Технология 4К от SONY

Технология 4К от SONY

Технология 4К от SONY
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий Вас вопрос по оборудованию
На сегодняшний день можно говорить о том, что 4K-камеры (3840 × 2160) вошли на рынок систем видеонаблюдения и безопасности и обеспечивают четырехкратное увеличение разрешения в сравнении с Full HD (1920 × 1080).

Повышенная детализация: эволюция 4K-видеосистем безопасности

Сфера применения камер видеонаблюдения в последнее время значительно расширилась. Их устанавливают на улицах в городах, в торговых центрах, транспортных узлах, общественных местах, образовательных учреждениях, бизнес-центрах и на предприятиях.

IP-камеры набирают популярность, позволяя передавать видеоизображение в виде пакетов цифровых данных о видеосигнале, аудиосигнале и сигнале управления через офисные сети и Интернет по одному кабелю.

Кроме того, причиной повышенного спроса на усовершенствованные модели камер видеонаблюдения является потребность в изображении с большей детализацией, что позволит повысить точность распознавания лиц или номерных знаков с большего расстояния. Ответом производителей стало создание камер с более высоким разрешением и переход от видеосигнала стандартной четкости в сигналу высокой четкости. На сегодняшний день можно говорить о том, что 4K-камеры (3840 × 2160) вошли на рынок систем видеонаблюдения и безопасности и обеспечивают четырехкратное увеличение разрешения в сравнении с Full HD (1920 × 1080).

SNC-VM772R — первая сетевая 4K-камера Sony. Сотрудники инженерного отдела и отдела планирования продуктов делятся своими впечатлениями от разработки этого революционного продукта, который стал результатом беспрецедентного сотрудничества многих технических специалистов.

Слева направо: Даисукэ Фуджи (отдел планирования продуктов), Томоюки Мизутани (отдел дизайна), Томомаса Мизуно (конструкторский отдел), Такахиро Кояма (отдел программных разработок)

Решение сложной конструкторской задачи

Даисукэ Фуджи: На первом этапе работы над разработкой нашей первой 4K-камеры сложной задачей стало решение проблемы чувствительности. В сфере видеосистем безопасности качество изображения в первую очередь оценивается не за красоту картинки, а за «разборчивость» и четкость отображения, что позволяет регистрировать объекты в кадре в сложных условиях освещения, например при ярком контровом освещении или недостаточной освещенности. В 4K разрешение намного выше: а это значит, что количество пикселей увеличивается, и на каждый пиксель приходится меньше света. Это приводит к снижению чувствительности и, как следствие, — снижению разборчивости и четкости изображения в условиях слабого освещения.

Наша компания является производителем и поставщиком сенсоров, оптики и других технологий. Поэтому в основу нашей концепции легла идея создания 4K-камеры, которая будет отличаться как высоким разрешением, так и высокой чувствительностью, даже в условиях слабого освещения. Кроме того, перед нами стояла задача перенести в новую разработку преимущества предшествующих моделей камер видеонаблюдения от Sony — простой монтаж и бюджетная стоимость систем безопасности. Все это определило основные черты нового дизайна.

Решение сложной конструкторской задачи

Разрешение и чувствительность: поиск золотой середины

Томоюки Мизутани: Это был первый раз, когда в камере видеонаблюдения был реализован 1-дюймовый CMOS-сенсор Exmor R™. Он отличается крупным размером и имеет очень важную конструкционную особенность — провода, по которым сигнал отводится от каждой светочувствительной ячейки, расположены за светочувствительной поверхностью сенсора, а не спереди (как обычно), не блокируя поступающий на сенсор свет. Это в значительной степени улучшает качество изображения в условиях слабого освещения, а это является основной проблемой других 4K-камер на рынке. Нам удалось достичь нового отраслевого стандарта чувствительности в 0,06 люкс, сохранив при этом исходного разрешения 4K. Для сравнения, характеристика освещенности у лунного света составляет 0,1 люкс.

Собственное разрешение сенсора равно 20 мегапикселям (5472 × 3648), что по точкам намного больше разрешения 4K. Чтобы максимально эффективно использовать разрешающую способность сенсора, мы специально разработали объектив и процессор обработки изображения, в которых реализовали технологии, применяемые в наших камерах, представленных в профессиональном сегменте и сегменте потребительской электроники. В результате мы получили резкое изображение без искажений даже по краям кадра, где резкость и разрешение обычно ниже.

