„Progressive Scan CMOS” to dziś napis niemal na każdej karcie kamery IP. Klienci czytają go jako gwarancję, że zatrzymana klatka z jadącego auta będzie ostra jak zdjęcie. Nie będzie — a przynajmniej nie z tego powodu. Skanowanie progresywne załatwia jedną, konkretną rzecz: klatka powstaje w całości, bez dzielenia na dwa pola przeplotu. Reszta, czyli liczba klatek, czas ekspozycji i rodzaj migawki, to osobne parametry i trzeba je sprawdzić osobno.
Pełna klatka bez przeplotu — o co chodzi
W skanowaniu progresywnym kolejne linie obrazu składają się na jedną pełną klatkę. Tyle. Nie ma podziału na linie parzyste i nieparzyste zapisywane w dwóch osobnych momentach.
Kto pracował przy starych systemach analogowych, ten pamięta obraz z przeplotem. Oba pola są rejestrowane w różnych chwilach, więc przy ruchu na krawędziach obiektu wychodzi charakterystyczny „grzebień”. Żeby to pokazać na ekranie progresywnym, trzeba było materiał deinterlacować, a wynik bywał różny. Przy próbie odczytania czegokolwiek ze stopklatki człowiek się często poddawał.
Materiał progresywny tej obróbki nie potrzebuje. Operator zatrzymuje nagranie i widzi obiekt w jednym położeniu, bez podwójnych krawędzi. To realna zaleta, zwłaszcza tam, gdzie ktoś naprawdę ogląda nagrania klatka po klatce. Ale — i tu zaczyna się właściwy temat — brak grzebienia to nie to samo co brak rozmycia.
Dlaczego sam napis Progressive Scan CMOS nie wystarcza
Oznaczenie potwierdza dwie rzeczy: sposób budowania klatki i typ przetwornika. I nic więcej. O tym, czy z nagrania da się odczytać numer na kamizelce czy tablicę, decyduje zestaw parametrów, które w karcie stoją w różnych miejscach i które moim zdaniem trzeba czytać razem:
| Parametr | Co pozwala ustalić? | Czego nie potwierdza? |
|---|---|---|
| Skanowanie progresywne | Czy klatka powstaje bez podziału na pola przeplotu | Ostrości każdego poruszającego się obiektu |
| Maksymalna rozdzielczość | Ile pikseli może mieć obraz | Liczby klatek dostępnej przy tej rozdzielczości |
| Liczba klatek na sekundę | Z jaką częstotliwością kamera może zapisywać obraz | Krótkiego czasu ekspozycji |
| Rodzaj migawki | Czy ekspozycja odbywa się jednocześnie, czy kolejno dla rzędów | Braku rozmycia przy długim naświetlaniu |
| Sposób zasilania | Jak można zasilić kamerę | Zgodności z każdym przełącznikiem lub rejestratorem |
Typowa pułapka z rozdzielczością: producent podaje maksymalne piksele dużą czcionką, a liczbę klatek przy tej rozdzielczości mniejszą, w tabelce niżej. Bywa, że w najwyższym trybie kamera zwalnia. Jeśli ktoś dobiera sprzęt do bramy wjazdowej, to interesuje go liczba klatek w trybie, który faktycznie ustawi, a nie w ogóle.
Z migawką jest jeszcze gorzej, bo wielu producentów w ogóle jej rodzaju nie podaje. I nie zakładajcie, że „nowa kamera, to na pewno ma to dobrze”. Nie ma reguły. Jeśli rodzaj migawki nie jest w karcie, a scena to szybki ruch, trzeba to ustalić przed montażem, nie po odbiorze.
Global shutter a rolling shutter
To jest miejsce, w którym najczęściej miesza się pojęcia. Progresywne skanowanie mówi o tym, jak składana jest klatka. Migawka mówi o tym, jak piksele są naświetlane. Dwa różne parametry, dwa różne problemy.
Zgodnie z dokumentacją Axis „Global shutter vs rolling shutter”:
- global shutter naświetla wszystkie piksele jednocześnie (zapisany sygnał może być potem odczytywany rzędami, ale to już nie wpływa na geometrię obrazu);
- rolling shutter naświetla kolejne rzędy z przesunięciem czasowym.
Skutek rolling shuttera widać przy szybko jadących lub obracających się obiektach: słupy się pochylają, koła robią się owalne, śmigło wygina w esy-floresy. Global shutter tę konkretną deformację usuwa. Nie usuwa natomiast rozmycia, jeśli ekspozycja jest za długa — obiekt będzie geometrycznie poprawny i rozmazany jednocześnie.
