Grundlagen der Errichtung einer Videoanlage
Autor: Dirk Klages
Video-Kompressionsverfahren JPEG MPEG H.264
Fachartikel aus PROTECTOR 11/08, S. 22 bis 23
Überblick Kompressionsverfahren
Moderne Video-Algorithmen
Alle IP-Videoprodukte nutzen eine digitale Kompression für ihre Videos. Denn: Unkomprimiertes Video in angemessener Qualität braucht eine Datenrate von bis zu 108 Megabit/Sekunde. Ohne Videokomprimierung lässt sich also keine vernünftige IP-Videoüberwachung realisieren. Allerdings unterscheiden sich die Verfahren erheblich.
Komprimierte Bilddaten schonen Bandbreiten- und Speicherkapazität. (Bild: Pixelio/Micha) |
In den frühen 1990er Jahren, als der ursprüngliche JPEG-Standard eingeführt wurde, Visitec verschickte man eine Reihe von JPEG-Bildern sequentiell (25 oder 30 Bilder) und bekam bewegte Bilder auf der Empfangsseite. Ein zunächst recht simples Verfahren. Im Laufe der Jahre brachten neue Algorithmen, wie MPEG-2 (1995), MPEG-4 (1999) und H.264 (2003), Verbesserungen bei der Kompression. M-JPEG ist dennoch der am häufigsten verwendete Codec, dessen wichtigste Vorteile der geringe Prozessor-Overhead, einfache Bearbeitung, einfache Umsetzung durch Entwickler mittels vorhandener JPEG-Algorithmen oder -Bibliotheken sowie die hohe Kompatibilität sind. Nachteil ist die hohe Bitrate im Vergleich mit den neueren Algorithmen. MPEG-2 ist in der Broadcast- und Multimedia-Welt weit verbreitet: Satellitenübertragung, DVDs oder Digitales Fernsehen (DVB-T) basieren beispielsweise auf MPEG-2. Dem Format liegt daher ein sehr ausgereifter und stabiler Algorithmus zu Grunde, der gut geeignet ist für Bitraten von vier bis zehn Megabit/Sekunde. Bei niedrigeren Bitraten können MPEG-Artefakte (Blocking) allerdings sehr störend wirken.
Neue Verfahren
MPEG-4 wurde zunächst nur für die Videoübertragung mit niedrigen Bitraten eingesetzt. Der Algorithmus ist allerdings für Bitraten von wenigen Kilobit pro Sekunde zu sechs Megabit pro Sekunde sehr effizient. Es entsteht bei gleicher Bildqualität nur etwa die Hälfte der Daten im Vergleich zu MPEG-2. Bei niedrigen Bitraten zeigt MPEG-4 eine weitaus weniger störende Qualitätsminderung der Bilder. Die Artefakte werden als eher „akzeptabel“ empfunden. H.264, auch bekannt als AVC (Advanced Video Codec) oder MPEG-4 Part 10, enthält eine Reihe von neuen Funktionen, mit denen Video noch effektiver komprimiert werden kann als mit bisherigen Standards. H.264 sollte deutlich universeller als alle zuvor angewandten Verfahren unter einer Vielzahl von Umständen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können. Es wurde für Broadcast-Anwendungen entwickelt, bei denen Rechenleistung kein Problem darstellt. Die begrenzte Rechenleistung eines modernen DSP bedingt aber, dass hier die meisten der Funktionen im H.264-Standard nicht verwendet werden können. Aus diesem Grund basieren qualitativ hochwertige H.264-Encoder auf Asics oder DSPs in Kombination mit Hardware-Beschleunigung. In den H.264-Standard wurde auch eine Menge Arbeit in Bezug auf Vermeidung von Artefakten und Bildverschlechterungen gesteckt. Besondere Maßnahmen dienen zur Verschleierung der MPEG-Artefakte für das menschliche Auge.
Bildqualität und Rechenleistung
Bei M-JPEG hängt die Bildqualität direkt von der Datenrate ab. Um hier eine befriedigende Bildqualität bei voller Bildrate zu erhalten, muss die Bitrate mehr als zehn Megabit pro Sekunde betragen. Mit H.264 kann eine gute Qualität mit voller Bildrate und -auflösung schon mit zwei Megabit erreicht werden; bei MPEG-4 mit vier und und bei MPEG-2 mit sechs Megabit. Für eine befriedigende Qualität reichen sogar nur 500 Kilobit bei H.264, ein Megabit bei MPEG-4 und etwa drei Megabit bei MPEG-2. In der Praxis hat jeder Codec eigene Vor-und Nachteile. Charakteristisch für M-JPEG sind hohe Kompatibilität, geringe Rechenleistung und hohe Bitrate. MPEG-2 bietet Broadcast-Qualität-, mittleren Rechenaufwand und mittlere Bitrate. MPEG-4 weist eine geringe Bitrate, mittleren Rechenaufwand und eine geringe Kompatibilität auf. H.264 überzeugt mit niedrigster Bitrate und künftiger HD-Unterstützung, benötigt aber eine sehr hohe Rechenleistung. Dies gilt auch für die Decodierung; man benötigt mehr CPU-Power. Zum Glück steigt mit den modernen Dual-Core- und Quad-Core-Prozessoren auch die Rechenleistung.
Qualitativ hochwertig
Wie bereits erwähnt, benötigt M-JPEG nur wenig CPU-Leistung – sowohl beim Codieren als auch beim Decodieren der Bilder – und sorgt für relativ hohe Interoperabilität. Standbilder (JPEG-Dateien) oder Sequenzen von Bildern (M-JPEG) können zu FTP-Servern, E-Mail-Adressen oder per MMS übertragen werden. Auch über HTTP können sie abgerufen werden. Fast jeder PC ist in der Lage, (M)-JPEG-codierte Bilder anzuzeigen. M-JPEG eignet sich daher nicht sehr gut für Live-Betrachtung oder kontinuierliche Aufzeichnung, es ist aber ideal für ereignisgesteuertes Abrufen von Standbildern oder die Übertragung von kurzen Alarm-Videos. Bei Anwendungen, wo Latenz, Bildqualität und Auflösung wichtig sind und wo die Bandbreite kein Problem darstellt, ist MPEG-2 vorzuziehen – insbesondere bei Live-Betrachtung und in kritischen Anwendungen. Beim Betrieb nur mit I-Frames bei acht Megabit/Sekunde hat MPEG-2 immer noch die beste Bildqualität. Die Anwendung von MPEG-2 ist durch Patente geschützt (MPEGLA.org); für jeden Encoder und Decoder ist eine Lizenzgebühr zu zahlen.
Wahlfreiheit
Wo die Bandbreite begrenzt ist (Internet, WAN oder Aufzeichnung) wird MPEG-4 viel klarere und weichere Bilder bei niedrigen Bitraten liefern als MPEG-2; die Grenze liegt hier bei vier Megabit pro Sekunde für D1 und um 64 Kilobit pro Sekunde für CIF-Auflösung. MPEG-4 ist ideal für die Speicherung und das Live-Streaming von Video über geringe Bandbreiten. Alles in allem ist H.264 nach wie vor das Format der Zukunft sowohl für hohe Qualität (720 oder 1.080 Pixel für HDTV- und Megapixelkameras) und für Anwendungen mit geringer Bandbreite. Aber genau wie beim MPEG-4-Standard gibt es viele Varianten, was in Sachen Interoperabilität zu Problemen führen kann. Da jedes Kompressionsverfahren für bestimmte Anwendungen optimiert ist, gibt es keinen absoluten „Gewinner“ oder den besten Algorithmus für alle CCTV- oder Video-Anwendungen. In einigen Fällen bestimmt die bereits installierte Technik die Verwendung eines speziellen Algorithmus und beschränkt die Auswahl an Produkten. Daher sollte ein Video-Server oder eine IP-Kamera in der Lage sein, in den meisten gängigen Formaten zu codieren.
Test CCTV-Objektive für D1- u. MegaPixel-Auflösung
Testbericht aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2008, S. 24 bis 33
PROTECTOR Test Objektive 2008, Teil 1
Scharfes Linsengericht
Das Objektiv sitzt an entscheidender Position im Überwachungssystem. Wer hier Qualität verschenkt, kann sie später nicht mehr zurückgewinnen. Schon allein deshalb spielt sorgfältiges Abwägen bei der Objektivwahl eine enorm wichtige Rolle.
Mit dem PROTECTOR Test Objektive geben wir Anhaltspunkte und eine Vergleichsbasis für den täglichen Gebrauch. Dazu haben wir eine Auswahl an Modellen gängiger Hersteller getestet und bewertet. Im ersten Teil des Test nehmen wir Standard-Vario-Objektive mit einem Brennweitenbereich von ungefähr drei bis acht Millimeter unter die Lupe und stellen die Ergebnisse in einem Vergleichstest gegenüber. Im zweiten Teil mussten verschiedene Megapixel-Objektive zeigen, ob sie den Anforderungen hochauflösender Bildsensoren genügen. Die Ergebnisse dieser Kategorie haben wir in in einzelnen Tests aufbereitet – ein Vergleichstest wäre hier auf Grund der vielen unterschiedlichen Merkmale bei gleichzeitig relativ wenigen Modellen nicht sinnvoll. Die Messungen und der Testaufbau ähneln sich bei Standard- und Megapixel-Objektiven stark; die geprüften Kriterien sind weitestgehend identisch, nur der Maßstab zur Bewertung weicht ab. Einzelheiten zum Testaufbau und der geprüften Kriterien finden sich im folgenden Kasten.
Der PROTECTOR Test Objektive für Videoüberwachungsanlagen 2008 zeigt, was aktuelle Objektive für Überwachungszwecke leisten und wo Stärken und Schwächen der einzelnen Modelle liegen. Hierzu wurden die Objektive einer ausgiebigen Prüfung im Testlabor unterzogen. Diese beeinhaltete eine MTF-Messung (Erklärung siehe Glossar) für zehn, 20 und 40 Linienpaare pro Millimeter bei offener Blende und verschiedenen Bildhöhen, eine Messung der Vignettierung bei offener Blende, die Messung des Falschlichtanteils und die Ermittlung der Verzeichnung. Bei Vario-Optiken erfolgte die Messung jeweils bei kleinster und größter Brennweite.
Mit der Durchführung wurde das Testlabor Testfactory in Stuttgart beauftragt. Die Testfactory ist nach DIN EN 45001 sowie nach DIN EN ISO 9001 akkreditiert und damit einem weltweit anerkannten Qualitäts-, Kontroll- und Normierungsprozess unterworfen. Durch diese Verbindung von langjähriger Erfahrung mit neuesten Messgeräten wird ein Optimum an Know-how und Objektivität erreicht.
Kontakt: Testfactory, Leuschnerstraße 1, D-70174 Stuttgart, www.testfactory.de
Allrounder im Vergleich
Der gängige Brennweitenbereich von etwa drei bis acht Millimeter ist für viele Anwendungen in der Videoüberwachung geeignet. Zu berücksichtigen ist aber: An Kameras mit 1/4 Zoll Sensoren wird der Bildwinkel enger, an solchen mit 1/2 Zoll Sensoren weiter. Diese Klasse an Allround-Vario-Objektiven wurde in unserem Test jeweils bei kleinster und größter Brennweite geprüft. Je nach Kriterium unterscheiden sich die Ergebnisse im Weitwinkelbereich deutlich von denen im Telebereich. Am sichtbarsten wird es bei der Verzeichnung. Bei allen Objektiven ist bei der Anfangsbrennweite um 3,0 Millimeter eine recht markante, tonnenförmige Verzeichnung zu erkennen. Diese starke Verzeichnung im Weitwinkelbereich scheinen die Hersteller bewusst in Kauf zu nehmen, um einen größeren Winkel abbilden zu können. Die Objektive nähern sich hier dem Prinzip einer Fischaugenoptik, die auch einen möglichst großen Bereich auf Kosten der Verzeichnung abdeckt. Im Telebereich sind die Messwerte fast ausschließlich als gut zu bewerten.
Grundsätzlich kann man drei Objektivtypen unterscheiden: Festbrennweite, Zoom- und Vario-Objektiv.
Festbrennweitige Objektive zeichnen sich in der Regel durch eine hohe Lichtstärke, eine kompakte Bauform und geringes Gewicht aus. Allerdings ist der Aufnahmewinkel fix, so dass verschiedene Bildausschnitte nur durch Veränderung der Distanz zwischen Objekt und Kamera gewählt werden können.
Zoom-Objektive decken einen größeren, wählbaren Brennweitenbereich ab. Sie ermöglichen gleichzeitig einen Überblick über ein größeres Gebiet und ein Vergrößern von Details. Dieser Brennweitenbereich bildet den sogenannten „optischen Zoom“. Meist sind Zoom-Objektive mit Motoren für die Steuerung von Brennweite, Fokus und/oder Blende ausgestattet.
Vario-Objektive sind einfacher konstruiert als Zoom-Objektive und müssen bei Veränderung der Brennweite nachfokussiert werden. Allerdings sind sie kompakter, leichter und oft auch günstiger als Zoom-Objektive.
Bei den Falschlichtmessungen liegen im Telebereich ausnahmslos alle Objektive unter einem Prozent und erreichen damit einen sehr guten Wert. Im Weitwinkelbereich bleibt dies bei den meisten Modellen so, einige pendeln sich auf gutem Niveau ein. Die Vigenttierung ist bei allen Objektiven nahezu unsichtbar, sofern man einen Sensor passender Größe verwendet. Da sie sich unterhalb von 0,5 Blendenstufen bewegt, bleibt sie auch visuell fast nicht wahrnehmbar.
Spreu und Weizen
Die MTF-Messungen offenbaren Stärken und Schwächen der einzelnen Optiken. Um aber wirklich die Spreu vom Weizen trennen zu können, muss man die Messwerte und Grafiken differenziert betrachten. Die Ergebnisse für Kontrast und Auflösung unterscheiden sich teilweise stark zwischen Zentrum, Feldmitte und Rand des Objektivs. Hinzu kommt, dass die Werte für sagitale und tangentiale Messung abweichen. Weitere Einzelheiten zu jedem getesteten Objektiv finden sich daher in den entsprechenden Kästen auf den folgenden Seiten. Hintergrundwissen zur Messung der Modulations-übertragungsfunktion (MTF) und zur Deutung der Grafiken haben wir im folgenden Kasten zusammengefasst.
Die Modulationsübertragungsfunktion oder Modulationstransferfunktion (MTF) beschreibt die Qualität der Abbildung eines bildgebenden Systems (Objektiv, Teleskop, Mikroskop).
Bild 1 |
Bei der Messung wird eine Testvorlage mit schwarzweißen Linienpaaren von hinten beleuchtet und die sich ergebende Helligkeitsverteilung gemessen. Es entsteht auf Grund von Beugung eine Sinuskurve. Anschließend wird der Vorgang mit dazwischengeschaltetem Testobjektiv wiederholt. Es ergibt sich wieder eine sinusähnliche Kurve, die in der Regel allerdings eine niedrigere Amplitude besitzt. Nur bei einer perfekten Abbildung wären die Kurven identisch (Bild 1).
Aus den Abweichungen kann auf die Qualität des Objektivs geschlossen werden.
Die Qualität ist abhängig von der Lage im Bildfeld; ein Qualitätsabfall zum Rand hin ist die Regel. Um zu aussagekräftigen Daten zu kommen, wählt man Ortsfrequenzen aus, die hohe praktische Bedeutung haben. Üblich sind zehn, 20 und 40 Linienpaare pro Millimeter (Lp/mm). Die Modulationsübertragung bei 40 Lp/mm lässt auf die kontrastreiche Wiedergabe sehr feiner Details schließen. Die Modulationsübertragung bei niedrigen Ortfrequenzen wie zehn Lp/mm entscheidet über den subjektiven Kontrasteindruck bei der Betrachtung des Bildes.
Bild 2 |
Dabei ist nun auch die Richtung der Linienstrukturen entscheidend – insbesondere ob sie tangential (als Tangente am Bildkreis) oder sagittal (lotrecht zur Tangente) verlaufen (Bild 2). Ein typisches MTF-Diagramm besitzt daher Kurven für beide Richtungen.
Als Anhaltspunkte zur Interpretation der MTF-Kurven sei folgendes ergänzt: Auf der X-Achse des Diagramms wird der Abstand von der Bildmitte aufgetragen, auf der Y-Achse der Wert den die MTF erreicht; er kann maximal bei 100 Prozent liegen. Die Kurve für tangentiale Strukturen wird strichliert und für sagittale Linien durchgezogen dargestellt. Untereinander sind die Kurven für 40, 20 und zehn Lp/mm eingezeichnet. Je weiter oben diese liegen, desto besser ist die Qualität. Im Idealfall sollten diese gleichmäßig verlaufen und erst spät abfallen. Außerdem gilt: Je näher die Kurven für tangentiale und sagittale Gitter beieinander liegen, desto besser das Bild.
Testbericht aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2008, S. 24 bis 33
PROTECTOR Test Objektive 2008, Teil 2
Testergebnisse Vario-Objektive/Standard
Das TG3Z2910FCS-IR von CBC ist ein DC-gesteuertes Vario-Objektiv mit CS-Anschluss. Es ist für die Verwendung an Kameras mit 1/3 Zoll Sensoren gedacht und deckt an diesen einen Brennweitenbereich von 2,8 bis 8,2 Millimeter ab; das entspricht einem horizontalen Blickwinkel von 95 bis 35,6 Grad*. Die Anfangslichtstärke im Weitwinkelbereich beträgt F 1,0. Das Objektiv besitzt asphärische Elemente und ist dank IR-Korrektur Tag/Nacht-tauglich.
