Сегодня мы рассмотрим один из наиболее популярных видов камер для помещения – компактная "кубическая" (Cube) камера. Свою популярность данный форм-фактор приобрел по нескольким причинам. Самое главное – полный комплект всего необходимого для установки и применения камеры (объектив, кронштейн). Но при этом, в отличие, например, от купольной камеры, она с легкостью может быть установлена на любой поверхности, не только на потолке. А простейший корпус (пластиковая "мыльница", вмещающая электронику) дает возможность максимально снизить цену на данный тип оборудования. К сожалению, поставщики камер уделяют совсем немного внимания звуку: не только на стадии проектирования и производства, но и на стадии составления технической документации.

Вопрос клиента, такой, например, как "Будет ли мне слышно разговор человека в дальнем углу офиса" остается без ответа, и единственный путь узнать – испытывать камеру в реальных условиях.

В тесте мы затронем вопрос качества звука на камерах и, кроме этого, проведем стандартные тесты на базовые параметры – распределение разрешения по полю зрения камеры и угол обзора.

Чтобы выбрать камеры из одного ценового диапазона, ограничиваемся разрешением камер до 1,3 Мпкс.

Какие IP-камеры тестируем

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

• назначение – для помещений;
• исполнение – компактный корпус (Cube);
• разрешение – до 1,3 Мпкс;
• работа со звуком – встроенный микрофон.

В итоге лаборатория получила модели:

• BEWARD B12C
• D-Link DCS-2103/UPA
• GeoVision GV-CB120
• Hikvision HiWatch DS-N241W
• RVi-IPC11S

Что тестируем

Для IP-камер Cube проверялись параметры, определяющие их потребительские характеристики:

• распределение детализации в кадре;
• реальный обзор по горизонтали;
• восприятие камерой звуков.

Во время тестов для камер были установлены актуальные версии прошивок.

Как тестируем

Распределение детализации в кадре
В условиях хорошей освещенности (на тестовой таблице 1000 лк) определяется распределение разрешения в поле зрения. Используется специальная статическая таблица с набором пространственных частот по ширине кадра. При расчетах разрешающей способности учитывались геометрические искажения объективов (коэффициенты дисторсии). Настройки качества изображения – максимальные.

Реальный обзор по горизонтали
Реальный угол обзора по горизонтали вычисляется из геометрических соотношений поля зрения камеры по горизонтали и расстояния от плоскости сцены до камеры.

Восприятие звука камерой
Что такое "хороший звук" применимо для IP-камеры видеонаблюдения? Необходимо понимать, что в видеонаблюдении микрофон камеры чаще всего применяется для регистрации человеческой речи. Исходим из задачи: следует распознавать в записанном треке, о чем говорят люди в помещении. А распознаваемость зависит от того, насколько полезный сигнал превышает посторонний. Соответственно, нужно замерять соотношение сигнал/шум (дБ).

Чтобы определить реальные возможности камер при работе со звуком, тесты проводились при максимальных настройках (усиление сигнала, при наличии – подавление шумов). Из камер "выжимался" максимум, чтобы они "услышали" как можно больше. Во время тестирования для всех телекамер применялся одинаковый формат кодирования аудиосигнала (G.711 U-law, назначенный по умолчанию).

Проверка связки в камере "микрофон + электронная обработка аудиосигнала" осуществлялась в изолированном помещении. Использовался специальный тестовый стенд – закрытый бокс с отделкой звукопоглощающим покрытием. В этом боксе размещались тестируемые модели и профессиональный динамик (источник звука).

Для обеспечения приемлемого соотношения сигнал/шум аудиотракта воспроизведения на протяжении всего эксперимента система воспроизведения работала вблизи номинального уровня мощности. А необходимое снижение звукового давления достигалось механическим путем, с помощью звукопоглощающих материалов.

