Все большую популярность на рынке видеонаблюдения набирают камеры с разрешением 4 Мпкс. Дополнительно спрос подогревает ряд ведущих производителей, говорящих о полной замене 3 и 5 Мпкс на 4 Мпкс. Добавим сюда еще и высокий спрос рынка на IP-камеры "всё в одном". Получаем "горячие" новинки и множество вопросов – чем же они лучше "старичков" и так ли они хороши, как пишут в рекламе? Неужели дело в широком формате изображении 16:9 телекамер 4 Мпкс? Конечно же, нет. Маловероятно, что это главная причина.

Посмотрим с другой стороны: что могут дать пользователю новые IP-камеры с разрешением 4 Мпкс? Если сравнивать их с камерами 2 Мпкс – будет ли видеопоток от этих новинок рынка больше в 2 раза? Или же для камер 4 Мпкс можно существенно ограничить битрейт и при этом получить хорошую картинку? Потребуется ли модернизировать сеть и систему хранения данных из-за возможно сильного увеличения потоков с новых IP-камер?

Актуальны и другие вопросы – имеют ли модели 4 Мпкс "всё в одном" достаточную чувствительность и насколько эффективна их встроенная ИК-подсветка? Ведь это тоже сильно влияет на качество картинки и размер видеопотока. В данном тестировании постараемся ответить на все эти вопросы.

Какие камеры тестируем

Для тестирования были выбраны камеры хорошо известных брендов в соответствии с критериями:

Что тестируем

• максимальное разрешение изображения – 4 Мпкс;
• исполнение – в купольном и буллет-корпусе, для улицы и помещений; "всё в одном" со встроенной ИК-подсветкой;
• объектив – встроенный, с фиксированным фокусным расстоянием;
• компрессия видео – H.264 (High, Main, Baseline).

В итоге лаборатория получила модели:

• BEWARD BD4640RC
• Dahua IPC-HFW4421EP-0360B
• Hikvision DS-2CD2042WD-I
• Infinity SWP-4000AS
• RVi-IPC34M-IR

Как тестируем

Для камер 4 Мпкс проверялись параметры, определяющие их потребительские характеристики:

• качество изображения в различных условиях;
• параметры встроенной подсветки;
• работа видеокодека.
• Разрешающая способность
  Измерения при различных уровнях освещенности (без ИК-подсветки) в центральной части изображения. Используется статическая таблица. При расчетах разрешающей способности учитывались геометрические искажения объективов (коэффициенты дисторсии).
• Равномерность излучения встроенной подсветки
  Оцениваем распределение излучения встроенной ИК-подсветки по полю изображения.
• Работа видеокодека
  1. Эффективность сжатия видеопотока – оцениваем для динамической сцены с помощью вращающейся таблицы, на которой размещены штриховые миры; 30% движения в кадре, большое количество мелких деталей; максимальный доступный в камере профиль Н.264; частота кадров для всех камер одинаковая; настройками камер устанавливается одинаковая детализация; разные уровни освещенности.
  2. Качество изображения при различных ограничениях видеопотока, особенности работы видеокодека – оцениваем для динамической сцены с помощью вращающейся таблицы, на которой размещены штриховые миры; 30% движения в кадре, большое количество мелких деталей, средний уровень освещенности; максимальный доступный профиль Н.264 (High, Main, Baseline); максимальные настройки изображения, видеопоток CBR от 8 до 0,5 Мбит/с.

1. Объектив зафиксирован без возможности ручной подстройки, заводская фокусировка
   Такой подход, с одной стороны, упрощает монтаж камеры. С другой – пользователь не сможет подстроить фокусировку. К тому же есть вероятность, что для некоторых мест установки фокусировка может оказаться неоптимальной. Часть производителей предлагает на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.
2. Сменный объектив, есть возможность ручной фокусировки
   Пользователь может самостоятельно подстроить фокусировку или даже самостоятельно заменить объектив, если захочет. Часть производителей предлагает на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.

BEWARD BD4640RC

Предоставлена компанией "НПП "Бевард"

Относится к лидерам теста по разрешающей способности, равномерности ИК-подсветки. Показала хорошую стабильность детализации при разных уровнях освещенности.

Для сцены с движением 30% в кадре в режиме 4 Мпкс максимального качества при 15 кадр/с реальный минимальный поток составил 1,3 Мбит/с. При выставлении меньших значений кадр/с камера могла формировать более низкие потоки. В камере BD4640RC предусмотрены форматы H.264 High/MP/BP Profile.

ИК-подсветка реализована тремя светодиодами.

В модели BEWARD есть возможность подстройки фокусировки объективом. Производитель комплектует камеру шестью различными объективами на выбор с фокусными расстояниями 3,6, 4,2, 6, 8, 12 и 16 мм.

В настройках камеры можно назначить трансляцию 25 кадр/с для разрешения 3 Мпкс и ниже.

Устройство снабжено герметичным морозостойким разъемом подключения с защитой IP67 и индикацией подключения.

Производитель заявляет аппаратное расширение динамического диапазона 2хWDR (Double Scan, до 120 дБ). В техническом описании указаны поддержка одновременного кодирования 4 видеопотоков и поддержка ONVIF.

Предусмотрены работа с картами памяти microSDXC (до 64 Гбайт). Питание осуществляется по PoE.

Dahua IPC-HFW4421EP-0360B

Предоставлена компанией "ТОРУС"

Продемонстрировала лучшую равномерность ИК-подсветки в поле зрения.

Имеет хорошую детализацию при высокой освещенности.

В камере Dahua предусмотрены форматы H.264 High/MP/BP Profile. Для видео 4 Мпкс максимального качества при 20 кадр/с производитель установил нижний порог настройки потока в 1,7 Мбит/с. При выборе меньших значений кадр/с камера позволяла устанавливать более низкие потоки. В определенных режимах реальное значение потока CBR при наблюдении динамической сцены превышает установленное значение битрейта. Например, при наблюдении сцены с 30% движения в кадре с большим количестве мелких деталей в режиме 4 Мпкс с максимальными настройками и высокой частотой кадров камера выдавала заметно завышенный поток. При этом детализация картинки оставалась высокой.

В камере Dahua пользователь может подстраивать фокусировку. Модель IPC-HFW4421EP-0360B комплектуется на выбор двумя объективами с фокусными расстояниями 3,6 мм и 6 мм. ИК-подсветка расположена за фильтром, непрозрачным в диапазоне длин волн красной светимости ИК-диодов.

В настройках камеры Dahua можно назначить трансляцию 25 кадр/с для разрешения 3 Мпкс и ниже.

Заявлены одновременное кодирование трех видеопотоков, поддержка "коридорного" формата отображения, функции видеоаналитики.

Производитель указывает поддержку ONVIF, PSIA, CGI, работу с мобильными устройствами на платформах iOS, Android, Windows Phone. Защита корпуса заявлена на уровне IP67.

Hikvision DS-2CD2042WD-I

Предоставлена компанией Hikvision Russia

Камера Hikvision – одна из лучших в тесте по стабильности разрешения при снижении освещенности.

В IP-камере DS-2CD2042WD-I объектив установлен, сфокусирован и жестко зафиксирован на этапе производства. Пользователь не имеет доступа к фокусировке оптики.

Опционально при заказе камера снабжается двумя объективами на выбор – их фокусные расстояния 4 и 6 мм.

ИК-подсветка камеры Hikvision реализована группой светодиодов. Интенсивность ее излучения плавно снижается от центра к краям.

Кодирование видеопотока производится алгоритмом Н.264 Main Profile. Для сцены с 30% движения в кадре с большим количеством мелких деталей при настройках CBR ниже 3 Мбит/с поток был выше установленных значений (настройки: 4 Мпкс @ 20 кадр/с, максимальное качество). Возможно получение более низких потоков при уменьшении значений кадр/с.

В условиях именно этого теста формат H.264+ позволял камере для некоторых режимов формировать поток меньшего размера (примерно на 20%). Впрочем, чтобы понять действительные преимущества и особенности этого формата, требуется отдельное тестирование совместно с другими прогрессивными методами видеокомпрессии.

Заявлено одновременное кодирование двух видеопотоков.

В настройках камеры Hikvision можно назначить трансляцию 25 кадр/с для разрешения 2 Мпкс и ниже. В устройстве заявлены аппаратно реализованные продвинутые алгоритмы видеоаналитики, такие как "Пересечение линии" и "Подсчет людей".

Указываются возможность работы с NAS, совместимость с мобильными устройствами, а также поддержка спецификаций ONVIF (профили S, G), PSIA, CGI и ISAPI. По словам производителя, защита разъема подключения камеры – IP66. Модель имеет расширенный диапазон рабочих температур от -40 до +60 °C.

Infinity SWP-4000AS

Предоставлена компанией "СТА+"

Показала хорошие результаты по разрешающей способности. Оптика модели Infinity прочно зафиксирована, фокусировка изначально настроена при производстве.

ИК-подсветка реализована двумя светодиодами, в центре изображения наблюдается заметный максимум интенсивности ее излучения. В камере Infinity не предусмотрено программное управление ИК-подсветкой.

SWP-4000AS поддерживает одновременное кодирование двух видеопотоков. В настройках камеры Infinity можно назначить трансляцию 25 кадр/с для разрешения FullHD и ниже.

Предусмотрены форматы H.264 High /MP/BP Profile. В условиях теста модель хорошо удерживала настроенные значения потока CBR для большинства режимов при 4 Мпкс максимального качества и 15 кадр/с. Впрочем, минимальный поток в таком случае составил 1,1 Мбит/с.

Для SWP-4000AS заявлены цифровой расширенный динамический диапазон (D-WDR), видеодетектор движения и функция маскирования приватных зон (до 5 зон).

В техническом описании IP-камеры Infinity приводятся данные о защите корпуса устройства от пыли и влаги IP66, ее ударопрочности в соответствии с классом IK05. Производитель указывает защиту IP66 для разъема подключения.

RVMPC34M-IR

Предоставлена компанией RVi Group

В числе лидеров по детализации при низкой освещенности. Объектив камеры прочно зафиксирован клеевым составом, соединение не резьбовое.

На относительно небольшом расстоянии интенсивность ИК-подсветки снижается в центре изображения. Это связано с особенностью расположения диодов. Ее интенсивность уменьшается на краях кадра. В данной модели RVi не предусмотрено программное управление ИК-подсветкой. Для сцены с движением в режиме 4 Мпкс с большой частотой кадров минимальная настройка потока у камеры ограничена 1,7 Мбит/с. Возможно получение более низкого потока при уменьшении частоты кадров. В камере RVi предусмотрены форматы H.264 High/MP/BP Profile. Модель показала, что способна демонстрировать хорошую эффективность сжатия в различных условиях. Однако при наблюдении динамической сцены с 30% движения в кадре с большим количеством мелких деталей (для 4 Мпкс @ 20 кадр/с, максимальное качество) RVi-IPC34M-IR передавала реальный поток гораздо выше, чем был задан в настройках CBR. Впрочем, по словам производителя, в настоящее время активно ведутся работы в этом направлении, и уже в ближайшей прошивке будет обеспечена стабильность потоков.

Камера поддерживает одновременное кодирование трех видеопотоков. В настройках камеры RVi можно назначить трансляцию 25 кадр/с для разрешения 3 Мпкс и ниже.

В техническом описании RVi-IPC34M-IR указываются поддержка ONVIF, работа с мобильными устройствами, алгоритмы видеоаналитики, запись на карты microSD до 128 Гбайт.

Высокое разрешение 4 Мпкс в разных условиях

Тестирование показало возможности IP-камер 4 Мпкс поддерживать высокое разрешение даже при невысоких уровнях освещенности. При этом участники теста продемонстрировали довольно близкие результаты по разрешению.

На основе проведенных тестов можно сказать, что новые модели 4 Мпкс по чувствительности сопоставимы с камерами 2 Мпкс, например созданными на базе популярной матрицы IMX222.

Фокусировка и четкость изображения

У протестированных моделей различные подходы к организации оптической системы.

Разная встроенная ИК-подсветка

Организация встроенной ИК-подсветки у камер в тесте заметно различается – внешне это проявляется в типе используемых диодов, их количестве и расположении. Рядовому пользователю это не скажет, насколько будет информативно изображение и равномерна ИК-подсветка в ночное время. Он может только опираться на данные о ее дальности, заявленные производителем.

ИК-коррекция объектива важна для разрешения

Работа с ИК-подсветкой требует от объектива камеры эффективной ИК-коррекции.

Недостаточная ИК-коррекция объектива приводит к существенному снижению детализации изображения, даже если ИК-излучения хватает для формирования яркого изображения.

Может ли быть небольшим видеопоток с разрешением 4 Мпкс?

Современные методы кодирования позволяют существенно сжимать видеопотоки с мультимегапиксельным разрешением. При этом формируется небольшой битрейт с неплохой детализацией.

В данном эксперименте мы определяем минимальный поток для одинаковой детализации движущегося объекта. То есть путем изменения настроек камеры находим такой режим ее работы, при котором она выдает минимальный поток для заданной детализации.

Ограничение потока и качество видеоизображения

Как правило, в IP-камерах пользователь назначает нужный ему размер битрейта от камеры. Для наблюдения статической сцены он может быть крайне небольшим, при этом картинка будет вполне приличной. Но в случае появления движущихся объектов в кадре сразу проявятся артефакты сжатия, детали могут сильно "замылиться". Так что чрезмерная компрессия при низком битрейте нанесет заметный ущерб качеству изображения.