Более простая установка и монтаж

Томомаса Мизуно: Более высокое разрешение и более высокая чувствительность с неизбежностью требуют более крупного сенсора и объектива, а это означает — увеличение веса и габаритов. Нам было важно, чтобы наша камера выигрывала у конкурентов в простоте установки и монтажа, поэтому при разработке этого продукта мы использовали концепцию, которая получила название «бережливого стартапа». Еще на стадии разработки концепт-дизайна мы придумали гипотетические условия эксплуатации для нашего продукта. Мы показывали клиентам первоначальный прототип и дополняли картину пояснительными схемами. Это позволило сократить сроки разработки и определить функциональность, без которой клиент просто не сможет обойтись.

Мы встречались с клиентами в Японии и за рубежом, чтобы на практике опробовать процедуры установки и монтажа. В стандартном случае камеры видеонаблюдения устанавливаются после монтажа плат крепления на стенах или потолке и укладки проводки. Мы приняли непосредственное участие в установке, и стало ясно, что держать камеру одной рукой и закручивать винты и укладывать провода второй — очень неудобно. Для решения этой проблемы мы добавили в конструкцию камеры ремень, который удерживает камеру и плату крепления вместе во время укладки проводов, а также позволяет закрепить камеру и плату крепления до окончательного монтажа с помощью винтов. Это позволяет системным интеграторам использовать во время монтажа обе руки. Чтобы убедиться, что решение действительно найдено, мы попросили нескольких сотрудников Sony без опыта монтажных работ выполнить установку нашей новой камеры. К нашему приятному удивлению они справились с задачей и потратили на ее выполнение в два раза меньше времени, чем требуется на установку обычной камеры! Мы получаем положительные отзывы клиентов, в которых они благодарят за решение проблемы со сложной и долгой установкой.

Подробнее

Снижение стоимости систем безопасности

Даисукэ Фуджи: По мере того, как на рынке растет спрос камер с высоким разрешением, растет озабоченность клиентов объемом данных, проблеме их хранения и скорости передачи. В качестве решения этой проблемы мы разработали функцию «умного» кодирования. Это позволяет сэкономить до 50% полосы пропускания сети за счет применения разного коэффициента сжатия для разных областей изображения. Кроме того, мы разработали функцию «умного» кадрирования, которая позволяет снизить объем передаваемых и сохраняемых данных, обрезая только нужную область исходного 4K-изображения.

В условиях реальной эксплуатации иногда ведется полная запись, которая затем просматривается на предмет выявления нестандартных событий. Но в некоторых случаях — например в аэропортах — мониторинг необходимо вести в режиме реального времени и держать в поле зрения большое количество изображений и ситуаций. После определения вариантов типичного применения камер видеонаблюдения мы разработали новую функциональность, которая облегчает мониторинг и не требует сложной предварительной настройки.

Объедение подходов к разработке потребительской и профессиональной техники

Такахиро Кояма: Во время разработки этой камеры мы использовали подход, типичный для разработки продуктов потребительской электроники, где ключевым фактором является скорость, в сочетании с принципами разработки профессиональной техники, где в фокусе внимания находятся надежность и прочность для долговечной эксплуатации. Совместив два подхода к разработке, мы смогли позаимствовать лучшее в обоих случаях.

Даисукэ Фуджи: Мы попросили коллег из отдела исследований и разработок помочь советом и подсказать решение проблемы сжатия объемных 4K-данных. В отличие от камер потребительского класса, камерам видеонаблюдения требуется высокое качество изображения при низкой скорости цифрового потока. Решить эту задачу было непросто.

Томоюки Мизутани: Из всех проектов, в которых мне довелось принимать участие, этот был самым интенсивным в плане сотрудничества с другими коллегами. В проекте принимали участие инженеры-электромеханики, проектировщики, разработчики программного обеспечения и другие специалисты из других отделов и все работали над решением таких задач, как создание объектива, который будет соответствовать по качеству 20-мегапиксельному сенсору, оптимизация изображения для задач мониторинга, технология кодирования данных, обработки сигнала с сенсора и т. д. Мне посчастливилось работать с нашими лучшими специалистами, и теперь я осознаю весь серьезный потенциал и многолетний опыт Sony, в том числе в разработке продуктов потребительного класса. Мне кажется, это показывает нашу силу как компании в плане развития технологий.