Im Weitwinkelbereich ist die Auflösung des Computar von der Bildmitte bis zum Rand relativ konstant auf gutem Niveau. Der Kontrast fällt zum Rand hin von sehr guten auf gute Werte ab. In der Telestellung ist die Auflösung in der Bildmitte und in der Feldmitte sehr gut, im Randbereich erreicht sie noch gute Werte. Den Kontrast kann man im Telebereich durchweg als sehr gut beurteilen. Die Verzeichnung ist wie bei allen getesteten Objektiven im Weitwinkel relativ stark tonnenförmig, im Telebereich ist sie nur noch schwach ausgeprägt. Die Vignettierung bleibt mit maximal 0,14 Blendenstufen in Weitwinkel- und 0,08 in Telestellung extrem gering und kann damit als praktisch unsichtbar eingestuft werden. Der Falschlichtanteil bewegt sich zwischen 0,9 und 1,0 Prozent und ist damit ebenfalls gering.
|
|
Diagramme der MTF-Kurven für 10, 20 und 40 Lp/mm: links bei kleinster, rechts bei größter Brennweite. X-Achse: Abstand zur Bildmitte; Y-Achse: MTF in Prozent. Strichliert: tangentiale Strukturen; durchgezogen: sagittale Strukturen.
CBC (Deutschland) GmbH, Hansaallee 191, 40549 Düsseldorf, Tel.: +49 211 53067-0, Fax: -180, info@cbc-de.com, www.cbc-de.com
*) Angaben der Hersteller
Das VZLCS-1014D von Monacor besitzt einen Brennweitenbereich von 2,8 bis 10,0 Millimeter und eine Anfangslichtstärke von F 1,4 im Weitwinkelbereich. Der Anschluss an Kameras erfolgt mit einem CS-Mount. Das Objektiv eignet sich für Modelle mit 1/3 Zoll Sensoren, die Blendensteuerung geschieht über DC-Spannung.
Bei kleinster Brennweite ist die Auflösung des Monacor-Objektivs in der Bildmitte gut bis sehr gut; zum Rand hin fällt sie auf ein befriedigendes Niveau ab. Für den Kontrast ergeben sich im Zentrum und in der Feldmitte sehr gute und am Rand gute Werte. In der Telestellung ist die Auflösung ähnlich verteilt wie im Weitwinkelbereich: in der Bildmitte sehr gut, im Randbereich befriedigend; insgesamt ist sie aber etwas höher als in diesem. Im Telebereich erzielt das Objektiv beim Kontrast im Zentrum sehr gute Ergebnisse und gute Ergebnisse in der Feldmitte und am Rand.Auch bei diesem Modell zeigt sich im Weitwinkel eine relativ starke tonnenförmige Verzeichnung, die im Telebereich nur schwach ausgeprägt ist. Die Vignettierung ist mit 0,16 Blendenstufen im Weitwinkel und 0,05 im Tele sehr gering und nahezu nicht wahrnehmbar. Der Falschlichtanteil liegt bei kleinster Brennweite mit 1,15 Prozent auf einem guten Niveau und mit 0,95 Prozent im Telebereich sogar auf sehr gutem Niveau.
|
|
Monacor International GmbH, Zum Falsch 36, 28307 Bremen, Tel.: +49 421 4865-0, Fax: +49 421 4884-15, info@monacor.de, www.monacor.de
Das Pentax-Modell TS3V310ED (HK) ist ein Tag/Nacht-taugliches Objektiv für Kameras mit 1/3 Zoll Sensoren und CS-Mount. Es besitzt ein Brennweitenspektrum von 3,0 bis 8,0 Millimeter und deckt damit einen horizontalen Blickwinkel von 93 bis 35 Grad* ab.
Im Weitwinkelbereich liegt die Anfangsblende bei F 1,0. Die Blendensteuerung erfolgt über DC-Gleichspannung. Im Weitwinkel ist die Auflösung der Pentax-Optik von der Bildmitte bis zum Rand relativ konstant auf befriedigendem Niveau. Beim Kontrast ergeben sich durchweg gute Werte, unabhängig von der Position im Bild. In der Telestellung verbessert sich die Auflösung auf ein gutes Maß, nur am Rand zeigen sich noch leichte Schwächen. Der Kontrast bleibt unverändert gut. Für die Verzeichnung gilt wie bei allen Objektiven im Test: im Weitwinkel relativ stark, im Telebereich schwach tonnenförmig. Die Vignettierung ist mit 0,13 Blendenstufen in Weitwinkel- und 0,08 in Telestellung äußerst gering und damit praktisch unsichtbar. Der Falschlichtanteil erreicht zwischen 0,8 und 0,9 Prozent und ist daher als sehr gut zu bewerten.
|
Pentax Europe GmbH, Julius-Vosseler-Str. 104, 22527 Hamburg, Tel.: +49 40 56192-0, Fax: +49 40 566475, ssd@pentax.de, www.pentax.de
Mit dem TV8555 bietet Security-Center ein IR-taugliches, asphärisches Varioobjektiv mit 2,9 bis 8,2 Millimeter Brennweite an. An einer Kamera mit 1/3 Zoll großem Sensor deckt das Objektiv einen horizontalen Blickwinkel von 98 bis 35 Grad* ab. Der Anschluss geschieht über CS-Mount. In Weitwinkelstellung liegt die kleinste Blende bei F 1,0, die Blendenregelung erfolgt manuell.
Das TV8555 weist im Weitwinkelbereich eine von der Bildmitte bis zum Rand durchgehend gute Auflösung auf. Auch die Ergebnisse für den Kontrast liegen auf einem konstant guten, teilweise sogar sehr guten Niveau. Im Telebereich verbessert sich die Auflösung auf ein durchweg sehr gutes Maß. Auch der Kontrast erhöht sich hier auf sehr gute Werte für nahezu alle Bildbereiche, lediglich am Rand zeigen sich noch leichte Schwächen. Die Verzeichnung ist wie im gesamten Testfeld relativ stark tonnenförmig im Weitwinkel und schwach im Telebereich. Die Vignettierung bleibt praktisch unmerklich. Im Weitwinkelbereich beträgt sie maximal 0,13 Blendenstufen und in der Teleeinstellung extrem geringe 0,03 Blendenstufen. Der Falschlichtanteil liegt bei 1,1 respektive 0,9 Prozent und ist damit als gut bis sehr gut einzustufen.
Security-Center GmbH & Co. KG, Linker Kreuthweg 5, 86444 Affing/Mühlhausen, Tel.: +49 8207 95990-0, Fax: -100, E-Mail: info@security-center.de, www.security-center.org
Das 13VM308AS von Tamron besitzt einen Brennweitenbereich von 3,0 bis 8,0 Millimeter und damit eine Blickwinkel von 91 bis 36 Grad* an einem 1/3 Zoll Sensor. Die Anfangsblende liegt bei 1,0 und wird manuell gesteuert (DC-Version verfügbar). Zum Kameraanschluss dient der CS-Mount. Das Objektiv besitzt asphärische Elemente, ist aber nicht IR-korrigiert.
Im Weitwinkelbereich liegt die Auflösung der Tamron-Optik von der Bildmitte bis zum Rand relativ gleichmäßig auf einem befriedigendem Level. Beim Kontrast ergeben sich meist gute Werte. In der Telestellung verbessert sich die Auflösung auf ein gutes Niveau, mit leichten Defiziten am Rand. Der Kontrast verschlechtert sich minimal, bleibt aber zwischen gut und befriedigend, je nach Position im Bild. In Sachen Verzeichnung zeigt sich das gewohnte Bild, im Weitwinkel stark und im Tele schwach tonnenförmig. Die Vignettierung ist mit maximal 0,09 Blendenstufen in Weitwinkel- und 0,07 Blendenstufen in Telestellung extrem gering und so praktisch unsichtbar. Ebenfalls sehr gering ist der Falschlichtanteil mit 0,5 und 0,4 Prozent im Weitwinkel- beziehungsweise Telebereich.
Tamron Europe GmbH, Robert Bosch Str. 9, 50769 Köln, Tel.: +49 221 970325-0, Fax: -4, cctv@tamron.de, www.tamron.de
Das Modell Eneo F037Z2.710M von Videor Technical deckt mit seinem Brennweitenbereich von 3,0 bis 8,0 Millimeter an 1/3 Zoll Kameras einen Blickwinkel von 91 bis 36 Grad* ab. Zum Anschluss an eine Kamera dient ein CS-Mount. Die Anfangsblende liegt im Weitwinkelbereich bei F 1,0, die Blendensteuerung erfolgt manuell. Asphärische Linsenelemente sollen die Abbildungsleistung erhöhen.
Bei der kleinsten Brennweite ist die Auflösung des Eneo-Objektivs in allen Bildbereichen gut bis befriedigend, am besten ist sie in der Bildmitte und am Rand. Für den Kontrast ergeben sich im Zentrum sehr gute bis gute Werte, in der Feldmitte und am Rand liegen die Werte auf gutem bis befriedigendem Niveau. In der Telestellung ist die Auflösung im Zentrum und in der Feldmitte sehr gut, im Randbereich ist sie gut. In Sachen Kontrast erzielt das Objektiv hier fast durchgehend gute Ergebnisse. Die Verzeichnung entspricht in etwa jener der anderen Kandidaten. Was die Vignettierung angeht, bewegt sich diese mit 0,22 und 0,05 Blendenstufen im Weitwinkel- beziehungsweise Telebereich im nahezu unsichtbaren Rahmen. Bei den Messungen des Falschlichtanteils erzielte die Optik sowohl bei kleinster als auch bei größter Brennweite mit 0,6 und 0,3 Prozent jeweils sehr gute Ergebnisse.
Videor Technical E. Hartig GmbH, Carl-Zeiss-Straße 8, 63322 Roedermark, Tel.: +49 6074 888-0, Fax: -100, info@videortechnical.com, www.videortechnical.com
Testbericht aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2008, S. 24 bis 33
PROTECTOR Test Objektive 2008, Teil 3
Testergebnisse Megapixel-Objektive
Nachstehend finden sich die Ergebnisse der einzelnen getesteten Megapixel-Objektive. Der Laboraufbau unterscheidet sich kaum von dem, der für Standard-Objektive angewandt wurde. Die Messungen und Kriterien gleichen sich weitestgehend, nur der Bewertungsmaßstab weicht ab. Direkt vergleichbar sind die Ergebnisse dennoch nicht. Da es im Megapixelbereich noch relativ wenige Modelle gibt und sich diese teilweise erheblich unterscheiden, muss man jedes für sich betrachten und bewerten. Festbrennweiten und Vario-Obkjektive lassen sich ebensowenig direkt gegenüberstellen, wie 1/3 Zoll und 2/3 Zoll Optiken. Die Tests dienen demnach eher der Übersicht, welche Bandbreite an Modellen momentan verfügbar ist und wo deren Stärken und Schwächen liegen.
Zusammenfassend gilt, dass einige Megapixel-Objektive bei der MTF-Messung im Vergleich zu den Standard-Vario-Objektiven bessere Werte erzielten. Das bescheinigt ihnen die von Megapixel-Sensoren benötigte höhere Qualität. Allerdings ist der Unterschied nicht so extrem, wie man es vielleicht erwarten würde. Das könnte auch daran liegen, dass sich viele Standard-Objektive schon auf einem sehr guten Niveau bewegen.
Im Zweifelsfall gilt also auch hier „Probieren über Studieren“. Möglicherweise taugt ja auch ein bereits vorhandenes oder günstiges Standardobjektiv für den Megapixel-Einsatz. Michael Gückel
Das HF16SA-1 von Fujinon stammt aus der Serie für Machine-Vision-Anwendungen und ist für Kameras mit Sensorgrößen zwischen 2/3 und 1/3 Zoll geeignet. Laut Hersteller eignet es sich für Auflösungen bis fünf Megapixel. Der Anschluss erfolgt über C-Mount. Das festbrennweitige Objektiv verfügt über 16 Millimeter Brennweite (bei 2/3 Zoll) und deckt damit einen Blickwinkel von horizontal 30 Grad* ab. Die Anfangslichtstärke liegt bei F 1,4, die Blende ist manuell regelbar.
Das Fujinon-Objektiv erzielt im Zentrum und in der Feldmitte gute bis sehr gute Werte bei der Auflösung. Lediglich im Randbereich fällt diese dann auf ein insgesamt befriedigendes Niveau ab. Der Kontrast reduziert sich ebenfalls von der Bildmitte zum Rand hin. Im Zentrum liegt er bei gut bis sehr gut, in der Feldmitte bei gut und am Rand noch bei gut bis befriedigend. Eine Verzeichnung ist praktisch nicht vorhanden, es werden weder tonnen-, noch kissenförmige Verzerrungen sichtbar. Auch hier kann man dem Objektiv sehr gute Werte bescheinigen. Die Vignettierung liegt mit 0,21 Blendenstufen ebenfalls im unsichtbaren Bereich. Der Falschlichtanteil liegt bei äußerst geringen 0,4 Prozent und ist damit ebenfalls als sehr gut einzustufen.
Fujinon (Europe) GmbH, Halskestraße 4, 47877 Willich, Tel.: +49 21 54 924-0, Fax: -139, E-Mail: fujinon@fujinon.de, www.fujinon.de
Pentax hat mit dem C3516-M (KP) ein 2/3 Zoll Objektiv mit fester Brennweite und manueller Blendensteuerung im Programm. Die Brennweite von 35 Millimeter entspricht an einem 2/3 Zoll Sensor einem horizontalen Blickwinkel von etwas mehr als 14 Grad*. Die maximale Blendenöffnung liegt bei F 1,6. Zum Anschluss an die Kamera dient ein C-Mount. Laut Hersteller ist es für Kameras mit bis zu zwei Megapixel geeignet.
Die Pentax-Optik zeichnet sich durch sehr gleichmäßige Werte bei Auflösung und Kontrast aus. Die Auflösung ist vom Zentrum über die Feldmitte bis zum Randbereich recht konstant auf einem befriedigendem Niveau. Es zeigt nicht den üblichen Leistungsabfall am Rand. Für den Kontrast gilt das Gleiche; mit dem Unterschied, dass hier ein durchweg guter Wert erreicht wird. In Sachen Verzeichnung lässt das Objektiv nichts zu wünschen übrig. Dank der relativ großen Brennweite ist eine tonnenförmige Verzeichnung praktisch nicht vorhanden, auch kissenförmige Verzerrungen sind nicht sichtbar. Die Vignettierung dürfte mit 0,43 Blendenstufen in der Regel nicht wahrnehmbar sein. Die 0,4 Prozent Falschlichtanteil sind als sehr gut zu bewerten.
Pentax Europe GmbH, Julius-Vosseler-Str. 104, 22527 Hamburg, Tel.: +49 40 56192-0, Fax: +49 40 566475, ssd@pentax.de, www.pentax.de
Das Modell M13VM308 aus dem Hause Tamron ist ein Vario-Objektiv mit einem Brennweitenbereich von 3,0 bis 8,0 Millimeter. An einem 1/3 Zoll Sensor entspricht das einem horizontalen Blickwinkel von etwa 92 bis 35 Grad*. Die Anfangsblende beträgt F 1,0, die Blendenregelung geschieht manuell (DC-Version verfügbar). Das Objektiv verfügt über einen CS-Mount.
Im Weitwinkelbereich ist die Auflösung des Tamron-Objektivs im Zentrum sehr gut und in der Feldmitte sowie am Rand gut. Für den Kontrast gilt dies genauso: sehr gut im Zentrum, gut in der Feldmitte und im Randbereich. In der Telestellung verbessert sich die Auflösung etwas. Sie liegt nun in allen Bereichen zwischen sehr gut und gut. Beim Kontrast verschiebt sich die Leistung im Telebereich zum Rand hin. Im Zentrum und in der Feldmitte liegt er auf einem guten Niveau, am Rand steigert er sich sogar auf ein sehr gutes Niveau. Bei der Verzeichnung zeigt sich ein von vielen Vario-Objektiven gewohntes Bild: im Weitwinkel verzeichnet es relativ stark tonnenförmig, im Telebereich ist die Verzerrung schwach ausgeprägt. Die Vignettierung ist mit maximal 0,09 und 0,04 Blendenstufen extrem gering und damit praktisch unsichtbar. Der Falschlichtanteil bewegt sich zwischen 0,47 und 0,35 Prozent und ist damit ebenfalls sehr gering.
Tamron Europe GmbH, Robert Bosch Str. 9, 50769 Köln, Tel.: +49 221 970325-0, Fax: -4, cctv@tamron.de, www.tamron.de
Mit dem Eneo F02Z02M-MP bietet Videor Technical ein Vario-Objektiv für Kameras mit Auflösungen größer als ein Megapixel. An 1/3 Zoll Sensoren entspricht die Brennweite von 2,4 bis 6,0 Millimeter einem horizontalen Blickwinkel von etwa 111 bis 47 Grad*. Die kleinste Blende liegt bei F 1,2 und wird manuell gesteuert. Als Anschluss dient ein CS-Mount.
Die Leistung des Eneo ist in puncto Auflösung und Kontrast nicht nur sehr gleichmäßig, sie ist auch gleichmäßig auf einem sehr guten Level. In der Weitwinkelstellung ergeben sich sehr gute Werte für alle Bildbereiche, lediglich am Rand reduziert sich die Auflösung minimal. Beim Kontrast gilt das uneingeschränkt: sehr gut in allen Bereichen. In der Teleeinstellung zeigt sich das gleiche Bild, beide Werte bleiben unverändert auf sehr gutem Niveau. Auch bei diesem Modell ist eine recht ausgeprägte, tonnenförmige Verzeichnung im Weitwinkelbereich wahrnehmbar, in Telestellung ist sie nur noch schwach vorhanden. Mit 0,17 beziehungsweise 0,08 Blendenstufen bei der Vignettierung ist diese visuell nicht wahrnehmbar. Der Falschlichtanteil erreicht 1,3 und 0,55 Prozent und ist damit als gut bis sehr gut einzustufen.
Videor Technical E. Hartig GmbH, Carl-Zeiss-Straße 8, 63322 Roedermark, Tel.: +49 6074 888-0, Fax: -100, info@videortechnical.com, www.videortechnical.com
Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem CCTV Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
MegaPixel-Kameras benötigen hochwertige Objektive
Fachartikel aus PROTECTOR 5/08, S. 36
Objektivqualität als entscheidender Faktor
Megapixel – Megabild?
