Широкий динамический диапазон — Пресс-центр — Полезные статьи и ссылки — Полезные статьи и ссылки

Широкий динамический диапазон (WDR) — что это такое и как эта технология применяется в повседневном видеонаблюдении? В этой статье мы расскажем, какие проблемы могут быть связаны с динамическим диапазоном изображения и как с ними справиться.

Динамический диапазон — это разница в уровне освещенности между самой темной и самой светлой точками конкретного кадра.

В пасмурный день, когда тени практически отсутствуют, динамический диапазон будет низким. Нет ни насыщенных черных участков, ни слишком ярких. В то же время в солнечный день, когда образуются четкие тени, возникает существенный контраст между яркими и темными областями. Такое явление называется «широким динамическим диапазоном» (WDR) или «высоким динамическим диапазоном» (HDR). 

IP-камера без функции широкого динамического диапазона

 

AXIS P3384-VE в режиме широкого динамического диапазона
 

В природе встречаются динамические диапазоны, далеко выходящие за пределы воспринимаемых камерой или человеческим глазом границ. Например, такая ситуация возникает, когда вы снимаете человека на фоне ярко освещенного окна. В этом случае камера либо корректно экспонирует человека и полностью высветляет предметы за окном, либо отдает приоритет тому, что происходит на улице, делая изображение основного объекта недоэкспонированным и темным. Динамический диапазон между человеком и пейзажем за окном шире, чем может воспринять камера.

 

Широкий динамический диапазон (Wide Dynamic Range, WDR) — это технология, позволяющая расширить рабочий диапазон камеры между самыми темными и самыми светлыми участками изображения.

Существуют различные способы увеличения динамического диапазона, и для достижения наилучшего результата многие решения используются совместно.

Самым простым способом является тот, который компания Axis называет «динамическим контрастом». Эта функция встроена в большинство наших видеокамер. С помощью функции динамического контраста матрица камеры способна захватить изображение с большей глубиной цвета (внутреннее свойство, определяющее динамический диапазон), чем та, которую камера затем способна передать.

Затем камера выполняет специальную процедуру тональной компрессии, при которой некоторые уровни яркости пропускаются, чтобы снизить глубину цвета до уровня, соответствующего возможностям экрана компьютера. При такой компрессии учитываются и самые темные, и самые светлые участки, и в результате и те, и другие отображаются более детально.

Существует два типа тональной компрессии. При глобальной тональной компрессии все пиксели обрабатываются одинаково, что означает исключение одних и тех же уровней на всех участках изображения. При локальной тональной компрессии для каждого участка изображения решение о том, какие уровни должны быть исключены, принимается отдельно. Локальная компрессия требует значительно больше процессорных ресурсов, но обеспечивает исключительное качество результата.

 

Абсолютно иная технология, позволяющая увеличить динамический диапазон, называется «динамическим захватом».

При использовании функции динамического захвата камера делает несколько быстрых последовательных снимков одного и того же объекта с разными уровнями экспозиции. Затем эти снимки объединяются в единое целое таким образом, что и самые светлые, и самые темные их участки сохраняются.

Такое композитное изображение будет обладать гораздо большей глубиной цвета — больше той, с которой может справиться экран компьютера. Поэтому, как и в случае с динамическим контрастом, необходимо применять тональную компрессию.

Для получения нескольких снимков объекта за время, за которое обычно снимается один кадр, требуется матрица с высочайшей скоростью и чувствительностью. Но при этом результирующее изображение с широким динамическим диапазоном будет потрясающим. Такая технология сегодня применяется в некоторых камерах Axis.

 

Если наблюдение ведется за областями с большим контрастом между яркими и темными зонами, убедитесь, что в вашей камере включена функция широкого динамического диапазона.

Эта функция может существенно повысить качество видеонаблюдения. Для сложных условий наблюдения вам может понадобиться камера с продвинутыми функциями широкого динамического диапазона, например с функцией динамического захвата.

Источник – www.axis.com

 

HDR: расширенный динамический диапазон

Изображения с расширенным динамическим диапазоном (High dynamic range — HDR) позволяют фотографам отобразить больше тональных деталей, чем данная камера способна запечатлеть в одном снимке. Это открывает заново условия освещённости, которые ранее были непригодны для съёмки — по чисто техническим соображениям. Новая функция «Слияние в HDR» в Photoshop позволяет фотографу объединить серию экспозиций, снятых с вилкой (брекетингом), в одно изображение, которое содержит в себе тональные детали из всей серии.

	→
снимок без HDR		с использованием HDR

Автором примера является Kyle Kruchock (однако пример был сильно изменён).

Бесплатный сыр, однако, бывает только в мышеловке: попытка расширить тональный диапазон неизбежно удаётся за счёт снижения контрастности отдельных тонов. Умение использовать слияние в HDR в Photoshop может помочь вам извлечь максимум из вашего динамического диапазона в сложных условиях освещённости — сохранив при этом разумную контрастность.

Мотивация: дилемма динамического диапазона

По мере того как цифровые сенсоры достигают всё большего разрешения и, соответственно, меньших размеров пикселей, одно из качеств изображения, которое никак от этого не выигрывает — это динамический диапазон. В частности, это заметно при использовании компактных цифровых камер с разрешением порядка 8 мегапикселей, поскольку они больше прежнего подвержены засветкам или шумам в тенях. Потом, в некоторых сценах просто содержится больший диапазон яркостей, чем в состоянии передать современные цифровые камеры — любого типа.

«Хорошей новостью» является то, что практически любая камера в состоянии охватить большой динамический диапазон — просто не за один снимок. Просто варьируя выдержку, большинство цифровых камер могут изменить количество света, попавшего на сенсор, в 50 000 раз или более. Съёмка большого динамического диапазона пытается использовать эту характеристику посредством создания изображений, собранных из нескольких экспозиций, которые в сумме могут значительно превзойти динамический диапазон одиночной экспозиции.

Когда использовать HDR-изображения

Я предложил бы использовать HDR, только когда распределение яркости в сцене не может быть легко скомпенсировано использованием градиентного фильтра (GND), поскольку фильтры GND расширяют динамический диапазон, сохраняя при этом локальный контраст. Идеально подходят для применения градиентных фильтров сцены с простой геометрией освещения, такой как линейный переход от света к тени, который часто встречается в пейзажной фотографии (где относительно тёмная земля переходит в яркое небо).

Фильтр GND

Результат

На контрасте, сцена, распределение яркостей в которой не может быть легко скомпенсировано с использованием фильтра GND, показана на примере взгляда из арки.

Распределение яркости	Недодержка	Передержка

Мы видим, что на снимке присутствует примерно три тональных области с резкими переходами на границах — соответственно, требуется специальный градиентный фильтр. Глядя на эту картину глазами, мы могли бы различить детали как внутри арки, так и вне её, поскольку наши глаза адаптируются к изменениям яркости. Цель применения HDR в данной главе — лучше

представить, что мы могли бы увидеть своими глазами, посредством техники, называемой тональным отображением.

Внутренняя обработка файла HDR

Photoshop создаёт файл HDR, используя информацию EXIF каждого из снимков серии, чтобы определить длину выдержки, диафрагму и чувствительность ISO. В дальнейшем эта информация используется для оценки количества света, полученного из каждой части изображения. Поскольку этот свет может существенно варьироваться по интенсивности, Photoshop создаёт файл HDR, используя для описания каждого из каналов цветности 32 бита (в отличие от обычных 16 или даже 8 бит, как это описано в главе, посвящённой глубине цветности изображения). Действительным преимуществом является то, что в файлах HDR эти добавленные биты используются для создания относительно широкой шкалы яркостей, которую можно скорректировать для нужд вашего изображения. Важное отличие состоит в том, что эти добавочные биты используются иначе, чем таковые в 16-битных изображениях, которые всего лишь определяют оттенки более точно (см. главы о формате RAW и о постеризации). Обычные 8 и 16-битные изображения мы будем далее обозначать как малодиапазонные (low dynamic range — LDR) по сравнению с 32-битными.

32-битный формат файла HDR описывает расширенный динамический диапазон, используя свою разрядность для записи действительных чисел, известной также как экспоненциальная запись. Действительное число состоит из мантиссы (десятичного дробного числа от 1 до 10) и порядка, т.е., 10 в некоторой степени, например, 5.467×10³, в отличие от обычных 0-255 (для 8 бит) или 0-65535 (для 16 бит) целочисленных единиц цветности. Таким образом файл изображения может передать яркость 4,300,000,000 простокак 4.3x10⁹, что было бы слишком много даже для 32-битных целых чисел.

