениях при незначительном движении или полном его отсутствии. Этот формат лучше всего подходит для "пространственного разрешения". Независимо от того, как долго приходится создавать картинку, она будет содержать больше строк, больше точек. Система отлично функционирует до тех пор, пока отсутствует движение. Помните, как два поля (полукадра) создают кадр? Если объекты перемещаются, траектория движения между чередующимися полями изменяется. Это вызывает "артефакты движения" (помехи изображения) или видимое искажение похожие ступенчатый рисунок на диагональном контуре.
Формат 720p имеет преимущества в воспроизведении движения. Он не вносит видимых искажений независимо от скорости движущихся объектов, поэтому обладает лучшим "временным разрешением". Однако при остановке часов неподвижные кадры не будут выглядеть четко, потому что в распоряжении формата 720p находится меньшее число точек и строк.
Противопоставляя в соответствии с дуализмом манихейцев статичные и движущиеся изображения, определим, какие из них воздействуют на характеристики картинки в большей степени? По Кейну (Kane) производительность формата 1080i постоянно варьируется между 540 и 1080 строками в зависимости от объема движения в изображении на каждый данный момент. "Основная идея телевидения состоит в получении движущихся изображений. Соответственно, когда есть движение, обычное разрешение, как правило, всегда оказывается значительно ниже 1080. Маловероятно, чтобы изображение достигло когда-либо разрешения 1080. Вычисления, берущие за основу средние значения параметров движения, подразумевают, что вертикальное разрешение достигает приблизительно 635 строк. Эти цифры не соответствуют средней величине, так как фактическое разрешение определяется количеством движения. При этом формат 720p постоянно располагает массивом в 720 строк. Я полагаю, что формат 720p в настоящее время - наилучшее направление развития отрасли".
Впрочем, не переживайте слишком за временное разрешение. Как подчеркивает Эд Милбоурн (Ed Milbourn), управляющий перспективным телевизионным планированием фирмы Thomson: "Кинофильмы имеют ужасное временное разрешение". Они снимаются со скоростью всего лишь 24 кадра в секунду, а это медленнее, чем в 1080i и 720p! Чтобы минимизировать дрожание изображения, киномеханики открывают обтюратор дважды за один кадр. Тем не менее, 35 мм фильм является стандартом для всех телевизионщиков, а характеристика "как в кино" самой высокой похвалой.
Согласно Милбоурну, книжное определение истинного телевидения высокой четкости включает: разрешение примерно в два раза превышающее разрешение современного аналогового стандарта NTSC, широкоэкранное изображение, цифровой звук. Этим требованиям отвечают оба формата и 1080i, и 720p.
Как насчет дисплея?
Легко говорить о теоретических границах технических решений. А что же существенного можно добавить о технических решениях в наших домашних кинотеатрах и телевизионных сетях? Здесь, все развивается также непредсказуемо как на скачках. Хотя с производственных позиций выигрышным кажется все-таки формат 1080i, во всяком случае, сейчас.
Вторя остальным сторонникам формата 720p, Кейн (Kane) утверждает, что прогрессивная развертка больше подходит для дисплеев, в конструкции которых используется технология DLP, плазменных дисплеев и устройств нового поколения. В действительности, говорит Кейн (Kane), телевизоры с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) "более эффективны при передаче прогрессивной развертки, так как яркость изображения увеличивается. Если для преобразования сигнала NTSC в прогрессивную развертку использовать удвоение строк, на большинстве дисплеев можно добиться 40-процентного увеличения светоотдачи без искажения сигнала. А это серьезное количество светового излучения. Вот почему я поддерживаю прогрессивную развертку".
Однако формат 720p непрактичен для доступных по средствам телевизионных устройств, базирующихся на ЭЛТ, утверждает представитель фирмы Sony Фил Эбрем (Phil Abram). "Противопоставление чересстрочной и прогрессивной развертки связано с горизонтальной частотой сканирования. То есть с тем, насколько быстро вы можете перемещать электронный пучок через экран кинескопа. Чересстрочная развертка, объясняет он, "дает вам разрыв", так как поле не включает каждую вторую строку, передавая только половину изображения. "Если вы начинаете работать на 60 полных кадров в секунду в формате 720p, электроника, аппаратные блоки, электронная пушка, экранирование и все остальное взлетают в цене".
Он говорит, что хорошим решением будет отображать разрешение или 1080i или 480p, преобразуя все остальные сигналы в один из этих форматов. "Указанные горизонтальные частоты сканирования лежат недалеко друг от друга. Вы можете сосредоточиться на них и создать эффективную по затратам установку". Некоторые изготовители, хотя далеко не все, заняты этим.
В период написания данной работы, фирма Toshiba представила 71- и 65-дюймовые мультиформатные проекторы (рирпроекция), которые работают в обоих форматах: соответствующем высокому разрешению - 1080i и в соответствующем стандартному разрешению - 480p. Последнее может использоваться в новых DVD плеерах со специальным профессиональным прогрессивным выходным сигналом (ColorStream Pro). Однако формат 720p будет преобразован в формат 1080i, и аналоговый сигнал NTSC в формат 480p. Подобным образом работает широкоэкранный 56-дюймовый проектор от фирмы Panasonic. Она также предлагает две модели для телевидения стандартной четкости (SDTV). Mitsubishi представила семь аппаратов, широкоэкранных и стандартных одновременно, воспроизводящих формат 1080i как формат 1080i и преобразующих аналоговый сигнал NTSC, формат 720p и формат 480p в собственный уникальный формат развертки 960i. "Третьим лишним" оказалась фирма Pioneer, 50-дюймовый газоплазменный аппарат которой отображает прогрессивную развертку 768 x 1280, незначительно превосходящую стандартный вертикальный резерв формата 720р. Все сигналы, включая формат 720p, преобразуются до вертикального разрешения 768 строк.