Immer mehr Kameras werden mit Megapixel-Sensoren bestückt. Doch eine höhere Auflösung allein sorgt noch nicht für bessere Bilder. Wer „Megapixel“ sinnvoll nutzen will, braucht hochwertige Objektive.
Bildsensoren werden immer hochauflösender. Um das volle Potenzial auszuschöpfen, muss auch das Objektiv entsprechend hochwertig sein. Bild: Pixelio/Klicker |
Der Trend zu immer höheren Auflösungen schreitet auch in der Videoüberwachung weiter voran. Mehr Auflösung, mehr Pixel, mehr Daten, mehr Bildqualität, lautet die gängige Vorstellung – selbst wenn man oft nicht so genau weiß, wie man das gestiegene Datenvolumen über das Firmennetzwerk schaufelt, ohne dass der Administrator einen Wutanfall bekommt. Davon abgesehen kann die oben genannte Kette auch nur dann zufriedenstellend funktionieren, wenn alle Glieder zusammenpassen und jedes für sich eine hohe Qualität garantiert.
Ganz vorne in diesem System stehen die Kameras; und diese sind nur so gut, wie die angesetzte Optik. Denn der beste hochauflösende Sensor nutzt nichts, wenn davor ein schlechtes Objektiv sitzt, das als „schwächstes Glied in der Kette“ die Leistung des gesamten Systems herunter zieht. Um an Kameras mit Megapixel-Auflösung einen tatsächlichen Gewinn an Auflösung und Bildqualität zu erzielen, müssen an die Objektive demnach höhere Anforderungen gestellt werden als bei Pal-Auflösung. Der Anspruch wächst dabei mit der Zahl der Pixel.
Unliebsame Randerscheinungen
Besonders kritisch sind die sogenannten „Randstrahlen“. Sie treten am Rand der Linse durch die Optik und werden stärker gebrochen als die Strahlen in der Mitte. Hier zeigt sich die Qualität eines Objektivs. Denn die Korrektur der am Rand entstehenden Bildfehler und Qualitätseinbußen ist die wahre Kunst des Objektivbaus. Simpel konstruierte Optiken liefern zwar in der Bildmitte oftmals eine gute Qualität, lassen aber zum Rand hin stark nach. Digitale Bildsensoren, gerade die mit hoher Auflösung, verzeihen das nicht. Neben den durch die Optik verursachten Bildfehlern – seien es sphärische Aberrationen, Koma oder Unschärfen – kommt es bei schräg auf den Sensor treffenden Strahlen zu zusätzlichen Fehlern in Form von Vignettierung oder Farbverschiebungen. Diese Fehler zu korrigieren oder zumindest auf ein Mindestmaß zu reduzieren, ist die Herausforderung der Objektivhersteller. Der Anwender kann sich zusätzlich durch Abblenden (Schließen der Objektiviris) um ein bis zwei Blendenstufen behelfen. Hierbei werden die Randstrahlen abgeschnitten, so dass sie die Bildqualität nicht mehr verschlechtern können. Allerdings verringert sich durch das Schließen der Blende auch die Lichtmenge, die durch das Objektiv treten kann: Der Bildsensor muss mit weniger Licht auskommen. Anschließend versucht die Elektronik den Verlust mittels Signalverstärkung wieder auszugleichen.
Wer rauscht, verliert
Hier ist die Schnittstelle zum zweiten wichtigen Kriterium: der Lichtstärke oder Anfangsöffnung des Objektivs. Meist wird sie in der Form „F 1:1,4“, „F 1:1,8“ oder ähnlich angegeben. Je kleiner dabei die zweite Zahl ist, desto lichtstärker ist eine Optik. Dies kann gerade bei Megapixelkameras von großer Bedeutung sein. Ein Vergleich der Sensorgrößen und der Anzahl der Pixel veranschaulicht den Zusammenhang: Wenn ein Sensor eine gängige Größe von 1/4, 1/3 oder 1/2 Zoll besitzt, auf ihm aber viel mehr Pixel untergebracht sind als bei D1-Auflösung, müssen die Pixel dementsprechend kleiner sein. Durch Verkleinerung werden Pixel aber generell lichtunempfindlicher. Und weniger Licht versucht die Elektronik, wie bereits erwähnt, mit Signalverstärkung zu kompensieren. Das führt meist zu stärkerem Rauschen und einer Verschlechterung der Bildqualität. Daher sind besonders „lichtstarke“ Objektive notwendig – etwa mit F 1:1,0 –, um auch bei schlechtem Licht noch etwas erkennen zu können. Alternativ bieten diese Optiken auch genügend Spielraum für das qualitätsfördernde Abblenden um eine Blendenstufe.
Gute Bilder sind der Lohn
Mit dem sinnvollen Abstimmen von Kamera und Objektiv ist in Sachen Bildqualität sehr viel gewonnen. Und „Megapixel“ verkommt nicht zum reinen Marketingaspekt für Kameras. Zwar ist die Frage, wie man die hochaufgelösten und bandbreitenfressenden Videobilder übers Netzwerk überträgt, damit noch nicht beantwortet – sicher ist nun aber, dass sich das auch lohnt. Michael Gückel
Wichtige Begriffe aus der Videotechnik – verständlich erklärt:
Aberration, chromatische (Farbfehler)
Die Brechzahl einer Linse hängt von der Wellenlänge des einfallenden Lichts ab. Diese auch Dispersion genannte Erscheinung verursacht die chromatische Aberration (vom griechischen Chroma für Farbe). Die verschiedenfarbigen Anteile des Lichts laufen in unterschiedlichen Brennpunkten zusammen, was vor allem an harten Kanten zu unerwünschten Farbsäumen führt.
Aberration, sphärische (Öffnungsfehler)
Die sphärische Aberration bewirkt, dass achsparallel einfallende Lichtstrahlen nach dem Durchgang durch das optische System nicht im gleichen Punkt zusammenlaufen. Es entstehen Unschärfen. Je weiter außen der Strahl verläuft, desto stärker ist im Allgemeinen die Abweichung.
Achromat/Apochromat
Achromaten und Apochromaten sind spezielle, mehrschichtige Linsen, die die Farbfehler eines optischen Systems korrigieren.
Anfangsöffnung/Lichtstärke
Die maximale Blendenöffnung eines Objektivs bezeichnet man auch als Anfangsöffnung; sie ist ein Maß für die Lichtstärke. Je kleiner der Wert, desto mehr Licht kann durch die Linsen treten.
Asphärische Linsen
Asphärische Ojektive verfügen über mindestens eine brechende Linsenoberfläche, die von der Kugelform abweicht. Eine solche asphärische (nicht kugelförmige) Fläche ermöglicht die Korrektur der sphärischen Aberration. Die Fertigung einer Asphäre ist in der Regel teurer als die einer sphärischen Linse.
Auflösung, absolute
Anzahl der Linienpaare pro Bildhöhe (Lp) beziehungsweise traditionell aus der Videotechnik die Frequenz in Megahertz (MHz). Gute Kameras sollten bei 1.000 und bei 100 Lx mindestens 230 Lp darstellen können.
Auflösung, relative
Praxisgerechtes Maß für die Wiedergabe feiner Details. Der Wert wird aus der interpolierten Auflösungskurve berechnet mit erhöhter Gewichtung höherer Frequenzen. 100% entsprächen einer geraden Auflösungskurve von 0,5 bis 5,0 MHz auf der 0 dB-Linie. Abweichungen von der 0 dB-Linie (positiv wie negativ) führen zu Abzug. Als gut können Werte ab etwa 70% angesehen werden.
Blende
Die Blende reduziert die durch das Objektiv fallende Lichtmenge durch Beschneiden des Strahlengangs vom Rand her. Dadurch werden gleichzeitig bestimmte Linsenfehler verringert und die Schärfentiefe erhöht. Die Größe der Blende gibt man in Blendenwerten (k) an, die sich aus dem Verhältnis Brennweite (f) durch effektive Eintrittspupille (D) berechnen lässt (k = f/D). Von einer Blendenstufe zur nächsten halbiert sich die durchgelassene Lichtmenge (etwa beim Schließen der Blende von 4 auf 5,6), bei Verdoppelung der Blendenzahl (etwa von 8 auf 16) reduziert sich die Lichtmenge auf ein Viertel.
C-Mount/CS-Mount
C-Mount und das davon abgeleitete CS-Mount sind genormte Anschlussgewinde für Kameraobjektive. Bei beiden beträgt der Durchmesser ein Zoll und die Gewindesteigung 1/32 Zoll. Das Auflagenmaß, also der Abstand zwischen dem Flansch des Objektivgewindes und dem Sensor, beträgt bei C-Mount 17,52 und bei CS-Mount 12,52 Millimeter. Mit einem fünf Millimeter starken Zwischenring können C-Mount-Objektive auch an Kameras mit CS-Mount angeschlossen werden.
DAS
Direct Attached Storage (s. NAS)
DC-Blende
Objektive mit DC-geregelter Blende (DC steht für Gleichstrom) werden von einem in die Kamera integrierten Verstärker gesteuert. Die Spannungsversorgung erfolgt über eine an der Kamera angebrachte vierpolige Buchse.
DVR
Ein DVR ist ein Digitaler Videorecorder, der Video und Audio digital auf eine Festplatte aufzeichnet. DVRs sind so genannte Stand-alone-Geräte, an die Kameras direkt angeschlossen werden können und die ohne weitere Komponenten oder Netzwerkverbindung eigenständig Videodaten aufzeichnen und wiedergeben können. Viele heute angebotene DVR verfügen über einen Netzwerkanschluss, wodurch sie einerseits aus der Ferne gewartet und konfiguriert werden können, andererseits auch auf die gespeicherten Daten von extern zugegriffen werden kann.
Farbwiedergabe
Farbsättigung und Farbabweichungen dienen zur Ermittlung dieses Wertes, der eine sehr gute Korrelation zu subjektiven Beurteilungen der Farbwiedergabe und Farbreinheit aufweist. Werte ab etwa 70% sind gut.
LAN
Local Area Network (s. SAN)
NAS
Network Attached Storage (NAS) bezeichnet einfach zu verwaltende Dateiserver, die eingesetzt werden, um ohne hohen Aufwand unabhängige Speicherkapazität in einem Rechnernetz bereitzustellen. Ein NAS stellt mehr Funktionen bereit, als nur einem Computer Speicher über das Netz zuzuweisen und ist deshalb im Unterschied zu Direct Attached Storage (DAS) immer entweder ein eigenständiger Computer (Host) oder ein Virtueller Computer (Virtual Storage Appliance, VSA) mit eigenem Betriebssystem. Viele Systeme beherrschen auch RAID-Funktionen, um Datenverlusten vorzubeugen.
NVR
Network Video Recorder (NVR) dienen zur Aufzeichnung von Videosignalen im IP-Netzwerk. Anders als DVRs, sind NVRs keine Stand-alone-Geräte, die direkt mit den Kameras verbunden sind, sie bleiben dank Netzwerkanbindung standortunabhängig. NVR sind meist leistungsfähige PCs mit großen Festplattenkapazitäten, auf die über das lokale Netz und das Internet zugegriffen werden kann. Häufig werden sie in einem redundant aufgebauten Cluster zusammengeschaltet, so dass einerseits Daten gespiegelt werden können und andererseits beim Ausfall eines NVRs ein anderer die Aufzeichnung übernehmen kann.
S/N Chrominanz
Bildrauschen (S/N: signal to noise), das sich als Schwankung der Farbsättigung äußert. Gemessen werden diese Schwankungen in einer roten Fläche des Testbildes, die Standardabweichung der Messwerte führt zum angegebenen Signal-Rauschabstand in dB. Gut sind Werte ab 35 dB.
S/N Luminanz
Bildrauschen (S/N: signal to noise), das sich als Helligkeitsschwankung äußert. Gemessen werden die Helligkeitsschwankungen in einer weißen Fläche (80% weiß) des Testbildes. Die Standardabweichung der Messwerte führt zum angegebenen Signal-Rauschabstand in dB. Werte ab 35 dB sind gut.
SAN
Als Storage Area Network (SAN) bezeichnet man im Bereich der Datenverarbeitung ein Speichernetzwerk zur Anbindung von Festplattensubsystemen an Server-Systeme. Storage Area Networks sind für serielle, kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsübertragung großer Datenmengen konzipiert worden. Sie basieren heute für hochverfügbare, hocheffiziente Installationen auf der Implementierung des Fibre-Channel-Standards, bei kleineren Anlagen aus Kostenüberlegungen auch auf IP. Strukturell ist ein SAN aufgebaut wie ein Local Area Network (LAN): Es beinhaltet Hubs, Switches und Router.
Vergütung
Eine hochwertige Vergütung (Entspiegelung) vermindert Streulicht in der Optik und beugt unerwünschten Reflexionen vor. Vor allem bei sehr hellem Licht oder Gegenlicht kann es ohne Vergütung zu Spiegelungen oder nebelartigen Geisterbildern kommen.
Verzeichnung/Distorsion
Unter Verzeichnung versteht man die Eigenschaft von Objektiven, Gegenstände zum Bildrand hin immer stärker zu verzerren. In der Nähe des Bildrandes werden gerade Linien nach außen (tonnenförmige Verzeichnung) oder innen (kissenförmige Verzeichnung) gewölbt.
Vignettierung
Mit Vignettierung bezeichnet man den Helligkeitsabfall in den Bildecken, der durch mechanische Verengung oder durch physikalische (natürliche) Effekte entsteht. Sie tritt hauptsächlich bei Weitwinkelobjektiven auf. Durch Abblenden des Objektives kann die Vignettierung verringert werden.
VSA
Virtual Storage Appliance (s. NAS)
Weißwert
Wert der hellsten weiße Stelle im Testbild. Idealerweise beträgt der Messwert 100%, in der Praxis können Werte ab 90% als gut bezeichnet werden.
Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Video-Security Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
Technischer Stand von Videoanalysesystemen
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011
Gefahrenerkennung nicht dem Zufall überlassen
Videotechnik wird immer häufiger mit intelligenter Bildauswertung kombiniert: Software unterstützt die Mitarbeiter in der Leitstelle und reagiert bei Auffälligkeiten automatisch mit einem optischen und akustischen Signal. Videoanalytik arbeitet heute sehr zuverlässig. Es wird in Zukunft denkbar sein, dass sich derzeitige Alarmauslöser, wie Bewegungsmelder, komplett ersetzen lassen.
(Bild: Securiton) |
Das Einsatzspektrum für Videotechnik ist breit. Neben der klassischen Grenz- und Arealüberwachung sind Kameras heute auch in vielen Gebäuden fast selbstverständlich. Zunehmend erkennen Firmen die Vorteile von Video etwa in der Qualitätskontrolle von Fertigungsprozessen oder im Arbeitsschutz, zum Beispiel wenn nur eine Person in einem gefährlichen Bereich arbeiten kann und die Tätigkeiten vom Leitstand aus überwacht werden.
Mehr Monitore: Konzentration sinkt rapide
Bilder von immer mehr Kameras sind zu überwachen. Diese Tatsache lässt die Ansprüche an Mitarbeiter von Leitstellen wachsen. Es wird so für das menschliche Auge zunehmend schwerer, Gefahren zu erkennen. Harmlose Vorgänge zu überprüfen, beansprucht viel Zeit und Energie. Es ist erwiesen: Motivation und Aufmerksamkeit der Operatoren sinken nicht linear, sondern überproportional je mehr Monitore und (irrelevanter) Kamera-Output zu sichten sind. Das ist ein Grundgesetz der Arbeitspsychologie. Videoanalyse wird daher zunehmend wichtiger und zu einem unverzichtbaren Instrument.
Bis vor wenigen Jahren gab es im Markt erhebliche Vorbehalte gegenüber der Zuverlässigkeit von Analyse-Software. Entweder produzierte sie so viele Fehlalarme, dass auch bei echten Gefahren das Wachpersonal Alarmen keine Beachtung schenkte („false positive“). Oder das Ansprechverhalten wurde so niedrig eingestellt, dass die Software bei echten Gefahren nicht reagierte („false negative“).
Gute Ergebnisse auch bei schwierigen Umgebungsbedingungen
Die Situation hat sich aber grundlegend geändert. Videoanalytik mit hochwertigen Algorithmen bietet heute sehr zuverlässige Erkennungsquoten bei einer niedrigen Rate von Täuschungsalarmen – auch in herausfordernden Umgebungen. Weniger als 0,1 Fehlalarme pro Kamera und Woche sind heute selbst im Außenbereich möglich. Zwingende Voraussetzung dafür ist, dass die Kameras richtig projektiert und perfekt auf die Umgebungsbedingungen eingestellt sind. Nach wie vor ist dies eine Aufgabe ausschließlich für Video-Profis, an Hand der konkreten Sicherheitsaufgabe ein System wirtschaftlich und technisch optimal zu planen und zu parametrieren. Dabei sind beispielsweise zu beachten:
- bauliche Bedingungen vor Ort,
- optimale Auswahl von Sektoren, in denen Veränderungen zu analysieren sind,
- Definition der Bewegungsrichtung von Objekten in diesen Flächen, die erkannt werden soll/zu ignorieren ist,
- Veränderungen der Lichtverhältnisse je nach Sonnenstand, auch durch Wolken,
- tageszeitabhängige Reflexionen auf Fenstern und sonstigen Gebäudehüllen,
- lokale Wetterverhältnisse (häufig auftretender Regen, Morgennebel, Schnee),
- Reflexblendungen von Sonnenschein auf Flächen, die kurzfristig entstehen, aber auch wieder verschwinden (zum Beispiel Pfützen).
Videoprofis kennen zudem etliche kleine Kniffe, um für jede Überwachungsaufgabe eine angemessene Lösung zu finden. Soll etwa die Außenhülle eines Gebäudes überwacht werden, empfiehlt es sich, einen Grünstreifen entlang des Gebäudes anzulegen. In der Regel wird diesen niemand betreten, so dass die Alarmrate drastisch sinkt.