В ходе тестирования обнаружилось, что настройками в интерфейсе невозможно жестко ограничить поток камеры. Только при статическом изображении, либо небольшом количестве движения в кадре, либо небольшом количестве мелких деталей удавалось ограничить поток до требуемых значений. Причем у разных моделей были разными значения минимального потока в настройках, а также наблюдалось различие между значением в настройке и фактическим потоком. Данная особенность, конечно же, не является дефектом, так как сама идеология алгоритма кодирования H.264 не подразумевает возможности установки фиксированных значений потока. Но такую особенность каждой конкретной камеры следует иметь в виду при проектировании, поскольку значительное превышение потока может привести к перегрузкам системы.

Тест 1

Зажимаем, насколько возможно, поток камеры путем изменения ее настроек, игнорируя качество получившегося изображения в результате сжатия (но не ниже 512 кбит/с, так как для 4 Мпкс мы посчитали нижние значения потока не совсем рабочими в реальной ситуации). При этом частота кадров и разрешение остаются максимальными. Та же вращающаяся таблица, большое количество мелких деталей, освещенность 500 лк.

Тест 2

В эксперименте с ограничением потока в настройках определяем максимальную детализацию для движущегося объекта при заданном в настройках одинаковом потоке. То есть в интерфейсе камеры ограничиваем поток до определенного значения и замеряем наблюдаемую детализацию на движущейся таблице.

Если все же необходимо значительно уменьшить поток, то часто единственным методом будет переключение камеры в более низкий формат (например, FullHD). Это даст большую частоту кадров, приемлемое разрешение и хорошую чувствительность при низком потоке.

Общий итог

Возможные опасения по поводу очень высокого потока камер 4 Мпкс оказались напрасными. В сравнении с камерами 2 Мпкс поток вырос, но не критично – современные реализации кодека Н.264 позволяют формировать изображение достойного качества и при небольшом битрейте. Пользователь получает выигрыш в разрешении, при этом увеличение затрат на архив или уменьшение глубины архива могут быть не столь значительными.

Впрочем, во время теста у некоторых камер проявилась особенность – в определенных условиях было невозможно снизить поток до требуемых значений.

Тесты показали, что камеры 4 Мпкс могут занять нишу моделей 2 Мпкс стандартной чувствительности, например построенных на базе матрицы IMX222. Тем не менее, есть множество специализированных задач, где будут более востребованы камеры с высокочувствительными матрицами 2 Мпкс и даже 1 Мпкс. При этом, например, даже недорогие камеры с разрешением 1 Мпкс на базе матрицы IMX238 демонстрируют чувствительность заметно выше, чем у подобных камер 4 Мпкс.

Видны хорошие перспективы и предпосылки развития для формата 4 Мпкс в различном форм-факторе на рынке, и стоит ждать от производителей еще большего расширения ассортимента таких устройств.

Зажимаем, насколько возможно, поток камеры путем изменения ее настроек, игнорируя качество получившегося изображения в результате сжатия (но не ниже 512 кбит/с, так как для 4 Мпкс мы посчитали нижние значения потока не совсем рабочими в реальной ситуации). При этом частота кадров и разрешение остаются максимальными. Та же вращающаяся таблица, большое количество мелких деталей, освещенность 500 лк.

• качество изображения в различных условиях;
• параметры встроенной подсветки;
• работа видеокодека.

• Разрешающая способность
  Измерения при различных уровнях освещенности (без ИК-подсветки) в центральной части изображения. Используется статическая таблица. При расчетах разрешающей способности учитывались геометрические искажения объективов (коэффициенты дисторсии).
• Равномерность излучения встроенной подсветки
  Оцениваем распределение излучения встроенной ИК-подсветки по полю изображения.
• Работа видеокодека
  1. Эффективность сжатия видеопотока – оцениваем для динамической сцены с помощью вращающейся таблицы, на которой размещены штриховые миры; 30% движения в кадре, большое количество мелких деталей; максимальный доступный в камере профиль Н.264; частота кадров для всех камер одинаковая; настройками камер устанавливается одинаковая детализация; разные уровни освещенности.
  2. Качество изображения при различных ограничениях видеопотока, особенности работы видеокодека – оцениваем для динамической сцены с помощью вращающейся таблицы, на которой размещены штриховые миры; 30% движения в кадре, большое количество мелких деталей, средний уровень освещенности; максимальный доступный профиль Н.264 (High, Main, Baseline); максимальные настройки изображения, видеопоток CBR от 8 до 0,5 Мбит/с.

1. Объектив зафиксирован без возможности ручной подстройки, заводская фокусировка
   Такой подход, с одной стороны, упрощает монтаж камеры. С другой – пользователь не сможет подстроить фокусировку. К тому же есть вероятность, что для некоторых мест установки фокусировка может оказаться неоптимальной. Часть производителей предлагает на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.
2. Сменный объектив, есть возможность ручной фокусировки
   Пользователь может самостоятельно подстроить фокусировку или даже самостоятельно заменить объектив, если захочет. Часть производителей предлагает на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.