Заметно, что запись действительных чисел выглядит изящнее и более кратко, но как это помогает компьютеру? Почему бы просто не добавлять больше бит, чтобы определить соответствующие большие числа, и как следствие, большой динамический диапазон? Вспомним, что в обычных файлах форматов LDR гораздо больше бит используется на разницу в светлых тонах, чем в тёмных (об этом подробно рассказывает отдельная глава, посвящённая коррекции гаммы). В результате по мере увеличения числа бит всё большая их часть будет потрачена на более точное описание цвета вместо расширения динамического диапазона.

Представление выделения бит под увеличение яркости

Примечание: данное представление является качественной оценкой и зависит от прочих факторов, таких как разрядность экрана, гамма монитора и т.д. Сокращение дистанции между битами для более ярких значений является следствием того, что обычные 8 и 16-битные файлы JPEG гамма-кодированы, что может в действительности помочь расширить динамический диапазон для малоразрядных файлов; но по мере увеличения разрядности гамма-кодирование становится всё менее и менее эффективным.

Файлы HDR решают эту дилемму снижения эффективности в LDR посредством использования действительных чисел, которые пропорциональны настоящим значениям яркости изображения (коэффициент гаммы равен 1, то есть, гамма линейная). Тем самым обеспечивается равномерное распределение бит по динамическому диапазону, отсутствует концентрация в ярких тонах — то есть, биты используются более эффективно. Далее, использование действительных чисел обеспечивает запись всех оттенков с одинаковой относительной точностью, поскольку такие числа, как 2.576×10³ и 8.924×10⁹, имеют одинаковое число значащих цифр (четыре), несмотря на то, что второе число более чем в миллион раз больше.

Примечание: так же как высокая разрядность изображения не означает, что в нём содержится больше оттенков цвета, широкий динамический диапазон файла сам по себе не гарантирует большого динамического диапазона изображения, если он не представлен в изображаемом предмете.

Все эти дополнительные биты, которые обеспечивает нам формат HDR, великолепны и позволяют нам по сути отображать практически бесконечный диапазон яркостей. Проблема в том, что дисплей вашего компьютера (или итоговый фотоотпечаток) может передать только ограниченную шкалу яркости. Данная глава соответственно фокусируется на том, как создать файлы HDR и впоследствии преобразовать их в обычное 8 или 16-битное изображение, которое можно посмотреть на экране монитора или отправить на печать. Этот процесс обычно называют тональным отображением.

Подготовка почвы

Поскольку создание HDR-изображения требует серии экспозиций с идентичным позиционированием, важна стабильность штатива. Photoshop имеет функцию, которая пытается выравнивать изображения в случае, если камера перемещалась между снимками, однако наилучшие результаты достигаются, если на неё не рассчитывать.

Не забудьте сделать как минимум три экспозиции, хотя для оптимальной точности рекомендуется пять. Увеличение числа экспозиций позволяет алгоритму HDR лучше оценить, как ваша камера преобразует свет в цифровые значения (кривую чувствительности цифрового сенсора)— создавая более равномерное тональное распределение. Пример с видом из арки лучше решается несколькими промежуточными экспозициями в дополнение к двум показанным ранее.

Эталон	-1 ступень	-2 ступени	-3 ступени

Важно, чтобы на наиболее тёмной из экспозиций не содержалось засветок в областях, где вы хотите ухватить детали. Наиболее яркая экспозиция должна показывать самые тёмные области изображения с достаточно высокой яркостью, чтобы они были относительно бесшумны и чётко видны. Каждая экспозиция должна быть отделена от соседней одной-двумя ступенями, и в идеале они должны быть получены изменением выдержки, а не диафрагмы или чувствительности ISO. Помните, что каждая ступень диафрагмы означает увеличение (+1 ступень) или сокращение (-1 ступень) пропускаемого света вдвое.

Заметим заодно ещё один недостаток HDR-изображений: они требуют относительно статического предмета съёмки в связи с необходимостью получения нескольких независимых экспозиций. Предыдущий пример с океаном на закате, следовательно, был бы не слишком уместен для использования техники HDR, поскольку волны значительно смещались бы между экспозициями.

Создание 32-битного файла HDR в Photoshop

Мы используем Adobe Photoshop, чтобы преобразовать последовательность экспозиций в одно изображение, которое использует тональное отображение для передачи того, что мы могли бы увидеть своими глазами. Прежде чем тональное отображение станет возможно, нам потребуется объединить все экспозиции в один 32-битный файл HDR.

Откройте инструмент HDR (File→Automate→Merge to HDR) и загрузите все экспозиции; для показанного выше примера использовалось четыре снимка. Если снимки не были сделаны со стабильного штатива, на этом шаге может потребоваться включить выравнивание (Attempt to Automatically Align Source Images), что существенно увеличивает время обработки. Нажав «OK», вы вскоре увидите сообщение «Расчёт функции чувствительности камеры» (Computing Camera Response Curves).

Когда компьютер закончит обработку, он покажет окно с комбинированной гистограммой. Photoshop вычисляет точку белого, но в результате его вычислений яркие части изображения зачастую оказываются засвечены. Вы можете сдвинуть точку белого к правой границе пиков гистограммы, чтобы получить все яркие детали. Полученное значение применяется только в целях просмотра, его потребуется определить более точно позже. Нажав «OK», вы получите 32-битное HDR-изображение, которое можно в этот момент сохранить. Учтите, что изображение может в этот момент выглядеть достаточно тёмным; только после преобразования в 16 или 8-битное изображение (с использованием тонального отображения) оно станет более похожим на желаемый результат.

На этом этапе, в виде 32-битного файла HDR, к изображению могут быть применены лишь немногие способы обработки, так что хранить его в таком виде иначе, как в целях архивации, практически бесполезно. Одной из доступных функций является компенсация экспозиции (Image→Adjustments→Exposure). Вы можете попробовать увеличить экспозицию, чтобы увидеть все скрытые детали в тенях, или уменьшить её, чтобы увидеть все скрытые яркие детали.

Использование тонального отображения HDR в Photoshop

Используем Adobe Photoshop для преобразования 32-битного HDR-изображенияв 16 или 8-битный файл LDR, применив тональное отображение. Это потребует от нас принципиальных решений о типе тонального отображения, в зависимости от предмета съёмки и распределения яркости в фотографии.

Запустите преобразование изображения в обычное 16-битное (Image→Mode→16 Bits/Channel), и вы увидите инструмент преобразования HDR. Можно выбрать один из четырёх методов тонального отображения, как описано ниже.

Экспозиция и гамма	Этот метод даёт вам возможность скорректировать экспозицию и гамму вручную, что служит эквивалентом изменению яркости и контраста, соответственно.
Компрессия яркости	У этого метода нет параметров настройки, он применяет специальную тональную кривую, которая значительно сокращает контраст ярких частей, чтобы высветлить и сохранить контраст в остальном изображении.
Эквализация гистограммы	Этот метод пытается перераспределить гистограмму HDR в диапазон контрастности обычного 16 или 8-битного изображения. В нём применяется специальная тональная кривая, которая растягивает пики гистограммы, так чтобы она стала более однородной. Обычно это наилучшим образом работает для гистограмм, в которых есть несколько относительно узких пиков без пикселей в промежутках.
Локальная адаптация	Это наиболее гибкий метод и, пожалуй, наиболее используемый фотографами. В отличие от трёх предыдущих, этот метод меняет яркость частей изображения на попиксельной основе (аналогично повышению локального контраста). Тем самым глаз обманывается, полагая, будто контрастность изображения выше, что зачастую критично для потерявших контрастность HDR-изображений. Этот метод позволяет изменять тональную кривую для лучшего соответствия изображению.

Прежде чем использовать любой из этих методов, сперва может быть полезно определить точки белого и чёрного, используя движки на гистограмме изображения (основы этой концепции изложены в главе «Photoshop: используем «Уровни»»). Нажмите на двойную стрелку рядом с пунктом «Тональные кривые и гистограмма» (Toning Curve and Histogram), чтобы получить гистограмму изображения и движки.

Заключительная часть данной главы фокусируется на параметрах настройки метода «локальной адаптации», поскольку он, вероятно, является наиболее используемым и обеспечивает максимальную степень свободы.

Концепция: тональная иерархия и контрастность изображения

В отличие от трёх остальных методов преобразования, локальная адаптация необязательно сохраняет общую иерархию тонов. Она транслирует интенсивности пикселей не цельной тональной кривой, а с учётом значений окружающих пикселей. Это означает, что в отличие от использования тональной кривой, тона на гистограмме могут быть не просто растянуты и сжаты, но могут и пересекаться в позициях. Визуально это означает, что часть изображения, которая изначально была темнее другой части, может получить аналогичную яркость или даже стать ярче — пусть даже ненамного.

