ULTRA HD ( UHD ) IP KAMERALARDA 4K ÇÖZÜNÜRLÜK

 

Güvenlik kameralarında ki bir sonraki ölçüt 3840 X 2160 çözünürlükte 8 MP civarındaki Ultra HD standardı olacak gibi görünmektedir. Rekabet nedeniyle networkler Ultra HD video akışını taşımak ile yüzleşebilirler, teknolojinin ne zaman son noktaya ulaşacağını söylemek oldukça zordur.

 

Ultra HD standardına dikkat çekmeye değen birkaç işaret mevcuttur (tüketici ve CCTV endüstrilerinde genelde 4K olarak anılır). Birincisi, pek çok ev sahibinin elinde yorgun görünümlü 1080p HD monitörler varken, UHD tüketici monitörlerinin fiyatı düşmektedir. Akılda tutulması gereken bir diğer konu dijital fotoğrafçılıkta 8 MP'in en düşük ışık performansı ile yüksek çözünürlük arasındaki en iyi dengeyi kurmasıdır.

Pek çok kimsenin bildiği gibi, bir görüntüleyiciye daha fazla piksel yükledikçe, bu pikseller küçülür. Ve pikseller küçüldükçe daha az ışık emerler. Bir 1/3 inç HD sensör üzerinde piksel sayısını iki kat artırıp, sensöre ulaşan ışığı yarıya düşürün. Sonuçta, sensör boyutları artmadıkça daha fazla piksel mükemmel bir kamera ortaya çıkarmayacaktır. Bugün ekran görüntüsü her şeydir denirse, 1080p çözünürlüklü 3MP kameralar idealdirler.

Fakat, eğer dijital zoom'a ihtiyacınız varsa veya bir UHD monitör kullanıyorsanız, Ultra HD kameralar göz önünde bulundurulmalıdır. Eğer Ultra HD görüntüde 2x dijital zoom yaparsanız, 2MP'de görüntülersiniz; bir HD kamerada 4CIF'te dijital zoom uygulandığı zaman ne kadar hızlı olacağını rahatça değerlendirebilirsiniz.

Dijital görüntü kalitesi göz önünde bulundurulduğu zaman unutulmaması gereken bir diğer konu dijital kamera sensörlerinin ışığı kırmızı, mavi veya yeşil olarak yakalamasıdır, bütün renkleri aynı anda yakalamaz. Bir yerleşim düzeni bir çift yeşil, bir kırmızı ve bir mavi ızgara dokudan oluşur ve yazılımda yerleşiktir, daha sonra pikseller için renk değerlerini irdeler. Bunun anlamı arka planda ortalama olarak azalan bir sinyalin var olduğudur 4 piksel başına bir renk.

Ayrıca bir kameranın dijital motoru yanlış renklerden ve harelerden kurtulmak için çalışır bir görüntüdeki hatalı biçimlere neden olan özel bozucu etki. Kamera motorları bir görüntüyü nispeten bulanıklaştıracaktır ve sonra bu tür bozuklukları yok etmek için netleştirecektir. Açıkçası, daha fazla piksel ve kamera işlemcisinin daha fazla çalışmaları ile ani hareket durumunda bulanıklaşma ve gecikmenin açık bir şekilde üstesinden gelinecektir bir görüntüye karşı doğru açıyla hareket eden arabalar gibi.

Lensler ise ayrı bir konudur. Bir Ultra HD kamera kaliteli bir lense ihtiyaç duyar ve şüphe yoktur ki lensler ile birlikte satılan pek çok 1080p kamera mükemmel değildir. Tabii ki, görüntünün merkezindeki nesneler iyi görünür, fakat dış kenarlardaki detaylar bulanıktır, özellikle müşteriyi Ultra HD kamera almaya motive eden derin zoom türleridir.

Sensör gürültüsü de çoklu seviyelerde göz önünde bulundurulması gereken bir konudur. Zayıf ışık ortamında kameralar pozlandırmayı artırırlar, bu da gürültü seviyesini artırır. Dahası, piksel ölçümleri hiçbir zaman mükemmel değildir ve bu sinyallerdeki kusurlar bir monitörde gürültü olarak ortaya çıkarlar. Gündüz ve görüşe engel olan geceleri yardımcı olmaz. Bunun yanıtı Dijital Gürültü Azaltımıdır (DNR) fakat DNR yalnızca gürültüyü azaltmaz, görüntünün ince ayrıntısını bulanıklaştırır. Zayıf ışık ortamında test edilen bir kameraya baktığınızda sıklıkla DNR'nin bir görüntünün detaylarını bulanıklaştırdığını görürsünüz.