Motivation und Aufmerksamkeit der Operatoren in Leitstellen sinken nicht linear, sondern überproportional je mehr Monitore und Kamera-Output zu sichten sind. Videoanalyse wird daher zunehmend wichtiger und zu einem unverzichtbaren Instrument. (Bild: Securiton) |
Eine weitere Herausforderung für die Videoanalyse sind Insekten. Outdoor-Kameragehäuse lassen sich oft beheizen, damit in der dunklen Jahreszeit nicht die Beweglichkeit mechanischer Teile nachlässt, die Linse vereist oder mit Kondenswasser beschlägt sowie die Elektronik Schaden nimmt. Manche Kameras bieten warme Hohlräume – die bei Insekten beliebt sind. Zahlreiches Ungeziefer läuft dann über die Linsen und löst einen Fehlalarm nach dem anderen aus. Spezielle Stromvorrichtungen aber vertreiben die ungebetenen und störenden Gäste.
Hochsicherheitsbereiche vertrauen auf Videoanalyse
Nur wenn gut geplant wurde, sind die Ergebnisse überzeugend. Die Resultate sind dann aber so gut, dass heute Anwender auch in Hochsicherheitsbereichen, wie (Kern-)Kraftwerken, forensischen Psychiatrien, Justizvollzugsanstalten, Luftfahrt oder Rechenzentren, Videoanalytik als unverzichtbar bezeichnen. Die mathematischen Algorithmen der Kamera arbeiten dort korrekt und gleichen den Inhalt des aktuellen Bildes mit zuvor definierten Pixel-Mustern im Erfassungsbereich der Kameras ab. So wird es möglich, der Technik verschiedene Routine-Überwachungsaufgaben zu überlassen:
- Bewegungserkennung (auch nachts mit Infrarot und Thermalkameras).
- Tracking von Personen und Gegenständen mit Visualisierung im Lageplan.
- Fortgeschrittene Systeme beherrschen auch Nachführen von Kameras (Schwenken, Neigen, Zoomen) und die Übergabe an die nächste Aufnahmeeinheit (wenn sich die Erfassungsfelder überschneiden). Personen lassen sich dann mit einprogrammierter Zoom-Funktion automatisch in der Bildmitte halten. Es gibt am Markt erste dieser „Auto-Tracking-Systeme“.
- Sind die Kamera-Standpunkte georeferenziert, also mit ihren tatsächlichen GPS-Koordinaten („Global Positioning System“) im System hinterlegt, können weitere Kameras mit einem Mausklick auf den CAD-Lageplan auf das zu beobachtende Objekt ausgerichtet werden. Binnen kürzester Zeit zeigen sie das Geschehen aus dieser Perspektive. Dieser 3D-Videoüberwachung wird sicherlich die Zukunft gehören.
- Brandfrühesterkennung, zum Beispiel in Rechenzentren, ist möglich, da Videoanalysesysteme sich ausreichend sensibel einstellen lassen, um minimalste Veränderungen in Räumen ohne Personen zuverlässig zu bemerken.
- Weitere Funktionen können etwa „Loitering“ (Erkennen herumlungernder Personen), Graffiti-Detektion, Erkennen über einen längeren Zeitraum nicht bewegter Objekte (zum Beispiel Koffer) und Privacy Protection (Verschleiern von Bildbreichen, wie Fenstern) sein.
- Multi-Site-Management (Verschiedene Sub-Zentralen an liegenschaftsübergreifenden Standorten lassen sich zusammenschalten) und Multi-Streaming (Bildströme in unterschiedlicher Auflösung und Kompression) sind zwar keine Analyse-Funktion, bieten aber viele Vorteile. Vor allem Multi-Streaming ist in vielen Software-Paketen enthalten.
- Immer besser können auch Gegenstände erkannt werden, die sich sehr langsam nähern. Bis vor kurzem war das ein immenses Problem. Seit kurzem lassen sich auch Objektgeschwindigkeiten von etwa zwei Zentimetern pro Sekunde detektieren.
Techniker arbeiten momentan weltweit daran, den Pixelstrom immer perfekter um beschreibende Elemente („Metadaten“) im XML-Format zu erweitern. Das wäre der nächste Quantensprung in der Videoanalytik: Videoströme lassen sich dann nach bestimmten Auffälligkeiten durchsuchen – in kürzester Zeit ist so etwa festzustellen, ob ein bestimmtes Muster (also zum Beispiel Objekt A) zu einem anderen Zeitpunkt oder von einer anderen Kamera schon einmal gesehen wurde.
Analoge Bestandskameras upgraden
Für all diese Aufgaben ist digitale Technik unverzichtbar. Viele Anwender vergessen jedoch, dass sich auch analoge Bestandskameras nachrüsten und so veredeln lassen. Wenn Encoder deren Bilder digitalisieren, können die Daten aus analogen Kameras mit Videoanalyse-Software ausgewertet werden. Auch Altanlagen bieten dann Sicherheit 2.0.
Markus Strübel, Marketingleiter bei der Securiton GmbH
Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Spezialisten: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
Auflösungsvermögen von CCTV-Objektiven
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 46 bis 48
Optische Potenziale
Eine hochauflösende Kamera benötigt ein Objektiv mit hohem Auflösungsvermögen, um hochaufgelöste Bilder zu produzieren. Warum das so ist und was den Unterschied zu Standard-Objektiven ausmacht, klärt folgender Fachbeitrag.
(Bild: Fujifilm) |
Die Verbreitung von Kameras mit hohen Auflösungen nimmt im CCTV-Bereich stetig zu. Die Gründe liegen auf der Hand: Eine höhere Auflösung führt zur besseren Erkennung von Details in einem zu überwachenden Bereich, ermöglicht die Reduktion der Anzahl eingesetzter Kameras, erleichtert die Identifizierung verdächtiger Personen und vieles mehr. Ein Überwachungssystem mit hochaufgelösten Bildern entsteht jedoch nicht alleine durch den Einsatz hochauflösender Kameras, denn das Gesamtsystem einer Videoüberwachung besteht aus vielen verschiedenen Teilen. Jede einzelne dieser Komponenten muss in der Lage sein, mit hohen Auflösungen umzugehen, diese zu verarbeiten (größere Datenmengen) und auch wiederzugeben (hochauflösende Monitore). Dabei ist die erste Komponente des Gesamtsystems nicht die Kamera, sondern das Objektiv.
Viele Details differenzieren
Alle Lichtstrahlen, die zur Abbildung eines Objektes auf den Sensor der Kamera beitragen, passieren zuerst das Objektiv. Das Objektiv muss dementsprechend möglichst viele Details und kleine Strukturen der zu überwachenden Objekte voneinander differenzieren – also „auflösen“ – und auf dem Kamerasensor abbilden. Dazu ist ein hochauflösendes Objektiv in der Lage. Wird jedoch ein Objektiv mit geringerem Auflösungsvermögen eingesetzt, bildet das Objektiv kleine Strukturen nicht getrennt voneinander ab. In diesem Fall entsteht auf dem Kamerasensor ein Bild, in dem weniger Details und Strukturen unterscheidbar sind, obwohl die Kamera die Strukturen prinzipiell auflösen könnte. Dieser Verlust an Auflösung kann nachträglich nicht mehr ausgeglichen werden. Aus diesem Grund kann eine hochauflösende Kamera nur dann hochaufgelöste Bilder liefern, wenn das Auflösungsvermögen des Objektivs die Auflösung der Kamera unterstützt und deren Potential ausschöpft.
Reduziert man die Linienbreite, verringert sich auch der vom Objektiv übertragene Kontrast. (Bild: Fujifilm)
Die Auflösung von Objektiven: die MTF
Die Bestimmung des Auflösungsvermögens von Objektiven erfolgt über die Modulations-Transfer-Funktion (MTF). Dafür wird mit Hilfe eines Testbildes mit unterschiedlich feinen schwarz/weißen Linienpaaren (Frequenzen) der Kontrast gemessen, der vom Objektiv übertragen wird. Bei breiten Linien ist der Kontrast zwischen schwarzen und weißen Linien im Bild gut erkennbar, die Linien sind „aufgelöst“. Reduziert man die Linienbreite, verringert sich auch der vom Objektiv übertragene Kontrast, wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Sobald die Linien so fein werden, dass im Bild keine Helligkeitsdifferenzen mehr unterscheidbar sind, werden diese Linien vom Objektiv „nicht aufgelöst“. Die Kamera erzeugt dann trotz höherer Auflösung nur noch eine graue Fläche.
Die maximale Auflösung eines Objektivs resultiert also aus der höchsten Frequenz, die mit einem ausreichenden Kontrast übertragen werden kann. Dabei ist der Übergang von „aufgelöst“ zu „nicht aufgelöst“ fließend. Überträgt man die Änderung des Kontrastes in Abhängigkeit zur Frequenz in ein Diagramm, erhält man die MTF-Kurve. Aus der Kurve ist ablesbar, welche Ortsfrequenz [Linienpaare/Millimeter) mit welchem Kontrast vom Objektiv übertragen wird. Im direkten Vergleich zwischen hochauflösendem und Standard-Objektiv (Abbildung 2) wird deutlich, dass ein hochauflösendes Objektiv höhere Frequenzen mit größerem Kontrast übertragen kann, als ein konventionelles Objektiv.
Allerdings ist die Qualität jeder optischen Abbildung konstruktionsbedingt in der Mitte besser als in den Randbereichen. Das heißt, auch die Auflösung nimmt von der Mitte zum Rand hin ab. Das reale Auflösungsvermögen wird zusätzlich durch weitere Parameter beeinflusst, wie die Blendenöffnung oder die Entfernung zwischen Objekt und Objektiv. Für eine aussagekräftige und vergleichbare Definition des Auflösungsvermögens sollten deshalb Angaben über Blendeneinstellung, Objektdistanz und Bildort (Abstand zur Bildmitte) bei der MTF-Messung vermerkt sein.
Der Unterschied zu konventionellen Objektiven
Häufig wird die Frage gestellt, worin der Unterschied zwischen hochauflösenden Objektiven und Standard-Objektiven besteht. Um diese Frage zu beantworten, muss man wissen, dass eine optische Abbildung immer fehlerbehaftet ist. Abbildungsfehler, wie Verzeichnung, Vignettierung oder Aberrationen, sind physikalisch bedingt und können nicht vollständig beseitigt werden. Jedes Objektiv ist im Endeffekt ein Kompromiss, bei dem möglichst viele Abbildungsfehler so weit wie möglich minimiert werden.
Vergleich MTF-Kurve zwischen hochauflösendem und Standard-Objektiv. (Bild: Fujifilm)
Die Güte eines Objektivs resultiert daraus, wie gut die verschiedenen Abbildungsfehler korrigiert werden und wie gut einzelne Elemente aufeinander abgestimmt sind. Es gibt also nicht „den einen“ entscheidenden Unterschied. Es ist vielmehr ein Zusammenspiel verschiedener Merkmale, wie Beschichtung der Linsen, Konstruktion und Aufbau der optischen Elemente und ähnlichem, die über die Güte eines Objektivs entscheiden und ein hochauflösendes Objektiv von einem Objektiv mit Standard-Auflösungsvermögen abheben.
Dabei gibt es – genau wie bei Kameras – Unterschiede in der Höhe der Auflösung. Die Bezeichnung „Megapixel“ (oder MP) besagt prinzipiell, dass eine Auflösung von einer Million Pixel gegeben ist. Ist das Auflösungsvermögen größer, wird meistens der Wert mit angegeben, wie drei MP oder fünf MP. Zusätzlich findet immer häufiger der Begriff „High Definition“ (oder HD) Verwendung, der ursprünglich aus dem Fernsehbereich stammt (HDTV) und auch in der Unterhaltungselektronik verwendet wird.
Grundsätzlich entspricht HD einer Auflösung von etwa zwei Megapixeln, wenn man die Auflösung von HDTV mit 1.920 mal 1.080 Pixeln zugrunde legt. Allerdings sind die beiden Begriffe MP und HD oftmals nicht genau definiert und werden einfach für jede Auflösung benutzt, die höher als Standard-Auflösung ist. Es gilt also zu differenzieren, welches Auflösungsvermögen genau hinter den Begriffen steckt. Renommierte Kamera- und Objektivhersteller geben in der Regel die konkrete Auflösung mit an.
Bedeutung nicht unterschätzen
Objektive sind nur ein Element in einem aus vielen Einzelkomponenten bestehenden Gesamtsystem einer Videoüberwachung. Die Bedeutung dieses Bausteins sollte jedoch nicht unterschätzt werden. Denn selbst die beste Kamera kann nur so gute Bilder liefern, wie es das Objektiv ermöglicht. Da es im Gegenzug ebenso wenig Sinn ergibt, ein hochauflösendes (und damit teureres) Objektiv auf einer Kamera mit Standard-Auflösung zu verwenden, sollten Auflösung von Objektiv und Kamera aufeinander abgestimmt sein, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen.
Nina Kürten, Product Manager bei der Fujifilm Europe GmbH
Das Angebot der Objektivhersteller an hochauflösenden Objektiven wächst ebenso kontinuierlich, wie das der hochauflösenden Kameras. Dabei ist zwischen verschiedenen Konstruktionsformen der Objektive zu unterscheiden:
Eine Baureihe sind Objektive mit fester Brennweite, die in verschiedenen Auflösungen angeboten werden (von ein MP bis fünf MP oder mehr). Festbrennweiten werden hauptsächlich im Bereich der industriellen Bildverarbeitung eingesetzt, da sie für geringe Arbeitsabstände konstruiert sind und in der Regel über eine manuelle Blendensteuerung verfügen.
Im CCTV Bereich dagegen kommen zumeist Varifocal-Objektive zum Einsatz. Dank der variablen Brennweite sind diese flexibel auf den benötigten Bildausschnitt einstellbar und gleichen mit einer automatischen Blendensteuerung schwankende Lichtbedingungen aus. Für den Einsatz rund um die Uhr werden spezielle Tag/Nacht-Modelle verwendet, die die Fokusverschiebung zwischen den Wellenlängen des visuellen Spektrums und denen des Infrarot-Bereiches ausgleichen. Oder anders ausgedrückt: Beim Umschalten zwischen Tag- und Nachtmodus muss nicht nachfokussiert werden. Varifocal-Objektive für Tag/Nacht-Anwendungen sind aktuell mit Auflösungen bis zu drei MP verfügbar und decken alle Brennweitenbereiche von Weitwinkel bis Tele ab.
Zur Überwachung langer Distanzen werden Zoom-Objektive verwendet, mit denen auch auf weite Entfernungen große Gebiete effizient überwacht werden können. Zoom-Objektive sind derzeit für Kameras mit bis zu zwei MP erhältlich und werden oftmals in Hafengebieten oder Flughäfen eingesetzt. Sie können mit Zusatzfunktionen, wie Autofokus, IR-Filter oder Bildstabilisierung ausgestattet werden.
Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem Fujifilm Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
Hochauflösende Videotechnik
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 42 bis 45
Megapixel im Mainstream
Videos mit höherer Bildauflösung machen IP-basierte Überwachungssysteme noch besser. Das Marktwachstum spiegelt die Vorteile der Megapixel-Videotechnik für jedes Einsatzgebiet bei der Videoüberwachung wider.
Durch den Einsatz von Megapixellösungen ergeben sich oft wirtschaftliche Vorteile gegenüber Standardsystemen. Es werden nicht nur weniger Kameras gebraucht, auch die verbundenen Kosten für Zubehör, Lizenzgebühren, Verdrahtung, Installation und Wartung sind geringer. (Bild: Arecont)
|
Wir alle wissen, dass ein Bild mehr als tausend Worte sagt. Aber in der Welt der Megapixel-Videotechnik sagt ein einziges Bild einfach alles. Eine Kombination aus verschiedenen Marktfaktoren hat ein Umfeld geschaffen, das eine schnelle Einführung der Megapixel-Videotechnologien in fast alle Anwendungsgebiete der Videoüberwachung vorantreibt.
Viele Faktoren
Ein maßgeblicher Faktor ist die Umstellung auf IP-basierte Videosysteme. Die Tatsache, dass immer mehr Benutzer sich von analogen Systemen abwenden, hat bereits den Markt verändert und beschleunigt die Entwicklung von höher auflösenden Kameras. Ein weiterer wichtiger Marktfaktor ist das hohe Tempo der Produktentwicklung. Wir erleben eine schnelle Entwicklung von höher auflösenden Kameras, die für eine immer größere Anzahl von Anwendungsbereichen ausgelegt sind. Der wohl größte Vorteil für den Endkunden ist, dass die Preise erschwinglich sind.
Der dritte Aspekt ist die Entwicklung von hoch effizienter Videokomprimierung, insbesondere H.264. Diese Komprimierungsnorm verringert die Anforderungen an die Netzwerkbandbreite und die Speicherkapazitäten erheblich. Ein vierter Faktor, der den Markt immer weiter vorantreibt, ist die technologische Zusammenarbeit von Anbietern von Megapixelkameras und Anbietern von Videomanagement-Systemen, um höher auflösende Videotechnologie in neue Systeme zu integrieren.
Und auch die Vorteile, die die Leistungsfähigkeit, Funktionalität und das Preis/Leistungsverhältnis von Megapixel-Videotechnik bieten, sind perfekt auf den Wunsch der Kunden nach Investitionsrentabilität und die Notwendigkeit für Unternehmen, Ausgaben anhand einer Ergebnisverbesserung rechtfertigen zu können, abgestimmt.
Großes Wachstum
Marktforscher sagen für den Megapixel-Video- und den Überwachungsmarkt ein großes Wachstum über die nächsten drei Jahre voraus. So hat zum Beispiel das Marktforschungsunternehmen IMS Research vorausgesagt, dass mehr als die Hälfte aller Netzwerkkameras, die bis 2014 versandt werden, über High-Definition (HD)- oder Megapixelauflösung verfügen werden. Technologische Fortschritte in verbesserter und schnellerer Bildverarbeitung und H.264-basierte Komprimierung machen Megapixelkameras sowohl leistungsfähiger als auch anpassungsfähiger für eine größere Anzahl von Einsatzgebieten.