Предварительно была проведена калибровка громкости звука с динамика, определены эквивалентные расстояния (соответствие: громкость ~ удаленность источника звука). В данном случае эквивалентные расстояния – характерные для относительно небольших помещений со средней степенью звукопоглощения. Громкость динамика соответствует громкости голоса при разговоре.

Для тестирования использовалась аудиозапись – отрывок человеческой речи. На основе полученных записей определялись основные параметры:

1. уровень шума в записанном звуке, в тишине;
2. соотношение сигнал/шум для голоса. Измерения производились в профессиональном аудиоредакторе.

Уровни сигнала определялись как логарифм (взятый 20 раз) отношения среднеквадратичного уровня цифрового аудиосигнала камеры к его максимально возможному значению. Соответственно, для цифрового сигнала максимальный возможный уровень громкости в дБ – это 0. Поэтому в представлении результатов уровни в дБ имеют значения со знаком "минус".

BEWARD B12C

Предоставлена компанией "НПП "Бевард"

Несмотря на то, что данная модель – одна из самых "бедных" по функционалу (нет ни подсветки, ни динамика, ни PIR, ни Wi-Fi), тот функционал, что есть, показал отличные результаты.

Камера продемонстрировала самый широкий угол обзора в тесте. Она также в числе лидеров по разрешающей способности (детализация изображения немного уменьшается от центра к краям). B12C в числе лидеров по соотношению сигнал/шум, хотя одновременно с довольно высоким абсолютным значением уровня шума (в связи с высоким уровнем общей громкости), очень обращающим на себя внимание при включении камеры.

Кривая зависимости сигнал/шум имеет максимум на средних громкостях источника: это связано с настройкой АРУ – камера явно не рассчитана на то, чтобы говорить в нее на расстоянии 1–2 метров, что, в общем-то, и не является недостатком для систем видеонаблюдения. Камера B12C демонстрировала высокие результаты по громкости записи и на больших расстояниях от источника звука.

Единственная в тесте модель с возможностью подстройки фокусировки объективом. Производитель предлагает при заказе выбрать объектив 2,5; 2,8; 3,6; 6; 8; 12 или 16 мм.

Заявлено подключение 3G/4G-модема через USB. Есть слот для карт microSDHC (до 32 Гбайт). Имеется модификация со встроенным модулем Wi-Fi – модель B12CW. В комплекте: кронштейн, блок питания 5 В, ПО IP Visor на 36 каналов.

D-Link DCS-2103/UPA

Предоставлена компанией D-Link

Лидирует в тесте по максимальной разрешающей способности, детализация снижается от центра к краям. Обзор по горизонтали немного превышает заявленное значение.

Имеются микрофон и динамик. Функция усиления повышает громкость записи, также возрастают и шумы. Камера в числе лидеров теста по громкости записываемого звука. С увеличением расстояния от источника звука громкость плавно уменьшается с таким же плавным ростом шума в сигнале. Тем не менее, камера показала приемлемый результат по качеству звука.

Оптика модели D-Link зафиксирована, и пользователь не имеет возможности подстроить фокусировку. Она настроена на производстве. Камера комплектуется объективом 3,45 мм. В устройстве предусмотрены ИК-подсветка, электромеханический ИК-фильтр, PIR-датчик. Есть вход/выход тревоги, слот для карт microSD (до 64 Гбайт), поддержка PoE. Заявлены детектор звука, функция подавления эха, видеодетектор движения, функция маскирования приватных зон, защита учетной записи администратора и группы пользователей, уведомление о событии и загрузка стоп-кадров/видеоклипов через электронную почту или FTP, функция ePTZ – 10х цифровое увеличение. Есть поддержка протокола ONVIF.

В комплекте с камерой: кронштейн, патчкорд, комплект монтажа, бесплатное ПО D-ViewCam на 32 канала.

GeoVision GV-CB120

Предоставлена компанией DEXI

Показала самое равномерное в тесте распределение детализации в кадре. Камера Geo-Vision также в числе лучших по разрешению на краях изображения.