Когда вы будете читать эти строки, появится еще больше альтернативных вариантов. Хотя газоплазменные и жидкокристаллические дисплеи "прогрессивны от рождения", как говорит Эбрем (Abram), получение полного разрешения в формате 1080i или формате 720p есть "результат того, каким количеством пикселей располагает отдельно взятый дисплей. Следовательно, основная проблема в выходном сигнале и габаритах устройств. А они чрезвычайно дороги в любом формате". Нетрудно догадаться, почему плазменный аппарат фирмы Pioneer стоит $25,000. Но даже в подобных ситуациях, добавляет он, "я всегда удивляюсь тому, что делают инженеры, имеющие правильную мотивировку и цели".
Передача сигнала, производительность и взгляд в будущее
Формат 1080i неудобен для использования в качестве цифрового формата, так как при передаче сигнала в его рамках возникают значительные трудности, что отмечается на сайте компании ABC (Эй-Би-Си) в разделе FAQ (часто задаваемых вопросах и ответах на них). "Изображение в формате 1080 x 1920 (1080i) ... невозможно до размеров, подходящих для 6 МГц канала, без возникновения нежелательных артефактов (помех изображения). Поэтому было рекомендовано подвергнуть 1920 пикселей выборке до 1440, чтобы уменьшить помехи при компрессии. По этой причине производители шифраторов приняли решение не учитывать приблизительно 25% изображения во время эфирной трансляции. Такой компромисс не требуется при использовании формата 720p. Большая часть оригинальной информации об изображении сохраняется в трансляционной сети". Джон Мэлоун (John Malone) из кабельного гиганта TCI заявил даже, что он не будет добровольно передавать сигнал 1080i, названный им "искривлением спектра". При этом, добавил он, проблем с форматом 720p не было.
true3Однако независимо от их слабых и сильных сторон, ни формат 1080i, ни формат 720p не являются последним словом в цифровом телевидении. Как разъяснялось в предыдущем разделе, стандарт ATSC дает спецификацию формату 1080p, объединяющему высокое пространственное разрешение формата 1080i с высоким временным разрешением формата 720p. Он требует еще большей компрессии при передаче, чем формат 1080i (при допущении, что частота съемки останется прежней). На сегодня очень небольшое количество потребителей, располагающих домашними кинотеатрами предыдущих моделей, смогут позволить себе почти невозможно дорогой и высококачественный дисплей необходимый для этого формата. Также нереально его использование сейчас или в ближайшем будущем для трансляции или отображения телевизионной картинки на улице. Однако, как утверждает Кейн (Kane), этот формат идеален с точки зрения производительности и архивирования файлов. И дебютирует он в следующем году на съезде Национальной ассоциации телевещателей. Мы можем верить Кейну - его просили прийти с демоверсиями дисплеев.
РЕЗЮМЕ
Аргумент, что чересстрочная развертка 1080I (1080x1920, 30 кадров/сек.) дает изображение лучшего качества, чем прогрессивная развертка 720P (720x1280, 60 кадров/сек.), так как первая имеет в два раза больше элементов изображения (пикселей) на кадр, есть самый последний ошибочный довод. Предлагается он теми, кто годами продвигает систему NHK 1125/60 в качестве мирового стандарта производства. Все приводимые выше аргументы были отвергнуты как ложные, а этот данный аргумент - просто последняя попытка навязать устаревшую технологию американской индустрии телевещания. На самом деле, вертикальное разрешение, действительно достигаемое в формате 1080I, ниже, чем в формате 720P. В то же время горизонтальное разрешение значительно меньше 1920 пикселей, что было ясно продемонстрировано в ходе объективных испытаний, проведенных ATTC. Экспертные оценки, выставленные ATEL, показали, что воспринимаемое качество изображения двух систем сопоставимо.
2 миллиона против 1 миллиона
Как было сказано выше, чересстрочный сигнал из 1080 строк на кадр располагает лишь половиной от этого числа линий в качестве фактического вертикального разрешения. В тоже время прогрессивный сигнал из 720 строк на кадр имеет фактическое вертикальное разрешение близкое к 720 линиям. В упомянутых выше тестах ATTC реально измеренное вертикальное разрешение формата 720P было выше, чем у формата 1080I. Что касается горизонтального разрешения, то 1920 действительно значительно выше, чем 1280. Если бы такая цифра была достигнута, можно было бы ожидать, что воспринимаемая четкость изображения формата I окажется выше, чем у формата P. Однако все оказалось не так просто. Индивидуально воспринимаемая четкость, измеренная ATEL, была почти одинаковой. (Предмет исследования не был выбран специально для иллюстрации искажений при чересстрочной развертке.) Разумеется, изображение формата 1080I не распалось на 1920 пикселей по горизонтали. По всей вероятности, это было вызвано самой камерой или фильтрацией ее сигнала. Необходимо отметить, что при пропускной способности 30 МГц, использованной в тестах, разрешение ограничено примерно 1550 горизонтальными пикселями.