Mühendisler daha az gürültü problemleri olan yüksek çözünürlüklü görüntüleyiciler üretebilirler, fakat bunlar 1 1/1,5 inç gibi büyüklükte olmalıdırlar. Bir 1/1,5 inç sensör, tipik olarak 1080p CCTV kameranın içerisinde çalışan 1/3 inç sensörün 4 katı alana sahiptir. Şüphe yoktur ki, GBO'nun 1 inç sensörlü S1080 kamerası (BGWT Avustralya'da satmaktadır) zayıf ışık ortamında çok güzel bir görüntü verir.

Eğer sensörler yeterince büyükse, lensler yeterince iyiyse, network yeterli kapasiteye sahipse ve depolama yeterliyse o zaman Ultra HD kameralar son kullanıcılara 3MP 1080p kameraların verebileceğinden çok daha fazla ayrıntı verecektir. Fakat bu kapasite pek çok şeye karşı dengelenmelidir. Görüntü kalitesi megapiksel hesabından çok daha önemlidir.

Vlado Damjanovski

Sürpriz olmayan bir şekilde, ViDi Labs, Vlado Damjanovski Ultra HD kameraların CCTV uygulamalarındaki bir sonraki büyük adım olup olmayacağı konusunda iki pozisyon alır.

''Benim cevabım evet ve hayır'' der Damjanovski. ''4K, TV yayımcılığında bilinen bir gelişmedir, fakat CCTV yayımcılık teknolojisinin küçük kardeşi olduğu için aynı anda onun trendlerini izler. Fakat, teknoloji trendi yayımcılık endüstrisi tarafından geliştirilmedikçe, CCTV'nin kendi başına yeni bir standart geliştirmesi uzak bir ihtimaldir. Öyleyse evet, bir sonraki büyük adımdır, fakat bazılarının düşünmek istediği kadar büyük değil.''

Ultra HD kameraların avantaj ve dezavantajlarına gelindiğinde Damjanovski daha ısrarlıdır.

''Avantajı açıktır – geliştirilmiş çözünürlük ve daha fazla detay,'' demektedir. ''Fakat bu yalnızca optiklerin eşleşen kalitede olmasıyla geçerlidir. Zayıflık? Eğer bir sensör eşdeğer HD sensör ile aynı boyuttaysa ve 4x piksele sahipse – düşük ışık performansı 4x daha düşük olacaktır. Ve daha iyi bir sıkıştırma kullanılmadıkça bant genişliği akışı 4x daha büyük olacaktır.''

Eğer bir sensör eşdeğer HD sensör ile aynı boyuttaysa ve 4x piksele sahipse – düşük ışık performansı 4x daha düşük olacaktır. Ve daha iyi bir sıkıştırma kullanılmadıkça bant genişliği akışı 4x daha büyük olacaktır.

Damjanovski'ye göre Ultra HD monitörlerin gerçek zamanlı olarak çok yüksek kalitede görüntüler göstermesi CCTV uygulamaları için önemliyken, diğer bazı değerlendirmeler vardır.

''Böyle bir ilerlemeyi görebilmek için bir 4K monitör ve 4K akışını kodlayacak işleme gücüne sahip daha hızlı bilgisayarlara ihtiyacınız vardır.''

Muhtelif imalatçılardan yaygın olarak kullanılmayan 5MP ve 9MP kameralar verildiğinde, son kullanıcılar Ultra HD'yi neyin farklı yaptığını sorabilirler. Tüketici TV pazarındaki teknolojide kullanılan, kullanıcının beklentisini değiştiren, yüksek çözünürlüklü görüntü bu mudur? Niçin yalnızca büyük MP kameralar ile devam etmiyoruz?

''5MP ve 9MP'nin ilk ve en önemli farkı bu kameralar piyasaya çıktığında gerçek zamanlı kodlayıcıların olmamasıdır – yalnızca MJPEG görüntü sıkıştırması mümkündü.'' Damjanovski şöyle açıklamaktadır. ''4K'nın yaygın yayımcılık formatı haline gelmesiyle, enkoder çiplerle gerçek zamanlı video sıkıştırma uygun hale gelmiştir. Fakat, yinede bunun iyi bir dijital zoomlama gerektirdiği gibi, son görüntüleme noktasında tipik yazılım kodlayıcısı gibi daha fazla işleme gücü gerektireceği unutulmamalıdır.''

