SNR: Για αποδοτική επιτήρηση χωρίς θόρυβο

Σε όλα τα τεχνικά εγχειρίδια παρουσίασης σύγχρονων καμερών επιτήρησης βλέπουμε να προβάλλεται σε περίοπτη θέση το χαρακτηριστικό SNR, που αποτυπώνει τη δυνατότητα μείωσης θορύβου – ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό για αποδοτική λειτουργία ενός συστήματος CCTV.   

Καθώς η τεχνολογία προχωράει με γοργούς ρυθμούς και μας εκπλήσσει ευχάριστα παρουσιάζοντας συνεχώς μικρές και μεγάλες καινοτομίες, θα ήταν αφύσικο ο χώρος των CCTV συστημάτων να παραμείνει ανέπαφος από αυτές τις εξελίξεις. Πλέον, υπάρχουν κάμερες για κάθε χρήση και κάθε εφαρμογή, λύνοντας σε μεγάλο βαθμό τα χέρια των εγκαταστατών και μελετητών και διευκολύνοντας τους τελικούς χρήστες. Μία από τις τελευταίες εξελίξεις στο συγκεκριμένο χώρο, ακούει στο όνομα Super Noise Reduction. Πρόκειται για το γνωστό ακρωνύμιο SNR, που συχνά πυκνά βλέπουμε στα προσπέκτους των κατασκευαστών και στα διάφορα τεχνικά έντυπα, χωρίς όμως να γνωρίζουμε ακριβώς τι μας προσφέρει. Στις σελίδες που ακολουθούν, αναλύεται η συγκεκριμένη τεχνολογία και πώς αυτή μπορεί να συνεισφέρει στη διευκόλυνση της εργασίας εκείνων που ασχολούνται με θέματα ασφαλείας.

Ο ρόλος της συγκεκριμένης τεχνολογίας είναι η μείωση του ηλεκτρονικού θορύβου που υπάρχει στις εικόνες οι οποίες λαμβάνονται από τις κάμερες CCTV και κατά συνέπεια, η βελτίωση της ποιότητάς τους. Η χρήση του SNR έχει πολλαπλά οφέλη, καθώς όχι μόνο συμβάλλει στη δημιουργία ευκρινέστερων εικόνων σε όλες τις συνθήκες φωτισμού, αλλά βοηθάει και στη μείωση του όγκου των αρχείων που αποθηκεύονται στη συσκευή καταγραφής (DVR) του χρήστη. Βέβαια, η προσπάθεια μείωσης του θορύβου δεν αποτελεί μονοπώλιο της τεχνολογίας SNR. Εδώ και αρκετά χρόνια υπήρχαν ορισμένες τεχνικές, που βοηθούσαν την εγγραφή βίντεο ακόμα και σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού. Παραδείγματος χάρη, οι κάμερες που διαθέτουν δυνατότητα εναλλαγής λειτουργίας από έγχρωμο σε μονόχρωμο, χρησιμοποιούσαν την υψηλότερη ανάλυση που είναι διαθέσιμη στη μονόχρωμη κατάσταση λειτουργίας, όταν ο φωτισμός μειωνόταν κάτω από ένα αποδεκτό επίπεδο για έγχρωμη εγγραφή. Μια άλλη κατηγορία καμερών, γνωστή και ως ημέρας/νύχτας, χρησιμοποιούν αυτές τις δύο καταστάσεις λειτουργίας με έναν παρόμοιο τρόπο και μεταβαίνουν στην κατάσταση νυκτός, χρησιμοποιώντας ένα φακό υπέρυθρων ακτίνων για την καταγραφή των εικόνων. Το αρνητικό και στις δύο παραπάνω περιπτώσεις είναι ότι, προκειμένου να επιτευχθεί η υψηλή ποιότητα της εικόνας, χάνονταν τα χρώματα που συνέθεταν αυτήν και τα οποία πολλές φορές μπορούσαν να δώσουν πολύ χρήσιμες πληροφορίες.