Der Einsatz von Megapixelkameras muss nicht länger auf Nischen-Anwendungsgebiete beschränkt sein. Komplette Installationen können heute von der besseren Bildqualität von Megapixel-Videotechnik profitieren. Megapixel-Videotechnik kann jedes Sicherheitssystem verbessern und Integratoren, Endkunden und Technologieanbieter spielen alle eine Rolle bei der Realisierung dieses Potentials. Werfen wir mal einen Blick auf die Rollen, die sie spielen.
Die Rolle der Systemintegratoren
Integratoren verfügen über immer mehr Fachwissen und sind im Einsatz von Megapixelkameras besser geschult. Sie arbeiten daran, Missverständnisse über die Herausforderungen bei der Integration von Megapixelsystemen aus dem Weg zu räumen. Manche dieser Missverständnisse basieren auf einem Mangel an aktuellen Informationen über die technologischen Entwicklungen. Um ihre Kunden besser betreuen zu können, müssen Integratoren sich fortlaufend über die aktuell verfügbaren Produkte und Lösungen informieren.
Zusätzlich zur Technologie müssen sie auch bereit sein, Rechtfertigungen für die Kosten von Megapixel-Videosystemen auszuarbeiten und darzustellen. Das Preisniveau ist keine so große Hürde mehr wie noch vor einigen Jahren. Viele Megapixelkameras sind heute mit standardauflösenden Netzwerkkameras preislich vergleichbar. Und sie bieten einen zusätzlichen Mehrwert durch forensische Megapixelvideos. Statt den 300.000 bis 400.000 Pixel in Standardauflösung, bieten Megapixelkameras 1.000.000 bis 10.000.000 Pixel und mehr.
Ersetzt man analoge oder standardauflösende IP-Systeme durch Megapixellösungen, so stellen die dadurch anfallenden Gesamtkosten kein großes Problem dar. Es werden nicht nur weniger Kameras gebraucht, auch die verbundenen Kosten für Zubehör, Lizenzgebühren, Verdrahtung, Installation und Wartung sind geringer. Die Skalierbarkeitsvorteile von vernetzten Systemen, die forensischen Vorteile von Megapixel-Videotechnik und die erhöhte Funktionalität von Megapixellösungen sind Vorteile, die analoge Systeme nicht bieten können.
Kapitalrendite
Wenn sie mit ihren Kunden über Kapitalrendite sprechen, können Integratoren zum Beispiel auf den Vorteil verweisen, mit weniger Kameras größere Flächen überwachen zu können (dank Megapixelauflösung) und die funktionalen Vorteile zeigen, bestimmte Bereiche eines Bildes heranzoomen zu können, statt in Kameras investieren zu müssen, die physisch schwenken, neigen und zoomen können. Kurz gesagt, Kunden erkennen sofort die hohe Bildqualität, die Kosteneinsparungen, die Kapitalrendite und die funktionalen Vorteile von Megapixel-Videotechnik.
Zu guter Letzt müssen Integratoren in der Lage sein, die Megapixelsysteme zu planen, zu installieren und zu warten. Sie sollten ein Verständnis davon haben, wie die Megapixelfunktionalität genau eingesetzt wird. Sie müssen in der Lage sein, ihren Kunden die richtige Megapixelkamera zu empfehlen, die den Bedürfnissen ihrer Kunden am besten entspricht. Denn letztendlich erwarten Kunden ein gut funktionierendes, zuverlässiges System, das leistungsstark ist und sie bei ihrer Arbeit, dem Schutz ihrer Organisation, ihrer Anlagen, ihrer Mitarbeiter und ihrer Kunden, nicht behindert. Kunden wollen hochwertige Videos, die ihnen brauchbare und gerichtsfähige Informationen über ihre Anlagen und Kunden liefern. Und genau das bietet Megapixel-Videotechnik.
Die Rolle der Endkunden
Endkunden informieren sich immer schneller über die Kapitalrendite und die höhere Bildqualität von Megapixelkameras. Mit diesem Wissen können sie auch die Vorteile von Megapixel-Videotechnik und die Anwendungsmöglichkeiten der Technologie zur Verbesserung eines unternehmensweiten Sicherheitssystems besser verstehen. Dieses Wissen ermöglicht es den Endkunden auch, Integratoren und Anbieter für die Systeme, die sie planen, installieren und warten, verantwortlich zu machen.
Für jede Kundenanwendung die richtige Kamera: zum Beispiel Tag/Nacht- und Restlicht-Kameras, 180-Grad- und 360-Grad-Panoramakameras, Komplett-Dome-Kameras, Kameras mit hoher Bildrate und Kameras mit gutem Preis/Leistungsverhältnis. (Bild: Arecont) |
Wenn sie die Vorteile kennen, sollten Endkunden einen langfristigen Plan entwickeln, um das vorhandene System ihres Unternehmens so umzustellen, dass es die Zielsetzung in Bezug auf Megapixel-Videotechnik erfüllt. Nur wenige Unternehmen werden sich dafür entscheiden, sofort ein komplettes, neues System zu installieren. Der Endkunde muss daher mit seinem Systemintegrator zusammenarbeiten, um einen Plan für den langfristigen Umstieg auf Megapixelvideo zu entwickeln, indem zunächst mit neuen Anlagen begonnen wird und Altsysteme durch neuere Technologie ersetzt werden.
Zusammenarbeit von Abteilungen
Nicht nur die Sicherheitsabteilung, sondern auch die IT-Verantwortlichen und die Geschäftsleitung eines Anwenders müssen über den Wert von Megapixel-Videotechnik informiert sein. Durch die Interoperabilität heutiger IP-basierter Sicherheitslösungen kann der Endkunde auf allen Ebenen Megapixel-Videosysteme auf Basis offener Architekturen sondieren. Neben der Kommunikation mit der Geschäftsführung über die Vorteile und die Bezahlbarkeit von Megapixel-Videotechnik, muss der Leiter der Sicherheitsabteilung effizient mit der IT-Abteilung des Unternehmens zusammenarbeiten. Ein guter Grund, die IT-Abteilung mit in den Prozess zu involvieren, ist es, sie in die Entscheidung über die Aufnahmeplattform, das Speichersystem und die Netzwerkinfrastruktur einzubeziehen und mitverantwortlich zu machen. Die Unterstützung der IT-Abteilung ist für die Implementierung von Megapixel-Videosystemen von äußerster Wichtigkeit.
Die Rolle der Anbieter
Anbieter von Megapixel-Videotechnologie bieten überragende Produkte basierend auf Fachkenntnis der Technologie und dem Wissen über die Bedürfnisse des Marktes. In Anbetracht der großen Anzahl von Anwendungen im Bereich von Sicherheitssystemen sollten Hersteller Auswahlmöglichkeiten anbieten, um sicherzustellen, dass für jede Kundenanwendung die richtige Kamera gefunden wird. Zum Beispiel Tag/Nacht- und Restlicht-Kameras, 180-Grad- und 360-Grad-Panoramakameras, Komplett-Dome-Kameras, Kameras mit hoher Bildrate und Kameras mit gutem Preis/Leistungsverhältnis. Mit einer sehr breiten Auswahl an Kameras kann ein Anbieter den verschiedenen Anforderungen für die marktüblichen Einsatzgebiete von Videoüberwachung nachkommen.
Anbieter haben außerdem die Möglichkeit, den Markt über die Vorteile von Megapixelvideo und technologischen Entwicklungen zu informieren. Sie können dabei helfen, Missverständnissen hinsichtlich Kosten und Netzwerkproblemen entgegen zu wirken. Dank der H.264-Komprimierung bieten heutige Kameras zum Beispiel eine bessere Komprimierungsleistung zur Behebung von Systemproblemen bezüglich Bandbreite und Speichervermögen. Heute gibt es Bildungsforen, Kurse, Seminare und Symposien, um Vertriebspartnern und Anwendern zu helfen, schnell auf Lösungen mit Megapixeltechnologie umzustellen.
Den Nutzen quantifizieren
Eine besonders gute Strategie für Anbieter, um die Verwendung von Megapixelvideo voranzubringen, ist es, den Wert von Megapixel-Videotechnik hinsichtlich einer Ergebnisverbesserung anhand von eigens erstellten Metriken aufzuzeigen. Anbieter kennen sich am Besten mit der Leistungsfähigkeit der Technologie aus und profitieren zudem von einem sehr guten Überblick über die Funktionen ihrer Kameras in verschiedenen Systemen. Zu den besten Strategien, die Kapitalrendite zu veranschaulichen, gehört darzulegen, wie man weniger Kameras für ein System verwenden kann (weniger Infrastruktur) und/oder die Vorteile von höher auflösender Videotechnik in einer bestimmten Anwendung und die Verringerung von Sicherheitspersonal für den effektiven Betrieb des neuen Systems zu quantifizieren.
Anbieter arbeiten häufig mit Integratoren und Endkunden zusammen, wenn es darum geht, einen Business Case aus dem Nutzen von High-Definition-Qualität und hochmoderner Komprimierung zu machen. Sie können dabei helfen zu zeigen, wie in aufgenommenen Bildern digital geschwenkt, geneigt und gezoomt werden kann und den Nutzen dieser Fähigkeit erläutern. Anbieter sind sehr sensibel, was die Preisgestaltung angeht und legen oftmals Preise aggressiv und strategisch fest, um ihre Produkte für den breiten Markt zu positionieren.
Sie müssen außerdem mit Videomanagement-Software- (VMS), Speicher-, Analytik- und Netzwerkanbietern zusammenarbeiten, um die Integration von Megapixel-Videosystemen zu vereinfachen. Kurz gesagt, müssen Anbieter nicht nur an die technische Leistungsfähigkeit denken, sondern auch die Vorteile dieser Leistungsfähigkeit für Integratoren und Anwender darlegen. Dadurch machen es Anbieter den Integratoren und Anwendern noch einfacher, Megapixel-Technologie zu nutzen. Sie können darüber hinaus vorkonfigurierte Dienstleistungen anbieten, die die Installationszeit verringern und Installationsfehler minimieren.
Fließender Übergang
Jetzt ist die richtige Zeit für die Hauptakteure der Sicherheitsindustrie – Integratoren, Anwender und Anbieter – daran zu arbeiten, einen fließenden Übergang zum Einsatz der Megapixel-Videotechnik einzuleiten. Hochauflösende Bilddarstellung sollte nicht mehr nur eine Systemfunktion sein, sondern eine systemweite Voraussetzung, um überzeugende Bildqualität und herausragenden Nutzen für das Unternehmen zu bieten.
Scott Schafer, Vizepräsident Vertrieb und Marketing von Arecont Vision LLC
Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem Arecont Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
Videoüberwachung: Fachmännische Planung
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 40 bis 41
Einsatz von Videoüberwachung
Fachmännische Planung ist alles
Videoüberwachungsanlagen liefern nicht immer das, was in ausschweifenden Worten versprochen wird. Das liegt aber nicht immer am Produkt, sondern häufig an der Planung. Denn auch hier gilt: Fachmännische Planung ist alles und „Geiz ist geil“ nichts.
Kameras einer Videoüberwachungsanlage: Je nach Schutzziel bringt die eine oder andere Technik das optimale Resultat – auswertbare Bilder. (Bild: Peter Jenni) |
Videoüberwachungsanlagen boomen. Egal ob im privaten Umfeld oder im professionellen Sicherheitsbereich: Mit Megapixeln und Video over IP umgarnen vom Discounter bis zum High-Tech-Lieferanten die Anbieter von Objektiven, Kameras und Aufzeichnungsgeräten die Kundschaft. Da wird es selbst für den Sicherheitsfachmann schwierig, denn im Grundsatz gilt: „Videoüberwachung schützt nicht. Der Videoeinsatz ist nur ein Teilbereich eines Sicherheitskonzeptes. Video ist passiv, außer bei der bedienten Überwachung.“ Wozu also eine Videoüberwachungsanlage? Und welche Anforderungen müssen im Minimum erfüllt sein, damit eine Videoüberwachungsanlage ihren Zweck auch erfüllt?
Einer, der es wissen muss
PROTECTOR fragte einen, der es wissen muss. Roland Bachofner, Sachbearbeiter im Fachbereich Bild und Daten beim Forensischen Institut Zürich, einer Organisation der Kantonspolizei und der Stadtpolizei Zürich, wertet Tag für Tag Bilder von Videoüberwachungsanlagen aus. Sein Fazit ist ernüchternd: „Die Polizei hat das vordringlichste Ziel, die Täterschaft zu identifizieren und zu überführen. Aus dieser Sicht können 50 bis 80 Prozent der Anlagen die Qualitätsanforderungen zur Erfüllung dieses Ziel nicht erreichen und sind in Bezug auf ein definiertes Schutzziel optimierungsbedürftig.“ Das heißt: Meist stellt der Geschädigte erst nach einem Ereignis fest, dass und wie die Anlage hätte besser eingestellt werden können. Ob dieses Ereignis dann zur Optimierung der Anlage führt, ist allenfalls erst bei einem nächsten (möglicherweise anders ausgeführten) Delikt ersichtlich.
Unbrauchbare Bilder
Viele der Bilder, die er zur Analyse auf seinen Bildschirm kriegt, sind nur bedingt auswertbar oder anders ausgedrückt: In sehr vielen Fällen können nur gerade 20 bis 60 Prozent der Fragen zum Delikt, dem Tathergang und der Täterschaft auf Grund der aufgezeichneten Ereignisse beantwortet werden. Das ergibt für die Fahndung oder die Tatrekonstruktion eine erschreckend kleine Erfolgsquote. Schlechte Ausleuchtung, falsche Blende, zu hoher Kontrastumfang, schnelle Bewegungen, falsche Brennweite, Unschärfe (falscher Fokus) und zu wenig Bilder pro Sekunde sind für den Bildforensiker absolute „no goes“ und sind die häufigsten Faktoren für mangelnde Auswertbarkeit.
Für die polizeilichen Ermittlungen stehen folgenden Fragen im Vordergrund: Wie viele Täter waren beteiligt, wie sind sie vorgegangen, was haben sie berührt, was haben sie für Kleidung getragen, kann ein brauchbares Signalement erstellt werden (wie Geschlecht, Größe, Haare, Alter, Statur, individuelle Merkmale)? Je besser die Qualität des Untersuchungsmaterials ist, umso mehr Fragen können beantwortet werden und umso größer wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Täter wiedererkannt und im besten Fall identifiziert werden können.
Bedingte Optimierung
Eine einzelne aufgezeichnete Tat kann leider erfahrungsgemäß wenige der oben erwähnten Fragen auf Grund von Sequenzen aus Überwachungsvideos beantworten. „Es ist so, dass mit zunehmenden gleichartigen Delikten, immer mehr Fragen beantwortet und das Täterprofil besser ausgearbeitet werden kann. Dies, weil verschiedene Überwachungsanlagen zusammengenommen ein breiteres Bild eines Wiederholungstäters aufzeigen können und durch die Abweichung der Schutzziele andere Videosequenzen aufgezeichnet werden“, erklärt Bachofner.
Er könne zwar mit Bildbearbeitungsprogrammen die eine oder andere Optimierung vornehmen, da und dort etwas schärfer, heller oder kontrastreicher stellen oder mehrere Standbilder ineinander integrieren aber: „Pixel können nur anders angeordnet werden. Was nicht auf dem Bild ist, kann auch ich nicht sichtbar machen.“ Als Beispiele nennt er den weiß hinterlegten, übergroßen Datumsstempel im unteren Bilddrittel, der genau die Autonummer abdeckt, die zur Identifizierung des Tankstellenbetrügers hätte führen sollen. Oder jenen Bildausschnitt, der auf mehr als der Hälfte eine Mauer zeigt oder jener, auf dem nur Aktionsplakate zu sehen sind, weil die Marketingabteilung die Ausverkaufsplakate genau vor die Überwachungskamera gehängt hatte. Aber auch stark unter- und überbelichtete Bilder gehören in diese Kategorie.
Will man auf einem brauchbaren Bild „etwas wahrnehmen“, so sind gemäß Bachofner etwa fünf Prozent Bildanteil notwendig. Für eine erfolgreiche Detektion (zum Beispiel einer Autonummer) braucht es bereits zehn Prozent des Bildes, um Personen zu erkennen (ob Mann oder Frau) benötigt man rund einen Viertel des Bildinhalts und soll eine Identifikation erfolgen, sind 80 Prozent Bildanteil erforderlich.
Gutes kostet
Um Fehlbilder (nicht verwertbare Bilder) zu vermeiden, gibt es ein paar Grundsätze, die gemäß Bachofner unbedingt beachtet werden müssen: Ausreichend Licht, Unter- oder Überbelichtung sowie Gegenlicht und Unschärfe vermeiden, genügend Kontrast, das Beschlagen (Anlaufen) oder die Verschmutzung der Linse und der Schutzabdeckung sind zu verhindern und ein optimaler Bildausschnitt zu wählen. Wird Bachofner auf die einzusetzende Technik angesprochen, versiegen seine Ratschläge.
Nicht weil er sich darin nicht auskennt, sondern, weil je nach Schutzziel die eine oder andere Technik das optimale Resultat garantieren kann, und er sich vor allem auf das Endprodukt, das Standbild fokussiert. „Eine Überwachungsanlage kauft man nicht für die eigene Sicherheit, sondern für Sicherheitsfirmen, Polizei, Staatsanwaltschaft und Gerichte, also im weiteren Sinne für mich“, lacht Bachofner und ergänzt: „Man kann gerade beim Kauf einer Videoüberwachungsanlage viel falsch machen.“ Er rät deshalb: „Wenden Sie sich an ausgewiesene Fachleute. Lassen Sie sich was sagen. Lassen Sie sich nicht von Ängsten leiten. Denn Fernsehsendungen sind keine Referenz. Und auch hier gilt: Gutes kostet.“
Peter Jenni
Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Partner für Videoüberwachungsanlagen: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
Auflösung von Netzwerkkameras
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 38 bis 39
Wie viele Pixel braucht man wirklich?