SEN'in sıklıkla gördüğü bir şey 1080p kameraların 720p ve saniye başına 6 15 çerçeve oranında çalışmasıdır, tahminen bunun nedeni son kullanıcıların network depolaması için çok fazla alan harcamak istememeleridir. Eğer 1080p tamamen kullanılmazsa, bunun altındaki temel düşünce Ultra HD'nin pek çok uygulamada kullanılmama ihtimalidir.

''Eğer H.264 sıkıştırma 1080HD veya 720HD için kullanılırsa ve eğer çerçeve oranı 6 veya 15 veya 25 olursa network gereksiniminde büyük bir farklılık olmayacaktır.'' demektedir Damjanovski. ''Gerçek farklılık, kaliteye önem veren bir kişinin bant genişliğini artıran hareket eden nesnelerin resim kalitesindeki farklılık olabilir. Öyleyse evet, aynı mantık 4K formatında da uygulanabilir. Kesinlikle daha fazla bant genişliğine ihtiyaç olacaktır. Fakat, yakında H.265'in hayata geçirildiğini göreceğiz ki bu oldukça yenidir ve resim kalitesini koruyarak bant genişliğinden en az %50 tasarruf edileceği iddia edilmektedir.''

Öyleyse, Damjanovski Ultra HD'nin günümüzdeki 1080p çözünürlüklü CCTV gibi yaygın hale gelmesinden ne kadar uzak olduğumuzu nasıl düşündü?
''Yayımcılık sektörü çalışanları günlük prodüksiyonları için zaten 4K kullanıyorlar.'' demektedir Damjanovski. ''Hatta Avustralyalı bir firma video prodüksiyonu için uygun fiyatlı ve mükemmel kalitede 4K kameralar üretmektedir (Black Magic Design). Fakat yayımcılık sektörü çalışanları prodüksiyonları ile para kazanmaktalar ve en iyi sonuç için para harcamaktan çekinmezler.''

''CCTV, 4K'dan ne kadar uzaktadır? Her zamanki gibi maliyete bağlıdır ve hatta yalnızca kameranın maliyetine değil. Çözümlerin uygun optiklere, kodlayıcılara, transmisyona, kayıt cihazlarına ve daha hızlı bilgisayarlara ihtiyacı olacaktır, daha önemlisi 4K daha fazla pikselin ihtişamını göstermekten hoşlanır.''

''Benim tecrübem CCTV son kullanıcılarının daha iyi kalite uğruna para harcamak istemedikleri yönündedir.'' der Damjanovski. ''Onlar yalnızca değer kaybını azaltan önlemler için veya bazı yasal güvenlik ihtiyaçlarının gerekliliği için para harcamaya hazırlar.''

Belki 5 yıl içerisinde 4K günümüzün HD standardı seviyesine ulaşacaktır ve CCTV kullanan herkesin 4K kullanmaktan başka çaresi kalmayacaktır. CCTV zorlayıcı güç olmamasına rağmen 4K'nın gelişimi durmayacaktır zorlayıcılık tüketici sektöründen ve TV yayımcılığından gelecektir.

 

Sony Avustralya'dan Steve Charles
Las Vegas'ta düzenlenen ISC West fuarında Sony yeni ürettiği 4K konsept CCTV kamerasını sergiledi. Henüz oldukça erken olmasına rağmen, Sony'den Steve Charles ilerleyen gelişmelerin şirketin piyasaya süreceği ilk 4K kamerayı işaret ettiğini söylemektedir.

Charles, 4K'nın tüketici ve CCTV pazarındaki bir sonraki büyük adım olacağına inanmaktadır. CCTV'de bir 4K monitörün 4x4 ölçekli D1 boyutlu görüntüyü gösterebildiğini söylemektedir ki bu çoklu kamera ile görüntülemede oldukça etkilidir. Ve Damjanovski gibi Charles'ta gerçek uygulamalardaki teknolojik zorlukları aşmak için 4K ile H.265'i eşlemektedir.

''Kesinlikle evet büyük bir adım olacaktır.'' demektedir. ''Açıkça, 4K teknolojisinin avantajları ve dezavantajları vardır. Temel avantajı genişlemiş resim çözünürlüğü ve açık alanlarda kullanılan kamera sayısını azaltma yeteneğidir.''