Οπότε, πλέον το ζητούμενο ήταν η κάμερα να παραμείνει σε έγχρωμη κατάσταση λειτουργίας, ακόμα και σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού. Για το λόγο αυτό, η Samsung δημιούργησε μια ειδική τεχνολογία αντιμετώπισης του θορύβου στις εικόνες (ως θόρυβος στην τεχνική ορολογία όσον αφορά την εικόνα, μπορεί να θεωρηθεί η ύπαρξη κόκκων που αλλοιώνουν την εικόνα). Το όνομα αυτής της τεχνολογίας ήταν SSNR, που προκύπτει από τα αρχικά των λέξεων Samsung Super Noise Reduction και επιτρέπει την έγχρωμη εγγραφή των εικόνων, ακόμα και σε συνθήκες φωτισμού εκτός των φυσιολογικών προδιαγραφών της κάμερας.
Όπως ήταν φυσικό, η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν παρέμεινε στάσιμη, αλλά εξελίχθηκε με την πάροδο του χρόνου. Οι νέες εξελίξεις επιτρέπουν την ακόμα μεγαλύτερη ευαισθησία λήψης των καμερών που ενσωματώνουν την τεχνολογία SNR, ώστε να είναι δυνατή η χρήση τους ακόμα και σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού.. Συγκεκριμένα, διαθέτουν ένα πρόσθετο κύκλωμα (που ονομάζεται Automatic Gain Control), το οποίο επιτρέπει την ενίσχυση του σήματος βίντεο που καταγράφει η εικόνα, ώστε να διατηρείται σε αποδεκτά επίπεδα. Επίσης, σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού, ορισμένες κάμερες διαθέτουν επιπρόσθετα κυκλώματα τα οποία αυξάνουν ακόμα περισσότερο την ευαισθησία λήψης (τη διεργασία αυτή θα τη δείτε συχνά στα διάφορα τεχνικά εγχειρίδια, με τον όρο Sensup ή Frame Integration Processing).
Από τις παραπάνω εξελίξεις μπορεί μεν να συνεπάγεται ότι πλέον είναι εφικτή η δυνατότητα των καμερών να καταγράφουν έγχρωμες εικόνες σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού, όμως αυτό δεν σημαίνει ότι έχουν αντιμετωπιστεί πλήρως τα προβλήματα που προαναφέρθηκαν, τα οποία παραμένουν έστω και σε μικρότερο ποσοστό. Το πρόβλημα της χαμηλότερης ποιότητας της εικόνας (το οποίο στην πράξη σημαίνει μειωμένη ευκρίνεια) αλλά και η ύπαρξη θορύβου, εκτός των άλλων επιφέρουν και αύξηση στον όγκο των αποθηκευμένων αρχείων. Όμως η ανάπτυξη της τεχνολογίας SNR δείχνει το δρόμο που οφείλουν να ακολουθήσουν οι κατασκευαστές, προκειμένου να τα εξαλείψουν στο μέγιστο δυνατό βαθμό.
Η εξέλιξη
Όπως είναι προφανές, οι εικόνες που λαμβάνονται από τις κάμερες CCTV (οι οποίες αποτελούν μέρος ενός συστήματος ασφάλειας και επιτήρησης) μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιηθούν στο πλαίσιο μιας αστυνομικής έρευνας ή ακόμα και κατά τη διάρκεια δίκης, ως αποδεικτικά στοιχεία. To πρόβλημα είναι ότι η ύπαρξη θορύβου σε αυτές τις εικόνες μπορεί να αποτελέσει λόγο για τη μη αποδοχή τους ως αποδεικτικών στοιχείων. Ο θόρυβος, όπως προαναφέραμε, παρουσιάζεται συνήθως σε εικόνες που έχουν τραβηχτεί σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, χωρίς όμως αυτό να αποτελεί και τη μόνη αιτία. Ακόμα και τα διαφορετικά επίπεδα φωτισμού σε ένα χώρο μπορούν να αποτελέσουν λόγο για την εμφάνιση θορύβου σε μία εικόνα. Δεν είναι υπερβολικό να αναφέρουμε ότι αυτή η αιτία μπορεί να προκαλέσει περισσότερα προβλήματα θορύβου σε ένα video, από έναν ασθενή φωτισμό, ο οποίος όμως είναι σταθερός σε όλο το εύρος της εικόνας. Αυτό συμβαίνει διότι ο θόρυβος μπορεί επίσης να δημιουργηθεί κατά τη διεργασία εξισορρόπησης των έντονων αντιθέσεων φωτός, κατά τη διάρκεια εγγραφής. Ο θόρυβος εμφανίζεται με τη μορφή στατικών ή κινούμενων κόκκων, στην εικόνα των οποίων ο αριθμός μπορεί να είναι τόσο μεγάλος, ώστε να καθιστά την εικόνα μη αξιοποιήσιμη και πολλές φορές σε χειρότερο επίπεδο από ό,τι μια απλώς σκοτεινή εικόνα.