Недодержка	Передержка	Композит с нарушением тональной иерархии

Очевидным примером случая, когда тональная иерархия сохраняется, является использование градиентного фильтра для расширения динамического диапазона (хотя это не является примером работы локальной адаптации). В этом примере, несмотря на то что морская пена и блестящие камни на переднем плане в действительности темнее, чем поверхность океана на расстоянии, итоговое изображение передаёт океан вдалеке как более тёмный. Ключевая концепция состоит в том, что при переходе к дальней части картины наши глаза адаптируются к изменению яркости (как при взгляде на яркое небо), тогда как на ближней дистанции адаптироваться незачем. Имитация этой характеристики зрения может рассматриваться как цель метода локальной адаптации — в частности, для распределений яркости, которые более сложны, чем простой вертикальный переход, как на берегу океана на закате.

Пример более комплексного распределения яркости показан ниже для трёх изображений статуи. Мы называем контраст на большой части изображения общим, тогда как изменения контраста в малых частях называются локальной контрастностью. Метод локальной адаптации старается сохранить локальную контрастность, снижая общую (аналогично тому, что происходит с примером заката в океане).

Оригинал	Высокая общая контрастность Низкая локальная контрастность	Низкая общая контрастность Высокая локальная контрастность

На примере выше проиллюстрировано визуально, как локальный и глобальный контраст влияют на изображение. Обратите внимание, как крупномасштабные (глобальные) полосы света и тени преувеличены в случае высокой общей контрастности. Наоборот, в случае с низкой глобальной контрастностью лицо статуи в анфас имеет практически одинаковую яркость с профилем.

Исходное изображение смотрится прекрасно, поскольку все тональные зоны чётко видны и показаны достаточно контрастно, чтобы выглядеть объёмно. Теперь предположим, что мы начали со среднего изображения, которое было бы идеальным вариантом для преобразования в HDR. Тональное отображение методом локальной адаптации наверняка создало бы изображение, похожее на крайнее правое (хотя, возможно, не настолько утрированное), поскольку оно сохранило бы локальную контрастность, уменьшив при этом общую (тем самым сохраняя текстуру тёмных и светлых зон).

Преобразование HDR методом локальной адаптации

Дистанция, которая отличает локальную контрастность от общей, задаётся радиусом. Радиус и порог аналогичны параметрам маски нерезкости, используемой для локального улучшения контрастности. Большая величина порога повышает локальный контраст, но при этом существует риск возникновения дефектов гало, тогда как чрезмерно малый радиус может придать изображению блёклость. Для любого выбранного изображения рекомендуется подбирать оба параметра для получения нужного эффекта, поскольку их идеальное сочетание зависит от изображаемого предмета.

Вдобавок к подбору величин радиуса и порога практически всегда требуется коррекция тональной кривой изображения. Этот подход идентичен описанному в главе об использовании кривых, где малые и плавные изменения в форме кривой практически всегда идеальны. Такая кривая показана для нашего примера с аркой вместе с результатом её применения.

Преобразование в Photoshop CS2	Результат работы метода локальной адаптации

HDR-изображения, преобразованные в 8 или 16 бит, зачастую требуют доработки с целью повышения точности цветопередачи. Лёгкое использование уровней и коррекции насыщенности может невероятно улучшить проблемные зоны в изображении. В общем, зоны, прибавившие в контрасте (более крутой участок тональной кривой), покажут заодно усиление насыщенности цвета, тогда как при уменьшении контраста происходит обратное. Изменения в насыщенности порой могут быть желаемыми, как при высветлении теней, но в большинстве других случаев их следует избегать.

Основная проблема метода локальной адаптации в том, что он не может отличить падающий свет от отражённого. В результате он может ошибочно затемнить натурально-белые текстуры и высветлить более тёмные. Помните об этом, подбирая радиус и порог, так чтобы минимизировать данный эффект.

Совет: используйте HDR для снижения шума в тени

Даже если изображаемая сцена не требует расширения динамического диапазона, итоговое фото всё же может выиграть от его побочного эффекта: снижения шума в тени. Замечали, что цифровые изображения всегда более шумные в тени, чем в ярких зонах? Происходит это потому, что соотношение сигнал-шум в изображении выше, когда светосигнал сильнее. Вы можете обратить это себе на пользу, объединяя правильно выдержанное изображение с передержанным. Photoshop всегда использует для передачи выбранного тона наиболее выдержанное изображение — таким образом собирая больше света в деталях в тени (при этом без передержки).

Рекомендации

Помните, что HDR-изображения абсолютно новы — в частности, в сфере цифровой фотографии. Существующие инструменты наверняка будут значительно улучшаться; в настоящее время не существует и может никогда не появиться автоматический одношаговый процесс преобразования HDR-изображений в приятно выглядящий экранный или печатный вид. Следовательно, хорошие преобразования HDR для получения реалистичных и приятных глазу изображений требуют значительной работы и эксперимента.

Вдобавок, неверно преобразованные или проблематичные HDR-изображения после преобразования могут выглядеть блёкло. И хотя первым шагом к исправлению положения следует считать изменение параметров преобразования, применение повышения локального контраста может также дать неплохие результаты.

Как и со всеми новыми инструментами, старайтесь не злоупотреблять их использованием. Проявляйте осторожность, нарушая исходную тональную иерархию изображений; не ждите, что глубокая тень станет практически такой же светлой, как яркое небо. В примере с аркой освещённое солнцем здание и небо являются самыми яркими объектами, и они остаются такими в итоговом изображении. Чрезмерное редактирование в процессе преобразования из HDR запросто может привести к потере реализма изображения. В конечном счёте HDR следует использовать, только когда это необходимо; наилучшие результаты всегда могут быть достигнуты, если начать с хорошего освещения.

BSP Security — Что такое WDR и как он работает!

WDR (Wide Dynamic Range)

Одним из главных направлений в развитии систем видео наблюдения, наряду с увеличением чувствительности и разрешения матриц, является расширение динамического диапазона.

Динамический диапазон камеры – это охват тех тонов, которые она может распознать между черным и белым. Чем больше динамический диапазон, тем больше этих тонов могут быть записаны и тем больше деталей может быть извлечено из темных и светлых участков снимаемой сцены. Каждый пиксель в изображении представляет один фотодиод на сенсоре камеры. Фотодиоды собирают фотоны света и превращают их в электрический заряд, который затем преобразуется в цифровые данные. Чем больше фотонов, которые собираются, тем больше электрический сигнал и тем ярче будет в изображении пиксель. Если фотодиод не собирает никаких фотонов света, то никакой электрический сигнал не будет создан и пиксель будет черным.

Динамический диапазон камеры может быть описан как соотношение между максимальной (при насыщении пикселя) и минимальной (на уровне погрешности считывания) измеримой интенсивностью света. Наиболее распространённой единицей измерения динамического диапазона цифровых камер является f-ступень, которая описывает разницу в освещённости в степенях числа 2. Контраст 1024:1 в таком случае может быть также описан как динамический диапазон из 10 f-ступеней (поскольку 210 = 1024). В зависимости от применения, каждая f-ступень может быть также описана как «зона» или «eV»

В то время как увеличение разрешения имеет обратную сторону (приводит к увеличению потока и затрат на хранение видеоданных), увеличение динамического диапазона всегда в приоритете: чем больше диапазон, тем меньше на изображении будет засвеченных участков (свет из окон офиса) и темных участков — черных пятен (тень от зданий и т д.). И в половине случаев реальных уличных инсталляций — прирост по динамическому диапазону даже более важен чем прирост по разрешению. 

В обычной камере если в кадре одновременно присутствуют участки разной освещенности (например, яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости. В результате яркие объекты оказываются темнее (ближе к серому) и темные – светлее (тоже ближе к серому). Таким образом, теряется контрастность изображения. С помощью WDR можно качественно снять, к примеру, лицо человека, даже если свет падает из-за его спины, и обычная камера в этом случае фиксирует лишь темный силуэт.

 

WDR – что это?

WDR, буквально Wide Dynamic Range — широкий динамический диапазон (или функция расширения динамического диапазона) является атрибутом системы формирования изображения, обеспечивающим получение большей детальности сцены при контрастном изображении – наличии в кадре ярких и темных участков.