''Temel dezavantajı yüksek çözünürlük için bant genişliği ihtiyacıdır, H.265 bu konuya bir şekilde cevap vermektedir. Zayıf ışık kapasitesi de piksel boyutları ve bir görüntüleyiciye düşen ışık miktarı tarafından sınırlanmaktadır. Wide Dynamic Range bu konunun yanıtı olacaktır.''

4K'yı daha büyük megapiksel kameralardan farklı kılan nedir ve yaygın kabul görme ihtimali nedir? Charles, 4K'nın megapikselden görüntüleme formatı olarak farklı olduğunu belirtmektedir.

''4K, bir 16:9 video standardı formatıdır, megapiksel ise halen 4:3 görüntüleme formatıdır.''demektedir. ''Göz önünde bulundurulması gereken tüketicinin operasyonel veya toplam sistem maliyeti için neyin uygun olduğudur. 5MP ve 9MP piyasaya sürüldüğünde; hassasiyet, wide dynamic range, sıkıştırma ve HDD maliyeti müşteri ihtiyaçlarına uygun değildi. Bu durumlar günümüzde giderek değişmektedir.''

Charles'a göre, daha yüksek çözünürlüklü kullanım için 4K sistemlerinin dikkatli bir şekilde planlanması gerekmektedir. Sistem dizaynı ciddi bir şekilde değerlendirilmeli ve amaca uygun olmalıdır. Charles'a göre Ultra HD'nin günümüzdeki 1080p gibi yaygın çözünürlük standardı olması ne kadar uzaktır?

Güvenlik uygulamalarında full HD yalnızca son zamanlarda dominant format haline geldi, fakat durum 2 yıl önceki gibi değil.'' demektedir Charles. ''4K zaten insanların ilgisini çekmiş durumda ve teknolojik değişiklik olarak çok uzakta değil. Bununla birlikte, her şey 4K cihazlardaki iyileştirmelere/gelişmelere ve ilave anahtar teknolojilere bağlı.

Bosch'tan Steve Malesevic
Bosch firmasından Steve Malesevic te 4K'nın tüketici pazarında büyük bir adım olacağına ve bunun CCTV endüstrisine yayılacağına inanmaktadır.

''İnsanlar her zaman daha fazlasını ister – daha fazla çözünürlük, daha fazla depolama,'' demektedir. ''Eğer bir şey iyiyse, daha fazlası daha iyidir – bu yalnızca insan doğasıdır – öyleyse 4K tüketiciler için ve daha sonra CCTV pazarı için olağanüstü olacaktır.''

Malesevic için 4K'nın güçlü ve zayıf tarafları vardır; güçlü tarafında daha fazla ayrıntı ve daha az kamera sayısı (kurulum maliyetinin düşmesi) ve zayıf tarafında ise yüksek depolama maliyeti ile artan bant genişliği ihtiyacı vardır. Malesevic'e göre, 12 18 ay içerisinde 4K oldukça yaygın hale gelecektir. Ve 4K'yı zorlayan güç pazarlama veya pazarın talebi olacaktır.

''Belki, pazarlama gibi teknik olmayan bir konuya geçiş yapılacaktır,'' diye açıklamaktadır. ''Devamlı müşteriler ultra, yüksek ve çözünürlük gibi kelimeleri anlıyorlar. Onlar bu kelimelerin pozitif nitelikler ile birleşik olduğunun farkındalar. Bununla birlikte, megapiksel gibi kelimeler ile neyin anlatılmak istendiğini anlayamayabilirler. 4K'ya gerçek uygulamalar açan iyi bir pazarlama ile sonuca gidilebilir.''

''Buna ilaveten, teknolojiyi tanıtan imalatçılar kameradaki bant genişliğini önemli derecede azaltarak (hatta Ultra HD çözünürlükte) beklentiler için olumlu bir değişiklik yapabilirler. ''

Malesevic 1080p uygulamalarının maksimum kapasitede kullanılmadığı konusunu kabul etmektedir, çok sayıda faktörün 4K ile farklı olabileceğini belirtmektedir.

''Öncelikle, ilk benimseyenler yeni teknolojiyi kabullenmeli ve kameralardan daha yüksek veri oranlarını kapsayacak depolama üzerine gerekli harcamaları yapmalılar,'' demektedir.

İkincisi, eğer insanlar şimdi depolama üzerine daha fazla harcama yapmak istemiyorlarsa, Ultra HD kameralarda kaçınılmaz bir şekilde depolama kapasitesini karşılamak için IPS'yi azaltacaklardır. Yalnızca depolama sonrası fiyat uygun hale gelecektir ve IPS'yi artıracaklardır, bu onların görüntüleme deneyimini geliştirecektir.

