Composición y funcionalidad de los procesadores modernos.

Composición y funcionalidad de los procesadores modernos.

Cuando se habla de videovigilancia moderna, a menudo se escuchan las frases “procesamiento de señal de vídeo digital”, “procesador de señal de vídeo”, “funciones de cámara de vídeo digital”… Todas ellas consulte el chip instalado en las cámaras de video modernas. Su nombre común es Procesador de señal de imagen (ISP). En este artículo intentaremos comprender la composición y funcionalidad de los procesadores modernos, que ayudan significativamente a obtener imágenes de alta calidad desde una cámara de video.
Primero, veamos la estructura de una cámara de video analógica (no IP) moderna usando el chip NextChip NVP2170 como ejemplo.

La imagen (flujo de luz) que pasa a través de la lente y se forma en una matriz CCD utilizando un CFA — conjunto de filtros de color (un conjunto de filtros ópticos para formar los componentes de color de una señal de video) se envía a un convertidor de analógico a digital ( AFE en el diagrama) y posteriormente en formato digital de 10 bits directamente en el chip de procesamiento de señales. La señal de vídeo generada, que ha sido procesada en el chip, se suministra al consumidor (por ejemplo, a un DVR) a través de un amplificador. La interfaz analógica del chip incluye un circuito de referencia de nivel de negro, un circuito de corrección de distorsión y un ADC de 10 bits. El generador de reloj genera todos los pulsos de reloj necesarios para el CCD: RG, pulsos de sincronización vertical y horizontal, pulsos de ajuste de sensibilidad y pulsos del sustrato y su desplazamiento (bus CCD Control Timing Pulse). V-Driver es responsable del escaneo horizontal y el brillo.
Entre otras interfaces del chip, destacamos el control de la lente del controlador IRIS, la capacidad de sincronizar externamente una señal de video, controlar el menú del procesador a través del protocolo RS485, controlar la iluminación IR, conectar los botones de control del menú OSD y un canal de información del detector de movimiento. El firmware de control del chip se encuentra en la memoria flash; si es necesario, el usuario puede acceder no solo al menú OSD del usuario, sino también al menú técnico con la capacidad de cambiar la configuración de fábrica.