Vor der Anschaffung eines neuen IP-Kameramodells stellt sich für viele Anwender zuerst die Frage nach der Auflösung, das heißt, wie viele Pixel sich im Bildsensor der Kamera befinden. Die Bildqualität hängt jedoch nicht nur von der Anzahl der Pixel ab. Was sind die Entscheidungskriterien für ein bestimmtes Kameramodell, wie können Anwender feststellen, wie viele Pixel sie wirklich für ihre Anwendung benötigen?
Um diese Frage zu beantworten, muss man sich über die Anforderungen klar werden: Möchte man einfach nur einen allgemeinen Überblick über einen Ort bekommen, will man Gesichter, die Nummernschilder von Autos oder sogar die Vorderseite von Spielkarten erkennen können? Die Antwort auf diese Fragen lässt darauf schließen, ob man eine Kamera mit VGA-Auflösung, mit Megapixel- oder sogar mit Multi-Megapixelauflösung benötigt.
Bildrauschen bei unterschiedlichen Auflösungen. (Bild: Basler) |
Der IP-Markt bewegt sich in Richtung immer kleinerer Pixelgrößen, da eine ständig wachsende Anzahl von Pixeln auf einer Sensorfläche konstanter Größe aufgebracht wird. Auf der einen Seite hat dieser Trend Kostenvorteile, auf der anderen Seite haben die kleineren Pixel eine Reihe von Konsequenzen.
Gute Objektive für kleine Pixel
Wie groß muss also ein Pixel sein, damit die Auflösung des Objektivs bestmöglich genutzt werden kann, um das Objekt auf der Sensorfläche abzubilden? Am Beispiel eines sehr kleinen Punktes auf dem Objekt lässt sich das gut verdeutlichen. Ein sehr gutes Kameraobjektiv bildet diesen Punkt auf dem Objekt in einen Punkt von fünf Mikrometern Durchmesser auf der Bildebene ab. Preisgünstige Objektive dagegen stellen diesen Punkt mit einem „unschärferen“ Durchmesser von bis zu 15 oder 20 Mikrometern dar. Die Größe der Kamerapixel sollte jedoch nicht kleiner sein als die minimale Punktgröße, die das Objektiv in der Bildebene erzeugen kann. Viele kostengünstige Objektive können also nicht das ganze Potenzial einer Kamera mit kleinen Pixeln ausnutzen.
Kleine Pixel – exakte Justage
Bei kleinen Pixeln gibt es besondere Anforderungen an die Optik, aber auch enge mechanische Toleranzen, die eingehalten werden müssen. Je kleiner die Pixel, desto schwieriger die Vorgaben bei der Herstellung der Kamera bezüglich der Ausrichtung der Sensorfläche relativ zum Objektivanschluss. Dies ist wichtig, damit bei optimaler Fokussierung ein gleichmäßig scharfes Bild über die gesamte Sensorfläche erreicht werden kann. Auch für den Anwender wird bei einer Kamera mit kleinen Pixeln die genaue Scharfstellung des Objektivs schwieriger als bei großen Pixeln.
Kleine Pixelfläche – verringerte Lichtempfindlichkeit
Bei schlechter Beleuchtung und wenig Licht bekommt man nur wenig Bildinformation. Wenn die gleiche Szenerie auf einem Sensor mit vorgegebener Größe abbildet wird, ist die Anzahl an Photonen, die auf jedes Pixel treffen, proportional zur Pixelgröße. Das bedeutet, dass für das gleiche Signal-zu-Rausch-Verhältnis ein Fünf-Megapixel-Sensor vier Mal mehr Photonen benötigt als ein 1,3-Megapixelsensor. Im Allgemeinen benötigt man eine gute Beleuchtung, wenn man kleine Pixel einsetzen möchte.
Viele Pixel – viele Daten und geringere Bildfrequenz
Bei IP-Applikationen sind komprimierte Datenformate Standard. Aber auch mit komprimierten Daten erzeugen Sensoren mit höherer Auflösung auch größere Datenmengen. Der Anwender muss letztendlich entscheiden, ob eine größere Auflösung wirklich wichtig ist, wenn es um die Auslegung von Netzwerk und Bilddaten-Speicher geht. Eine höhere Auflösung setzt in der Regel auch die maximale Bildrate herab.
Einfluss der Objektivqualität auf die Bildqualität. (Bild: Basler) |
Die Anforderungen entscheiden
Bevor sie eine Kamera für ihre Anwendung auswählen, sollten sich Anwender fragen, wie viele Pixel und welche Bildrate sie wirklich benötigen. Keinesfalls ratsam ist der Versuch, beim Objektiv das Geld wieder einzusparen, das man vielleicht für eine hochauflösende Kamera ausgegeben hat. Unter schwierigen Lichtverhältnissen muss der Kamerasensor eine hohe Empfindlichkeit aufweisen. Sensoren mit großen Pixeln sind in vielen Fällen die richtige Wahl bei schlechten Lichtverhältnissen. Darüber hinaus kann ein lichtstarkes Objektiv dabei helfen, so viel Licht wie möglich zu sammeln.
Zunächst sollte man seine Anforderungen sehr genau zusammenstellen und sich anschließend von einem fachlich qualifizierten Anbieter beraten lassen, um herauszufinden, wie viele Pixel man für eine Anwendung wirklich benötigt.
Valeria Mix, Technical Writer bei der Basler AG
Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Basler Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |
PROTECTOR Test HD-Netzwerkkameras 2011
Testbericht aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 35
HD-Netzwerkkameras im Test
Qualitätsschub
In der IP-Kameratechnik hat sich in den letzten Jahren viel getan: Die Auflösungen stießen in HD-Gefilde vor, immer mehr Intelligenz siedelte sich in den Kameras an und auch die Interoperabilität nahm durch Standardisierung erheblich zu. Gute Gründe, den PROTECTOR-Test Netzwerkkameras einer Frischzellenkur zu unterziehen und ihn mit aktualisiertem Konzept wieder aufleben zu lassen.
(Bild: Hagen Zumpe) |
Der Kameratest 2011 stand ganz klar im Fokus der Praxisrelevanz und orientierte sich sowohl was die Lichtszenarien als auch die Einstellung der Kameras angeht, an realistischen und gleichzeitig messbaren Grundlagen.
Kern des Tests bildet die Bewertung des Bildeindrucks: Hierbei mussten die Modelle zeigen, wie gut sie einzelne Beleuchtungssituationen meistern und wo ihre Stärken und Schwächen liegen. Getestet wurden in diesem Jahr ausschließlich moderne IP-Kameras mit HD-Auflösung (1080p und 720p) sowie Megapixelmodelle ab 1,3 Megapixel Auflösung. Zugelassen waren Box-Kameras mit Wechseloptik.
Im anderen Licht
Während des Tests galt es nicht nur, unter hellem Tageslicht zu bestehen, sondern auch bei Low-light und ausgeprägtem Gegenlicht. Kriterien waren dabei unter anderem Bildschärfe, Detailauflösung, Farbwiedergabe, Dynamikumfang, Rauschen, Artefakte sowie Reaktion auf Lichtänderung und Bewegung.
Beleuchtungsszenarien
Normalbeleuchtung: Die Auswertung des Motiv-Tisches sowie des Multi-Testcharts erfolgte bei weichem Tageslicht mit 500 Lux Beleuchtungsstärke; zum Einsatz kamen spezielle, dimmbare Tageslicht-Leuchtstoffröhren. Die Kameras wurden bei bester Qualitätseinstellung und höchster Auflösung geprüft.
Low-light-Szenario: Es erfolgte eine visuelle Prüfung und messtechnische Auswertung des Testcharts bei Halogenbeleuchtung mit zehn Lux; zwei PAR64-Spotscheinwerfer simulierten Dämmerlicht.
Gegenlichtaufbau: Visuelle Auswertung des Motiv-Tisches bei 50 Lux Grundbeleuchtung plus zuschaltbarem fokussiertem 50-Watt-Spotscheinwerfer als simulierte Gegenlichtquelle im Bild.
Testequipment und Infrastruktur wurden freundlicherweise zur Verfügung gestellt von der Schille Informationssysteme GmbH aus Hannover. Alle Details dazu finden sich in dieser pdf-Datei: Technik PROTECTOR Test HD-Netzwerkkameras Juli 2011.pdf (pdf, 3.404 KB)
Als Vorlagen diente zum Einen ein Motivtisch, der vor dunklem Hintergrund platziert war und auf dem plastische Alltagsgegenstände wie Blumen, Zeitschriften, Tassen sowie Portraitfotos zur Beurteilung von Hauttönen aufgestellt waren. Zum Anderen lieferte ein eigens erstelltes Multi-Testchart mit Farbtafeln, Grauverläufen, Auflösungscharts und Texten die geeignete Vorlagen für eine visuelle und messtechnische Erfassung der einzelnen Werte.
Zu besseren Vergleichbarkeit wurde das Testchart sowohl unter normal-hellem Tageslicht wie auch im Low-light-Szenario ausgewertet. Der Motivtisch diente als Vorlage bei Tageslicht sowie in der Gegenlichtsituation.
Umfassend geprüft
Neben der reinen Bildqualität ist auch der Encoder einer Netzwerkkamera ausschlaggebend für ihre Leistungsfähigkeit. Hierbei wurde geprüft, wie dieser auf starke Bewegung im Bild und eine Begrenzung der Datenrate reagiert.
Als Codec wurde für den Test das moderne und effiziente H.264-Format gewählt. Zur Simulation von extremer Bildänderung dienten drei 20 Zentimeter messende Siemens-Scheiben. Die mittlere der Scheiben blieb starr, während sich die äußeren beiden gegenläufig mit 30 Umdrehungen pro Minute drehten. Durch An- und Abschalten der Bewegung konnte genau geprüft werden, wie sich Daten- und Bildrate ändern und ob ein Encoder voreingestellte Bandbreiten einhält.
Um ein umfassendes Bild von den Modellen zu erhalten, flossen schließlich auch Kriterien der Handhabung, der Verarbeitung und der Onvif-Kompatibilität in den Test mit ein.
Die einzelnen Testberichte werden in den Ausgaben Special Videoüberwachung, Oktober, November und Dezember des PROTECTOR veröffentlicht. Entsprechend erweitert sich die auf dieser Seite aufgeführte Liste der getesteten Kameras kontinuierlich.
Dallmeier DF4950HD-DN
Dallmeier-Kamera DF4950HD-DN. (Bild: Dallmeier) |
Die Dallmeier DF4950HD-DN ist eine IP-Boxkamera mit 1/2,8 Zoll großem CMOS-Sensor und einer maximalen Auflösung von drei Megapixeln. Sie liefert bis zu 30 Bilder pro Sekunde, wahlweise in D1-Auflösung oder in verschiedenen hochauflösenden Formaten, wie 720p, 1080p, zwei Megapixel oder drei Megapixel.
Als Tag/Nachtkamera verfügt sie über eine mechanische Umschaltfunktion per Schwenkfilter, die Umschaltschwelle lässt sich dabei frei einstellen. Darüber hinaus wartet die DF4950HD-DN mit umfangreichen Bildoptimierungsfunktionen, wie AWB, AGC und Slow Shutter, auf. Zusammen mit einer hohen Lichtempfindlichkeit von 0,8 Lux (bei F1.0, 50 IRE) macht das die Kamera für nahezu alle Überwachungssituationen einsetzbar.
Einrichtung
Inbetriebnahme, Konfiguration und Bedienung der Kamera gelingen in unserem Test problemlos, das Menü der Browser-Oberfläche ist klar gegliedert und übersichtlich gestaltet, alle benötigten Einstellungen lassen sich hier schnell und einfach vornehmen.
Die Kamera zeichnet sich zudem durch eine sehr schnelle Betriebsbereitschaft und unkomplizierte Stromversorgung über PoE aus. Die Verarbeitung des Gehäuses ist robust und es macht einen hochwertigen Eindruck. Die Kamera ist zur Onvif-Version 1.01 kompatibel, ein Vorschaubild erhält man allerdings nur im JPEG-Modus.
Bei Normalbeleuchtung: Ein erstklassiges Bild mit natürlichen Farben, sehr guter Hauttonwiedergabe sowie hoher Schärfe und Auflösung. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Selbst feinste Details des Testcharts und millimetergroße Schriften werden erfasst, nur insgesamt von der Automatik minimal zu dunkel eingestellt. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Der Bildeindruck, den die Dallmeier-Kamera unter normalen Lichtbedingungen hinterlässt, ist schon auf dem ersten Blick ausgesprochen positiv. Das Bild zeigt sich in natürlichen, sauber differenzierten Farben und mit sehr guter Hauttonwiedergabe. Schärfe und Auflösung sind sehr hoch, selbst feinste Details des Testcharts und millimetergroße Schriften werden erfasst.
Der Dynamikbereich der Kamera ist generell sehr weit und reproduziert bei unserem Motivaufbau helle und dunkle Bereiche gleichermaßen gut, lediglich im Falle des Aufbaus mit Testchart wird der Dynamikbereich von der Automatik nicht voll ausgeschöpft, so dass das Chart tendenziell etwas zu dunkel gerät. Dennoch bleibt die Zeichnung in allen Bildpartien gut, die Lichter wirken im Automatik-Modus zwar minimal zu hell, die Schatten werden dafür aber sehr gut durchgezeichnet.
Bildrauschen ist bei Normalbeleuchtung genauso wenig wahrnehmbar wie Kompressionsartefakte.
Der Encoder arbeitet insgesamt effizient und zuverlässig. Bei Full-HD wird bei ruhigem Bild eine angenehme Bitrate von etwa 4,5 bis 5,0 Megabit erzeugt. Begrenzt man die Bitrate auf vier Megabit bei einer Auflösung von 720p und 25 Bildern pro Sekunde, wird dieser Wert zuverlässig gehalten und steigt bei zunehmender Bewegung im Bild nicht wesentlich an.
Im Gegenlicht: Trotz der Lichtverhältnisse ein insgesamt sehr ordentliches Bild mit genügend Zeichnung und guter Farbreproduktion. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Low-light: angenehmes Bild ohne Farbstich, etwas weicherer Bildeindruck, dafür nur moderates Rauschen. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Auch den Low-Light-Test meistert die Dallmeier-Kamera sehr gut. Das Rauschen ist hier wie erwartet zwar deutlicher, es wirkt aber nicht weiter störend. Da das Bild insgesamt etwas flauer ausfällt, sind auch Schärfe und Detailauflösung nicht so hoch wie unter normalen Lichtbedingungen – allerdings bleiben die Werte relativ gesehen auf einem hohen Niveau.
Sehr positiv fällt die Wiedergabe der Farben auf: Trotz niedriger Beleuchtungsstärke bleiben die Töne gut differenzierbar.
Der Gegenlicht-Test offenbart dann weitere Stärken und kleinere Schwächen: Das Überstrahlen um die Lichtquelle hält sich in Grenzen und die hellen Bildpartien bleiben weitgehend erhalten. In den dunklen Bildbereichen fehlt nun allerdings Zeichnung und auch die Farben werden wegen des leicht milchigen Grundcharakters des Bildes nicht mehr ganz so gut reproduziert.
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Autoiris
Auflösungen: 3 MP, 2 MP, 1080p, 720p, D1
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Simultanes Dual- oder Tri-Streaming
Onvif-Version: 1.01
Anschlüsse: 1 x BNC, 1 x 3,5 mm Klinke, 1 x RJ45, SDHC-Kartenslot, 12V DC
Leistungsaufnahme: max. 4,5 W
Listenpreis: 720,- Euro ohne Objektiv, 899,- Euro inkl. Objektiv
Hervorragend ist dagegen das Pegelverhalten der DF4950HD-DN: Beim Ein- und Abschalten des Gegenlichts zeigt sie eine extrem flotte Reaktion, die Automatik arbeitet sehr genau und regelt das Signal entsprechend nach, so dass trotz der extremen Lichtverhältnisse ein insgesamt sehr ordentliches Bild entsteht.
Axis P1346
Das Modell P1346 von Axis besitzt einen 1/3 Zoll CMOS-Sensor mit einer maximalen Auflösung von drei Megapixeln – es können Formate zwischen 2.048 mal 1.536 und 160 mal 90 Pixeln eingestellt werden. Wie alle Kameras der P13-Serie liefert auch die P1346 mehrere H.264- und M-JPEG-Videoströme mit bis 30 Bildern pro Sekunde.
Axis-Kamera P1346. (Bild: Axis) |
Die Kamera zeichnet sich durch einen hohen Dynamikbereich und eine Tag-/Nacht-Funktionalität aus, was für gute Videoqualität sowohl bei Tageslicht als auch bei schwacher Beleuchtung sorgt. Die Lichtempfindlichkeit wird bei Farbe mit 0,5 Lux bei F 1.6 angegeben. Eine Besonderheit des Modells ist die neuartige P-Iris-Blendensteuerung, die der Kamera eine präzise Regelung der Blendenöffnung ermöglicht.
Einrichtung
Bei der Inbetriebnahme und Einstellung der Axis-Kamera tauchen keine Probleme auf, dank der Stromversorgung mit Power over Ethernet reduziert sich der Installationsaufwand auf ein Minimum.
Lediglich die Justierung des mitgelieferten Objektivs ist etwas friemelig. Von daher ist man gut beraten, den integrierten Fokus-Assistenten zur Feinabstimmung des Fokus per Computer zu verwenden. Das Browser-Menü ist aufgeräumt und gut bedienbar, die Verarbeitung der Kamera ist tadellos. Onvif-Kompatibilität zur Version 1.0 ist gegeben.
Bei Normalbeleuchtung: Die P1346 liefert ein ausgewogenes und detailreiches Bild, das auch bei der Wiedergabe von Farben und Hauttönen überzeugt. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung der Farbtafeln gelingt. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Auflösungsvermögen und Detailwiedergabe sind bei Normalbeleuchtung sehr gut, die Bildschärfe ist hoch, wirkt aber nicht künstlich. Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung von Farbtafeln sowie Haut- und Pastelltönen ist durchweg gut. Alle Farben sind sauber differenzierbar und wirken naturgetreu, vor allem Hauttöne kommen sehr schön zur Geltung.
