Szukaj na tym blogu

poniedziałek, 23 października 2017

Odczytywanie tablic rejestracyjnych przez kamery samochodowe

Bardzo często spotykam się z prośbą o poradę dotyczącą wyboru rejestratora jazdy do samochodu, który bez problemu odczyta tablice rejestracyjne innych pojazdów na drodze, a szczególnie podczas jazdy nocą. Takie prośby zwykle kwituję krótko i zwięźle: nie ma takiej kamery. No jak to? Ano tak to. Czas zatem przedstawić sprawę w nieco szerszym świetle i wyjaśnić czynniki, które stoją za takim stanem rzeczy.

Co zatem wpływa na możliwość wychwycenia przez rejestrator możliwie największej ilości szczegółów, a w szczególności numerów rejestracyjnych innych uczestników ruchu? Czynników jest co najmniej kilka, ale w gruncie rzeczy wszystko rozbija się o... ilość światła w otoczeniu “wpadającego” do kamery. Ale po kolei...

Na początek teoria

Na wstępie warto omówić temat od strony teoretycznej. Kluczową rolę pełnią parametry optyczne rejestratora, a w szczególności jasność obiektywu oraz czułość przetwornika obrazu (matrycy). Jasny obiektyw z przysłoną o wartości F/1.8, F/1.6 lub mniejszej (im mniejsza liczba F tym większe otwarcie przysłony i większa ilość przepuszczanego przez przesłonę światła) w połączeniu z matrycą wysokiej czułości przekłada się na krótszy czas naświetlania pojedynczej klatki. Im krótszy czas naświetlania klatki, tym większa szansa na zarejestrowanie ostrego i nasyconego szczegółami obrazu zamiast efektu “rozmazania” (motion blur) szybko poruszających się obiektów.

Tak w skrócie wygląda czysto fizyczny punkt widzenia, natomiast nie można zapominać o kwestii przetwarzania światła widzialnego do postaci cyfrowej, za co odpowiadają wspólnie chipset oraz oprogramowanie kamery. Tutaj właśnie dokonuje się “magia” cyfrowego przetwarzania obrazu, który finalnie widzimy w postaci pliku video zapisanego na karcie pamięci. Algorytmy sterujące pracą kamery są w stanie automatycznie “podkręcać” i kompensować rejestrowany obraz np. poprzez dynamiczne korygowanie ekspozycji czy stosowanie rozmaitych trybów dodatkowych, np. WDR, HDR, 3DNR itp., których szczegółowe omówienie wykracza poza zakres tematyczny tego artykułu.

Zatrzymajmy się na chwilę przy korekcji ekspozycji. Wiele rejestratorów posiada możliwość ręcznego ustawienia poziomu Ev (Exposure Value - wartość ekspozycji) w zakresie np. od -2 do +2, a domyślną wartością jest 0. Zmniejszenie wartości ekspozycji redukuje ilość światła rejestrowanego przez matrycę (efektywnie obraz będzie ciemniejszy) i odwrotnie - wyższa wartość ekspozycji zwiększy ilość światła. W praktyce zmniejszenie wartości Ev redukuje także czas naświetlania klatki, co - jak wspomniałem dwa akapity wyżej - zwiększy szanse na uchwycenie ostrego i nie rozmazanego obrazu, kosztem ogólnej jego jasności. Dociekliwi użytkownicy mogą zatem poeksperymentować i spróbować poszukać “złotego środka” korekcji ekspozycji w swojej kamerze, aby uzyskać jak najlepszy rezultat przy zadowalającym poziomie jasności obrazu.

Kolejna kwestia to rozdzielczość obrazu, a więc efektywnie ilość pikseli zachowanych w każdej klatce filmu - im wyższa rozdzielczość, tym większa szczegółowość obrazu. Zdecydowana większość kamer samochodowych wg stanu na rok 2017 nagrywa filmy w rozdzielczości Full HD (1920x1080p), a coraz więcej modeli oferuje wyższe rozdzielczości. Jednakże warto wiedzieć, że nawet największa rozdzielczość nic nam nie da, jeśli omówione powyżej podstawy czysto fizyczne związane z optyką są niedostateczne.

Podobnie rzecz się ma z prędkością klatkową, tj. ilością rejestrowanych klatek na sekundę (fps - frames per second). Zasadniczo im wyższy klatkaż tym lepiej (np. 60fps zamiast 30fps), ale to ma sens tylko wtedy, gdy optyka kamery jest wystarczająca "mocna", aby poprawnie naświetlić odpowiednio dużą ilość klatek w ciągu sekundy.

Gotową rozpiskę najpopularniejszych chipsetów i przetworników obrazu stosowanych w kamerach samochodowych znajdziecie na forum Autowrzuta.pl, zapraszam:
http://www.autowrzuta.pl/showthread.php?tid=6292&pid=256974#pid256974

Praktyka

Tyle mówi teoria, co z niej wynika praktycznie? Otóż w praktyce nawet najbardziej wyśrubowane parametry optyczne, dodatkowe tryby wspomagające czy super-hiper-wysoka rozdzielczość obrazu i klatkaż nie gwarantują stuprocentowego sukcesu w odczytywaniu tablic rejestracyjnych. Pokażę to na kilku przykładach, które wyciągnąłem z rzeczywistych nagrań z kamer samochodowych, które miałem okazję testować.