Реальный обзор по горизонтали у GV-CB120 близок к заявленному значению.

В данной модели имеются микрофон и динамик. Есть функция усиления звука и подавления шумов в нем. Усиление повышает громкость записи, также возрастают и шумы. Камера GV-CB120 способна записывать звук с уровнем шумов, одним из самых низких в тесте. Фактически данная камера является лидером по характеристике "как далеко слышит камера", исходя из данного эксперимента.

Оптика модели GeoVision зафиксирована, и пользователь не имеет возможности подстроить фокусировку. Она настроена на производстве. Производитель комплектует камеру объективом 3,35 мм.

В камере GV-CB120 имеется слот для карт microSDHC (до 32 Гбайт). Указываются двойное кодирование видеопотока, расширенная видеоаналитика, функция Defog, поддержка мобильных платформ iOS и Android. GV-CB120 – единственная модель в тесте, для которой заявлено кодирование H.264 High Profile. Заявлена функция рассылки сообщений в случае срабатывания сигнала тревоги, возможность установки маски конфиденциальности, фильтра IP-адресов, поддержка протокола ONVIF.

В комплекте: кронштейн, блок питания, компакт-диск.

Hikvision HiWatch DS-N241W

Предоставлена компанией Hikvision Russia

Камера Hikvision одна из лучших в тесте по равномерности разрешения в кадре и детализации на краях изображения. Входит в группу лидеров по ширине обзора.

Есть функция усиления звука и подавления шумов в нем. Усиление повышает громкость записываемого звука, также возрастают и шумы. Камера DS-N241W имела самый низкий в тесте уровень шумов при записи трека в тишине. С увеличением расстояния от источника звука громкость записи плавно снижается. Камера показала приемлемое качество записи звука.

Характерный звук записи указывал на то, что в камере присутствует алгоритм анализа и усиления гармоник голоса.

Оптика модели Hikvision зафиксирована, и пользователь не имеет возможности подстроить фокусировку. Она настроена на производстве. Производитель предлагает модификации с объективом 2,8; 4,0 или 6,0 мм.

Камера имеет богатый функционал: предусмотрены ИК-подсветка, электромеханический ИК-фильтр, PIR-датчик, вход/выход тревоги, слот для карт microSD (до 128 Гбайт), модуль Wi-Fi, питание 12В (DC) или PoE. Указана поддержка NAS (опционально). Заявлены функции цифрового расширенного диапазона (DWDR), компенсации встречной засветки (BLC), подавления шумов (3D DNR). Указываются срабатывание тревог для разных событий, поддержка ONVIF, встроенные аппаратные функции видеоаналитики (пересечение линии, вторжение в зону). В комплекте: кронштейн, патчкорд, компакт-диск.

RVi IPC11S

Предоставлена компанией RVi Group

В числе лидеров по ширине обзора, а также по равномерности разрешения в поле зрения и детализации изображения на краях. В данной модели RVi имеются микрофон и динамик.

Есть функция усиления звука и подавления звуковых шумов. Усиление повышает громкость записываемого звука, также возрастают и шумы. Камера RVi-IPC11S записывала звук с одним из самых низких уровней шумов в тесте при записи в тишине.

Модель RVi продемонстрировала возможность записывать звук с неплохим соотношением сигнал/шум, приемлемым для большинства случаев применения в небольших помещениях.

С увеличением расстояния от источника звука громкость записи плавно уменьшается.

Оптика модели RVi зафиксирована, и пользователь не имеет возможности подстроить фокусировку. Она настроена на производстве. Производитель комплектует камеру объективом 2,8 мм. В камере RVi-IPC11S предусмотрен слот для карт microSD (до 128 Гбайт). Имеются ИК-подсветка, электромеханический ИК-фильтр, PIR-датчик, вход/выход тревоги, питание 12 В (DC) или PoE.