Созданы для работы во тьме: наши сверхчувствительные камеры обладают ночным зрением


Наши сверхчувствительные 4K-камеры SNC-VB770 и UMC-S3C снимают четкое, детализированное видео в формате ультра-HD там, где на материалах с других камер можно различить только тусклое размытое пятно. Секрет этих моделей заключается в огромном CMOS-сенсоре Exmor™ и сложной светоулавливающей технологии, которые обеспечивают непревзойденную четкость видео и фотографий даже в практически полной темноте.

Созданы для работы во тьме: наши сверхчувствительные камеры обладают ночным зрением

Наши сверхчувствительные камеры SNC-VB770 и UMC-S3C не боятся темноты: обе они способны снимать четкое, высокодетализированное цветное видео и фотографии в 4K практически без шумов при почти полном отсутствии света, например в безлунные звездные ночи или в помещениях с плохим освещением.

Эти две модели оснащены особо крупным полнокадровым сенсором от Sony, отличающимся самой высокой чувствительностью на рынке, и уникальной технологией цифровой обработки изображения, которая сводит шум до минимума. Непревзойденная производительность в этих камерах сочетается с поразительной четкостью наших знаменитых сменных объективов FE с байонетом E, что гарантирует невероятную детализацию каждой сцены.

Благодаря сверхвысокой максимальной чувствительности наши камеры SNC-VB770 и UMC-S3C идеальны для широкого спектра условий съемки. Компактная UMC-S3C очень удобна в ограниченных пространствах и прекрасно подходит для съемки документального и игрового кино, а также живой природы. Камера SNC-VB770 обладает не менее высокой светочувствительностью, благодаря чему она по всем параметрам превосходит обычные сетевые камеры для видеосистем безопасности, наблюдения и мониторинга качества, предназначенные для использования в городских районах, на заводских конвейерах и др.

Loading the player...

Более крупный сенсор — более качественное изображение

В чем же заключается секрет высокой светочувствительности камер SNC-VB770 и UMC-S3C? Прежде всего это 35-миллиметровые полнокадровые CMOS-сенсоры Exmor™,

разработанные инженерами Sony и производящиеся на наших заводах. Эти сенсоры значительно крупнее используемых в обычных сетевых камерах для систем видеонаблюдения, а значит, улавливают намного больше света. Это снижает нагрузку на схемотехнику камеры, усиливающую слабые электрические сигналы, и таким образом минимизирует шумы на изображении, которые возникают в результате усиления.


35-миллиметровый полнокадровый CMOS-сенсор Exmor™ приблизительно в 50 раз крупнее сенсоров в обычных камерах Full HD.

Более того, он отличается особо высоким разрешением 12,2 мегапикселя, что обеспечивает поразительную детализацию изображения в 4K. Каждый отдельный пиксель также значительно крупнее, чем в обычных полнокадровых сетевых камерах, что еще больше повышает чувствительность и количество улавливаемого света. В дополнение к 12,2 миллиона пикселей камеры оснащены массивом из крохотных интегральных линз OCL, которые точно фокусируют свет на каждом мельчайшем фоточувствительном участке. Наши инженеры долго и тщательно совершенствовали конструкцию этих микролинз, благодаря чему они лучше улавливают свет в более широком диапазоне углов обзора.

Передовые интегральные линзы улучшают улавливание света

Мы уменьшили зазоры между интегральными линзами, благодаря чему новые камеры лучше улавливают свет, обладают повышенной чувствительностью и более широким динамическим диапазоном, а также обеспечивают сниженный уровень шумов.

Интегрированные линзы без зазоров эффективнее улавливают свет

Съемка в сложных условиях освещения:

Казалось бы, перечисленных преимуществ вполне достаточно, чтобы сделать выбор… Однако это еще не всё: мы увеличили площадь светоулавливающей поверхности каждого отдельного фотодиода (полупроводника, преобразующего падающий свет в электрический сигнал). Опять-таки, чем больше света улавливает камера, тем четче и сильнее видеосигнал и тем меньше в нем шумов.


Площадь светоулавливающей поверхности каждого светодиода стала больше

Эти передовые технологии улавливания света дополняют и расширяют возможности инновационного сенсора, обеспечивая поразительно высокую чувствительность камер SNC-VB770 и UMC-S3C — ISO 409 600. Благодаря этому новые модели эффективны даже при минимальной освещенности — ниже 0,004 лк.

Теперь вам больше не придется выключать камеру с наступлением сумерек: наши высокочувствительные 4K-камеры не упустят ни единой детали ни днем, ни ночью.