El diagrama de bloques del procesador en sí (NextChip NVP2170 como ejemplo) se muestra en la Fig. 2
La funcionalidad de los procesadores modernos es tan amplia que es bastante difícil imaginar una función que sería necesaria pero que faltaría en un chip moderno. Enumeremos la funcionalidad principal:
BLC – Compensación de retroiluminación, o en la variación rusa del nombre “Compensación de retroiluminación”. La función le permite obtener una imagen de alta calidad incluso si se dirige una fuente de luz brillante a la cámara o si el objeto está ubicado en el fondo de un área muy iluminada. Existe una opción llamada HS BLC (Compensación de retroiluminación con supresión de luces altas) (HBLC, HLC-Compensación de luces altas): esta función invierte las partes más brillantes del encuadre. En el menú OSD, puede configurar la ubicación del área procesada del marco, el nivel de procesamiento y el tiempo de funcionamiento (todo el día o solo la noche). En algunos chips, puedes configurar 2 segmentos de marco y seleccionar el color con el que se reemplazan las partes superbrillantes del marco, así como la intensidad de la inversión.
La función WDR (en pocas palabras, el rango dinámico se define como la relación entre el valor máximo de brillo de la imagen y su valor mínimo) le permite organizar una visualización de alta calidad de las áreas claras y oscuras del encuadre. El escaneo doble del encuadre utilizando procesadores modernos y rápidos divide el encuadre en dos componentes, que constan de áreas oscuras y claras del encuadre. Cada componente se procesa por separado (la parte oscura se vuelve más brillante, la parte clara permanece igual o disminuye ligeramente su brillo), luego estas dos partes se combinan en un marco. El resultado es una imagen formada por zonas claras y oscuras procesadas con la misma alta calidad. Además del brillo, el contraste de la imagen también se ajusta automáticamente.
DNR (Reducción de ruido digital) es un sistema de reducción de ruido en imágenes en color con poca luz. Hay muchos nombres para esta función, dependiendo del fabricante del chip o de la cámara. Cabe señalar que 2DNR y 3DNR difieren en el método de procesamiento de la señal y, en consecuencia, en la calidad del resultado obtenido.
Ajustar el brillo y el contraste de la señal de vídeo, ajustando completamente el balance de blancos en varios modos automáticos y manuales.
Configuración del valor GAMMA. Corrección gamma de la señal de vídeo para una cómoda percepción del vídeo en el monitor por parte del ojo humano. Si antes el monitor principal era un monitor de tubo de rayos catódicos (CRT), para el cual el valor óptimo de GAMMA era 0,45, ahora es posible ajustar este valor tanto en el monitor utilizado (para LCD este valor es 0,55) como en el manual. modo.
Control del obturador de la lente con una gran cantidad de valores en modo manual y la presencia de un modo automático (OBTURADOR en el menú).
AGC es un sistema automático de amplificación de señal de vídeo a nivel estándar.
SENS-UP – función de acumulación de carga. Permite la observación en condiciones de muy poca luz. Particularmente relevante para la vigilancia perimetral. Por lo general, al especificar la iluminación mínima posible a la que la cámara genera una señal de vídeo legible, se tiene en cuenta el funcionamiento de esta función particular en el chip.
Funcionamiento del modo “día-noche” en varias opciones: solo color/solo monocromo/transición automática de estados según la configuración en el menú de niveles de iluminación/trabajo conjunto con iluminación IR desde un sensor externo.
D-Zoom: zoom digital, en diferentes modelos desde 4x hasta 16x.
PRIVACIDAD: la capacidad de cerrar áreas privadas en un cuadro de video. De 4 a 12 dependiendo del chip.
DETECCIÓN DE MOVIMIENTO: función de detección de movimiento, ajustable por sensibilidad y ubicación en el marco. Normalmente, las cámaras no tienen un contacto seco en la salida y el usuario no recibe nada más que información en la pantalla.
TÍTULO DE CÁMARA: la capacidad de designar una cámara con un nombre alfanumérico y seleccionar la ubicación del nombre de la cámara en el marco.
DIS (Estabilización de Imagen Digital) – sistema de estabilización de imagen digital. La función le permite compensar pequeñas sacudidas de la cámara.
SmartIR: control del brillo de los diodos IR. Smart-IR le permite evitar la sobreexposición de áreas de la imagen cuando el objeto observado se acerca a la cámara. Por ejemplo, cuando una persona se acerca, Smart-IR reducirá la intensidad de la iluminación y su rostro no se convertirá en un punto brillante.
IDIOMA – posibilidad de seleccionar el idioma del menú. Muchos fabricantes suministran a Rusia cámaras con menús en ruso.
Los componentes funcionales de los chips pueden variar según el nicho de precios y la gama de modelos.
La amplia gama de configuraciones para cámaras con procesador le permite preparar con mayor precisión la cámara para trabajar en una situación específica. Al mismo tiempo, un mismo modelo con diferentes configuraciones puede funcionar perfectamente tanto en el perímetro como en las matrículas de los vehículos o como visión general.
Se puede decir con seguridad que en este momento hay una carrera no solo para aumentar la resolución de las matrices, sino también la potencia y funcionalidad de los DSP: procesadores de señal. Esperemos que los chips llenos de funciones bajen gradualmente de precio y encuentren su aplicación no sólo en el nicho medio y profesional de las cámaras de vigilancia, sino también en el rango de precios más bajo. Y, en consecuencia, aumentará la potencia y funcionalidad de los chips utilizados.
Probablemente, también sea necesario tener en cuenta lo siguiente: el uso de procesadores y la necesidad de configurar cámaras a través del menú requiere una formación más avanzada por parte del instalador. Tanto en la comprensión del funcionamiento de las cámaras como en el conocimiento de idiomas extranjeros. Por lo tanto, la educación y formación de los instaladores debe realizarse con mayor frecuencia y utilizando y demostrando las tecnologías más modernas. Y el consumidor debe prestar atención a la formación profesional de la organización instaladora.