 Axis Communications'tan Wai King Wong
Axis Communications'tan Wai King Wong ta 4K'nın büyük bir adım olacağını hissetmektedir.

''IP güvenlik kameralarının evrimine gelindiğinde, 4K uyumlu kameralar kesinlikle temel dönüm noktalarından birisi olacaktır,'' demektedir. ''4K'nın ne kadar yaygın bir şekilde kullanılacağı IP güvenlik sisteminin sıkıştırma algoritmalarına, depolama kapasitesine, network bant genişline ve zorlayıcı ışık koşulları ile başa çıkabilmesine bağlıdır.''

Wong için UHD kameraların en büyük avantajı kesinlikle çözünürlüktür.
''Bununla birlikte 2MP ile 1080p HDTV arasındaki kıyaslama da benzerdir, bu görüntüye yalnızca daha fazla sayıda piksel atmak değildir, ayrıca çerçeve oranı ve renk temsiline gelindiğinde kesin bir değerlendirme düzeyini başarabilmektir.''

''4K kameralara gelindiğinde unutulmaması gereken faktör çözünürlükteki artışın bant genişliğini ve depolama ihtiyaçlarını artıracağıdır. Kamera sensör üzerindeki daha küçük pikselleri kullanmak üzere dizayn edildiğinden ilave ışıklandırma gerekebilir, ışık hassasiyetini sınırlandıran daha fazla gürültü olabilir ve dinamik erimi(dynamic range) azaltabilir.''

Wong'un 4K ile ilgili sevdiği bir diğer konu ise kalite standardıdır, megapikseldeki gibi piksel çözünürlüğü vurgulaması değil.
''Aynı 720p, 1080i veya 1080p HDTV için olduğu gibi, HDTV/4K'nın temel farkı görüntü kalitesi için uluslararası teknoloji standartları olmasıdır, burada megapiksel yalnızca bir kameranın piksel çözünürlüğünü temsil eder.'' der Wong. ''Verilen herhangi bir HDTV/4K standartlarıyla uyumlu olan bir HDTV/4K kamera video kalitesini garanti eder. Megapiksel, 4K standartlarının yaptığı gibi ve HDTV'deki gibi belirli bir çerçeve oranını tanımlamaz.''
Wong'un 4K'da sevdiği bir diğer şey yüksek kaliteli canlı görüntüyü destekleme yeteneğidir, hatta kullanıcıları görüntüleri tam çerçeve oranında hafızaya almayı tercih etmezler.

''Depolama meselelerinden dolayı pek çok güvenlik uygulamalarında tam çerçeve oranında kayıt yapma ihtiyacı olmazken, pek çok kullanıcı göze daha hoş gelen, daha düzgün görüntü için tam çerçeve oranında Live View'i çalıştırırlar,'' demektedir. ''Bir 4K kamera bu yüksek çözünürlüklü canlı akışı görüntüleme için dağıtma kapasitesine sahiptir, fakat bu hiçbir şekilde depolama ihtiyaçlarını artırmaz.''
Wong'a göre, yaygın çözünürlük olarak Ultra HD'den ne kadar uzaktayız?
''Eğer 2009 yılına bakarsak bu zaman çerçevesinde sayısız şeylerin olduğunu görürüz,'' der Wong. ''HDTV standardına uyumlu kameralar Axis tarafından ilk kez tanıtıldı, H.264 kodlaması kullanımı MPEG 4'ten daha yaygın hale geldi ve ortalama network altyapısı iyileştirildi. 1Gbit networkler standart olmaya başladı.''

''4K veya Ultra HD IP kameraların daha yaygın olması için, pek çok yöntemle, IP güvenlik ekosisteminin diğer bakış açılarının da onlarla birlikte evrim geçirmesi gereklidir. Muhtemelen H.265 bu hiç bitmeyen gelişen evrimin bir sonraki bileşeni olacaktır.''

John Adams

Verilen HDTV/4K standartlarıyla uyumlu olan bir HDTV/4K kamerası video kalitesini garanti eder. Megapiksel, 4K standartlarının yaptığı gibi ve HDTV’deki gibi belirlenmiş bir çerçeve oranını tanımlamaz.

Kaynak: http://www.securityelectronicsandnetworks.com/articles/2014/06/20/4k-or-not-4k-ultrahd-ip-cameras