Jak krótka ma być ekspozycja? Axis dla zastosowań drogowych podaje typowy maksymalny czas około 1/1000s (1ms), a przy obracających się wentylatorach lub śmigłach — nawet 1/10000s (0.1ms). Traktujcie to jako przykłady z dokumentacji jednej marki, nie jako ustawienie do przepisania na każdą kamerę. Inny model, inny przetwornik, inna czułość — przy takich czasach obraz nocą może po prostu zgasnąć.
Co sprawdzić przed zakupem
Zaczynam zawsze od sceny, nie od karty: gdzie kamera wisi, co się w kadrze rusza i jak szybko. Dopiero potem porównuję parametry, i to dla rozdzielczości, którą faktycznie ustawię.
Lista, którą przechodzę w praktyce:
- czy w specyfikacji przetwornika jest jednoznaczne Progressive Scan;
- jaka liczba klatek jest dostępna przy planowanej rozdzielczości;
- czy producent podał rodzaj migawki;
- jakie sposoby zasilania obsługuje kamera;
- czy wskazano konkretny standard PoE i wymagany budżet mocy;
- czy zgodność z planowanym rejestratorem została potwierdzona;
- czy zastosowanie z karty odpowiada miejscu montażu.
Jeśli celem jest analiza szybkiego ruchu, to wysoka rozdzielczość jest na tej liście najmniej ważna. Wolę mniej pikseli z krótką ekspozycją i pełną liczbą klatek niż dużą matrycę, na której wszystko jest rozmazane.
Przykład: kamera z jawnie opisanym przetwornikiem
Jako przykład dobrze opisanej karty weźmy Hikvision DS-2CD2T63G2-2LI(4mm) — model przeznaczony na posesje, wejścia, parkingi i inne strefy zewnętrzne.
Co jest potwierdzone:
- przetwornik
1/2.4" Progressive Scan CMOS; - maksymalna rozdzielczość
3200 × 1800 (6 MP); 25 klatek/sdla3200 × 1800,2688 × 1520i1920 × 1080przy50 Hz.
Podoba mi się tu jedna rzecz: liczba klatek jest podana dla każdej rozdzielczości, więc nie trzeba zgadywać, czy w najwyższym trybie kamera zwolni. Nie zwalnia.
Zasilanie: DC 12V oraz PoE. Konkretnego standardu PoE ani budżetu mocy karta nie podaje, więc dobór switcha czy injectora trzeba uzgodnić przed zamówieniem, a nie po. Nie ma też informacji o rodzaju migawki, potwierdzonej zgodności z konkretnym rejestratorem ani deklaracji przydatności do rozpoznawania tablic. Do bramy wjazdowej na posesji — jak najbardziej. Do ANPR na drodze — bez potwierdzenia tych trzech rzeczy bym nie obiecywał klientowi niczego.
Błędy, które psują nagranie
Najczęstszy: klient (czasem instalator też) bierze Progressive Scan za gwarancję ostrego ruchu. Potem jest reklamacja, że „samochód rozmazany”, a kamera działa dokładnie tak, jak powinna — po prostu ekspozycja była za długa.
Reszta z tej samej półki:
- porównywanie kamer wyłącznie po maksymalnej rozdzielczości;
- pomijanie liczby klatek w trybie, który faktycznie zostanie ustawiony;
- utożsamianie skanowania progresywnego z global shutter;
- zakładanie „każdy PoE zadziała” bez sprawdzenia standardu i mocy;
- podpięcie kamery do rejestratora bez potwierdzenia zgodności;
- przepisywanie przykładowych czasów ekspozycji z dokumentacji jednej marki na inny model.
Każdy z tych punktów widziałem w terenie. Sprawdzenie ich przed montażem kosztuje kwadrans. Poprawianie po montażu — dzień i nerwy.
Podsumowanie
Przetwornik progresywny to dobry punkt wyjścia, jeśli system ma rejestrować ruch bez artefaktów przeplotu. Ale to punkt wyjścia, nie meta. O użytecznej klatce decyduje zestaw: rozdzielczość razem z liczbą klatek, sposób ekspozycji, zasilanie i zgodność z resztą systemu.
Modele do porównania są w kategorii kamery IP. A jeśli karta nie odpowiada jednoznacznie na pytania z listy wyżej — zwłaszcza o migawkę i PoE — lepiej dopytać w CTR przed zakupem niż tłumaczyć się klientowi po.