Με τη χρήση της τεχνικής Sens-up ή Frame Integration, αντιμετωπίζεται αρκετά καλά το συγκεκριμένο θέμα σε στατικές εικόνες, παραμένει εντούτοις το πρόβλημα σε εικόνες που περιέχουν κινούμενα αντικείμενα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα συστήματα Αυτόματης Αναγνώρισης Πινακίδων (ANPR- Automatic Number Plate Recognition), στα οποία πολλές φορές καθίσταται αδύνατο για το χειριστή να δει τον αριθμό μιας πινακίδας, καθώς η εικόνα είναι εντελώς θολωμένη από την ύπαρξη θορύβου. Το χειρότερο δε είναι ότι πολλές φορές το λογισμικό, μέσω του οποίου θα γίνει επεξεργασία της εικόνας, δεν μπορεί να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά την ύπαρξη θορύβου.
Σε αυτό ακριβώς το σημείο υπερέχει η τεχνολογία SSNR από άλλες τεχνικές αντιμετώπισης θορύβου. Αντιμετωπίζει το πρόβλημα στην πηγή του, δίνοντας εξαρχής πολύ καθαρότερες εικόνες. Το τελικό αποτέλεσμα είναι βίντεο με καλύτερη ποιότητα εικόνας, μειωμένη ύπαρξη θορύβου αλλά και μικρότερο όγκο αρχείων. Το τελευταίο είναι σημαντικό για την επιλογή μικρότερων αποθηκευτικών μονάδων (DVR), στοιχείο που επιφέρει σημαντικές οικονομίες κλίμακας στον Οργανισμό ή στην Επιχείρηση. Τα ποσά που εξοικονομούνται λόγω μικρότερων αποθηκευτικών απαιτήσεων, ειδικά σε περιόδους κρίσης όπως αυτή που διανύουμε τους τελευταίους μήνες, αποτελούν ένα σημαντικό επιχείρημα για τους υπευθύνους ασφαλείας, στην προσπάθειά τους να διασφαλίσουν τον προϋπολογισμό του τμήματός τους. Η τεχνολογία SNR μπορεί να μειώσει τα αρχεία MPEG κατά 70%, ενώ τα JPEG κατά 40%. Οι διαφορές είναι μεγάλες και αυτό σημαίνει ότι είτε μπορεί να επιμηκυνθεί το χρονικό διάστημα καταγραφής είτε να αυξηθεί ο αριθμός των καρέ που καταγράφονται ανά δευτερόλεπτο, χωρίς να χρειάζεται καμία αναβάθμιση στα DVR. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ακόμα μεγαλύτερη ασφάλεια, καθώς βελτιώνονται σημαντικά οι δυνατότητες επιτήρησης χωρίς να απαιτείται επιπρόσθετο κόστος.
Καθώς η λεγόμενη φωτορύπανση αποτελεί ένα μεγάλο θέμα και για τις εφαρμογές ασφαλείας, η δυνατότητα της καταγραφής χωρίς την ύπαρξη κατάλληλων συνθηκών φωτισμού και χωρίς την αλλοίωση της ποιότητας των εικόνων, καθίσταται όλο και πιο απαραίτητη στις εφαρμογές CCTV. Η τεχνολογία SNR μπορεί να αποτελέσει σημαντικό αρωγό σε αυτήν την προσπάθεια και η εξάπλωσή της μόνο θετικά αποτελέσματα μπορεί να επιφέρει, τόσο σε θέματα ασφαλείας όσο και σε ζητήματα εξοικονόμησης κόστους.

Του ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΛΥΜΠΕΡΟΠΟΥΛΟΥ