DSP Chip-Satz Technologie für CCTV-Kameras

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2010, S. 44 bis 46

Digitaler Turbolader

Bild: Samsung Techwin
Insbesondere bei DSP-Chipsätzen, die das Bild digital weiterverarbeiten, ist es zu erheblichen Weiterentwicklungen gekommen. (Bild: Samsung Techwin)

Darüber hinaus kam es in diesem Bereich auch noch zu einer ganzen Reihe anderer technischer Neuentwicklungen, dank derer die Endanwender aus den Investitionen, die sie in ihre CCTV-Systeme getätigt haben, nun das Beste herausholen können.

In der Vergangenheit haben sich Betreiber von CCTV-Systemen vielleicht damit zufrieden gegeben, nur die allgemeine Beschreibung zu einem bestimmten Kameramodell zu lesen, um zu entscheiden, ob diese Kamera für ihr eigenes CCTV-Projekt geeignet war. Wenn der Beschreibung nach in der Kamera ein 1/2-Zoll- oder 1/3-Zoll-Chip von einem bekannten Hersteller integriert war, war das vielleicht schon ausreichend für die Entscheidung, diese Kamera in das eigene System zu integrieren.

In der Zwischenzeit ist es bei den Kameratechnologien jedoch zu erheblichen Weiterentwicklungen gekommen und obwohl heute Größe und Typ des Bildsensors einer Kamera weiterhin eine wichtige Rolle bei der Qualität des erzeugten Videobildes spielen, besonders bei Schwachlichtbedingungen, ist es doch der DSP-Chipsatz, der das Bild digital verarbeitet und bei dem in letzter Zeit die größten Fortschritte in Leistungsfähigkeit und Funktionalität von Kameras erzielt wurden. Im Folgenden werden nur einige der vielen neuen Einrichtungen und Funktionen von Kameras aufgeführt, die Betreibern von CCTV-Systemen nun zur Verfügung stehen.

Bildauflösung

Die neuesten DSP-Chipsätze sind so ausgelegt, dass sie zu einer größeren Bildstabilität und einer verbesserten Verarbeitung von beweglichen Bildern führen. Es werden nunmehr Farbbilder mit einer erstaunlich hohen Bildauflösung von 600 TV-Linien und Schwarz/Weiß-Bilder mit einer Auflösung von 700 TV-Linien möglich. Chipsätze der nächsten Generation werden noch bessere Auflösungen ermöglichen. Es stehen nun eine Vielzahl von Kameras zur Verfügung, die bei Aktivieren der Funktion „Sens-Up” noch bei 0,001 Lux ohne zusätzliche Ausleuchtung akzeptable Bilder produzieren können. Zum Vergleich: 0,001 Lux stellen fast vollkommene Dunkelheit dar. Mit der Entwicklung von Megapixel-DSP-Chipsätzen werden von nun an noch bessere Auflösungen und eine noch größere Funktionsvielfalt möglich werden.

Unterdrückung von Bildrauschen

Bildrauschen bei CCTV-Videobildern ist der häufigste Grund dafür, dass Videos als unzuverlässiges Beweismaterial angesehen werden. Dies ist insbesondere in Umgebungen mit schlechtem Licht der Fall. Dies gilt jedoch nicht immer, da Bildrauschen bei allen Lichtbedingungen erzeugt werden kann. Bildrauschen tritt auf, wenn die Funktion „AGC” („Automatic Gain Control” – Automatische Verstärkungsregelung) versucht, ein schwaches Videosignal auszugleichen. Normalerweise sind es jedoch die Effekte „Körnigkeit“ und „Schnee“, die ein Bild unbrauchbar machen, und erst in zweiter Linie die wirkliche Dunkelheit. Wenn dieses Bildrauschen also aus dem Bild eliminiert werden könnte, würde das Bild wieder brauchbar sein.

Bild: Samsung Techwin
Steigerung der Bildqualität durch Rauschunterdrückung. (Bild: Samsung Techwin)

Dieser Gedanke lag der Entwicklung der Technologie zur Bildrauschunterdrückung zugrunde. Diese Technologie macht Kamerabilder durch Eliminierung von starkem Bildrauschen sauberer und schärfer, ohne aber gleichzeitig Geisterbilder oder verschwommene Bewegungen im Bild zu erzeugen. Unabhängig durchgeführte Tests haben nachgewiesen, dass mit Hilfe der Technologie zur Unterdrückung von Bildrauschen Farbbilder auch dann scharf und sauber bleiben, wenn Farbinformationen aufgrund von fehlendem Licht verloren gehen.