Der Dynamikumfang der Kamera wird von der Automatik sehr gut ausgenutzt, so dass bei unserem Motivaufbau sowohl helle wie auch dunkle Bildbereiche problemlos erfasst werden. Auch das Testchart kann in allen Partien ohne Verlust von Zeichnung in Lichtern oder Schatten reproduziert werden. Rauschen oder Kompressionsartefakte lassen sich in keinem der Bildbereiche wahrnehmen.
Der Encoder arbeitet zuverlässig und effizient: Er reagiert auf Bewegung im Bild und passt Bildraten und Datenmenge dementsprechend an. So ergeben sich bei ruhendem Bild mit einer Auflösung von 720p Bitraten von netzwerkschonenden 400 Kilobit bei einem bis zwei Bildern pro Sekunde – kommt dann Bewegung ins Bild, steigt die Datenrate auf etwa zwei Megabit, die Bildrate erhöht sich auf 20. So wird immer ein guter Kompromiss aus Bildqualität und Netzwerklast erreicht.
Testchart bei Low-Light: Das Bild wird weicher, die Farbwiedergabe bleibt aber gut und auch das Rauschen hält sich in Grenzen. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: trotz der extremen Lichtverhältnisse ein recht ausgewogenes Bild, in dem alle wesentlichen Teile gut erkennbar sind. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Im Low-light-Szenario wird der Bildeindruck generell etwas weicher, Schärfe und Detailauflösung sinken in normalem Umfang ab. Die gute Farbwiedergabe bleibt allerdings weitgehend erhalten, die einzelnen Töne sind gut zu unterscheiden.
Die Automatik produziert zwar einen leichten Farbstich in Richtung Magenta, dieser fällt aber nicht weiter störend auf. Die Dynamik sinkt ebenfalls etwas, so dass das Bild in den dunklen Partien nicht mehr voll durchgezeichnet wird. Das Rauschen bleibt auf einem erfreulich niedrigen Niveau, auch Kompressionsartefakte werden kaum sichtbar.
Im Gegenlicht-Test schlägt sich die P1346 ebenfalls gut. Das Regelverhalten der Kamera ist insgesamt in Ordnung, allerdings dauert es nach Zu- und Abschalten des Gegenlichts immer etwas, bis die Kamera nachgeregelt hat. Dann liefert sie unter diesen extremen Lichtverhältnissen ein recht ausgewogenes Bild, in dem alle wesentlichen Teile gut erkennbar sind.
Objektiv-Anschluss: CS-Mount
Auflösungen: u.a. 3 MP, 2 MP, 1080p, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.0
Anschlüsse: 1 x RJ45, 2 x 3,5mm Klinke (Mic-In, Audio-Out), SDHC-Kartenslot
Leistungsaufnahme: max. 9,6 W
Listenpreis: 849,- Euro
Zwar ist wie auch im Low-light-Aufbau die Bildschärfe und Detailauflösung nicht auf dem höchsten Niveau, dafür nutzt die Kamera die Dynamik extrem gut aus. Weil das Überstrahlen um die Lichtquelle nur einen recht kleinen Bereich betrifft, bleibt das restliche Bild gut erkennbar.
Brickcom FB-130NP
Brickcom-Kamera FB-130NP. (Bild: Brickcom/EFB) |
Das Modell FB-130NP von Brickcom ist eine Tag/Nacht-Kamera mit einem 1/3 Zoll Sony Exmor CMOS-Sensor, der eine Auflösung von maximal 1,3 Megapixeln liefert – kleinere Auflösungen sind in verschiedenen Seitenverhältnissen bis zu minimal 320 mal 240 Pixeln einstellbar. Die maximale Bildrate beträgt 25 Bilder pro Sekunde.
Die Kamera verfügt über einen schwenkbaren IR-Cut-Filter und eine Superior-Night-Vision-Funktion, die sie auch für den Einsatz bei wenig Licht prädestiniert. Die Mindestbeleuchtung wird mit 0,2 Lux bei F1.3 angegeben. Eine intelligente Bildautomatik, ein SD-Speicherkartensteckplatz und Zwei-Wege-Audio runden den Funktionsumfang ab.
Einrichtung
Bedienung und Konfiguration der Kamera gelingen ohne Schwierigkeiten, die Benutzerführung sowie der Aufbau der Menüs sind logisch und übersichtlich gestaltet. Dank Power-over-Ethernet entfällt eine separate Stromversorgung, was die Installation vereinfacht.
Die Gestaltung und Verarbeitung der Kamera wirken solide und gut durchdacht. Zahlreiche Anschlussmöglichkeiten erlauben einen flexiblen Einsatz. Onvif wird in den Versionen 1.0/1.01 voll unterstützt, lediglich ein Vorschaubild wird nicht angezeigt.
Bei Normalbeleuchtung: ein scharfes Bild, bei dem vor allem die gute und neutrale Reproduktion von Hauttönen angenehm auffällt. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Die Detailauflösung leidet an der einen oder anderen Stelle etwas unter Artefaktbildung, aber ansonsten ein sauberes und ausgewogenes Bild. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Unter normalen Lichtbedingungen liefert die Brickcom-Kamera bei unserem Test hinsichtlich der Helligkeiten ein ausgewogenes Bild, die hellsten Bildpartien überstrahlten zwar ein wenig, dafür wurden die Schattenpartien sehr gut durchgezeichnet.
Rein visuell bewertet, wirkt die Schärfe des Videobildes sehr hoch, anscheinend wird aber von Haus aus relativ stark elektronisch geschärft, so dass die Detailauflösung an der einen oder anderen Stelle etwas unter Artefaktbildung leidet und feinste Details tendenziell etwas unsauber wiedergegeben werden.
Sehr angenehm fällt dagegen die gute und neutrale Reproduktion von Hauttönen und Farbtafeln auf. Das Rauschen bleibt ebenfalls erfreulich niedrig.
Der Encoder arbeitet bei H.264 sehr effizient und erzeugte bei ruhender Vorlage standardmäßig eine ungefähre Datenrate von 1,9 Megabit. Leichte Kompressionsartefakte werden bei diesen Werten aber bereits sichtbar.
Begrenzt man die Datenrate im 720p-Modus auf vier Megabit bei 25 Bildern pro Sekunde wird dieser Wert zuverlässig eingehalten – kommt starke Bewegung ins Bild, bleiben sowohl Daten- wie auch Bildrate konstant.
Testchart bei Low-light: Das Rauschen steigt deutlich an, aber Schärfe und Farben bleiben auf gutem Niveau. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: deutliches Überstrahlen und ein leicht magentafarbener Saum um die Lichtquelle, aber nach wie vor hohe Schärfe und brauchbare Farben. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Das Low-light-Szenario verlangt der FB-130NP einiges ab: Sie reagiert mit deutlich stärkerem Rauschen und (in der Automatik-Einstellung) zudem mit einem leicht rötlichen Farbstich. Ein manueller Weißabgleich auf 3.000 Kelvin beseitigte diesen aber weitgehend.
Die Dynamik ist insgesamt in Ordnung, lediglich die dunklen Bildpartien können nicht mehr voll differenziert erfasst werden. Ein weiterer unangenehmer Nebeneffekt des starken Bildrauschens schlägt sich in der Bitrate nieder: Begrenzt man diese nicht, klettert sie schnell auf über zehn Megabit. Was die Farbtreue angeht, kann die Brickcom punkten und überzeugt mit einer guten Reproduktion des Testcharts.
Den Gegenlichtaufbau meistert die Kamera souverän. Dank eines extrem schnellen Regelverhalten beim Ein- und Ausschalten der Lichtquelle erhält man als Betrachter stets ein brauchbares Bild ohne Helligkeitssprünge oder Pumpen. Dennoch zeigt sich ein deutliches Überstrahlen und ein leicht magentafarbener Saum um die Lichtquelle.
Objektiv-Anschluss: CS-Mount
Auflösungen: 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.0/1.01
Anschlüsse:1 x RJ45, 2 x 3,5 mm Klinke (Mic-In, Audio-Out), SDHC-Kartenslot, General I/O, RS485, 12V DC, 24V AC
Leistungsaufnahme: max. 10 W
Listenpreis: 578,- Euro
Die Dynamik wird so weit wie möglich ausgereizt, so dass trotz des Gegenlichts sowohl dunkle wie auch helle Bereiche im Bild gut wiedergegeben werden. Wie bereits in der Low-light-Situation zeigt sich aber teilweise auch hier ein akzentuiertes grobes Rauschen in den Schattenbereichen, in dem die Details etwas untergehen. Die guten Farben und die noch recht hohe Bildschärfe bleiben davon aber erfreulicherweise weitgehend unberührt.
Grundig GCI-H0503B
Grundig-Kamera GCI-H0503B. (Bild: Grundig) |
Das Modell GCI-H0503B von Grundig ist eine Tag/Nacht-Kamera mit hochauflösendem 1/3 Zoll CCD-Sensor und schwenkbarem Infrarot-Filter. Sie liefert 1,3 Megapixel oder 720p HD-Auflösung in H.264, MPEG-4 oder M-JPEG mit maximal 25 Bildern pro Sekunde.
Die Lichtempfindlichkeit wird mit 0,03 Lux in Farbe sowie 0,001 Lux in Schwarzweiß bei F 1.2 angegeben. Die Kamera hat eine 3D-Rauschreduktion integriert, die für geringeren Speicherbedarf sorgt, und besitzt zudem eine SD/SDHC-Speicherkartenschnittstelle für Dauer- und Zeitplanaufzeichnung. Bidirektionale Audioübertragung, BNC-Videoausgang und PoE-Spannungsversorgung sind ebenfalls vorhanden.
Einrichtung
Die Installation und Einrichtung der Grundig-Kamera verläuft ohne Probleme, dank Power over Ethernet entsteht kaum Installationsaufwand. Alle wichtigen Funktionen und Einstellmöglichkeiten finden sich im gut gegliederten Kameramenü schnell, Anpassungen lassen sich mühelos vornehmen.
Auch äußerlich ist die Kamera gelungen, die Verarbeitung des Gehäuses wirkt robust und langlebig. Das getestete Modell bot Onvif-Kompatibilität zur Version 1.0. Inzwischen gibt es laut Hersteller ein Update auf die Version 1.02.
Testchart bei Normallicht: Details und Farbtafeln werden gut erfasst und naturgetreu reproduziert. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Was Schärfe und Detailauflösung angeht, liefert die GCI-H0503B unter normalen Lichtverhältnissen gute Werte: Die Bildschärfe wirkt angenehm und kommt ohne übertriebene digitale Nachschärfung aus. Auch feine Details und kleinste Schriften werden dank der hohen Auflösung gut wiedergegeben.
Die Darstellung von Farbtafeln sowie Haut- und Pastelltönen ist weitgehend neutral, allerdings werden manche Töne doch sehr kräftig wiedergegeben. Dennoch bleiben alle Farben gut differenzierbar.
Der Dynamikumfang der Kamera wird von der Automatik ebenfalls recht gut ausgenutzt, nur die hellsten Bildbereiche sind minimal überstrahlt. Die Schatten werden hingegen sehr gut durchgezeichnet, allerdings rauschen diese Bildbereiche etwas stärker. Ansonsten lassen sich nur wenig Rauschen und kaum Kompressionsartefakte erkennen.
Der Encoder der Kamera liefert sehr unterschiedliche Ergebnisse, je nachdem ob man eine konstante oder eine variable Bitrate einstellt. Wählt man etwa vier Megabit als Preset, wird dieser Wert zuverlässig erreicht und auch gehalten, auch wenn Bewegung ins Bild kommt. Die Bildrate bleibt dabei ebenfalls bei etwa 25 Bildern pro Sekunde.
Bei variabler Bitraten-Einstellung ergeben sich generell recht niedrige Werte, außerdem sinkt die Bildwiederholrate, sobald Bewegung ins Bild kommt. Hier scheint die Kamera den Spielraum in Sachen Bandbreite nicht optimal auszunutzen, was je nach Stärke der Bewegung etwas zu Lasten der Bildqualität gehen kann.
Testchart bei Low-Light: Etwas flauer Bildcharakter, aber gute Ausnutzung der Dynamik. Auch die gute Farbwiedergabe bleibt weitgehend erhalten. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: Trotz direktem Gegenlicht nur wenig Überstrahlen, teilweise aber deutliches Rauschen in den Schatten. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Der Bildeindruck beim Low-Light-Test ist insgesamt in Ordnung und der automatische Weißabgleich arbeitet zuverlässig. Es zeigen sich zwar etwas flaue, aber durchaus neutrale und gut differenzierbare Farben.
Wie erwartet ist das Bild etwas matschiger und stärker verrauscht als bei Normallicht, die Dynamik wird aber gut ausgenutzt, so dass ein brauchbares Bild entsteht.
Beim Gegenlicht-Aufbau schlägt sich das Grundig-Modell ordentlich. Das Überstrahlen um den Gegenlichtscheinwerfer hält sich in Grenzen, so dass in allen Bereichen noch Details erkennbar bleiben. Zwar ist auch hier der Bildcharakter insgesamt etwas flau, dennoch werden beispielsweise die Farbtafeln gut erfasst.
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 1,3 MP, 720p
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: Dual-Streaming
Onvif-Version: 1.0 (1.02)
Anschlüsse:1 x RJ45, 1 x BNC-Video, 2 x 3,5mm Klinke (Audio-In, Audio-Out), Micro-SD-Kartenslot, Alarmein- und Ausgang
Leistungsaufnahme: max. 6 W
Listenpreis: 759,- Euro
Was die Dynamik angeht, so sind vor allem die Bereiche größerer und mittlerer Helligkeit gut wiedergegeben, die Schatten hingegen sind geprägt von einem recht groben Rauschen. Vorbildlich ist das Regelverhalten bei Zu- und Abschalten der Lichtquelle. Die Kamera reagiert flott und liefert stets ein brauchbares Bild, auch wenn dabei nicht die gleichen Pegel im Bildsignal erreicht werden.
Bosch NBN-921-P
Bosch-Kamera NBN-921-P. (Bild: Bosch) |
Die NBN-921-P von Bosch ist eine hochauflösende 1/3-Zoll-Tag/Nacht-Kamera mit CCD-basierten HD-Sensor und Progressive Scan. Sie liefert Auflösungen von 720p, 480p und 240p, wahlweise in den Formaten H.264 und M-JPEG. Multi-Streaming mit bis zu vier unterschiedlichen Videoströmen ist ebenfalls möglich.
Die Kamera eignet sich problemlos für die Überwachung rund um die Uhr: Dafür besitzt sie einen elektromechanischen Schwenkfilter, eine dynamische Rauschunterdrückung und eine Empfindlichkeit von 0,1 Lux in Farbe sowie 0,04 Lux in Schwarzweiß bei F 1.4, 30 IRE und eingeschaltetem Senseup. Funktionen wie Vollduplex-Audio, Multicasting, Internet-Streaming und iSCSI-Aufzeichnung werden unterstützt.
Einrichtung
Installation und Einrichtung der Kamera gelingen mühelos, eine separate Stromversorgung ist dank integriertem PoE nicht erforderlich. Das mehrsprachige und gut gestaltete Menü ist leicht zu bedienen, alle wichtigen Funktionen finden sich auf Anhieb und lassen sich problemlos anpassen.
An der Verarbeitung gibt es ebenfalls nichts zu mäkeln, das robuste Metallgehäuse macht einen wertigen und langlebigen Eindruck. Onvif wird in der Version 1.02 vollständig unterstützt.
Bei Normalbeleuchtung: ein Bild mit hoher Schärfe und feiner Detailauflösung, auch Farben werden sehr schön differenziert. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Farbwiedergabe ist sichtlich eine Stärke der Kamera, auch die hohe Auflösung macht sich positiv bemerkbar. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Sehr hohe Schärfe und ein feines Auflösungsvermögen fallen beim Bildeindruck unter Normallicht als erstes auf – allerdings scheint die Kamera hier von Haus aus relativ stark elektronisch nachzuschärfen, so dass vor allem die kleineren Schriften auf dem Testchart etwas unter Artefaktbildung leiden.
Die Darstellung von Farben ist eine Stärke des Bosch-Modells, das Bild zeichnet sich durch eine kräftige und neutrale Farbwiedergabe aus, auch Haut- und Pastelltöne kommen sehr schön zur Geltung. Der Dynamikumfang wird von der Automatik sehr gut eingefangen, die hellsten Partien überstrahlen zwar minimal, dafür werden aber die Schatten sehr gut durchgezeichnet. Ein leichtes Bildrauschen in den dunklen Bereichen ist zwar wahrnehmbar, stört aber den Gesamteindruck nicht.
Im H.264-Modus zeigt der Encoder ein recht ausgeglichenes Verhalten. Gibt man bei 720p-Auflösung eine variable Ziel-Bitrate von vier Megabit vor und beschränkt die maximale Rate auf zehn Megabit, so werden bei Standbild etwa sechs Megabit bei 17 bis 18 Bildern pro Sekunde erreicht. Mit zunehmender Bewegung steigt die Bitrate auf bis zu acht Megabit an, die Bildrate sinkt dabei leicht auf 15 bis 16.
Testchart bei Low-Light: Ein angenehmes Bild, zwar mit leichtem Farbstich, dafür aber mit moderatem Rauschen und guter Schärfe. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: Dank minimalem Überstrahlen um die Lichtquelle bleibt das Bild in allen Teilen sehr gut erkennbar, die Dynamik wird extrem gut ausgenutzt. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Das Low-Light-Szenario kann die Bosch-Kamera nicht an ihre Belastungsgrenze bringen. Der Bildeindruck bleibt nach wie vor gut. Erwartungsgemäß wirkt das Bild etwas flauer, dafür bleibt das Auflösungsvermögen weitgehend erhalten und auch die Dynamik wird nach wie vor sehr gut ausgenutzt, so dass alle Bildpartien ausreichend Zeichnung besitzen.