Nagrywanie nocą

W warunkach nocnych, a szczególnie podczas jazdy nieoświetloną drogą poza terenem zabudowanym, praktycznie żadna kamera samochodowa nie jest w stanie poprawnie uchwycić tablic rejestracyjnych poruszających się pojazdów - zwłaszcza tych jadących z naprzeciwka. Nie wynika to z wady rejestratora sensu stricte, zwyczajnie matryce stosowane w rejestratorach jazdy mają zbyt niską czułość, aby uchwycić ostry i wyraźny obraz szybko poruszających się obiektów w warunkach nocnych. Kilka przykładów:

Uwaga: powiększenie przykładowych zrzutów do oryginalnej rozdzielczości po kliknięciu.




Wychwytywanie tablic pojazdów poruszających się równolegle do naszego w warunkach wieczornych oczywiście jest dużo łatwiejsze, choć efektu rozmazania (motion blur) nie da się zawsze uniknąć i dość często spotkamy się z takim efektem:



Kolejnym powszechnie spotykanym w warunkach nocnych efektem jest “przepalanie” tablic rejestracyjnych pojazdu nas poprzedzającego. Dzieje się tak, gdy snop światła z reflektorów naszego pojazdu pada bezpośrednio na tablice rejestracyjne pojazdu przed nami, co powoduje, że dla kamery tablica staje się białą plamą i nie jest w stanie “wyłuskać” z niej liter i cyfr. Efekt ten - przynajmniej częściowo - mogą zredukować np. tryby WDR/HDR stosowane w niektórych kamerach, choć w zdecydowanej większości przypadków odczyt tablic w takich warunkach jest praktycznie niemożliwy. Przykład:


W kolejnym przykładzie z tej samej kamery, tablica rejestracyjna nie jest bezpośrednio “oślepiona” i z jej odczytaniem nie ma większego problemu:


Ciekawy przykład poniżej: ta sama scena zarejestrowana przez dwie różne kamery (DOD LS470W vs Vico-Opia 2). Na tym przykładzie widać, że aktywny tryb HDR umożliwia wydobycie większej ilości szczegółów w tego rodzaju sytuacjach.



Nagrywanie za dnia

Przykłady przytoczone powyżej wykazują dość dobitnie, że w warunkach nocnych problem z odczytywaniem rejestracji jest dość istotny i w większości przypadków nic na to nie poradzimy. Co z jazdą w dzień? Na pewno jest dużo lepiej, ale też nie zawsze.

Najmniej problemów z wychwytywaniem detali występuje podczas jazdy w słonecznej pogodzie. Wówczas elementy optyczne w kamerach mają do dyspozycji sporą ilość światła i nawet podczas jazdy z dużą prędkością odczyt tablic rejestracyjnych w większości przypadków nie powinien stanowić istotnego problemu. Jeśli jest inaczej - optyka i/lub oprogramowanie kamery nadają się do poprawki (lub do wyrzucenia).




Sytuacja komplikuje się nieco w momencie, gdy pogoda jest ponura (chmury, mgła, deszcz itp.) lub słońce znajduje się nisko nad horyzontem (wczesny świt lub zmierzch). Wówczas optyka oraz automatyczne tryby korekcji ekspozycji w kamerach mają dużo więcej roboty i zwiększa się ryzyko rozmywania się obiektów będących w ruchu. W takich warunkach rezultaty są bardzo rozbieżne i niestety nie ma gwarancji, że detale zostaną uchwycone poprawnie. Przykłady poniżej.





Oczywiście duże znaczenie mają też takie czynniki jak np. prędkość mijanych pojazdów czy ich odległość od kamery. Wszak ludzkie oko też nierzadko ma problem z poprawnym dostrzeżeniem szczegółów szybko poruszających się lub znacznie oddalonych.

Kodek i bitrate a jakość obrazu

Ostatnim istotnym czynnikiem jest kwestia kompresji obrazu stosowanej przez chipset i oprogramowanie kamery. Zasadniczo im wyższy bitrate strumienia video, tym obraz powinien być bardziej nasycony szczegółami. Niższy bitrate oznacza redukcję jakości i możliwości poprawnego zachowywania drobnych szczegółów w filmie. Zwykle rejestratory jazdy zapewniające sensowną jakość video oferują kompresję kodekiem H.264 z bitrate na poziomie co najmniej 12 Mbps lub wyższym. Warto także śledzić wsparcie producenta dla danego modelu kamery i sprawdzić czy oferowana jest aktualizacja oprogramowania (firmware), dzięki której jakość obrazu może znacząco się poprawić własnie dzięki zwiększeniu poziomu bitrate.

Podsumowanie

Reasumując krótko temat, powtórzę raz jeszcze że nie było, nie ma i podejrzewam, że jeszcze długo nie będzie takiego rejestratora jazdy do auta, który byłby w stanie uchwycić zawsze i wszędzie tablice rejestracyjne innych pojazdów na drodze. Jak widać na przykładach powyżej, w zależności od warunków czasami odczyt tablic jest po prostu niemożliwy. Warto jednak zwracać uwagę na parametry optyczne rejestratorów, od których w głównej mierze zależy na ile dany model kamery będzie w stanie poradzić sobie z tym problemem, a także oglądać przykładowe nagrania video opublikowane w sieci i własnym okiem ocenić jakość obrazu.


PS. Nie będzie raczej niespodzianką, że w sklepie WR24.PL dokładamy sporo starań, aby oferowane tam modele wideorejestratorów spełniały założenia omówione w tym artykule i zapewniały adekwatną jakość obrazu. Dlatego też jeśli szukasz sprawdzonego rejestratora jazdy dla siebie lub bliskich, zapraszam bardzo serdecznie do zapoznania się z ofertą sklepu.




PS2. Ogromne podziękowania za pomoc w przygotowaniu niniejszego artykułu dla społeczności forum Autowrzuta.pl, a w szczególności pizdys’ia ;)