CN8 Ártico (DiGiVi)
La cámara IR para exteriores CN8 Arctic de fabricación coreana está equipada con un procesador de señal digital Nextchip que, junto con la matriz Sony de última generación, proporciona vídeo con una resolución de 600 TVL. En términos de funcionalidad, la cámara es similar al modelo CN3-CH2-VFA16IR DNR y se distingue por la presencia de un joystick de control directamente en el cuerpo de la unidad de la cámara.
El procesador Nextchip proporciona control y configuración a través del menú OSD de las siguientes funciones: reducción de ruido 3D-DNR, rango dinámico WDR, HS BLC, AGC, balance de blancos, Sens-up, iluminación IR inteligente (rango no inferior a 30 m), estabilización de imagen DIS y muchos otros.
CN8 Arctic DiGiVi con doble fuente de alimentación y arranque en frío desde -50 °C. Se ha agregado un relé térmico adicional al circuito de la cámara, que primero enciende el calentamiento de la cámara. Cuando la temperatura interior alcanza los -5 °C, se suministra energía a los componentes electrónicos de la cámara.

CHVD-ITW650RFA (Infinito)
CHVD-ITW650 RFD es una cámara domo inteligente basada en el procesador SONY Effio y la matriz SONY 960H, que genera imágenes ultra claras con una resolución de 650 TVL en color y 700 TVL en modo blanco y negro. La cámara tiene una gama ampliada de funciones, incluido un sistema WDR, reducción de ruido 3D, sistema inteligente de compensación de contraluz, enmascaramiento de áreas privadas, etc.
Además de las funciones estándar, el procesador SONY Effio le permite monitorear automáticamente el área de visualización, analizando la imagen en tiempo real. Hay detectores de movimiento con la capacidad de hacer zoom digital en áreas y objetos abandonados/perdidos. Hay funciones para reconocer rostros, tener en cuenta la dirección del movimiento y contar objetos en movimiento, y monitorear cambios de escena.

Videocámara domo antivandálica TK-C2201WPE (JVC)
Diseñado para vigilancia en exteriores. Al instalar un calentador opcional, funciona de manera confiable a temperaturas de hasta -30 °C. La cámara produce imágenes en color/blanco y negro (filtro IR mecánico) de alta calidad con una resolución de 600 TVL en niveles de iluminación de hasta 0,05/0,006 lux. El último DSP de 14 bits ofrece cuatro veces el rendimiento de 12 bits en términos de profundidad mejorada y mayor realismo de imagen.
El TK-C2201WPE cuenta con la tecnología JVCSuper LoLux™, que garantiza una reproducción correcta del color en condiciones de poca luz; la función AreaWhiteBalance, que le permite aplicar el balance de blancos automático a áreas individuales del encuadre; Función BLC para “igualar” áreas claras y oscuras en condiciones de iluminación de fondo; modo de reducción de ruido 3DNR; seleccionando el tipo de corrección gamma cambiando los modos LCD1/LCD2/CRT.

LSR700P (LG)
Cámara de vídeo exterior en color día y noche de alta resolución con lente varifocal incorporada, iluminación IR de 70 m, filtro de corte IR mecánico (ICR) y amplio rango dinámico (WDR).
Matriz CCD ¼. Resolución: 540 TVL color/570 TVL modo b/n. Procesador DSP digital XDI incorporado. Lente varifocal de 6 a 50 mm con iris automático. Iluminación mínima – 0 lux. Iluminación IR incorporada: 45 LED. Reducción dinámica de ruido, compensación de retroiluminación. Menú OSD. Efectos digitales incorporados. 4 zonas para enmascarar zonas privadas. Fuente de alimentación – 12 V CC. corriente, consumo de energía — 8,4 W. Dimensiones totales: 96 x 170 mm. Temperatura de funcionamiento de -40 °C a 50 °C. Grado de protección de la carcasa IP66.