Указаны поддержка NAS, одновременное кодирование нескольких видеопотоков (возможно работать с потоками разного разрешения), расширенная видеоаналитика, "коридорный" формат изображения, настройка нескольких областей интереса (ROI) с разным качеством изображения, поддержка сервиса SpaceCam.

В комплекте: кронштейн, компакт-диск, ПО "RVi ОПЕРАТОР".

Таблица 1 Заявленные характеристики компактных IP-камер Cube

Таблица 2 Заявленные характеристики компактных IP-камер Cube

Детализация мегапиксельного изображения

В небольших и средних помещениях (и, соответственно, на близких дистанциях наблюдения) детализации формата HD будет вполне достаточно для большинства задач. Причем для разрешений 1 и 1,3 Мпкс количество пикселей по горизонтали одинаковое – 1280 штук. Кадр с разрешением 1,3 Мпкс дает прирост обзора по вертикали, что не всегда актуально. Поэтому в зависимости от условий и задач наблюдения какой-то из этих форматов подойдет лучше.

Из-за особенностей объективов и цифровой обработки видео реальная детализация по горизонтали у камер может различаться (даже при одинаковом количестве пикселей). Распределение детализации в поле зрения камер также может быть разным.

Рис. 1 Распределение детализации изображения камер Cube (больше - лучше)

Угол обзора камер Cube с предустановленным объективом

Компактные IP-камеры Cube по умолчанию чаще комплектуются широкоугольными объективами. Совместно с мегапиксельным разрешением это позволяет охватывать широкую область с хорошей детализацией.

Тем не менее, некоторые производители предлагают на выбор при заказе объективы с меньшим обзором. Они могут потребоваться, например, при наблюдении с большего расстояния.

Рис. 2 Обзор камер Cube с предустановленным объективом (больше – шире по горизонтали)

Фокусировка и четкость изображения компактных камер Cube

У протестированных моделей разные подходы к работе с объективом.

1. Объектив зафиксирован без возможности ручной подстройки, заводская фокусировка
Такой подход, с одной стороны, может упростить монтаж камеры. С другой – пользователь не сможет подстроить фокусировку. К тому же, есть вероятность, что для некоторых мест установки фокусировка окажется неоптимальной. Некоторые производители предлагают на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.

2. Сменный объектив, есть возможность ручной фокусировки
Пользователь может самостоятельно подстроить фокусировку или даже заменить объектив, если захочет. Некоторые производители предлагают на выбор объективы с разными фокусными расстояниями при заказе.

Минус тут также очевиден – неопытный пользователь легко собьет фокусировку при установке, после чего "оборвет телефон" сервисной службы с проблемой "все плохо видно".

Восприятие звука камерами Cube

В результате тестирования звука камер мы еще раз убедились, что системы шумоподавления могут сыграть злую шутку при попытке получить качественный звук с камеры. По факту, почти самые "шумные" камеры позволили нам максимально отчетливо распознавать и понимать человеческую речь в помещении. Абсолютное значение уровня шума никак не влияет на разборчивость записанной речи, влияет только соотношение шума и полезного сигнала.

Для обывателя "чем шум меньше, тем лучше". Производители это знают и встраивают различные методы шумоподавления, в том числе простейший "гейт", который просто отсекает тихие звуки. Теряем важную аудиоинформацию, зато получаем эстетическое удовольствие от отсутствия шума… Сомнительное преимущество, когда это касается систем видеонаблюдения.

Рис. 3 Уровень шума в звуке камер Cube в тишине
(настройки звука в камерах – максимальное усиление;
подавление шумов – ВКЛ; меньше - лучше)

Кроме того, был обнаружен следующий эффект: при воспроизведении синусоидального сигнала в диапазоне 750–1300 Гц на некоторых моделях появлялся резкий всплеск уровня полезного сигнала, что по динамике было похоже на работу алгоритма обработки сигнала, усиления данной гармоники. Тогда как для отрывка воспроизведения голоса с близкой громкостью наблюдался весьма плачевный результат. По нашему мнению, мы наблюдаем попытку алгоритма обработки усиления гармоник голоса для улучшения соотношения сигнал/шум, что на практике с реальным голосом почему-то не сработало.