Дополнительные данные по настоящей публикации были выявлены в Японии и на последней выставке NAB. В Японии Ассоциация радиотехнических отраслей промышленности и торговой деятельности (the Association of Radio Industries and Businesses - ARIB) уже сменила 1080x1920 на 1080x1440, так как более высокое разрешение вызывает искажения кодировки (блокирование). Последнее, в зависимости от объекта передачи, можно ослабить или устранить за счет некоторого снижения горизонтального разрешения. Поступали также сообщения от NAB о блокирующих искажениях в материале, закодированном в формате 1080I, что происходит, несомненно, по той же причине. В прошлом декабре фирма Sony ходатайствовала перед ATSC о смене формата 1080x1920 на формат 1080x1440. С другой стороны, на NAB"е не поступало сообщений о помехах компрессии с форматом 720P.
Суммируя, можно сказать, что формальное разрешение 1080x1920 на практике не достигнуто. Разрешение формата 1080I не выше формата 720P, зато обладает всеми хорошо известными искажениями, соответствующими чересстрочной развертке. Качественного преимущества в использовании формата 1080I не существует, также как не существует веских причин отказа от использования прогрессивной развертки.
Заключение
В данной статье было показано, что утверждение о более высоком разрешении в формате 1080I относительно формата 720Р является ошибочным. Разрешение, фактически достигаемое в чересстрочных системах, значительно ниже формального 1080x1920. Снижение вертикального разрешения связано с необходимостью уменьшения дрожания строк, которое будет присутствовать в противном случае. Снижение горизонтального разрешения есть отчасти результат трудностей работы с видеокамерой, а отчасти результат ограничений системы компрессии MPEG. Эти ограничения являются ее неотъемлемыми частями. Их невозможно устранить в рамках установленной трансляционной скорости передачи данных. Когда-то эти вопросы полностью не осознавались, но сейчас такие времена прошли. На настоящий момент существует множество фактов, которые доказывают, что никаких преимуществ в использовании чересстрочной развертки при трансляции сигналов цифрового телевидения нет, за исключением выгоды для изготовителей профессионального оборудования с чересстрочной разверткой. То обстоятельство, что некоторые защитники чересстрочной развертки по-прежнему пытаются продвинуть эту устаревшую технологию, показывает, что их точка зрения основывается не на реальных фактах. Она почти несомненно обязана своим существованием исключительно их отчаянным попыткам добиться, чтобы уже разработанное 1125-строчное профессиональное оборудование использовалась для трансляции сигнала HDTV (телевидения высокой четкости).
N.B. Цифры 720x1280 относятся к структуре видимого телевизионного кадра. Аналоговые системы, такие как NTSC, имеют большее целое число строк (525) в сравнении с 480 строками видимого кадра. Исходная система NHK имела 1125 полных строк, из которых 1035 формировали видимое изображение.
N.B. Эти заметки представляют личное мнение автора, который не имеет финансового интереса в результатах обсуждаемых здесь вопросов.
Сегодня бы хотелось затронуть тему о разнице между изображениями с разных камер. На самом деле этот вопрос, о разнице изображения с камер с различным разрешением – наверное, самый частый вопрос в сфере видеонаблюдения. Очень часто клиенты нашей компании спрашивают в чем разница между разрешением FULL HD и HD или различия между 720p и 1080p. Сейчас набирают популярность телевизоры с 4К разрешением, вместе с этим люди все чаще задуют вопросы и об этом разрешение. Мы уже рассматривали разницу между 2 mpx камерой и 5 mpx, на . Теперь же мы рассмотрим изображение, снятое с камеры с 4к (в данном случаи 12 mpx) разрешением и для примера наложим на него размер картинок с другим разрешением. В итоге получим наглядную картинку-схему.
Конечно, по полученным результатам нельзя будет судить о реальных углах обзора камеры, так как за угол обзора отвечает еще и объектив камеры. Нельзя судить и о качестве картинки, так как тут факторов еще больше. Но можно сделать примерное представление о разнице между разными разрешениями.
И так пожалуй начнем перечисление разрешений от малого к большему:
CIF - видеоформат эпохи MPEG (не путать с MPEG4) и VideoCD. В свое время его предназначение было в конвертирование стандарта PAL и NTSC, разрешение 352х288 - что составляет примерно 0,1 mpx.
D1 - еще один видеоформат из ушедшей эпохи. Данный формат соответствовал качеству картинки примерно сравнивым с первыми видеомагнитофонами. Использовался повсеместно на аналоговых камерах видеонаблюдения в 2000х годах. Разрешение 720х480.
960H - видеоформат пришедшей на смену D1, позиционировался когда-то как альтернатива HD разрешению, но это совсем не так, до него он не дотягивал - как по четкости картинки, так и по ее размерам. Разрешение - 960x582
HD 720p или 1mpx - или как его называют еще HD ready, это видеформат уже более высокого разрешения и более современный. До недавнего времени, буквально лет 5 назад его можно было назвать образцовым. Сейчас видеонаблюдение матрицами с таким разрешением оснащают только самые бюджетные камеры. Разрешение 1280х720. Данный формат сейчас активно устаревает.
1.3 mpx или 960p - переходный вариант между HD ready и Full HD. Сейчас можно часто встретить такое решение у бюджетных камер, пришло на замену HD. Разрешение 1228x960.