Cámara de video IR para todo clima JTW 6600TDN-V212IR (Jetek Pro)
Equipado con el procesador DSP NextChip NVP 2170 de última generación junto con una alta resolución de 600 TVL, características adicionales cuyo objetivo principal es lograr imágenes claras en cualquier condición y condición de iluminación.
La función Smart-IR le permite compensar eficazmente la fuerte iluminación del objeto observado procedente de una fuente de luz infrarroja. La sensibilidad de la cámara equipada con la función de almacenamiento de carga en la matriz (DSS) es de hasta 0,00002 lux.
D-WDR: la expansión electrónica del rango dinámico le permite obtener una imagen de contraste independientemente de la intensidad de la iluminación y la retroiluminación HSBLC: compensación de la luz brillante entrante. La tecnología de filtrado de ruido de imagen 3D-DNR proporciona una imagen clara en condiciones de poca luz y ahorra hasta un 70% del espacio en el disco duro del DVR.

Cámara de video para todo clima CNB-XHB-21CS (Tecnología CNB)
La videocámara de ultra alta resolución con iluminación IR incorporada y lente varifocal CNB-XHB-21CS se basa en el procesador Blue-I.
El sistema Blue-I WDR ofrece imágenes claras y equilibradas al disparar en dos modos de sensibilidad. La alta resolución de 580 TVL y el ajuste automático, así como la corrección de los bordes de las transiciones de color, brindan una imagen más vibrante y natural. El sistema de reducción de ruido 3D-DNR de Blue-I produce la calidad de imagen más óptima en condiciones de poca luz utilizando un filtrado de ruido promedio. Y el sistema Global Motion elimina automáticamente el muaré de los objetos en movimiento.
La función de oscurecimiento de Eclipse funciona junto con el refuerzo analógico en condiciones de poca luz para oscurecer las fuentes de luz brillante y aumentar considerablemente la sensibilidad de la cámara. La estabilización de imagen le permite eliminar por completo el movimiento de la imagen y obtener una imagen perfectamente clara incluso con cualquier vibración de la cámara.

Cámaras de televisión antivaho EVS
Las cámaras tienen un modo para ajustar automáticamente el contraste de la imagen hasta 15 dB y pueden mejorar significativamente la imagen cuando se observa en condiciones climáticas difíciles (niebla, neblina, nevadas, etc.). El contraste es necesario no sólo en condiciones climáticas difíciles, sino también para aumentar la eficiencia de la detección de objetos de bajo contraste, especialmente cuando se utilizan lentes de enfoque largo o microscopios con gran aumento, donde el nivel de contraste puede reducirse varias veces debido a limitaciones ópticas. . El circuito de contraste detecta automáticamente una disminución en el contraste de la imagen y, si es necesario, lo aumenta automáticamente en condiciones específicas hasta 20 veces.

SCO-2370 (Samsung)
La cámara SCO-2370 utiliza el chipset (procesador) W5 (también conocido como W-5,
WV). Este chipset consta de 2 chips (DSP, AFE). Admite resolución horizontal de 600 líneas de TV (color), 700 líneas de TV (b/n). La capacidad del ADC es de 10 bits. Hasta 32 zonas de enmascaramiento. Mayor sensibilidad (integración del marco). Detección de movimiento, modo día/noche. Compatibilidad con AFD (detección de enfoque automático). Tecnología de reducción de ruido 2D+3D (SSNRIII). Zoom electrónico x256. Control remoto mediante cable coaxial o RS-485.
Temperatura de funcionamiento -50°C a +50°C con alimentación de 24V CA. actual
1/4″ CCD Súper HAD II. Zoom óptico de 37x (3,5 — 129,5 mm), digital de 16x. Menú en pantalla en 15 idiomas, incluido el ruso. Compensación de retroiluminación. SSDR de rango dinámico extendido. Estabilización de imagen digital. Mayor sensibilidad (integración de cuadros) de 2 a 512 veces.