19/11/2017

Сравнительный обзор современных видеокамер на базе сенсоров CMOS


 

Последнее время на рынке видеонаблюдения наблюдается устойчивая тенденция улучшения качества видеокамер, произведенных по технологии с применением CMOS сенсоров. Еще пару лет назад технология CMOS была уделом видеокамер самого низшего ценового сегмента, a качество изображения таких камер оставляло желать лучшего, что сильно отталкивало инсталляторов и продавцов от решений на базе CMOS. Но прогресс неизбежен. «Обкатав» технологии на бытовых видеокамерах и мобильных телефонах, ведущие производители взялись за рынок видеонаблюдения.

Стоит отметить, что за прошедший год производители совершили существенный рывок в области развития технологии CMOS, которая сама по себе значительно дешевле традиционной технологии производства матриц CCD. Сегодня на рынке стали появляться такие представители CMOS технологий, как сенсоры SONY IMX 138, значительно превосходящие существующие CCD аналоги, но это решения из другой, более высокой ценовой категории. Рынок видеонаблюдения по прежнему требует экономичных видеокамер, но теперь уже предъявляются высокие требования и к качеству изображения.  Именно недорогие, экономичные решения начального уровня стали материалом для этого обзора.

В данном обзоре мы проведем сравнительное тестирование образцов видеокамер, полученных от различных ведущих производителей, построенных на базе датчиков изображения (видеосенсоров) и цифровых сигнальных процессоров (DSP):
PC3089, PC1099, PC6030, PC1089, Aptina ASX-340 с DSP Fullhan FH8510и BYDBF3005 с DSP Fullhan FH8510.

Основные характеристики датчиков и процессоров, используемых в тестируемых камерах, сведены в следующую таблицу:

Наименование Оптический формат Эффективные пиксели Размер пикселя, мкм Область изображения, мкм Максимальное разрешение
Aptina ASX340+Fullhan FH8510 1/4 640x480 5.6x5.6 (31.36) 3584x2688 720x576 (CCIR)  640x480 (YUV)
BYD BF3005+Fullhan FH8510 1/4 654x583 6.0x6.0 (36) 3924x3498 720x576 (CCIR) 640x480 (YUV)
PC6030 1/3.7 648x488 6.0x6.0 (36) 3888x2928 720x288 (CCIR) 640x480 (YUV)
PC1089 1/3 728x488 6.35x7.4 (47) 4622.8x3611.2 720x480 (CCIR) 720x288 (YUV)
PC3089 1/3 756x504 6.35x7.4 (47) 4800.6x3729.6 720x480 (CCIR) 720x288 (YUV)
PC1099 1/3 976x496 5.0x7.4 (37) 4880x3670.4 960x480 (CCIR)  960x288 (YUV)

Исходя из значений характеристик, приведенных в таблице выше, уже можно сделать предварительные выводы: например, очевидно, что видеосенсор PC1099 потенциально превосходит всех конкурентов по детализации изображения, так как поддерживает разрешение формата 960H. И, наоборот, датчики Aptina ASX340 и BYDBF3005 в связке с сигнальным процессором Fullhan FH8510 потенциально выглядят хуже конкурентов из-за меньшего размера матрицы (1/4 дюйма) и меньшего максимального разрешения.

Как известно, данные «на бумаге» часто не являются гарантией объективной оценки возможностей устройства – потенциальное превосходство легко может быть нивелировано многими вторичными факторами: например, некорректным программным обеспечением (прошивкой), из-за использования несогласованных функциональных блоков, некачественным объективом или попросту из-за небрежной сборки и юстировки видеокамеры. Именно для этого мы провели тщательное тестирование образцов видеокамер от нескольких передовых производителей,  в которых не нарушены технологии производства. По понятным причинам мы не называем этих производителей и их брендов.

Приведем описание процедуры и методику тестирования.
Мы намеренно отказались от тестирования «по науке» с использованием специальных помещений, таблиц и приборов. Мы попробовали поставить себя на место потребителя, чтобы выяснить, действительно ли будет так заметна разница в качестве изображения.

