Ложное чувство безопасности — что не так с ИК-подсветкой камер

Вечером владелец открывает приложение камеры и видит почти образцовую картинку: ворота читаются, машина видна целиком, дорожка светлая, даже кусты у забора не теряются в темноте. Кажется, что с ночным наблюдением полный порядок. Потом по двору проходит человек — и на записи остаются куртка, силуэт и размазанное лицо. Ни черт, ни нормального стоп-кадра, ни уверенности, кто вообще попал в объектив. Самое неприятное, что камера при этом может быть исправна и честно выполнять все заявленные функции. Просто светлый ночной кадр ещё ничего не говорит о том, насколько хорошо камера фиксирует движение. И именно на этом владельцы домашних систем видеонаблюдения чаще всего обжигаются.

Почему пустой двор ночью выглядит отлично

Во многих камерах при переходе в ночной режим убирается ИК-фильтр перед матрицей, а встроенные светодиоды начинают подсвечивать сцену инфракрасным излучением. Глаз его почти не замечает, зато матрица получает дополнительный свет.

Отсюда и знакомая чёрно-белая картинка. Даже очень тёмный участок внезапно становится вполне читаемым: проявляется забор, видны стены дома, машина, дорожка, деревья. На экране смартфона всё выглядит убедительно.

Но есть нюанс. Света всё равно мало. Камере приходится вытягивать изображение настройками экспозиции, усилением сигнала и обработкой. И вот здесь начинается главный компромисс ночной съёмки.

Светлее кадр — выше риск смаза

Проще всего понять это на обычной фотографии. Если человек стоит в тёмной комнате неподвижно, длинная выдержка поможет получить светлый и достаточно резкий кадр. Если во время экспозиции он повернёт голову или сделает шаг, лицо и руки смажутся.

С камерой видеонаблюдения принцип тот же. Матрица собирает свет в течение определённого времени. Чем дольше длится экспозиция, тем легче получить яркое изображение ночью. Но движущийся человек за это время успевает сместиться. Забор остаётся резким, потому что никуда не двигается. Припаркованная машина тоже. А лицо человека превращается в пятно. Поэтому хороший скриншот ночного двора — слабый тест для камеры безопасности. Проверять нужно движение.

И надпись «25 кадров в секунду» или «30 fps» здесь не спасает. Частота кадров и выдержка — не одно и то же, хотя параметры связаны. Даже при нормальной частоте кадров выдержка может оказаться достаточно длинной, чтобы лицо, руки или номер проезжающей машины потеряли резкость. Именно поэтому ролик при обычном просмотре иногда кажется нормальным. Проблема становится очевидной только после паузы на нужной секунде.

Шумодав может сделать картинку красивее и одновременно убрать детали

Ночью матрице приходится усиливать слабый сигнал. Вместе с полезным изображением становится заметнее цифровой шум — мелкая рябь и цветные точки. Чтобы картинка выглядела чище, камера включает шумоподавление. На неподвижном фоне оно работает хорошо: асфальт становится ровнее, стены чище, тёмные зоны не рассыпаются на зерно.

С движением всё сложнее. Сильное пространственное шумоподавление способно сгладить мелкие детали. Временное шумоподавление сравнивает соседние кадры и при агрессивных настройках иногда оставляет за движущимся объектом шлейф. Для владельца результат выглядит странно. Двор чистый и аккуратный, а человек будто слегка «плывёт» по изображению. Особенно быстро исчезают мелкие детали лица: глаза, контуры носа, линия подбородка. Именно они потом нужны для идентификации.

«ИК до 30 метров» не означает «лицо будет видно с 30 метров»

Это одна из самых коварных характеристик на коробке камеры. Производитель пишет «ИК-подсветка до 30 метров», и покупатель логично предполагает, что на таком расстоянии будет видно человека.

• Видно — возможно.

• Узнать — совсем не факт.

Дальность ИК-подсветки показывает, на каком расстоянии камера способна осветить сцену достаточно для получения изображения. Она ничего не обещает насчёт количества деталей на лице. Допустим, широкоугольная камера снимает весь двор. В кадр одновременно попадают дом, ворота, две машины, часть улицы и человек у калитки.