Full HD или 2 mpx - на данный момент этот видеформат является образцом качества, в видеонаблюдение так это вообще золотая середина. К камерам с таким разрешением отлично подойдет термин цена-качество. Картинка получается достаточно четкая, а размеры картинки позволяют попасть в кадр большему количество объектов. Разрешение 1920х1080.
3 mpx - данное разрешение (1920х1356) является переходным разрешением от Full HD к категории 2К. Вот например разрешение в 4 mpx (2560x1440) будет уже являться разрешением 2к, но я его в схему на картинке включать не стал, дело в том, что камеры с разрешением в 4 mpx сейчас в данный момент стоят примерно столько же как и 5mpx. А разница довольно заметна.
5 mpx - образцовый представитель 2K разрешения, камеры с таким разрешением показывают очень хорошую картинку, прекрасно подойдут для определения въезжающих на территорию автомобилей и номеров. А самое главное, что с недавнего времени мы можем найти на рынке видеонаблюдения бюджетные варианты таких камер, например модели линейки компании TopVision и . Вместе с тем как камеры для видеонаблюдения с разрешением 5mpx стали доступны по цене, у обычного пользователя появилась получить видеонаблюдение высокого класса, которое раньше было доступно крупным торговым центрам и промышленным объектам. Разрешение у таких камер будет 2560x1920.
8 mpx - это уже представитель 4к разрешения, камеры с таким разрешениям уже относятся к профессиональным решениям. Ценовая категория выше средней. Разрешение 3840x2160.
12 mpx - на данный момент камеры с таким разрешением стоят дорого и относятся к топовой категории оборудования для видеонаблюдения.
Конечно в видеонаблюдение это не сильно актуально, однако для лучшего понимания добавим разницу в разрешение в вертикальной развертке.
О разнице 1080p и 1080n.
Если посмотреть на предыдущие таблички, разница в формате 1080p (AHD-H) и 1080n (AHD-NH или 1080 Lite) видна сразу. Ниже приведены реальные кадры в разрешение в 1080p и 1080n.
Однако при аппаратной обработки видеорегистратором изображения растягивается до 1080p и разница при беглом взгляде становиться незаметна.
Однако при увеличении с помощью цифрового зума разница становиться более заметна:
Приближение при 1080n
В итоге очень заметно как 1080n, при приближении, начинает проигрывать в качестве прорисовки более мелких деталей. Поэтому если вы хотите видеть купюры или номера машин с более дальних дистанцией лучше выбрать разрешение 1080p. Однако, если расстояние не более 15-20 метров для просмотра то 1080n справиться с задачей, для более дальнего расстояния нужно отдавать предпочтение для 1080p или камер с более высоким разрешение.
Итог.
В заключение хотелось бы сказать, что размер картинки, то есть ее разрешение, не залог качества. А только одна из производных. За четкую и качественную картинку с хорошим углом обзора, так же отвечает качество цифровой матрицы и объектив, кроме того даже мощность видеорегистратора. На итоговое качество изображения на дисплей влияет и способ подачи видеосигнала, через VGA или HDMI. Поэтому если другие переменные не будут отвечать приемлемому качеству, то и итоговое изображение пострадает. Можно сравнить с мутной водой, на какую площадь мы бы ее не разлили на большую или меньшую, мутной водой она быть не перестанет.
Так же предлагаем вашему вниманию видеоролик где хорошо показаны различия между разными камерами - как отличия в разрешение матриц так и в фокусном расстояние линзы:
Все форматы изображения с разрешением от 1280x720, считаются форматом высокой четкости (HD). В современном мире видеонаблюдения существуют два направления: аналоговое и цифровое. Соответственно, существуют аналоговые и сетевые (IP) HD-камеры. Разрешение 960H (NTSC: 960x480) не относится к категории HD. Текущие форматы разрешения HD включают в себя: 1.0 мегапиксель (720p), 1,3 мегапикселя (960p), 2 мегапикселя (1080p), 3 мегапикселя, 5 мегапикселей, 8 мегапикселей (4K UHD), 12 мегапикселей, 33 мегапикселя (8K UHD).
Как правило, сетевые HD камеры обеспечивают несколько лучшее качество изображения, чем аналоговые HD камеры того же разрешения (например, 720p).
Недавно назад один из наших клиентов сообщил, что установил систему видеонаблюдения на AHD камерах 720p (производитель заявил 1000ТВЛ) и остался недоволен: качество изображения этих 720p AHD камер оказалось даже хуже, чем у старых камер 960H. Почему это произошло, мы расскажем в четвёртой части статьи.
По сравнению со стандартной чёткостью, технология HD увеличила детальность изображения. Качество изображения дополнительно улучшено благодаря различным технологиям улучшения, таких как прогрессивное сканирование, 2D/3D динамический шумоподавитель, широкий динамический диапазон (WDR) и т.д. Короче говоря, HD обеспечивает превосходное качество изображения. Обычная аналоговая камера стандарта 960H даёт разрешение 960H/WD1, что составляет 960x480 пикселей (для NTSC) или 960x576 пикселей (для PAL). После того, как сигнал будет оцифрован в DVR или гибридном видеорегистраторе, изображение будет состоять максимум из 552960 пикселей (0,5 мегапикселя).
Камера высокого разрешения может охватывать гораздо более широкую область, чем обычная камера. Возьмём для примера 12-мегапиксельная панорамную камеру с объективом типа ""рыбий глаз"" с углом обзора 360 градусов. Благодаря встроенному 12-мегапиксельному сенсору изображения и ePTZ (виртуальное панорамирование/наклон/масштабирование), а также возможности разделения изображения, она может заменить сразу несколько обычных камер видеонаблюдения, что значительно снизит затраты на установку и плату за последующее техобслуживание.
Отличная совместимость - еще одно преимущество HD. Независимо от того, совершаете ли вы покупки онлайн или ходите в местные магазины электроники, вы обратили внимание, что все телевизоры, видеокамеры и цифровые фотоаппараты поддерживают формат HD 1080p (FullHD). Соответственно, если вы хотите, чтобы это оборудование работало с вашей системой видеонаблюдения, вам следует выбрать систему видеонаблюдения, поддерживающую 1080p. Также мы понимаем, что 4K является текущей тенденцией, логично ожидать, что система видеонаблюдения 4K UHD станет популярной в будущем.
IP камеры высокого разрешения занимают главное место в системах видеонаблюдения. Они могут обеспечить более качественное видео с большей детализацией изображения и широким охватом, чем камеры стандартного разрешения. Вы можете подобрать нужный формат сетевых (IP) камер в соответствии с вашими требованиями. Например, для приложений распознавания лиц или автомобильных номеров выбирайте мегапиксельные сетевые камеры с разрешением 1080p и более. Чтобы узнать разрешение того или иного HD формата, обратитесь к следующей таблице:
| Формат | Разрешение (в пикселях) | Соотношение сторон | Развёртка |
| 1MP/720P | 1280x720 | 16:9 | Прогрессивная |
| SXGA/960P | 1280x960 | 4:3 | Прогрессивная |
| 1.3MP | 1280x1024 | 5:4 | Прогрессивная |
| 2MP/1080P | 1920x1080 | 16:9 | Прогрессивная |
| 2.3MP | 1920x1200 | 16:10 | Прогрессивная |
| 3MP | 2048x1536 | 4:3 | Прогрессивная |
| 4MP | 2592x1520 | 16:9 | Прогрессивная |
| 5MP | 2560x1960 | 4:3 | Прогрессивная |
| 6MP | 3072x2048 | 3:2 | Прогрессивная |
| 4K Ultra HD | 3840x2160 | 16:9 | Прогрессивная |
| 8K Ultra HD | 7680x4320 | 16:9 | Прогрессивная |
Что ещё помимо разрешения изображения следует учитывать при выборе сетевых HD камер? Здесь мы поделимся информацией о том, как правильно выбрать HD камеры с точки зрения установщика.
Как известно, камера видеонаблюдения работает не так, как бытовой фотоаппарат - камера видеонаблюдения не может использовать вспышку при захвате изображения/видео. Если камера имеет слабые характеристики при низкой освещённости, её применение ограничено. При работе в условиях низкой освещённости такая камера ""слепнет"", несмотря на её очень высокое разрешение.
Высокое разрешение - палка о двух концах: производитель сенсоров не имеет возможности бесконечно увеличивать площадь кристалла, поэтому повышение разрешения связано с уменьшением размера самого пикселя при тех же размерах кристалла сенсора (обычно 1/3""), поэтому на каждый пиксель приходится меньшее количество света, что приводит к уменьшению чувствительности при возрастании разрешения (мегапикселей).
В настоящее время оптимальным значением для большинства областей видеонаблюдения является разрешение 2Мп (1080p/FullHD), именно под это разрешение существует большинство сенсоров из серии Low Illumination.
Все сетевые (IP) камеры видеонаблюдения имеют некоторую задержку в сравнении с реальным временем, и стоимость или качество камеры не является определяющей величины этой задержки. Например, для того же изображения с разрешением 720p время задержки видео для некоторых камер составляет 0,1 с, а для некоторых других сетевых камер это время может составлять 0,4с, и даже больше 0,7с. Почему время задержки видео отличается? В отличие от аналоговой камеры, сетевая камера сжимает видео (этот процесс называется кодированием), а на пользовательских устройствах происходит декодирование видео для отображения, что приводит к задержке видео. Обычно, чем меньше время задержки, тем лучше возможности процессора обработки изображения. Это означает, что нужно выбрать сетевую камеру с наименьшей задержкой видео.
Когда камера видеонаблюдения работает, она выделяет тепло, особенно когда ночью включается инфракрасная подсветка. Это правило справедливо для любой камеры видеонаблюдения. Чрезмерное тепловыделение увеличивает вероятность перегрева и, как следствие, повреждения камеры. При выборе мегапиксельных камер обращайте внимание на:
Выбирайте камеру с меньшим энергопотреблением. Низкое энергопотребление означает, что камера экономит электроэнергию, выделяет меньше тепла. Обратная сторона: в зимнее время камера с малым тепловыделением может замёрзнуть (обычно это касается ИК фильтра), а также малое потребление означает, что установлена слабая ИК подсветка, это тоже следует учитывать.
Задумайтесь об использовании камеры с улучшенными характеристиками при низкой освещенности (без инфракрасного освещения или другого искусственного освещения). Такая камера в условиях слабой освещенности может снимать изображения даже в темноте (> 0,009 - 0,001 люкс).
Выбирайте камеру в корпусе с хорошим рассеиванием тепла. Металлический корпус предпочтительнее пластикового. Для обеспечения надёжной работы, сетевые камеры элитной серии используют ребристый радиатор на корпусе для максимального рассеивания тепла, что значительно помогает камере в обеспечении надежной работы.