Тестирование видеокамер проводилось в различных условиях:
• В условиях искусственного освещения – стандартное офисное освещение люминесцентными лампами
• В условиях дневного освещения – камеры установлены на улице в дневное время суток при переменной облачности.
• В условиях полной темноты – тестирование проводилось в закрытой комнате без окон и дополнительного освещения

Видеокамеры подключались к 42-дюймовому монитору по низкочастотному видеовходу напрямую, без использования какого-либо промежуточного оборудования типа видеорегистраторов. Монитор переключался в форматы отображения, соответствующие форматам матриц видеокамер.
В процессе тестирования оценивались такие характеристики изображения как разрешение видеосигнала (чёткость, детализация изображения и разборчивость, узнаваемость мелких объектов и надписей), цветопередача (насыщенность цветов и правильность передачи оттенков цвета), компенсация фоновой засветки, корректность перехода из цветного режима в чёрно-белый и обратно (функция «День-Ночь»). Характеристики оценивались по пятибалльной шкале, от 1 балла – «плохо» до 5 баллов – «отлично».
Результаты тестирования сведены в таблицу, представленную ниже:

№ п.п. Видеосенсор Разрешение Цветопередача Отработка BLC Режим День-Ночь Итог
1 Aptina ASX-340 4 2 2 5 3,25
2 BYD BF3005 3 3 4 5 3,75
3 PC6030 2 2 3 5 3
4 PC1089 3 3 4 5 3,75
5 PC3089 3 3 4 5 3,75
6 PC1099 5 5 5 5 5

Необходимо отметить, что все камеры от известных производителей показали себя достаточно хорошо, заметно, что уровень оборудования и качество изображения видеокамер CMOS значительно выросли за последний год. И хорошо, потребитель от этого только выиграет.
Однако, несмотря на то, что качество картинки, на первый взгляд, почти одинаково, при глубоком анализе выявляется разница, причем иногда весьма существенная. Так, образец с сенсором Aptina ASX-340 передаёт изображение с хорошим разрешением, но при этом цвета на картинке тусклые, не насыщенные, отчего картинка выглядит темноватой. Другой существенный недостаток камеры с этим сенсором – плохая отработка задней засветки. Разборчивость объектов на переднем плане сильно ухудшается, если задний фон яркий. При этом появляется странный эффект – изображение становится немного размытым, как будто на объектив наклеили защитную пленку.

 

 

Видеокамеры на сенсорах BYDBF3005, PC1089 и PC3089 показали одинаковые результаты – разрешение картинки у них чуть хуже, чем у сенсора Aptina ASX-340, а вот в части цветопередачи и отработки задней засветки они вышли вперёд – цветовая палитра насыщенная и яркая, а при фоновой засветке объекты более разборчивы.

 

Хуже всех показала себя видеокамера с видеосенсором PC6030 – она получила самые низкие оценки по разрешению, цветопередаче и отработке фоновой засветки. Это стало неожиданностью, так как по заявленным характеристикам PC6030 точно не уступает сенсорам Aptina ASX-340 и BYDBF3005.

Лидером теста показал себя образец на базе сенсора PC1099, как и ожидалось предварительно, глядя на сравнительную таблицу основных характеристик видеосенсоров. В первую очередь, хотелось бы отметить более высокое разрешение картинки, чем у всех предыдущих образцов – там, где вместо букв и цифр мы видели лишь непонятные пятна, камера с PC1099 позволяла различить и распознать надписи. Цветовая палитра оказалась самой насыщенной, корректная цветопередача наблюдалась как при искусственном, так и при естественном освещении. При наличии задней засветки, объекты на переднем плане также были наиболее разборчивыми, по сравнению с аналогичными изображениями с прочих видеокамер. Фактически, изображение, которое обеспечивает датчик PC1099, удовлетворяет стандарту 960H, что согласуется с заявленными характеристиками данного сенсора.

 

Помимо более качественного изображения, очередным несомненным преимуществом видеокамеры на сенсоре PC1099 является возможность поддержки экранного меню. Заметим, что на данный момент это единственный CMOS-сенсор, обладающий такой функцией. В тестовом образце видеокамеры экранное меню было только на английском языке, но, несомненно, этот недостаток будет вскоре устранен.

Экранное меню состоит из нескольких разделов, позволяющих гибко настроить те или иные параметры видеокамеры и изображения: «Exposure» (Экспозиция), «White Balance» (Баланс белого), «Day&Night» (Функция «День-Ночь»), «Image set» (Настройка изображения), «Func. set» (Настройка функций). Следует отметить наличие таких функций экранного меню, как цифровой переворот или отражение картинки (параметр «Mirror»), позволяющий перевернуть картинку, не трогая камеру, а также функции «Privacy», позволяющей установить зону маскирования на определенную область изображения.
Подводя итог сравнительного обзора, можно смело сказать, что новое поколение CMOS видеосенсоров PC1099 действительно обладает существенными преимуществами, как в части качества получаемого изображения, так и в части более богатого функционала. Компания Pixel Plus (Ю.Корея) первая на рынке предложила видеосенсор такого технического уровня в экономичном сегменте, что очевидным образом отразится на популярности и продажах оборудования изготовленном на чипе PC1099.

вернуться назад