Die Farben verlieren etwas an Sättigung und ein leichter Rotstich ist sichtbar, dies stört aber die ansonsten gute Differenzierbarkeit der Farbtöne nicht. Das Rauschen bleibt ebenso auf einem erfreulich niedrigen Niveau.
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 720p, diverse SD
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.02
Anschlüsse: 1 x RJ45, 1 x RS232/422/485, 2 x Mini-Klinke (Audio-In und -Out), Alarmein- und -ausgänge, MicroSD-Kartensteckplatz, Stromversorgung
Leistungsaufnahme: max. 9,6 W
Listenpreis: 900,- Euro
Auch den Gegenlicht-Test meistert die NBN-921-P ohne Probleme: Der Bildeindruck bleibt insgesamt gut, das Überstrahlen um die Lichtquelle ist deutlich begrenzt, so dass die anderen Bildpartien nicht leiden. Generell reizt die Kamera die Dynamik extrem gut aus, so dass trotz Gegenlicht sowohl helle wie auch dunkle Partien erhalten bleiben.
Lediglich die Farben geraten etwas zu kräftig und nicht so neutral wie in den anderen Szenarien. Das Rauschen hält sich ebenfalls stark in Grenzen. Die Reaktion beim Einschalten der Lichtquelle verläuft relativ gleichmäßig, das Bild wird zwar nicht so zügig, dafür aber recht präzise nachgeregelt. Beim Abschalten der Lichtquelle reagiert die Kamera noch etwas flotter.
Basler BIP2-1920c
Basler-Kamera BIP2-1920c. (Bild: Basler) |
Die Basler IP-Kamera BIP2-1920c liefert dank ihres hochauflösenden 1/3 Zoll CMOS-Sensors Videos in Full-HD-Qualität im Format H.264. Daneben können mehrere – auch kleinere – Videoströme in den Formaten M-JPEG oder MPEG-4 mit bis zu 30 Bildern pro Sekunde simultan abgegriffen werden.
Die Mindestlichtempfindlichkeit wird im Farbmodus mit 0,65 Lux bei F1.2 angegeben. Dank einer Vielzahl integrierter Funktionen, wie etwa Auto-Gain, Gegenlichtkompensation, Weißabgleich, Anti-Flicker, elektronisches PTZ, Privatzonenmaskierung und Bewegungserkennung, ist die Kamera für eine Vielzahl von Anwendungen gerüstet.
Einrichtung
Wegen der Stromversorgung mittels Power over Ethernet geht die Inbetriebnahme der Kamera schnell und unkompliziert von statten. Auch die Gestaltung und Gliederung des Menüs sind weitgehend selbsterklärend, so dass man recht zügig alle benötigten Einstellungen vornehmen kann. Das Kameragehäuse ist ebenfalls gut gestaltet, die Verarbeitung macht einen hochwertigen Eindruck. Eine Onvif-Implementierung findet sich nicht.
Bei Normalbeleuchtung: ein Bild mit hoher Schärfe, sauber differenzierten, kräftigen Farben und einer guten Hauttonwiedergabe. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung der Farbtafeln gelingt. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Der gute Bildeindruck bei normalen Lichtbedingungen ist geprägt von sauber differenzierten, kräftigen Farben und einer an sich schönen Hauttonwiedergabe. Allerdings wirken die hellen Partien und damit auch die Fotos im Motivaufbau etwas „ausgefressen“, da das Bild von der Automatik tendenziell zu hell eingepegelt wird.
Im Gegenzug werden dafür die Schatten optimal durchgezeichnet. Schärfe und Auflösung sind hoch, feinste Details in Motivaufbau und Testcharts werden sauber erfasst. Bildrauschen oder Kompressionsartefakte sind kaum wahrnehmbar.
Sehr effizient zeigte sich der Encoder des Basler-Modells, er arbeitet zuverlässig und reagiert gut auf Bewegung im Bild. Bildraten und Datenmenge passen sich dem Bildinhalt an. Im 720p-Modus ergeben sich bei stehendem Bild und voreingestellter mittlerer Qualität Bitraten von angenehmen 800 Kilobit bei 20 bis 22 Bildern pro Sekunde.
Mit zunehmender Bewegung im Bild, steigt die Datenrate auf etwa 1,7 Megabit und die Bildrate auf 25. Das schont gleichzeitig das Netzwerk und bietet stets eine dem Inhalt angepasste Bildqualität. Um zusätzlich Bandbreite einzusparen, kann man bei dieser IP-Kamera auch das H.264 High Profile verwenden.
Testchart bei Low-Light: leicht sinkende Dynamik und etwas mehr Rauschen, die Farben bleiben kräftig. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: Trotz extremer Lichtverhältnisse nur moderates Überstrahlen und gute Zeichnung in den hellen und mittleren Bildpartien, leicht unsaubere Farben. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Die Low-Light-Prüfung absolvierte die BIP2-1920c außerordentlich gut. Zwar wird die Dynamik generell etwas flacher, dennoch bleibt genügend Zeichnung in allen Bildbereichen erhalten. Der Weißabgleich arbeitet tadellos und sorgt damit für vergleichsweise kräftige Farben, die gut differenziert werden können.
Das Bildrauschen ist naturgemäß stärker ausgeprägt als bei Normallicht und schlägt sich auch in einer deutlich steigenden Bitrate nieder, es fällt aber rein visuell nicht weiter störend auf. Schärfe und Auflösungsvermögen bleiben ebenfalls auf erfreulich hohem Niveau.
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Blendensteuerung
Auflösungen: 1080p, 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: simultanes Multi-Streaming
Onvif-Version: nicht implementiert
Anschlüsse: 1 x RJ45, 8-Pin-Anschluss für Gleichstromversorgung, digitales I/O und RS485
Leistungsaufnahme: max. 5 W
Listenpreis: 600,- Euro, mit Tag/Nacht-Funktionalität 680,- Euro
Auch bei direktem Gegenlicht schlägt sich die Kamera gut und liefert trotz der schwierigen Lichtbedingungen ein ordentliches Bild: Um die Lichtquelle zeigt sich nur moderates Überstrahlen, so dass die hellen und mittleren Bildpartien gut erkennbar bleiben. In den dunklen Bildbereichen fehlt allerdings etwas Zeichnung und auch die Farbtafeln wirken nun leicht unsauber, Hauttöne werden hingegen gut reproduziert. Das Regelverhalten der Kamera ist bei Zu- und Abschalten des Gegenlichts sehr flott und die Pegelanpassung erfolgt angenehm gleichmäßig.
Grundig GCI-K0503B
Grundig-Kamera GCI-K0503B. (Bild: Grundig) |
Das Modell GCI-K0503B aus dem Hause Grundig ist eine Tag/Nacht-Kamera mit einem 1/2,7 Zoll CMOS-Sensor und einer Auflösung von zwei Megapixeln – respektive Full HD mit 1080p. Sie liefert Videos als Dual-Stream in den Formaten H.264 und M-JPEG mit bis zu 25 Bildern pro Sekunde und verfügt über eine Farb-Schwarz/Weiß-Umschaltung per Schwenkfilter. Die minimale Lichtempfindlichkeit beträgt laut Hersteller 0,2 Lux bei Farbe und 0,02 Lux in Schwarz/Weiß, jeweils bei F1.2. Zum Funktionsumfang gehören auch eine SDHC-Speicherkartenschnittstelle für interne Aufzeichnungen, BNC-Video sowie bidirektionale Audioübertragung.
Einrichtung
Die Kamera unterstützt Power over Ethernet als Stromversorgung, so dass sich der Aufwand zur Inbetriebnahme sehr in Grenzen hält. Die Einrichtung der Grundig-Kamera verläuft problemlos – im übersichtlich gestalteten Menü finden sich die benötigten Einstellmöglichkeiten zügig und lassen sich intuitiv anpassen. Die Verarbeitung des Gehäuses der GCI-K0503B wirkt solide und macht einen rundum guten Eindruck. Onvif wird laut Hersteller in der Version 1.02 unterstützt, während unseres Tests war es noch Version 1.0.
Testchart bei Normallicht: Die hohe Auflösung kommt feinen Details zugute, die Farbtafeln werden sehr naturgetreu reproduziert. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Bei Normalbeleuchtung ist das Bild der Grundig GCI-K0503B insgesamt recht ansprechend, Auflösungsvermögen und Schärfeleistung sind gut. Das Bild wirkt nicht übertrieben nachgeschärft, sondern hat einen eher natürlich Charakter. Das trifft auch für die Reproduktion von Farben zu: Die Wiedergabe von Farbtafeln, Haut- und Pastelltönen gelingt auf naturgetreue und sauber differenzierte Weise, vor allem Hauttöne werden sehr schön erfasst. Beim Aufbau mit Motivtisch zeigt sich, dass die Automatik, dass Bild tendenziell etwas zu hell einpegelt – die Lichter überstrahlen deshalb leicht, wohingegen die Schatten gut durchgezeichnet werden. Das Rauschen ist nur relativ schwach ausgeprägt und beschränkt sich in der Regel auf die dunklen Bildbereiche, einige wenige Artefakte werden sichtbar.
Gibt man dem Encoder der Kamera eine Zielbandbreite vor, etwa vier Megabit als Preset, wird dieser Wert eingeregelt und auch (mit ganz leichten Schwankungen) beibehalten, selbst wenn die Bewegung im Bild stark zunimmt. Trotz variabler Bitraten-Einstellung ändert sich an der Datenrate kaum etwas, so dass je nach Stärke der Bewegung im Bild die flüssige Bilddarstellung etwas leiden kann. Die Bildwiederholrate bleibt konstant bei etwa 25 Bildern pro Sekunde – unabhängig vom Bildinhalt.
Testchart bei Low-Light: Recht stark verrauscht, dafür aber mit kräftiger Farbwiedergabe. Die Ausnutzung der Dynamik ist in Ordnung. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: Etwas weicher Bildeindruck, aber mit guter Dynamik und wenig Rauschen. Auch das Überstrahlen hält sich stark in Grenzen. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Im Low-Light-Test liefert die Grundig ein brauchbares, aber stärker verrauschtes Bild, das zudem insgesamt etwas flau wirkt. Feine Details leiden unter dem Rauschen und den gestiegenen Artefakten. Generell ist das Bild auch etwas zu dunkel geraten, so dass in den Schatten Zeichnung fehlt. Die Partien mittlerer und hoher Helligkeit werden dafür gut erfasst. Überraschend kräftig werden die Farben wiedergegeben. Der Weißabgleich arbeitet zuverlässig, so dass sich alle Farbtafeln sehr gut erkennen und unterscheiden lassen.
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 1080p, 720p
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Dual-Streaming
Onvif-Version: 1.0
Anschlüsse: 1 x RJ45, 1 x BNC-Video, 2 x 3,5 mm Klinke (Audio-In, Audio-Out), Micro-SD-Kartenslot, Alarmein- und Ausgang
Leistungsaufnahme: 4,5 W
Empf. VK-Preis: 599,- Euro
Das Gegenlicht-Szenario liegt der GCI-K0503B wieder mehr, das Rauschen hält sich in Grenzen und ist allenfalls in dunklen Partien wahrnehmbar. Erfreulich gering ist auch das Überstrahlen um die Lichtquelle. Das übrige Bild bleibt davon so gut wie unberührt. Zwar hat es durch das direkte Gegenlicht einen generell etwas weicheren Charakter, doch dies fällt kaum störend auf. Der Dynamikumfang wird gut ausgenutzt, die Zeichnung in den Schatten ist in Ordnung und die Lichter werden ohne Ausfressen abgebildet. Die Farbdarstellung gelingt abgesehen von einem minimalen Gelbstich gut und soweit natürlich. Beim An- und Abschalten der Lichtquelle reagiert die Grundig sehr schnell und regelt nach, auch wenn dabei nicht die gleichen Helligkeitswerte erreicht werden, hat man als Betrachter doch zu jeder Zeit ein ordentliches Bild.
Basler BIP2-1300c-dn
Basler-Kamera BIP2-1300c (Bild: Basler) |
Dank ihres hochauflösenden 1/3 Zoll CCD-Sensors liefert die BIP2-1300c-dn von Basler HD-Video in den Formaten M-JPEG, MPEG-4 und H.264. Neben 720p HD-Video kann sie wahlweise auch 1,3-Megapixel-Videoströme mit einer Bildrate von bis zu 30 Bildern pro Sekunde erzeugen. Dabei sind Multi-Streaming mit bis zu vier Video-Streams in beliebiger Formatkombination möglich. Die Tag/Nacht-Funktion mit automatischem IR-Sperrfilter sorgt für optimale Bilder bei Tageslicht sowie auch bei Nacht oder schwacher Beleuchtung. Die Mindestbeleuchtung wird bei F1.2 mit 0,34 Lux in Farbe und mit 0,09 Lux im Schwarzweißmodus mit IR-Zuschaltung angegeben. Ergänzt wird der Funktionsumfang unter anderem durch Auto-Weißabgleich, Gegenlichtkompensation, Anti-Flicker, elektronisches PTZ, Privatzonenmaskierung und Bewegungserkennung.
Einrichtung
Die Kamera unterstützt Power over Ethernet, so dass für die Stromversorgung keine extra Verkabelung benötigt wird. Dementsprechend schnell und einfach verläuft die Inbetriebnahme des Modells. Das selbsterklärende und gut gestaltete Menü sorgt für eine flotte und unkomplizierte Einstellung aller benötigten Funktionen. Das Gehäuse ist gut verarbeitet, es scheint solide und langlebig. Der Onvif-Standard wurde noch nicht implementiert, soll aber per Firmware-Update Anfang 2012 verfügbar sein.
Bei Normalbeleuchtung: Ein Bild mit hoher Schärfe und Auflösung. Die Farben zeigen sich kräftig und gut differenziert, die hellen Bildpartien fressen aber deutlich aus. (Bild: PROTECTOR) |
Testchart bei Normallicht: Wegen der hohen, aber nicht übertriebenen, Schärfe können feine Details und kleine Schriften gut reproduziert werden. Die Farbtafeln sind sehr sauber wiedergegeben. (Bild: PROTECTOR) |
Bildqualität
Bei Normalbeleuchtung liefert die Basler-Kamera ein angenehmes Bild mit hoher Auflösung. Die Wiedergabe von Details und kleinen Schriften gelingt dank der natürlichen und nicht übertriebenen Schärfe ebenfalls gut. Beim Motivaufbau regelt die Automatik das Bild allerdings etwas zu hell ein, so dass die helleren Bildpartien „ausfressen“ – die Schatten werden in der Folge ebenfalls aufgehellt und die Dynamik nicht optimal ausgenutzt. Die Hauttöne geraten wegen des zu hellen Bildes auch etwas zu grell. Durch manuelle Bildanpassung kann man dem entgegenwirken. Hinsichtlich Farbtreue und der Darstellung von Farbtafeln überzeugt die Basler-Kamera mit natürlichen, kräftigen und gut zu differenzierenden Farben. Rauschen und Artefakte finden sich erfreulicherweise kaum.
Der Encoder der BIP2-1300c-dn verrichtet zuverlässig seinen Dienst, er reagiert dynamisch auf den Bildinhalt und passt sich Bewegung im Bild entsprechend an. Im 720p-Modus wird bei ruhendem Bild und voreingestellter mittlerer Qualität eine Datenrate von etwa 2,2 Megabit bei 25 Bildern pro Sekunde erzielt. Kommt schließlich starke Bewegung ins Bild, steigt die Datenrate auf etwa fünf bis 5,5 Megabit, die Bildrate bleibt konstant bei 25. So wird je nach Motiv eine gute Reduktion der Netzwerklast bei hoher Bildqualität erreicht.
Testchart bei Low-Light: Leicht gesunkene Dynamik, aber insgesamt ein erstaunlich gutes Bild. Die Farben bleiben kräftig und die Zeichnung ist in allen Bereichen gut. (Bild: PROTECTOR) |
Im Gegenlicht: Nur wenig Überstrahlen um den Scheinwerfer und gute Zeichnung in den hellen und mittleren Bereichen, aber etwas mehr Rauschen in den Schatten. (Bild: PROTECTOR) |
Schwieriges Licht
Der Bildeindruck, den die Basler-Kamera bei Low-Light hinterlässt, ist ausgesprochen positiv. Naturgemäß flacht sich die Dynamik zwar etwas ab, aber es bleibt dennoch ausreichend Zeichnung in allen Bildbereichen. Die Automatik pegelt sich gut ein und sorgt dafür, dass Lichter und Schatten gleichermaßen gut erfasst werden. Trotz der schwachen Beleuchtung wirkt das Bild relativ klar und besitzt dank wenig Rauschen auch genügend Schärfe und Auflösung. Die Farbdarstellung zeigt zwar minimale Schwächen bei den Rottönen, ist insgesamt aber sehr sauber, so dass alle Tafeln gut differenzierbar bleiben.
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Blendensteuerung
Auflösungen: 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: simultanes Multi-Streaming
Onvif-Version: noch nicht implementiert
Anschlüsse: 1 x RJ45, 8-Pin-Anschluss für Gleichstromversorgung, digitales I/O und RS485
Leistungsaufnahme: max. 3,5 W
Empf. VK-Preis: 800,- Euro
In der Gegenlichtprüfung überzeugt die BIP2-1300c-dn ebenfalls mit einer guten Leistung. Die dunklen Bildpartien rauschen nun zwar etwas stärker und sind nicht mehr völlig durchgezeichnet, dafür werden allerdings die helleren Bildteile sehr gut wiedergegeben. Hierzu trägt auch bei, dass das Überstrahlen um die Lichtquelle nur moderat ausfällt und alle restlichen Bereiche davon kaum betroffen sind. Die Farbwiedergabe ist noch relativ kräftig, Hauttöne und Farbtafeln werden gut erfasst. Beim An- und Ausschalten reagiert die Kamera zügig und die Automatik regelt das Bild gleichmäßig nach.
Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Video-Security Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH |