Artikel aus VIEW 02.11 (Kundenmagazin der Videor E. Hartig GmbH)
Und es ward Licht
Kriterien für eine professionelle Beleuchtung in der VideoüberwachungDie Bedeutung einer professionellen Beleuchtung in der Videoüberwachung kann kaum hoch genug eingeschätzt werden. Ohne Licht rauschen die Bilder, so dass schlimmstenfalls nichts mehr zu erkennen ist. Welche Möglichkeiten die aktuelle Technik bietet und welche Punkte bei Auswahl und Installation beachtet werden sollten, ist Thema des Fachartikels.Gleich nach Himmel und Erde erschuf Gott das Licht. Und nicht nur das: Gott sah auch, „dass das Licht gut war“. So heißt es zumindest in der Schöpfungsgeschichte im 1. Buch Mose. Bezogen auf die Videoüberwachung kann man sagen, dass Licht nicht nur gut, sondern unverzichtbar ist. Vollständige Dunkelheit zu überwachen macht einfach wenig Sinn. Einer professionellen Beleuchtung kommt daher bei zahlreichen Applikationen eine besondere Bedeutung zu. Denn so einfach wie Gott, der einfach nur „Es werde Licht“ sagen musste, „und es ward Licht“, haben wir es leider nicht. Produkte müssen passend zum jeweiligen Einsatzort und -zweck ausgewählt und dann auch noch richtig installiert werden. Welche Möglichkeiten bieten die aktuellen Technologien? Was sind die jeweiligen Vor- und Nachteile? Was gilt es bei der Installation zu beachten? Gibt es Besonderheiten bei der IP-basierten Videoüberwachung?
Was ist Licht?
Keine Sorge, an dieser Stelle folgt keine wissenschaftliche Abhandlung. Es sollen nur die für die Praxis wesentlichen Grundlagen vermittelt werden. Licht ist Energie in Form von elektromagnetischen Strahlungen, die aber nur zu einem geringen Teil vom menschlichen Auge überhaupt gesehen werden können. Der sichtbare Bereich liegt etwa bei einer Wellenlänge zwischen 380nm und 740nm. Genau lässt sich die Grenze nicht ziehen, da die Wahrnehmung nicht abrupt, sondern allmählich abnimmt. Zum Teil wird in der Fachliteratur auch von einem geringeren Bereich zwischen 400nm (violett) und 700nm (rot) ausgegangen. Dazwischen liegen alle weiteren Farben, wie Blau, Grün, Gelb etc., die zusammengenommen als Weißlicht erscheinen. Eine Kamera kann aber im Gegensatz zum menschlichen Auge auch Wellenlängen jenseits der genannten Werte wahrnehmen. Wellenlängen, die zwischen 700nm und 1100nm liegen, werden als Nahinfrarot bezeichnet und können von einer Kamera im Schwarz-/ Weißmodus erfasst und so z.B. auf einem Monitor dargestellt werden.
Weißlicht- oder Infrarot-Scheinwerfer?
Als erstes muss entschieden werden, ob der jeweilige Bereich nachts in Farbe oder in Schwarz/Weiß überwacht werden soll, ob also Weißlicht- oder Infrarot- Scheinwerfer zum Einsatz kommen sollen. Weißlicht- Scheinwerfer mit einem Wellenlängenbereich von 400nm bis 700nm werden häufig von Endanwendern bevorzugt, da die Farbbilder zusätzliche Informationen beinhalten und unsere Sehgewohnheiten sich an sie gewöhnt haben. Zudem haben die Scheinwerfer, wenn sie dauerhaft eingeschaltet sind und nicht nur bei detektierter Bewegung, eine präventive Funktion, da ihr grelles Licht abschreckend wirkt. Allerdings sollte ihr Einsatz dennoch gut überlegt sein, denn Personen, die auf dem benachbarten Grundstück wohnen oder arbeiten, könnten durch die sehr hellen Scheinwerfer belästigt werden. Diskreter sind Infrarot-Scheinwerfer, deren Licht – je nach Wellenlänge – kaum oder überhaupt nicht zu erkennen ist. Bei einer Wellenlänge von 715nm bis 730nm erscheint das Licht als rotes Leuchten wie bei einer Verkehrsampel. Bei 815nm bis 850nm ist das Licht nur noch als leichtes rötliches Schimmern wahrzunehmen. Liegt die Wellenlänge zwischen 940 bis 950nm, ist das Licht vollkommen unsichtbar für das menschliche Auge. Allerdings bekommen auch Kameras, je höher die Wellenlänge ist, Schwierigkeiten die Bilder korrekt einzufangen. Daher werden bei Wellenlängen von 940nm bis 950nm Kameras mit sehr hoher Empfindlichkeit und hochperfomanten Objektiven benötigt.
Wahl der Leuchtmittel
Glühlampen, zu denen auch Halogenlampen zählen, eignen sich aufgrund der geringen Effizienz nur sehr bedingt für den Einsatz in der Videoüberwachung, da gut 90 Prozent der Leistung nicht in Licht, sondern in Wärme umgesetzt werden. Wenn also nicht gerade Ihre Heizung ausgefallen ist oder Sie den Einbrechern einen besonders warmen Empfang bereiten wollen, sollten Sie auf diese Art Leuchtmittel verzichten. Hochdruck- Gasentladungslampen oder auch HID-Lampen eignen sich prinzipiell für CCTV-Anwendungen, da sie eine gute Farbwiedergabe haben und mit bis zu 12.000 Betriebsstunden langlebig sind. Allerdings starten sie sehr langsam und benötigen bis zu drei Minuten, bis sie die volle Helligkeit erreicht haben. Hat man sie einmal ausgeschaltet, muss man warten, bis man sie wieder anschalten kann, um das Leuchtmittel nicht zu beschädigen. Aus diesem Grund wird heute bei professioneller CCTV-Beleuchtung fast ausschließlich auf LED-Technologie zurückgegriffen, die äußerst effizient ist und eine Betriebsdauer von bis zu 100.000 Stunden ermöglicht. Leuchtdioden sind elektronische Halbleiter-Bauelemente, die Licht ausstrahlen, wenn in Durchlassrichtung Strom fließt. Im Gegensatz zu Glühlampen handelt es sich also nicht um thermische Strahler.
Strahlausbreitung
Vor der Installation muss entschieden werden, welche Strahlausbreitung benötigt wird, also wie groß der Winkel des zu beleuchtenden Bereichs ist. Die Strahlausbreitung muss dabei dem Blickfeld der Kamera entsprechen. Fängt die Kamera nur einen schmalen, weiter entfernten Bereich ein, sollte ein Spot-Scheinwerfer mit einem spitzen Winkel gewählt werden, der eine entsprechende weite Leuchtreichweite vorzuweisen hat. Überwacht die Kamera hingegen einen breiten Bereich mit einem weitwinkligen Objektiv, ist ein Scheinwerfer mit einem Winkel von z.B. 60° vorzuziehen. Generell gilt: Je spitzer der Winkel, umso weiter kann der Scheinwerfer strahlen, so dass bei einer Strahlausbreitung von 5° Reichweiten von bis zu 700 Metern möglich sind. Wenn der Winkel erst vor Ort genauer spezifiziert werden kann, ist die Adaptive Illumination™ Technologie von Raytec praktisch, die eine flexiblere Einstellung der Strahlausbreitung und damit auch der Reichweite am Einsatzplatz selbst ermöglicht. Soll ein Gebiet ausgeleuchtet werden, das gleichermaßen weit entfernte Bereiche beinhaltet als auch große Flächen, muss gegebenenfalls die Anzahl der Scheinwerfer erhöht werden. Hierbei gilt die Faustregel: Um die Reichweite der Beleuchtung bei gleicher Intensität zu verdoppeln, benötige ich vier Scheinwerfer anstelle von einem.
Auswahl von Kamera und Objektiv
Generell sollte für die Überwachung bei wenig Licht bzw. Dunkelheit, auch wenn Beleuchtung zum Einsatz kommt, eine Kamera mit einer hohen Empfindlichkeit und Tag-/Nachtfunktionalität gewählt werden, die über einen schwenkbaren IR-Sperrfilter verfügt und automatisch in den Schwarz-/Weißmodus wechselt, wenn die zur Verfügung stehende Lichtmenge abnimmt. Bei der Auswahl des Objektivs sollte auf einen möglichst niedrigen Wert beim Blendenbereich (F) geachtet werden – einfach ausgedrückt: Je niedriger der F-Wert, desto mehr Licht kommt beim Kamerasensor an. Besonders gut eignen sich Objektive mit asphärischer Technologie, die auch bei wenig Licht gute Bilder produzieren, und natürlich auch IR-korrigierte Optiken. Insbesondere wenn Bereiche von überschaubarer Größe überwacht und beleuchtet werden sollen, bieten sich auch Kameras mit bereits integrierter Beleuchtung an, mit denen ebenfalls Reichweiten von bis zu 80 Metern realisiert werden können. Diese sind eine kosteneffektive Alternative und sollten daher bei kleineren Applikationen stets berücksichtigt werden.
Besonderheiten bei IP
Bezogen auf den Einsatz in IP-basierten Videoüberwachungsanlagen kommt der Beleuchtung eine noch größere Bedeutung zu als bei analogen Systemen. Zum einen nimmt mit steigender Auflösung der IP Kameras die Empfindlichkeit ab, so dass ohne zusätzliche Beleuchtung die Bilder in einem einzigen Rauschen untergehen. Darüber hinaus müssen neben dem Wunsch, hochqualitative Videobilder zu erzielen, noch weitere Faktoren berücksichtigt werden, wie die Reduktion des Bandbereiten- und des Speicherbedarfs und die Unterstützung von in der Kamera oder in der Software implementierter Analysefunktionen. Mit der passenden Beleuchtung können der Bandbreiten- und der Speicherbedarf um bis zu 80 Prozent reduziert werden. Dies resultiert daraus, dass das Bildrauschen eine effiziente Komprimierung des Videosignals erschwert und die Daten – bei einem starken Rauschen – fast umkomprimiert übertragen werden. Also sollte gerade bei der IP-basierten Überwachung Wert auf eine hervorragende Beleuchtung gelegt werden. Wenn zusätzlicher Verkabelungsaufwand vermieden werden soll, können auch Scheinwerfer verwendet werden, die, wie zahlreiche IP-Kameras, mit Power-over-Ethernet arbeiten.
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