""Высокая цена = это высокое качество"" - в большинстве случаев это правило верно. Основываясь на отчетах исследований можно сказать: потребитель часто полагает, что более высокая цена продукта указывает на более высокий уровень качества. Но цена - не единственный показатель хорошего качества, особенно при покупке продукции ""Сделано в Китае"". Я работаю в сфере видеонаблюдения более пяти лет и могу утверждать, что конечные пользователи, интеграторы и установщики могут получить высококачественные продукты от китайских поставщиков/производителей по очень конкурентоспособной цене. Высококачественные камеры могут иметь уникальный дизайн корпуса, предлагать особые функции, отсутствующие в других продуктах.
В заключение хочу сказать, что сетевые камеры также должны иметь хорошую техническую поддержку. Несмотря на то, что IP камеры становятся все более простыми в настройке и эксплуатации, конечные пользователи могут столкнуться с техническими проблемами, которые потребуют сторонней помощи. Столкнувшись с такой проблемой, вы получите у нас техническую поддержку в течение 1-2 дней, это вполне приемлемо. Именно из-за этого лично я не советую покупать камеры видеонаблюдения на Aliexpress, так как в будущем вы вряд ли получите техническую поддержку от продавцов оперативную поддержку.
| Тип устройства | ТВЛ/Мегапиксели | Итоговое разрешение NTSC | Итоговое разрешение PAL | Мегапиксели NTSC | Мегапиксели PAL |
| Аналоговые матрицы SONY CCD | 480TVL | 510H*492V | 500H*582V | ≈0.25 мегапикселей | ≈0.29 мегапикселей |
| 600TVL | 768*494 | 752*582 | ≈0.38 мегапикселей | ≈0.43 мегапикселей | |
| 700TVL | 976*494 | 976*582 | ≈0.48 мегапикселей | ≈0.56 мегапикселей | |
| Аналоговые матрицы SONY CMOS | 1000TVL | 1280*720 | ≈0.92 мегапикселей | ||
| IP камеры и IP регистраторы | 720P | 1280*720 | ≈0.92 мегапикселей | ||
| 960P | 1280*960 | ≈1.23 мегапикселей | |||
| 1080P | 1920*1080 | ≈2.07 мегапикселей | |||
| 3MP | 2048×1536 | ≈3.14 мегапикселей | |||
| 5MP | 2592×1920 | ≈4.97 мегапикселей | |||
| Аналоговые регистраторы | QCIF | 176*144 | ≈0.026 мегапикселей | ||
| CIF | 352*288 | ≈0.1 мегапикселей | |||
| HD1 | 576*288 | ≈0.16 мегапикселей | |||
| D1(FCIF) | 704*576 | ≈0.4 мегапикселей | |||
| 960H | 928*576 | ≈0.53 мегапикселей | |||
| Название формата | Количество отображаемых на мониторе точек | Пропорции изображения | Размер изображения | |
|---|---|---|---|---|
| QVGA | 320×240 | 4:3 | 76,8 кпикс | |
| SIF (MPEG1 SIF) | 352×240 | 22:15 | 84,48 кпикс | |
| CIF (MPEG1 VideoCD) | 352×288 | 11:9 | 101,37 кпикс | |
| WQVGA | 400×240 | 5:3 | 96 кпикс | |
| 480×576 | 5:6 | 276,48 кпикс | ||
| HVGA | 640×240 | 8:3 | 153,6 кпикс | |
| HVGA | 320×480 | 2:3 | 153,6 кпикс | |
| nHD | 640×360 | 16:9 | 230,4 кпикс | |
| VGA | 640×480 | 4:3 | 307,2 кпикс | |
| WVGA | 800×480 | 5:3 | 384 кпикс | |
| SVGA | 800×600 | 4:3 | 480 кпикс | |
| FWVGA | 848×480 | 16:9 | 409,92 кпикс | |
| qHD | 960×540 | 16:9 | 518,4 кпикс | |
| WSVGA | 1024×600 | 128:75 | 614,4 кпикс | |
| XGA | 1024×768 | 4:3 | 786,432 кпикс | |
| XGA+ | 1152×864 | 4:3 | 995,3 кпикс | |
| WXVGA | 1200×600 | 2:1 | 720 кпикс | |
| HD 720p | 1280×720 | 16:9 | 921,6 кпикс | |
| WXGA | 1280×768 | 5:3 | 983,04 кпикс | |
| SXGA | 1280×1024 | 5:4 | 1,31 Мпикс | |
| WXGA+ | 1440×900 | 8:5 | 1,296 Мпикс | |
| SXGA+ | 1400×1050 | 4:3 | 1,47 Мпикс | |
| XJXGA | 1536×960 | 8:5 | 1,475 Мпикс | |
| WSXGA (?) | 1536×1024 | 3:2 | 1,57 Мпикс | |
| WXGA++ | 1600×900 | 16:9 | 1,44 Мпикс | |
| WSXGA | 1600×1024 | 25:16 | 1,64 Мпикс | |
| UXGA | 1600×1200 | 4:3 | 1,92 Мпикс | |
| WSXGA+ | 1680×1050 | 8:5 | 1,76 Мпикс | |
| Full HD 1080p | 1920×1080 | 16:9 | 2,07 Мпикс | |
| WUXGA | 1920×1200 | 8:5 | 2,3 Мпикс | |
| 2K | 2048×1080 | 256:135 | 2,2 Мпикс | |
| QWXGA | 2048×1152 | 16:9 | 2,36 Мпикс | |
| QXGA | 2048×1536 | 4:3 | 3,15 Мпикс | |
| WQXGA / Quad HD 1440p | 2560×1440 | 16:9 | 3,68 Мпикс | |
| WQXGA | 2560×1600 | 8:5 | 4,09 Мпикс | |
| QSXGA | 2560×2048 | 5:4 | 5,24 Мпикс | |
| 3K | 3072×1620 | 256:135 | 4,97 Мпикс | |
| WQXGA | 3200×1800 | 16:9 | 5,76 Мпикс | |
| WQSXGA | 3200×2048 | 25:16 | 6,55 Мпикс | |
| QUXGA | 3200×2400 | 4:3 | 7,68 Мпикс | |
| QHD | 3440×1440 | 43:18 | 4.95 Мпикс | |
| WQUXGA | 3840×2400 | 8:5 | 9,2 Мпикс | |
| UHD | 5120×2700 | 256:135 | 13,82 Мпикс | |
| 5120×2880 | 16:9 | 14,74 Мпикс | ||
| 5120×3840 | 4:3 | 19,66 Мпикс | ||
| HSXGA | 5120×4096 | 5:4 | 20,97 Мпикс | |
| 6K UHD | 6144×3240 | 256:135 | 19,90 Мпикс | |
| WHSXGA | 6400×4096 | 25:16 | 26,2 Мпикс | |
| HUXGA | 6400×4800 | 4:3 | 30,72 Мпикс | |
| 7K UHD | 7168×3780 | 256:135 | 8:5 | 36,86 Мпикс |
| UHD | 8192×4320 | 256:135 | 35,2 Мпикс |
Для уменьшения объема хранимой видеоинформации в видеорегистраторах применяются различные алгоритмы ее компрессии.
Основным преимуществом алгоритма H.264 является межкадровое сжатие, при котором для каждого следующего кадра определяются его отличия от предыдущего, и только эти отличия после компрессии сохраняются в архиве. При работе алгоритма периодически в архиве сохраняются опорные кадры (I-кадры), представляющие собой сжатое полное изображение, а затем на протяжении 25-100 кадров сохраняются только изменения, называемые промежуточными кадрами (P- и B-кадрами). Такой способ компрессии позволяет получить высокое качество изображения при малом объеме, но требует большего объема вычислений, чем компрессия в стандарте MJPEG.
При использовании алгоритма MJPEG компрессии подвергается каждый кадр не зависимо от наличия в нем отличий от предыдущего. Поэтому единственным способом уменьшения объема сохраняемых данных является увеличение компрессии и тем самым снижение качества записи. Такой способ используется только в простых автономных видеорегистраторах, не требующих длительного хранения информации.
Еще одним преимуществом алгоритма H264 является его возможность работы в режиме постоянного потока (CBR — constant bit rate) при котором степень компрессии видеоинформации изменяется динамически и таким образом четко фиксируется объем создаваемого архива за одну секунду. Такая особенность алгоритма позволяет однозначно определить максимальный объем архива за час непрерывной работы системы, а также необходимый сетевой трафик при удаленном доступе.
Это “высочайшее” разрешение представляется высшим благом. Но телевидение высокой четкости или видео HD пришли к нам относительно недавно, так что потребовать замены в соответствии с обновлением технологий еще не успели.
Естественно, что при довольно незначительной иногда разнице в цене, например, телевизоров FullHD и HD ready, потребитель хочет знать точно, что именно он приобретает и не ошибся ли в выборе. Демонстрируемые картинки не всегда дают возможность определиться: качество изображения зависит не только от разрешения, но и от многих других факторов (яркости, контрастности, углов обзора экрана и т.д.), и субъективное мнение снова топчется на месте. Посмотрим, в чем же разница между основными приманками теле- и видеотехники — разрешениями FullHD и HD.
Стандарт разрешения HD (High Definition) включает в себя любое разрешение, превышающее формат стандартного (то есть 720х576). Сегодня разрешение HD (маркировка HD ready) означает минимальные требования к разрешению 1280х720, однако к стандарту высокой четкости относят и менее распространенные разрешения, к примеру, 1920х1440. Маркетинг же вводит обозначение HD ready для обозначения матриц, способных отображать стандарт HD наравне со стандартным разрешением.
По сути, Full HD — это HD c разрешением 1920х1080, то есть выше, чем у HD.
Именование Full HD не является стандартом качества — это маркетинговая бирка, созданная для привлечения покупателей и не дающая им путаться в цифровых значениях разрешений. Существует стандарт HD ready 1080p, соответствующий разрешению 1920х1080, но не эквивалентный Full HD: часто видеотехника технически не соответствует упомянутому стандарту, ограничиваясь соответствием разрешения. HD ready же — стандартизированное обозначение приемников.
Для потребителя разница между разрешениями Full HD и HD заключается в качестве изображения. Высокая четкость обусловлена повышением детализации за счет увеличения количества пикселей матрицы экрана. Соответственно, изображение формата Full HD содержит больше информации, нежели HD или изображение стандартной четкости. По оценкам специалистов, разница в количестве информации может достигать четырехкратного размера.