Diese Technologie zeigt beim Betrieb der Kamera im Schwarz/Weiß-Modus noch eindrucksvollere Ergebnisse. Wenn ein CCTV-System einen Bereich überwacht, wo bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen klare, saubere und detailreiche Bilder erforderlich sind, können Kameras, die die Technologie zur Bildrauschunterdrückung verwenden, viele Probleme lösen, bei denen herkömmliche Kameras wahrscheinlich versagen würden. Da bei der Signalverarbeitung der Rauschabstand vergrößert und sowohl zufällig erzeugte als auch vorhersagbare Rauschquellen einbezogen werden, kann auch eine durch sich bewegende Fahrzeuglichter erzeugte Streifenbildung eliminiert werden.

Bei der neuesten Technologie zur Rauschunterdrückung wird ein „Pattern Matching“ (Musterabgleich) genannter Prozess angewandt. Dieser unterdrückt gleichzeitig das Bildrauschen und erhält in statischen und Bewegtbildern die Ränder von Objekten. Nach der Unterdrückung des Rauschens wird ein Abgleichsystem mit einer sehr kleinen Matrix (drei mal drei Felder) angewendet, das sicher stellt, dass das von der Kamera erzeugte Bild dem Originalbild so nahe wie möglich kommt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser erstaunlichen Technologie ist, dass dabei auf einem Digitalvideorecorder bis zu 70 Prozent an Speicherplatz eingespart und beim Ansehen der Videobilder über ein Netzwerk die Bandbreitennutzung maximiert werden können.

Koaxialsteuerung

Auf mehrsprachigen Bildschirmmenüs kann jetzt über Koaxialsteuerkabel entweder von einer lokal gelegenen oder bequem von einer abgesetzten Steuerkonsole aus zugegriffen werden. Bei der Koaxialsteuerung können sowohl Videodaten als auch Telemetriedaten über das Koaxialkabel gesendet werden. Damit wird ein voller Zugriff auf alle Funktionen für die Einrichtung der Kamera und alle PTZ-Funktionen der Kamera möglich. Die neue Technologie führt potentiell zu echten Kosteneinsparungen, da sich dabei der Umfang der Verkabelungsstruktur verringert und gleichzeitig genügend Flexibilität besteht, um bestehende Systeme durch schnell und leicht nachzurüsten.

Bild: Samsung Techwin
Während des letzten Jahres wurde im Bereich Chipsatz-Technologie eine beträchtliche Anzahl neuer technischer Entwicklungen am Markt vorgestellt. (Bild: Samsung Techwin)

Diese hoch entwickelte Chipsatz-Technologie bietet auch fortschrittliche Einrichtungen wie Tag/Nacht-Betrieb und die „Frame-Integration“-Funktion zur Verbesserung der Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen sowie acht programmierbare „Smart“-Bewegungserkennungszonen und nicht weniger als zwölf maskierbare Privatzonen. Mit der stetig zunehmenden Zahl von Überwachungskameras in unserem täglichen Leben entsteht gleichzeitig auch ein zunehmender Bedarf für den Schutz von privaten und empfindlichen Daten.

Mit Hilfe der in den neuesten Kameras nun zur Verfügung stehenden Funktion „Privacy Masking“ (Maskierung von Privatzonen) können zum Beispiel Bildschirme von Geldautomaten oder die Fenster von Privatwohnungen im angezeigten Videobild „maskiert“ (das heißt verschleiert) werden. Da auf den Kameras die Möglichkeit besteht, zwölf voneinander unabhängige Privatzonen zu maskieren, wird ein Ausgleich zwischen der Notwendigkeit der Überwachung und den Anforderungen zum Schutz der Privatsphäre erreicht. Es muss also nicht immer ein ganzes Gebäude, sondern es können auch nur einzelne Fenster und Türen dieses Gebäudes maskiert werden.