Благодаря этой технологии, которая обеспечивает возможность съемки видео с расширенным динамическим диапазоном, происходит более подробная обработка затемненной области изображения без увеличения насыщенности его более яркой части. Зона действия функции WDR не ограничена, что позволяет получать более четкое изображение чем при использовании обычной подсветки BLC. При помощи WDR два поля (яркого света и зоны затемнения), получаемые за счет высокой выдержки для хорошо освещенных участков и низкой — для затемненных, совмещаются в одно изображение. Таким образом, финальное изображение является совмещением двух одновременно снимаемых областей, что обеспечивает высокое качество итоговой картинки.

Далее приведен пример включенной функции WDR в камере BSP-BO20-VF-01. В этой модели функция WDR реализована аппаратно. Динамический диапазон данной камеры 100 dB. Регулировка контрастности WDR происходит в web интерфейсе камеры.

 

Какие типы WDR бывают?

— WDR (Она же RealWDR, она же DoubleScan для двойного сканирования либо QuadroScan для четырехкратного сканирования соответственно) – аппаратная реализация WDR.

— DWDR (DigitalWDR, программный WDR, ATR и т. д.)  — программная реализация WDR.

Аппаратная реализация: за один кадр матрица делает  два сканирования (четыре для QuadroScan) с различной выдержкой. Одно сканирование – с длинной выдержкой, для осветления всех темных участков. Второй скан – короткая выдержка, для корректного отображения пересвеченных участков. Участки суммируются и получается полностью разборчивый кадр.
Программная реализация –не такая эффективная, как аппаратная. DWDR обрабатывает обычное изображение, аналогично программе Adobe Photoshop, увеличивая яркость на темных участках и уменьшая шумы. Темные участки становятся более разборчивы в случае применения реального сжатия (2-3 mbps для мегапиксельного видео) и обычного офисного монитора (имеющего проблемы с отображением всех градаций серого). При среднем и сильном сжатии потока кодек игнорирует малые перепады яркости, и «почти черный» становится черным. А если кодек и пропустил нижнюю градацию – её не пропустит матрица монитора, при содействии потери градаций по причине не оптимальности угла обзора наблюдателя. Поэтому в реальной ситуации при включении DWDR мы видим улучшение детализации на темных участках. 

Широкий динамический диапазон WDR в видеокамерах наблюдения

Снимая видеокамерой наблюдения темный объект с отдельными яркими участками, вы не сможете рассмотреть на видео какие-либо его конкретные детали. Эта разница в освещении и есть динамический диапазон. Видеокамеры с WDR (wide dynamic range) обладают уникальным программным обеспечением, которое позволяет преобразовывать общую картину с участками различной освещенности в четкое изображение. Это делает их идеальными для осуществления видеозаписи в таких местах, как, например, вход в магазин, где контраст между солнечным светом, поступающим снаружи, и неярким внутренним освещением может быть слишком сильным.

Принцип функционирования широкого динамического диапазона WDR

При съемке видеокамерой наблюдения могут возникать проблемы с засвеченными и темными участками изображениями — она попросту может записывать видео, выбирая среднее между самым ярким и самым темным освещением. В отличие от такого более простого оборудования, камеры видеонаблюдения с современной технологией WDR обладают сложными сенсорами, которые могут генерировать широкий спектр освещения, что позволяет им записывать видео с увеличенным диапазоном.

В дополнение к записи более точного расширенного диапазона освещения, видеокамеры наблюдения с расширенным WDR для получения более качественных изображений используют несколько альтернативных способов выравнивания света. Так, тональное отображение позволяет видеокамере или программному обеспечению автоматически увеличить яркость темных участков и затемнить светлые участки.

Кроме того, видеокамера снимет несколько вариантов одного и того же кадра с различными уровнями экспозиции. Таким образом, получатся недодержанные, а также переэкспонированные идентичные изображения, которые затем будут объединены в одно. Видеокамера выберет из этих изображений наиболее хорошо сбалансированные элементы и сгенерирует их в одно, которое вы в результате и увидите. Этот процесс требует наличие исключительно быстрого и чувствительного сенсора, который доступен лишь в сложных профессиональных камерах.

В каких случаях вам понадобится функция широкого динамического диапазона?

Камеры видеонаблюдения с WDR прекрасно подходят для различных помещений со сложными условиями освещения:

• Выставочные залы, вестибюли и холлы с большим количеством окон, где из-за контраста между внутренним освещением и естественным светом возникают слишком темные и светлые области.
• Видеонаблюдение в помещениях, в которых при открывании двери свет заливает объектив видеокамеры, и внешность входящего человека становится практически неразличима.
• Ночная видеозапись, при которой камера без инфракрасной подсветки может засветить некоторые участки, оставив темными другие.

Перед покупкой видеокамеры наблюдения с WDR ответьте на следующие вопросы:

• Возможно ли сбалансировать освещение в моем помещении? WDR действительно предлагается только в профессиональных видеокамерах наблюдения. Может быть, учитывая ваш бюджет, лучшей альтернативой для того, чтобы лучше сбалансировать видеоизображение, станет установка дополнительных источников света или перемещение уже имеющихся.
• Могу ли я выбрать другое место для моей видеокамеры? Иногда прямо в объектив вашей видеокамеры из оконных и дверных проемов поступает слишком много света, так что может быть вам просто стоит установить свою камеру под другим углом или в другом месте, вместо того, чтобы покупать видеокамеру с WDR.
• Если вы не имеете возможности переместить камеру или добавить дополнительное освещение, профессиональная видеокамера с функцией WDR станет оптимальным решением для ваших задач.

Источник www.cctvblog.com. Перевод выполнен авторским коллективом сайта. Ваши замечания отправляйте администратору сайта. Елена Пономаренко

Что такое широкий динамический диапазон

12.06.2014

Современные камеры видеонаблюдения изобилуют наличием разнообразных функций, технологий и инноваций. Разобраться во всем этом многообразии очень сложно даже самому опытному монтажнику, не то что простому обывателю. Давайте же рассмотрим одну из технологий, которая стала встречаться крайне часто в камерах видеонаблюдения практически любого производителя – технологии расширенного динамического диапазона (WDR). Узнать присутствует ли в вашей камере данная технология довольно просто – если в камере присутствует OSD-меню, то 90%, что и данная технология там будет использоваться.

Что такое «Расширенный динамический диапазон»? 

Расширенный динамический диапазон (WDR – Wide Dynamic Range) – это отношение максимального выходного сигнала к наименьшему выходному сигналу матрицы. Или, говоря другими словами, расширенный динамический диапазон являет собой отношение самого яркого участка видеоизображения (максимального сигнала) к самому темному участку (минимальному сигналу) видеоизображения.  Данная технология стала очень часто встречаться в комплектах видеонаблюдения, и конкретнее – в камерах видеонаблюдения.

Большинство стандартных CCD-матриц имеют коэффициент контрастности 1:1000 или примерно 60 дБ, а матрицы с технологией расширенного динамического диапазона — 1:1800 — 1:5600, что равняется примерно 65-75 дБ. Таким образом, чем выше динамический диапазон, тем лучше и четче детализация на видимых участках видеоизображения, фиксируемая датчиком интенсивности света. Причем данная технология может встречаться как в системах видеонаблюдения наружного, так и видеонаблюдения внутреннего – офисного или домашнего типа.

Почему это важно?

Для любой системы видеонаблюдения очень важно иметь выверенное количество света – именно за счет правильного освещения можно добиться очень хорошей картинки при использовании бюджетных камер, и, наоборот, при недостатке или избытке освещения можно значительно испортить впечатление от видеозаписи, которую вело дорогостоящее оборудование. Причем разницу можно будет заметить как при видеозаписи в реалтайме, так и при просмотре видеонаблюдения онлайн. Однако, и здесь нужны разумные рамки — в первую очередь видеонаблюдение должно быть ориентированно на предмет видеосъемки, а не на камеру видеонаблюдения.

К сожалению, очень часто разместить систему видеонаблюдения требуется именно там, где нет идеальных условий освещенности:

— если позади предмета видеосъемки размещен достаточно яркий источник освещения – витрины в магазинах;

— на объектах с частыми и резкими изменениями количества освещенности – видеонаблюдение в подъезде дома;

— на объектах, где камера видеонаблюдения размещена на ярком участке, но снимает довольно темную область – видеонаблюдение из кабинета в коридор или на контрольно-пропускном пункте;

Стандартные камеры видеонаблюдения, наилучшим образом реагируют на светлые участки и совершенно теряют свою производительность на темных, требующих детализации зонах изображения. Чтобы противостоять этому эффекту и используется технология расширенного динамического диапазона, именно в тех случаях, где требуется наблюдение за объектами с различными уровнями освещенности. WDR позволяет производить видеозапись с практически идеально выверенной экспозицией даже на самых проблематичных участках. Данное функционально-технологическое решение использует как аналоговое видеонаблюдение, так и ip видеонаблюдение.

Технологии использования

Существует два основных пути использования расширенного динамического диапазона в камерах наблюдения:

Мультикадровое изображение – камера фиксирует наблюдаемую зону обзора в версиях с различной степенью контрастности. Затем происходит комбинирование зон с наиболее освещенными и наиболее затемненными участками. В результате получается среднее, наиболее оптимальное значение контрастности по всей площади обзора. Мультикадровое изображение является программной функцией.

 

 

Нелинейные датчики уровня освещения — аппаратное средство сканирования и анализа зоны видеонаблюдения, вследствие чего происходит выпрямление уровня контрастности по всему кадру – как на светлых, так и на темных участках.

Из двух решений, мультикадровое изображение является наиболее часто встречающимся в видеонаблюдении в реальном времени, так как  реакция на быстро движущиеся объекты происходит намного быстрее, нежели при использовании датчика.

Сегодня, решение по использованию видеонаблюдения с системой расширенного динамического диапазона набирает все больше сторонников. Самые крупные банковские структуры, предприятия и государственные учреждения используют камеры видеонаблюдения только с этой функцией. Снижение стоимости на оборудование с WDR, а также универсальность применяемых решений (аналоговые и ip системы), говорит о нарастающей популярности данной технологии. Вот лишь несколько популярных видеокамер, использующих WDR:

 

 

Если вы хотите купить системы видеонаблюдения или камеры с технологией WDR  оптом и в розницу в Киеве или любом другом городе Украины с удобной и быстрой доставкой – обращайтесь по телефонам (044) 362-03-31, (050) 822-27-22, (096) 999-06-42 и (093) 642-56-61 и наши менеджеры помогут подобрать вам только лучшее аналоговое и ip оборудование.

Камеры с широким динамический диапазон WDR

AGC (авт. регулировка освещения)

ATW (авт. отслеживание баланса белого)

AWB (авт. баланс белого)

AWC (предуст. баланса белого)

BLC (компенсация засветки)

Defog (Антитуман)

DNR (шумоподавление)

2DNR (2-х мерное шумоподавление)

3D DNR (3-х мерное шумоподавление)

WDR (расшир. динамический диапазон)

DWDR (расшир. динамический диапазон)

HLC (компенсация засветки высокой интенсивности)

ROI (область особого интереса)

ICR (ИК-фильтр)

EIS (Цифровая стабилизация изображения)

PIR (датчик движения)

Детекция движения

Пересечение линии

Вторжение в область

Обнаружение оставленных /пропавших предметов

Обнаружение лиц

Подсчет посетителей

OSD меню

Speed Dome (скоростная купольная)

Распознавание номеров

Обнаружение людей и авто

Коридорный режим

ANR (авто детекция сетевого статуса)

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Динамический диапазон –
проблема определения

Одна из важнейших характеристик системы динамических измерений – динамический диапазон. Если он слишком узок, сильные сигналы ограничиваются и искажаются, а слабые тонут в собственном шуме системы. Шум – неотъемлемый атрибут электронных схем, предназначенных для усиления и формирования сигналов от первичных измерительных преобразователей. Максимальное расширение динамического диапазона – задача первоочередной важности в приборостроении, поскольку от этого зависит возможность точного одновременного измерения как слабых, так и сильных сигналов.

Восприятие данной характеристики осложняется тем, что производители определяют и измеряют ее по-разному. Их можно понять. Ведь общепринятой технической формулировки, раскрывающей содержание динамического диапазона, не существует. В общем случае он расплывчато характеризуется как отношение наибольшего и наименьшего значений сигнала, которые система способна точно измерить в один и тот же момент времени. Такое определение вызывает несколько вопросов.

Что значит «в один и тот же момент времени»? Сравниваем амплитуды синхронизированных слабого и сильного сигналов или рассматриваем несинхронизированные сигналы в один и тот же момент времени, но в разных фазах (в этом случае разница их уровней будет значительно изменяться со временем)?

Что значит «наибольшее значение сигнала»? Известны три общеупотребительные меры наибольшего значения сигнала, и каждая из них уместна в определенном контексте:

размах амплитуды (peak-to-peak, full-scale range) – разность между двумя крайними значениями сигнала;

амплитуда (zero-to-peak) – разность между средним и амплитудным значениями сигнала;

действующее значение (RMS full-scale) – среднеквадратичное значение сигнала (для синусоидального сигнала составляет 0,707 от его амплитуды).

Что значит «наименьшее значение сигнала»? Уровень шума? Рассматривается узкая фиксированная полоса частот или же вся полоса пропускания устройства? Это важно, поскольку измеренный среднеквадратичный уровень шума зависит от полосы частот, в которой он измеряется.

Для правильной интерпретации паспортного значения динамического диапазона необходимо разобраться в этих вопросах и выяснить, как производитель измеряет величину, чтобы можно было сравнивать между собой разные устройства.

Динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала

При испытаниях своих приборов – анализатора сигналов CoCo-80 (рис.1) и виброконтроллеров Spider 81/81b/80x (рис.2) – компания Crystal Instruments применяет одно из наиболее распространенных определений – динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала (dBFS), измеряемый в децибелах (дБ):

,

где VFS – максимальный размах амплитуды измеряемого сигнала, VN – действующее значение напряжения собственного шума системы (обычно измеряется с заглушенным входом и заземлением).

В системе регистрации данных dBFS представляет собой частотно-зависимую переменную величину: чем шире полоса пропускания прибора, тем уже динамический диапазон (меньше значение dBFS). Объясняется это тем, что для шума обычно характерно равномерное распределение спектральной плотности мощности. Поэтому, чем шире участок спектра, на котором рассчитывается действующее значение напряжения шума VN, тем больше это значение. Соответственно, можно искусственно завысить dBFS, сузив полосу частот, в которой выполняется измерение.

Параметр dBFS измеряется либо во временной, либо в частотной области, при этом результаты измерений будут неодинаковыми. В первом случае знаменатель формулы dBFS представляет собой среднеквадратичное значение шумового сигнала в широкой полосе частот, а во втором – мощность шумового сигнала на конкретных частотах. Если распределение спектральной плотности мощности шума в системе равномерное, то в частотной области значение VN будет ниже, а dBFS – выше.

Измерение dBFS во временной области

Рассмотрим измерение dBFS во временной области на примере прибора CoCo-80. Сначала на его вход было подано синусоидальное напряжение амплитудой 10 В, что соответствует максимальному уровню входного сигнала (рис.3). Затем во время регистрации этого сигнала вход прибора был отсоединен и на него установлена заглушка. Соответственно, во второй части сигналограммы регистрировался только собственный шум системы.

С помощью программного обеспечения было определено действующее значение шума – 1,81 мкВ. Следовательно, для динамического диапазона получаем:

.

Описанное выше измерение было повторено при различных частотах дискретизации, в результате были получены значения действующих напряжений шума и dBFS (см. таблицу). Как видно из таблицы, dBFS зависит от частоты дискретизации.

Измерение dBFS в частотной области

Теперь рассмотрим уровень собственного шума прибора в частотной области. В этом режиме можно воспользоваться функцией автоматического измерения спектральной плотности мощности с градуировкой отсчетной шкалы в децибелах относительно максимального уровня сигнала. Поскольку максимальная амплитуда входного сигнала анализатора CoCo-80 составляет 10 В, по этой шкале синусоидальный сигнал амплитудой 10 В даст пик с уровнем 0 дБ.

При установленной на входе прибора 50-омной заглушке уровень собственных шумов прибора оказывается ниже –150 дБ (рис.4). Автоматическое измерение спектральной плотности мощности было выполнено на основе метода БПФ по 4096 точкам с 64-кратным усреднением спектра.

Как видим, при измерении в частотной области значение dBFS оказывается выше, чем во временной области. Это связано с тем, что в первом случае синусоидальный сигнал максимальной амплитуды сравнивается с собственным шумом на отдельных частотах, а не с суммарным шумом во всей полосе пропускания. Во временной области синусоидальный сигнал амплитудой 1 мкВ потонул бы в шуме, а в частотной области он оказывается виден после усреднения.

Подводя итоги, можно сказать, что динамический диапазон – понятие расплывчатое и числовое значение этой характеристики различается в зависимости от метода ее измерения. Для CoCo-80 динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала (dBFS) при измерении во временной области составляет 130 дБ, а в частотной – 150 дБ.

Как достигается широкий динамический диапазон?

Столь широкий динамический диапазон в устройствах компании Crystal Instruments достигается за счет применения уникальной патентованной технологии с использованием двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в каждом измерительном канале (рис.5).

Упрощенно эту технологию можно описать следующим образом. Входной сигнал направляется параллельно в два канала. В первом стоит усилитель с малым коэффициентом усиления, а во втором – с очень большим (например, 1024). В каждом канале есть АЦП. После аналого-цифрового преобразования сигналы поступают в цифровой сигнальный процессор, который их обрабатывает и собирает в единый сигнал. При этом, если входной сигнал после усиления оказывается в пределах диапазона второго канала, в качестве выходного выбирается сигнал из этого канала. В противном случае на выход поступает сигнал из первого канала.

Благодаря широкому динамическому диапазону каждого входа, обеспечиваемому описанной технологией, необходимость в настройке чувствительности (диапазона входных напряжений) практически отпадает.

Широкий динамический диапазон (WDR) | VideoSurveillance.com

Когда часть изображения очень темная, а другая настолько яркая, что вы не можете увидеть никаких деталей, это динамический диапазон — разница в освещении. Камеры с широким динамическим диапазоном (WDR) имеют специальное программное обеспечение, которое позволяет им сбалансировать это освещение для получения одного четкого изображения. Это делает их идеальными для съемки в таких местах, как вход в магазины, где контраст между солнечным светом снаружи и тусклым внутренним освещением может быть чрезвычайно трудно зафиксировать.

Как работает широкий динамический диапазон

Камеры

имеют проблемы с недоэкспонированными и переэкспонированными изображениями, потому что они могут точно записывать только среднюю область света между очень темным и очень ярким. Камеры с технологией WDR оснащены усовершенствованными датчиками, которые могут обеспечивать более широкий диапазон освещения, что позволяет им снимать с большей глубиной освещения.

Помимо более точной записи большего диапазона освещения, камеры с расширенным динамическим динамическим диапазоном имеют два других способа балансировки света для получения лучших изображений.Отображение тонов позволяет камере или программному обеспечению автоматически осветлять темные области и затемнять светлые области.

В качестве альтернативы камера сделает несколько снимков сцены с разными уровнями экспозиции. Это создает переэкспонированные и недоэкспонированные идентичные изображения, которые камера объединяет. Он берет наиболее сбалансированные части обоих изображений, создавая записанное изображение, которое вы видите. Однако для этого метода требуется чрезвычайно быстрый и светочувствительный датчик, и он доступен только на современных профессиональных камерах.

Поле для гольфа Mattawang

Новая система видеонаблюдения с превосходным качеством изображения захватывает четкое видео поля для гольфа, парковки и клуба, чтобы помочь предотвратить кражи и неоплачиваемых игроков в гольф.

Прочитай сейчас

Как широкий динамический диапазон может помочь вам

Камеры с широким динамическим диапазоном отлично подходят для многих сложных световых ситуаций:

• Вестибюли и выставочные залы с большим количеством окон, где контраст между естественным светом и внутренним светом создает яркие и темные области
• Запись в помещении, когда свет при открытии двери может сделать человека и его одежду неузнаваемыми
• Запись в ночное время, когда неинфракрасное освещение может переэкспонировать некоторые области, а другие оставить темным

Рассматривая камеру с WDR, задайте себе два вопроса:

• Как я могу сбалансировать свет? WDR доступен только на профессиональных камерах и может не вписаться в ваш бюджет, поэтому добавление или перемещение источников света для балансировки изображений может быть недорогой альтернативой
• Могу ли я использовать другое расположение камеры? Дверные проемы и окна могут добавить слишком много света к кадру, поэтому подумайте о том, чтобы переместить камеру, которая у вас уже есть, для записи из другого места или под другим углом, прежде чем устанавливать камеру с WDR
.

Если невозможно добавить сбалансированное освещение или переместить камеру, возможно, вам подойдет профессиональная камера с WDR.Камеры WDR доступны от всех основных производителей камер наблюдения, включая Axis, Optica и Mobotix.

Узнайте больше с VideoSurveillance.com

Благодаря команде опытных представителей отдела продаж и технической поддержки VideoSurveillance.com может помочь вам узнать больше о камерах с WDR и определить, являются ли они лучшими камерами для ваших нужд наблюдения. Позвоните нам по телефону (866) 945-6808 или отправьте нам сообщение сегодня!

Что такое WDR (широкий динамический диапазон)

15 окт. Что такое WDR? Широкий динамический диапазон

Когда нам нужно охранять большое пространство, мы должны обеспечить себя хорошей системой безопасности.В предыдущих постах мы уже говорили, что камеры видеонаблюдения — центральная ось любой охранной установки. Это глаза, которые отслеживают и контролируют каждый уголок наших объектов, а также те, которые позволяют нам обнаруживать вторжения и другие опасности. С помощью камер мы знаем, что происходит. Но в камерах должны быть установлены последние технологические достижения. В этом посте мы объясним, что такое WDR, одна из самых интересных технологий, которые мы найдем в лучших камерах видеонаблюдения.

Что такое WDR?

WDR — это аббревиатура от Wide Dynamic Range. Это технология, используемая в некоторых видеокамерах и служащая для компенсации проблем с освещением. Благодаря технологии WDR камера компенсирует изображения с темными и светлыми областями, в которых наблюдается большая декомпенсация, и мы не можем видеть четкие изображения, если используем обычную камеру. С помощью этой технологии достигается баланс между яркостью и темнотой, заметно улучшая качество изображения и получая более однородный результат благодаря такой динамической обработке света.

Пример использования этой технологии встречается в следующей ситуации. Когда камера направлена ​​на окно, мы можем найти области, в которые проникает больше или меньше света. С обычной камерой без WDR мы увидим очень темную часть изображения, а другую очень яркую, с которой многие детали будут потеряны. Это может быть нарушение безопасности, поскольку мы можем потерять часть того, что происходит в этой более темной области. Благодаря технологии WDR достигается баланс, и мы видим всю площадь этого окна с равномерным уровнем освещенности без потери деталей.

Как работает WDR?

Благодаря технологии WDR объектив камеры использует разные скорости затвора, чтобы позволить больше света в одних областях изображения и меньше света в других, более ярких. Воздействие на датчик света, получаемого извне, регулируется для получения скомпенсированного изображения.

• В более светлых областях используется более высокая скорость, поэтому датчик подвергается воздействию света в течение меньшего времени.
• В более темных областях скорость затвора увеличивается, в результате чего матрица улавливает больше света в течение более длительного времени.
• Оба изображения объединяются для получения окончательного изображения с промежуточным освещением.

Если у нас есть камера, которая ведет наблюдение изнутри здания через окно, области, находящиеся дальше от стекла, будут светлее, а те, что расположены ближе, — темнее. Благодаря двойной экспозиции, благодаря технологии WDR, мы добьемся четкого и сбалансированного изображения, на котором все пространство будет отображаться с одинаковым уровнем освещенности.

Камеры

с WDR идеально подходят для различных ситуаций, когда требуется очень качественный мониторинг.Вот несколько примеров:

• Когда камера направлена ​​изнутри здания наружу (подъездные пути, внутренний дворик, улица). Здесь мы найдем области темного света, изменения света из-за движения солнца и т. Д.
• Когда камера должна видеть сквозь стеклянные двери или окна, где обычно есть много отражений, которые препятствуют равномерному освещению сцены.
Камеры

WDR могут быть идеальным решением для предотвращения нарушений безопасности, которые происходят в областях с плохим освещением.Смешивание темных областей с очень светлыми делает обычные камеры неэффективными. Здесь необходимо произвести замену фотоаппаратов, если она изначально не была запланирована. Это усиливает принцип важности обслуживания системы безопасности: если у нас нет поддерживаемой и обновляемой системы безопасности, у нас не будет 100% безопасности. Во многих местах эти камеры видеонаблюдения не существуют по той простой причине, что при проектировании установки они еще не были доступны.Поэтому у нас должно быть специализированное обслуживание, которое обновляет наше оборудование безопасности.

Камеры True WDR и камеры WDR Digital (DWDR)

Выбирая камеры наблюдения с технологией WDR, мы должны быть осторожны. Помимо типичных различий между брендами и моделями, мы найдем две камеры, которые могут показаться одинаковыми, но не такими: камеры с технологией TRUE WDR и WDR DIGITAL.

True WDR используют технику комбинирования различных выдержек, в то время как цифровые WDR работают с использованием техники программной компенсации.

Камеры

с истинным WDR (или истинным WDR) захватывают два изображения с разной световой экспозицией и объединяют их в третье изображение, компенсируя интенсивность света для достижения оптимального общего результата освещения. Этот естественный процесс заменен компьютерной компенсацией в цифровых WDR. Здесь создается одно изображение, которое автоматически ретушируется в цифровом виде.

Камеры

с истинным WDR снимают 60 кадров в секунду для достижения такого конечного результата. Для этого им требуется большая мощность для обработки изображений.По этой причине камеры True WDR, хотя и более дорогие, дают лучшие результаты.

Это один из вопросов, который следует задать установщику системы безопасности при проектировании системы видеонаблюдения: какой тип камеры WDR мы собираемся купить?

Важность наличия центра приема сигналов тревоги

Камеры видеонаблюдения необходимы для безопасности нашего здания, но мы не можем закончить эту статью, не подчеркнув важность наличия хорошего центра приема сигналов тревоги.Это позаботится о проверке тревог и ложных тревог, которые могут возникнуть, мобилизуя необходимые ресурсы для их надлежащего обслуживания.

В этом посте мы попытались объяснить, что такое WDR, еще одно нововведение в меняющемся секторе, которое не перестает развиваться, чтобы противостоять все более изощренным стратегиям организованной преступности. И дело в том, что установка безопасности, которая не обслуживается должным образом или не обновляется с использованием новейших технологий, не будет готова к выполнению своей миссии.

Нейрон с широким динамическим диапазоном — обзор

Механизмы стимуляции спинного мозга при нейропатической боли

При состояниях невропатической боли активация периферических нервных волокон увеличивает чувствительность и активность нейронов широкого динамического диапазона в поверхностных пластинках соответствующих дорсальных рогов, которые в свою очередь вызывает гипералгезию (повышенную чувствительность к боли) и / или аллодинию (обычно безболезненные раздражители вызывают боль).В моделях нейропатии у крыс, которые используют параметры стимуляции, аналогичные тем, которые используются у людей, SCS эффективно подавляет эту повышенную активность и снимает тактильную гиперчувствительность, что отражается в ответах на безобидные стимулы (что похоже на клиническую аллодинию). ¹⁰

В исследовании, целью которого было определить, подавляет ли SCS долгосрочную потенциацию нейронов дорсального рога с широким динамическим диапазоном, SCS постепенно снижал ответ C-волокон до исходного уровня. С другой стороны, A-волокна не были усилены кондиционирующим стимулом и не подвергались влиянию SCS. ¹¹ Это указание на то, что SCS влияет на ответы C-волокон, заслуживает внимания, потому что результаты предыдущих исследований подтвердили мнение о том, что SCS в первую очередь влияет на A-волокна.

Исследователи использовали компьютерные методы конечных элементов для моделирования электрических полей, которые SCS создает в спинном мозге. ^12-14 Эти модели показывают распределения тока и напряжения, которые согласуются с измерениями на спинном мозге трупа и приматов. ¹⁵ Модели и измерения предсказывают, что продольное положение электрода является наиболее важным фактором в достижении желаемого сегментарного эффекта (волокна уменьшаются в диаметре по мере того, как они поднимаются вверх по fasciculus gracilis), ¹⁶ эта биполярная стимуляция с контактами на расстоянии 6-8 мм друг от друга обеспечивают наибольшую селективность для продольных волокон по средней линии, и что электрическое поле между двумя катодами, которые ограничивают среднюю линию, конструктивно не суммируется по средней линии.Клинический опыт подтверждает, что правильное положение и расстояние между электродами SCS имеют важное значение и что вместо расширения области парестезии размещение электродов ближе к цефалу, чем к целевой области, обычно вызывает нежелательные локальные сегментарные эффекты. ¹⁷

Психофизические исследования показали, что стимуляция вызывает незначительную потерю нормальной чувствительности у пациентов с СКС, но не влияет на острую болевую чувствительность до такой степени, которая может привести к нежелательным побочным эффектам, таким как суставы Шарко. ^18,19 Побочные эффекты усиливаются с увеличением амплитуды стимуляции и рекрутирования нервных волокон; таким образом, психофизические исследования у отдельных пациентов должны включать количественные измерения стимуляции, скорректированные по диапазону амплитуд от восприятия до моторного порога. ²⁰

Чтобы объяснить стойкое облегчение боли (часто продолжающееся от 1 до 3 часов), которое пациенты испытывают после 30-минутного периода SCS, исследователи предположили, что SCS влияет на высвобождение нейротрансмиттеров в спинном роге и головном мозге. ²¹ Это привело к нескольким направлениям исследований, которые показали, что SCS изменяет концентрацию нейромедиаторов и их метаболитов в спинномозговой жидкости ^9,22 ; введение высоких доз опиоидных антагонистов, таких как налоксон, не влияет на уменьшение боли, достигаемое с помощью SCS ^23,24 ; и как SCS, так и введение агонистов γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) нейропатическим крысам подавляют аллодинию, которая возникает при поражении периферических нервов. ^25,26

SCS индуцирует высвобождение ГАМК в заднем роге, ²⁷ , а обезболивающий эффект SCS зависит от активации рецептора GABA-B. ^25,26 Фактически, в течение определенного периода времени SCS подавляет свойства патологического ответа нейронов дорсального рога, которые часто наблюдаются у аллодинических крыс после повреждения периферического нерва (например, повышенная частота возбуждения нейронов широкого динамического диапазона, наличие постразряда) , ¹⁰ предположительно из-за электрически индуцированного увеличения ГАМКергической активности. ²⁸

SCS, вероятно, вызывает высвобождение множества еще не идентифицированных передатчиков и нейромодуляторов в спинном роге, а также в надостной области. ^8,27,29,30 В дополнение к ГАМК, исследования на животных и людях показывают, что SCS выделяет вещество P, серотонин, глицин, аденозин и норадреналин в спинном роге. ^21,22,26 Результирующий положительный эффект, вероятно, зависит от сложного взаимодействия между несколькими веществами. ³¹ Исследования также показывают, что холинергическая система участвует в эффекте SCS при болезненной невропатии через активацию мускариновых рецепторов M ₄ . ^32,33 Текущие исследования нисходящего ингибирования от ствола мозга, где несколько локусов могут быть активированы ортодромными импульсами, индуцированными SCS, показывают, что SCS активирует активность 5-HT в спинных рогах у SCS-чувствительных крыс ³⁴ и что сегментарное серотонин-индуцированное ингибирование, вероятно, опосредуется рецепторами ГАМК-В на локальных клетках дорсального рога. ³⁴

Эти новые знания могут быть использованы для адаптации дополнительной фармакологической терапии у пациентов, чей ответ на SCS ниже оптимального. ^35,36 Фактически, первое клиническое испытание дополнительной фармакологической терапии, проведенное с участием 48 субъектов, у которых была невропатическая боль, которая плохо реагировала на SCS, обнаружило, что интратекальная доставка агониста GABA-B баклофена в дополнение к SCS была полезной. в подгруппе (около 20%) испытуемых и что эффект сохранялся в течение длительного времени. ^37,38 В отдельных случаях были эффективны другие препараты, такие как клонидин, который частично оказывает свое положительное действие через холинергическую систему. ³⁹ Механизмы, обсуждаемые в этом разделе, схематично показаны на Рис. 128-1.

Видеоблог

: Расширенный динамический диапазон (HDR) против широкого динамического диапазона (WDR)

Если вы когда-либо пытались сделать снимки наблюдения в сцене с сильно контрастным освещением, например, возле большого окна или двери, вы, вероятно, получили следующие результаты:

Изображение было либо переэкспонировано в более светлой части сцены из-за яркого солнечного света на заднем плане, либо было недоэкспонировано в затемненных областях, что привело к затемнению важных деталей.

Это потому, что в отличие от человеческого глаза, который может адаптироваться к широкому спектру условий освещения, типичная камера видеонаблюдения имеет ограниченный динамический диапазон.

Объяснение динамического диапазона

В цифровой фотографии самый простой способ представить себе динамический диапазон — это шкала уровней освещенности, которую может захватывать сенсор камеры — от самого темного черного до самого светлого белого — при любой экспозиции без потери деталей изображения.

Когда камера видеонаблюдения выходит за пределы своего динамического диапазона, качество изображения, которое она производит, ухудшается.

Например, в сцене с очень ярким освещением обычная камера видеонаблюдения сократит время экспозиции, пропуская меньше света; однако это может оставить более темные области этой сцены без каких-либо деталей (см. пример ниже слева). С другой стороны, в очень темных сценах камера увеличивает время экспозиции, чтобы компенсировать недостаток света. Но это может привести к тому, что яркие области сцены будут выглядеть переэкспонированными или очень белыми (см. Пример ниже справа).

Короткая выдержка

Длинная выдержка

Найдите правильный баланс с HDR

Правильное освещение высококонтрастного изображения возможно с помощью камеры, в которой используется расширенный динамический диапазон (HDR).

В камерах March Networks HDR расширяет динамический диапазон камеры за счет захвата нескольких кадров — одного с короткой выдержкой и одного с длинной выдержкой — и объединения их в реальном времени в одно изображение с наилучшим возможным балансом освещения. По сути, HDR объединяет высококачественные части двух экспозиций в одно изображение.

Просто посмотрите на разницу, которую может иметь HDR. В этом видео мы сравниваем технологию HDR в одной из уличных купольных ИК-камер March Networks с широким динамическим диапазоном (WDR) стандартной камеры.

Для достижения этих потрясающих результатов HDR-камере требуется большая вычислительная мощность и очень мощный сенсор, способный выдавать 60 кадров в секунду (fps), что вдвое больше, чем у обычной IP-камеры.

Хотя раньше цифровой WDR доминировал в индустрии видеонаблюдения, теперь такие функции, как HDR, стали гораздо более распространенными.

Хотя определение WDR варьируется от производителя к производителю, обычно оно относится к способности камеры создавать высококачественные изображения в широком диапазоне уровней освещенности.Камеры March Networks с цифровым WDR используют продвинутые алгоритмы для осветления или затемнения одной экспозиции.

Хотя этот вид цифрового процесса WDR может помочь улучшить качество изображения в условиях динамического освещения, камера HDR может лучше осветить более темные части сцены, не передерживая более светлые области. Это также не создает шума или искажает качество изображения, что иногда может происходить с некоторыми цифровыми камерами WDR.

Идеально для приложений безопасности Камеры

HDR идеально подходят для приложений безопасности, поскольку они предоставляют следователям видеодоказательства более высокого качества.Такие важные детали, как одежда или черты лица, легче определить.

Банки и кредитные союзы, в частности, могут извлечь выгоду из камер HDR, потому что у них часто есть большие холлы для клиентов с большим количеством окон, на которые попадает прямой солнечный свет. В идеале камеры-обскуры или банкоматы должны также предлагать HDR, потому что угол и поле обзора, которые они захватывают, обычно связаны с ярким светом на заднем плане.

Напоминаем, что HDR доступен в большинстве камер March Networks, включая наши новые IP-камеры серии SE4.

У вас есть опыт использования HDR или у вас есть вопрос о том, как он может помочь вашему приложению безопасности? Поделитесь своими мыслями и вопросами ниже:

Сравнение схем слуховых аппаратов со сжатием с линейным усилением и широким динамическим диапазоном: средства измерения восприятия речи

Цели: Целью этого исследования было проверить теоретические преимущества одноканальной схемы сжатия с широким динамическим диапазоном (WDRC) для разборчивости речи и комфортной громкости для пяти речевых спектров.

Дизайн: Двенадцать подростков и молодых людей с умеренной и тяжелой потерей слуха были оснащены заушным аппаратом Siemens Viva 2 Pro, настроенным на цели DSL 4.0 как для линейного усиления, так и для обработки WDRC. Разборчивость речи измерялась в условиях линейного усиления без посторонней помощи и в условиях WDRC с использованием двух заданий в тишине: бессмысленных слов и предложений. Элементы были подвергнуты цифровой фильтрации для представления пяти речевых спектров: средняя речь на 4 м, средняя речь на 1 м, собственный голос на уровне ушей, класс на 1 м и крик на 1 м.Испытуемые также оценивали громкость каждой комбинации слухового аппарата / речевого спектра с использованием категориальной рейтинговой шкалы.

Полученные результаты: Как линейное усиление, так и настройки WDRC обеспечили улучшенное распознавание речи по сравнению с автоматическим режимом, и обе схемы привели к эквивалентной производительности для средних уровней входного речевого сигнала. В среднем помощь WDRC приводила к высоким и единообразным показателям распознавания речи по пяти спектрам.Напротив, линейное усиление привело к более низкому баллу распознавания для тихой и кричащей речи по сравнению с тем, который был получен при среднем уровне речи. Анализ индивидуальных показателей эффективности распознавания речи показал, что 11 из 12 испытуемых имели такую ​​же или большую производительность при обработке WDRC, чем при линейной обработке. Субъективные оценки громкости в условиях линейного усиления были совместимы с пониженным уровнем ощущения для тихой речи и дискомфортом от громкости для кричащей речи.

Выводы: Обработка WDRC потенциально может применяться в слуховых аппаратах для слушателей с умеренной и тяжелой потерей слуха, поскольку она обеспечивает стабильно слышимый и комфортный сигнал в широком диапазоне условий прослушивания в тишине без необходимости регулировки громкости.

ПЗС-камера с широким динамическим диапазоном

Аннотация

Жидкокристаллический аттенюатор (LCA), работающий в качестве фильтра переменной нейтральной плотности, был присоединен к устройству формирования изображения с зарядовой связью (CCD), чтобы на порядок расширить динамический диапазон твердотельной телекамеры.Многие приложения лучше всего обслуживаются камерой с динамическим диапазоном в несколько тысяч. Например, внешние системы безопасности должны работать без присмотра в условиях освещения «от рассвета до заката». Хотя это может быть достигнуто с помощью имеющихся объективов с автоматической диафрагмой, сейчас доступны более элегантные решения, которые обеспечивают небольшой размер, низкое энергопотребление и высокую надежность полупроводниковой технологии. В этой статье будет описан один из таких уникальных способов достижения этих динамических диапазонов с использованием стандартной оптики, сделав стеклянную крышку формирователя изображения ПЗС регулируемым фильтром нейтральной плотности.Структура жидкокристаллического аттенюатора и теоретические свойства для этого применения будут описаны вместе с измеренным коэффициентом пропускания. Будет описана небольшая интегрированная телевизионная камера, в которой используется ПЗС-сенсор «виртуальной фазы», соединенный с LCA, и приведены результаты испытаний ряда оптических и электрических параметров камеры. К ним относятся следующие параметры камеры: динамический диапазон, функция передачи модуляции (MTF), спектральный отклик и однородность. Также будет описана схема, которая определяет освещенность окружающей сцены и автоматически выдает сигналы обратной связи для надлежащей регулировки коэффициента пропускания LCA.Наконец, будут показаны фотографии изображений, сделанные с помощью этой камеры, при различных условиях освещения.

© (1984) АВТОРСКОЕ ПРАВО Общество инженеров по фотооптическому приборостроению (SPIE). Скачивание тезисов разрешено только для личного использования.

Исследовано

ответов нейронов спинного рога с широким динамическим диапазоном и высоким порогом. Zahn et al. (стр. 772) | Анестезиология

Используя свою модель на крысах, Zahn et al. разработал серию экспериментов по изучению послеоперационной боли у людей, чтобы определить, можно ли преобразовать нечувствительные к механическим воздействиям области рецептивного поля нейрона спинного рога в области, реагирующие на слабые механические стимулы. Исследователи вызвали анестезию 4% галотаном у 59 взрослых самцов крыс Sprague-Dawley, подготовленных к внутривенному введению жидкостей и лекарств, а затем выполнили ограниченную ламинэктомию на шейном и грудопоясничном уровнях. Электроды вставляли в сегмент С1 для антидромной стимуляции и регистрировали потенциалы действия нейронов дорсального рога.Клетки были классифицированы как клетки с широким динамическим диапазоном (WDR) или высоким порогом (HT) в зависимости от реакции на чистку или защемление левой ступни крысы. Клетки HT реагировали только на защемление, тогда как нейроны WDR реагировали на чистку нитями фон Фрея и даже более сильно на стимулы защемления.

Из 50 зарегистрированных нейронов (29 клеток WDR и 21 HT) только 9 показали устойчивое увеличение фоновой активности после разреза. В 9 из 28 нейронов WDR наблюдалось заметное снижение порога для филаментов фон Фрея, накладываемых рядом с раной.Тупой механический стимул (5-миллиметровый пластиковый диск), нанесенный непосредственно на разрез, активировал 18 из 22 нейронов WDR, но после разреза HT-клетки не возбуждались этим стимулом.