Даже если матрица имеет разрешение 4K, все пиксели распределяются по огромной сцене. Лицу достаётся лишь небольшая часть. Поэтому разрешение само по себе не решает задачу. Если лицо записалось пятном размером в несколько десятков пикселей, цифровое увеличение после происшествия не восстановит глаза, нос и другие детали. Оно лишь сделает пятно крупнее.

Слишком сильная ИК-подсветка тоже мешает

Больше инфракрасного света — не всегда лучше. Когда человек подходит близко к камере, ИК-подсветка может слишком сильно отражаться от кожи, светлой куртки или других поверхностей. Тогда нужная область пересвечивается.

Вместо тёмного лица получается почти белое пятно. Для борьбы с этим в более продвинутых моделях используется регулировка мощности ИК-светодиодов и функции вроде Smart IR. Камера старается уменьшать подсветку, когда объект подходит близко.

У простых домашних моделей регулировка часто намного грубее. Есть ещё классическая ошибка — поставить камеру за оконным стеклом и оставить ИК-подсветку включённой. Ночью инфракрасный свет отражается от стекла обратно в объектив. В итоге вместо улицы появляется яркая засветка. В такой схеме подсветку обычно приходится отключать и освещать участок снаружи.

Камеру можно испортить неправильной установкой

Даже хорошую модель легко поставить так, что лица на записи будут бесполезными. Одна из частых ошибок — монтаж слишком высоко. Камеру крепят под крышей или почти под потолком: так видно больше территории и до неё сложнее дотянуться. Для общего обзора удобно, для распознавания лица — не всегда.

Человек получается маленьким, камера снимает его сверху, а кепка, капюшон или обычный наклон головы закрывают часть лица. Влияет и направление движения. Если человек идёт поперёк кадра, его изображение перемещается по матрице быстрее. Смаз обычно заметнее. Если маршрут проходит по направлению к камере или от неё, получить пригодные кадры бывает проще.

Поэтому две камеры часто полезнее одной сверхширокой. Первая контролирует двор целиком. Вторая смотрит на калитку, дверь или въезд более узко и получает лицо крупнее. Камера среднего уровня, правильно установленная у входа, нередко даст больше полезных деталей, чем дорогая модель под крышей, которая пытается одним объективом охватить весь участок.

Проверить свою камеру можно за десять минут

Оценивать ночную съёмку нужно не по пустому двору. После наступления темноты человек проходит обычным шагом по реальному маршруту: от калитки к дому, вдоль забора, возле машины, перед входной дверью. Потом запись открывается покадрово. Главный вопрос простой: есть ли хотя бы несколько кадров, на которых лицо действительно различимо?

Дальше стоит пройти тот же маршрут немного быстрее. Если стоящий человек выглядит отлично, а при обычной ходьбе лицо сразу разваливается, проблема уже видна. Тогда имеет смысл проверить выдержку, экспозицию, усиление и шумоподавление. Более короткая выдержка уменьшает смаз, но матрица получает меньше света. Значит, может вырасти шум или потребуется дополнительное освещение. И тут обычный фонарь над входом иногда даёт системе видеонаблюдения больше, чем очередная громкая надпись «Super Night Vision» на коробке.

Что действительно важно при выборе камеры

Количество мегапикселей — только один параметр. Для ночной съёмки намного важнее сочетание нескольких вещей: светочувствительность матрицы, оптика, управление выдержкой, работа шумоподавления, качество ИК-подсветки и реальное расстояние до человека. Ещё важнее заранее понимать задачу. Если камера нужна, чтобы видеть, открыт ли двор и стоит ли машина на месте, широкий угол вполне подходит. Если задача — потом понять, кто подошёл к калитке, нужен другой расчёт: человек должен занимать в кадре достаточно места, а его лицо — сохранять детали во время движения.

Поэтому хорошую ночную камеру стоит проверять не по рекламному скриншоту. Нужен гораздо более неприятный для техники тест: темнота, обычная скорость движения, реальное расстояние и лицо не строго по центру кадра. Если из такой записи получается достать несколько резких кадров человека, система действительно решает задачу безопасности. Если же прекрасно видны только неподвижные кусты, ворота и припаркованная машина, это просто очень подробное видео двора.