Также матрицы дисплеев Full HD способны отображать как картинку с разрешением 1920х1080, так и 1920х720, и стандартную 720х576, тогда как HD ready на более высокое разрешение не замахивается. Это не значит, что при воспроизведении видео иного формата мы получим телесетку или “снег”. HD-дисплеи увеличивают стандартное разрешение видео до разрешения установленной матрицы, картинку HD720 отображают без изменений, а HD1080 уменьшают — опять же, до физических возможностей матрицы. Full HD-дисплеи любое разрешение ниже 1920х1080 “дотягивают” до собственной матрицы. Как правило, большие экраны предполагают воспроизведение медиа-контента, так что качество картинки будет принципиально важным, и выбор остается за Full HD.
Что касается развертки, то HD подразумевает исключительно прогрессивную, хотя с небольшим искажением такие устройства могут воспроизводить и 1080i (чресстрочная развертка). FullHD предполагает и чресстрочную, и прогрессивную развертки. Такой компромисс дает возможность получать сигнал, например, со спутника без проблем с потоком данных и пропускной способностью канала.
Сегодня ценовой диапазон теле и видеотехники имеет очень широкий разброс, так что говорить об однозначном преимуществе в стоимости того или иного класса устройств не приходится. Однако большинство производителей в дополнение к матрицам Full HD формата устанавливают мощные процессоры, способные быстро обрабатывать изображение, так что при равенстве диагоналей такие модели могут оказаться существенно дороже. Еще один важный момент: Full HD не равно HD1080p, так что технически несоответствующие стандарту качества модели телевизоров и мониторов могут маркироваться Full HD (без обмана потенциальных покупателей), но стоят такие устройства намного дешевле тех, что имеют маркировку HD1080p.
Производители часто снабжают Full HD устройства мощными процессорами, что сказывается на функциональности и быстродействии.
Технологии не стоят на месте, так же, как и не дремлют граждане маркетологи. В погоне за глобальным удешевлением все средства хороши. Сегодня мы расскажем Вам об одном из распространенных заблуждений о разрешении 2Мп, с которым Вы можете столкнуться при приобретении AHD видеорегистратора.
Немного истории...
Всего два с половиной года назад на рынке видеонаблюдения получила широкое распространение новая технология- AHD (Аналог высокой четкости). Благодаря своим качествам, таким как высокое разрешение, большая дальность передачи видеосигнала без использования дополнительных средств, возможности постепенной замены устаревшего оборудования на новое, исключая замену кабельной продукции, дешевизне решения, AHD мгновенно полностью вытеснило с рынка аналоговое видеонаблюдение. Разрешение первых AHD видеокамер составляло 1Мп и 1,3Мп, что было в 3-4 раза выше разрешения стандартной аналоговой камеры 700ТВЛ. Не прошло и года, как появились первые AHD видеокамеры с разрешением 2Мп. Но к видеорегистраторам, записывающим видео в разрешении 720Р их было невозможно подключить, вместо изображения с камеры, пользователи видели черный экран. Для записи видео с таких камер вышла отдельная серия видеорегистраторов 1080Р, куда можно было попарно подключать видеокамеры разного разрешения - аналоговые, AHD 1-1,3Мп и 2Мп. Но цена таких регистраторов значительно превышала стоимость регистраторов 720Р. Прошло несколько месяцев и в продажу поступили видеорегистраторы 720Р, дополненные режимом записи 1080N, позволяющие подключать видеокамеры 2Мп, 1Мп, 1.3Мп и аналоговые в любом порядке, минуя правило парности. Казалось бы, проблема решена, но все оказалось не так просто...
1080N - 2МП?
В настоящее время цена видеорегистраторов 1080Р и 720Р с режимом 1080N различается примерно на 20%. Но народ жаждет дешевезны. Недобросовестные производители и продавцы позиционируют видеорегистраторы 1080N как 2Мп, что на самом деле не так. Известно, что разрешение 1080Р (2Мп) это 1920рх по горизонтали на 1080рх по вертикали. И выглядит оно вот так:
Разрешение 1080N это 944рх по горизонтали на 1080рх по вертикали и видео с камеры 2Мп, записанное с разрешением 1080N выглядит совершенно по-другому:
Когда Вы покупаете видеорегистратор 1080N и продавец подключает к нему камеру 2Мп, Вы видите изображение с соотношением сторон 16:9 как на первом скриншоте, как такое может быть? По количеству пикселей по вертикале 1080N совпадает с 1080Р (1080рх), а по горизонтали оно в 2 раза меньше(944рх). Для того чтобы растянуть его до "2Мп" используется чрезстрочная запись и аппаратные методы обработки благодаря которым изображение 944х1080 растягивается и сглаживается в горизонтальном направлении, таким образом в просмотре в реальном времени получается соотношение сторон как для 2Мп - 16:9, при этом качество изображения остается 944х1080рх, и 2Мп назвать его невозможно! Изображение качественней, чем 1 Мп (1280х720рх), что конечно же сбивает с толку и создает иллюзию 2Мп, при этом до fullHD на самом деле ему далеко. Если вы будете просматривать камеру в записи без плееров с соответствующей обработкой изображения, то увидите реальное разрешение 1080N(скриншот№2).
Все дело в одной букве
Экономия должна быть экономной. Мы никогда не обманываем своих клиентов. Продавая регистраторы 1080N, мы не позиционируем их как подходящие для записи камер 2Мп. Сэкономив 20% средств Вы экономите 50% качества изображения. Остерегайтесь недобросовестных продавцов и сомнительной дешевизны!
Просмотры: 12027