Зависимость соотношения сигнал/шум от расстояния до камеры для помещения, имеющего средневысокую степень звукопоглощения (например, офисное помещение с перегородками между столами, имеющими звукопоглощающее покрытие), можно увидеть на графике, приведенном ниже. Скачкообразные изменения уровней – результат работы систем шумоподавления на границах пороговых значений сигнала.

Субъективно после прослушивания треков нами было установлено, что ниже 8 дБ соотношения среднеквадратичного уровня сигнал/шум речь была малоразборчива. На графике выделен уровень 8 дБ, по пересечению соответствующего графика можно определить – "насколько далеко слышит камера" с учетом оговоренных допущений.

Справедливости ради необходимо учесть, что погрешности эксперимента могли внести значительное влияние на результат замеров.

Рис. 4 Соотношение среднеквадратичных уровней полного сигнала к шуму (больше - лучше)

1. Неверно настроена камера. Хотя занимались этим вопросом профессиональные инженеры, есть вероятность, что не все возможности "выжали" из камеры. Но скорее всего, на реальном объекте произойдет аналогичная ситуация в большинстве случаев.
2. Механическое демпфирование звука тестового динамика дало некоторое изменение частотного баланса голоса, что могло повлиять на работу камер, которые имеют продвинутые алгоритмы цифровой обработки сигнала. Возможно, что более "звонкий" спектр голоса она воспроизвела бы лучше. Будем считать, что данный результат касается наиболее "тяжелого" случая: когда человек говорит, отвернувшись от камеры.
3. Громкость полезного сигнала (голоса) хотя и была одинаковой для всех участников эксперимента, может сильно отличаться в реальности – и сильно зависеть как от непосредственно громкости разговора, так и от помещения. Поэтому абсолютные цифры могут в реальности сильно меняться, данный тест лучше воспринимать как сравнительный. Тесты наглядно продемонстрировали, что у разных моделей способности по качеству регистрации звука могут довольно сильно различаться.

Данных из технического описания может оказаться недостаточно, чтобы выявить такие особенности. Для больших проектов с камерами все же лучше делать предварительные практические испытания – могут ли они обеспечить достаточную громкость и качество звука.

Тем не менее, тестирование показало, что все участники позволяют пользователю услышать и приемлемо различать речь при работе в небольших помещениях (в большей или меньшей степени). Все протестированные камеры справляются со своей базовой функцией работы со звуком.

Различное сочетание функций камер Cube

Типовым элементом для компактных камер Cube можно назвать микрофон. Чуть реже устанавливают и динамик. Очень редко встречается поддержка 3G/4G. Это или разъем USB для подключения модема, или встроенный модуль. Уже не редкость и поддержка Wi-Fi. А для работы в темноте устанавливают ИК-подсветку (или подсветку белого света). Набирает популярность оснащение камер PIR-датчиком.

Общий итог

Для IP-камер Cube прослеживается тенденция к функционалу "всё в одном". Производители стараются снабдить большим количеством функций даже такие компактные модели. Причем даже с широким функционалом эти камеры могут оставаться вполне доступными по цене.

Из-за различий в функциональной начинке появляется специализация. Одни модели Cube лучше подходят для помещений, которые освещаются не постоянно (ориентированы на работу в темноте). Другие позволяют передавать данные беспроводным способом. Третьи больше ориентированы на работу со звуком в помещениях с постоянным освещением.

Тестирование показало – недорогие IP-камеры Cube вполне успешно справляются со своими основными функциями на небольших расстояниях как по видеоизображению, так и по звуку. При этом, учитывая различную реализацию функций в IP-камерах Cube, сложно выделить однозначно лучшее решение. Каждая конкретная камера может быть сильнее в одном и слабее в другом, а предпочтения в выборе остаются за пользователем.