Mehr erkennen

Mit der Funktion Super Dynamic Range (SSDR) werden dunklere Bereiche in einer Aufnahmeszene aufgehellt und gleichzeitig die Ausleuchtung von helleren Bereichen auf dem gleichen Niveau gehalten. Damit werden dunklere Bereiche nun sichtbarer gemacht und der Beobachter kann jetzt auch Objekte erkennen, die zuvor im Schatten geblieben wären.

„Highlight Compensation“ identifiziert Bereiche im Bild mit übergroßen Weißanteilen, das heißt übermäßig helle Bereiche, und neutralisiert diese, indem sie diese Bereiche in Schwarz/Grau umwandelt. Damit kann die Kamera gewissermaßen „an diesen Bereichen vorbeischauen“ und der Kamerabediener kann zuvor versteckte Details erkennen. „Digital Image Stabilisation“ wiederum gleicht die durch starken Wind oder Vibrationen auf die Kamera ausgeübten Wirkungen aus.

Die für Forschung und Entwicklung aufgewendeten erheblichen Investitionen haben sich gelohnt, da damit bemerkenswerte Verbesserungen in der Bildqualität und in der Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen erzielt und zusätzliche Funktionen integriert werden konnten. Vor nur drei Jahren herrschte allgemein die Meinung, dass innovative technische Einrichtungen, wie „Digital Image Stabilisation“ (digitale Bildstabilisierung), „Highlight Compensation“ (Spitzlichtkompensation) und „Dynamic Backlight Compensation“ (Dynamische Gegenlichtkompensation) nur in den teuersten CCTV-Kameras zur Verfügung stehen. Mittlerweile stehen diese Einrichtungen auch in gewerblich genutzten und preisgünstigen Kameras zur Verfügung.

Ralf Balzerowski, Account Manager Deutschland in der Konzerndivision professionelle Sicherheitssysteme von Samsung Techwin Europe Ltd.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem SAMSUNG Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

2 Antworten auf „DSP Chip-Satz Technologie für CCTV-Kameras“

  1. Hallo wir suchen gute Cameras die sich für das Abfilmen (Filmtransfer) von Super-8,
    Filmen etc. eignen. Als Beispiel hier die Daten eines Anbieters der aber unseres Erachtens zu teuer ist mit 350. Euro. Sicher gibt es preiswertere Angebote in gutet Qualität.
    Wichtig sind gute und vor allem stabile Farben, Spiegelfunktion, 1/3 Zoll, C–/CS Mount,
    OSD-Menue, etc. Siehe nun das oben erwähnte Angebot:
    1/3 Zoll-Farb-CCD-Kamera mit Sony-Chip, Spiegelfunktion, Digitalzoom, S-VHS-Ausgang + Composite-Ausgang (FBAS), OSD-Menü

    Diese Kamera ist gut geeignet für die Direktabtastung Ihrer Super 8- / Normal 8- oder 16 mm-Filme.

    Sie verbindet neueste Technik mit komfortablen Einstellmöglichkeiten mittels OSD-Menü und erspart Ihnen durch ihre Spiegelfunktion lange Renderzeiten am PC (bei einer Direktabtastung erhalten Sie immer einen Film, der horizontal gespiegelt ist und auf dem Kopf steht).

    Der Y/C (S-VHS)-Ausgang gewährleistet eine sehr gute Übertragung des Bildsignals und erlaubt Ihnen auch, Ihre Filme z.B. sofort auf einen DVD-Recorder zu überspielen.

    Über das Menü sind viele Features einstellbar, wie z.B. die Farbsättigung oder die einzelnen RGB-Werte.

    Zu dieser Kamera brauchen Sie ein 12 V-Netzteil

    Technische Daten der Kamera:

    TV-System: PAL
    Chip: 1/3 Zoll CCD Sony
    Bildwiederholrate: 50 fps
    Bildpunkte: 795×596
    Auflösung: 520 TV-Linien (Farbe)
    Weißabgleich: automatisch / manuell / push / Voreinstellungen
    Verstärkung: 0 – 18 dB
    Störabstand: 52 dB min
    outputs: FBAS, Y/C
    Einstellungen: OSM (Bildschirmmenü)
    Spiegelfunktion: horizontal / vertikal
    Digitalzoom: 2x
    Negativ/Positiv: ja
    Störunterdrückung: ja
    Gamma-Korrektur: 0,45 / 1.0
    Stromversorgung: 12 V Gleichspannung

    Ist das evtl. eine Überwachungscamera?

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