Co oznaczają funkcje WDR, BLC i HLC w kamerach?

Kamera skierowana na wejście pokazuje jasny prostokąt zamiast twarzy. Reflektory samochodu zamieniają tablicę rejestracyjną w białą plamę. W hali dobrze widać okna, ale pracownicy stojący kilka metrów dalej znikają w cieniu. To nie są trzy wersje tego samego problemu, dlatego nie rozwiązuje się ich jednym ustawieniem.

WDR, BLC i HLC odpowiadają za korekcję ekspozycji, ale każda z tych funkcji działa inaczej i ma inne skutki uboczne. Włączenie wszystkich trzech naraz zwykle nie poprawia obrazu. Częściej prowadzi do wypłowiałych kolorów, migotania, szumu albo utraty szczegółów. Najpierw trzeba określić, czy problemem jest szeroki kontrast sceny, światło zza obiektu, czy punktowe źródło o bardzo dużej jasności.

WDR: gdy jedna scena zawiera jednocześnie głęboki cień i ostre światło

WDR, czyli Wide Dynamic Range, służy do rejestrowania scen o dużej rozpiętości tonalnej. Typowy przykład to kamera zamontowana wewnątrz biura i skierowana w stronę przeszklonych drzwi. Na zewnątrz świeci słońce, natomiast wnętrze pozostaje znacznie ciemniejsze. Bez WDR kamera musi wybrać: poprawnie naświetlić ulicę i zaciemnić twarz osoby wchodzącej albo pokazać twarz, całkowicie przepalając widok za drzwiami.

W kamerach spotyka się dwa zasadnicze rozwiązania:

• sprzętowy lub rzeczywisty WDR – kamera wykonuje co najmniej dwie ekspozycje tej samej klatki, krótką dla jasnych obszarów i dłuższą dla cieni, a następnie łączy je w jeden obraz;
• DWDR, czyli Digital Wide Dynamic Range – kamera rozjaśnia ciemne partie i przyciemnia jasne programowo, korzystając z jednej ekspozycji.

Różnica jest wyraźna. Prawdziwy WDR zachowuje więcej szczegółów, ponieważ faktycznie rejestruje informacje z kilku poziomów ekspozycji. DWDR jedynie przetwarza dane, które już znalazły się w obrazie. Jeżeli fragment został całkowicie prześwietlony albo niedoświetlony na etapie rejestracji, cyfrowa obróbka nie odzyska utraconych szczegółów.

Skuteczność WDR producenci podają zwykle w decybelach. W uproszczeniu:

• około 60–80 dB oznacza podstawową tolerancję na różnice oświetlenia;
• 100–120 dB sprawdza się przy wejściach, witrynach i korytarzach z oknami;
• 130–140 dB jest przeznaczone do wyjątkowo kontrastowych scen, takich jak bramy garażowe, rampy załadunkowe czy wejścia skierowane bezpośrednio na południe.

Matematycznie zakres 120 dB odpowiada stosunkowi sygnałów rzędu 1 000 000:1, ale nie należy traktować tej wartości jak bezpośredniej oceny jakości. Dwaj producenci mogą mierzyć zakres dynamiczny inną metodą. Kamera deklarująca 130 dB nie musi pokazywać więcej szczegółów niż dobrze zaprojektowany model 120 dB z lepszym sensorem i przetwarzaniem obrazu.

W praktyce ustawienie WDR na maksimum rzadko daje najlepszy rezultat. Zbyt agresywna korekcja powoduje:

• spłaszczenie kontrastu i „szary” obraz;
• nienaturalne obwódki wokół postaci;
• zwiększenie szumu w cieniach;
• pogorszenie odwzorowania kolorów;
• podwójne kontury szybko poruszających się obiektów.

Ostatni problem wynika z łączenia klatek wykonanych z różnym czasem ekspozycji. Jeżeli samochód albo człowiek zdąży się przesunąć między ekspozycjami, kamera może utworzyć efekt ducha. Dlatego przy bramach wjazdowych i taśmach produkcyjnych lepiej rozpocząć od średniego poziomu WDR, a dopiero potem zwiększać intensywność.

W polskich warunkach trzeba też ustawić system przeciwmigotaniowy na 50 Hz. Błędna wartość 60 Hz może powodować poziome pasy pod oświetleniem LED, świetlówkami i lampami przemysłowymi. WDR często dodatkowo uwidacznia ten problem.

BLC i HLC: podobne skróty, zupełnie inne zastosowania

BLC, czyli Backlight Compensation, kompensuje światło znajdujące się za obserwowanym obiektem. Kamera podnosi ekspozycję całego obrazu albo wybranego obszaru, aby rozjaśnić pierwszy plan.

Funkcja przydaje się, gdy:

• osoba stoi tyłem do jasnego okna;
• kamera obserwuje recepcję z przeszklonym wejściem w tle;
• stanowisko kasowe jest ciemniejsze niż alejka za nim;
• obiekt znajduje się pod zadaszeniem, a tło oświetla słońce.

BLC działa prościej niż WDR. Nie próbuje zachować szczegółów w całej scenie. Priorytetem jest obiekt na pierwszym planie, a jasne tło może zostać prześwietlone. To rozwiązanie ma sens, gdy tło nie jest istotne dowodowo. Jeżeli kamera ma jednocześnie pokazywać twarz osoby oraz to, co dzieje się za drzwiami, należy wybrać WDR.

W wielu urządzeniach można wskazać strefę BLC, na przykład centralny prostokąt lub jeden z kilku sektorów obrazu. Strefę trzeba ustawić dokładnie tam, gdzie zwykle znajduje się twarz, pojazd albo towar. Automatyczne pozostawienie jej na środku nie pomoże, jeśli osoba stoi przy prawej krawędzi kadru.

Minusem BLC jest łatwe prześwietlanie tła. Po włączeniu tej funkcji obraz za oknem może stać się całkowicie biały, a refleksy na jasnych powierzchniach zaczną się zlewać. BLC zwiększa też widoczność szumu w ciemnych partiach. Nie jest więc dobrym wyborem dla szerokiego placu, na którym obiekty przemieszczają się pomiędzy jasnymi i ciemnymi strefami.

HLC, czyli Highlight Compensation, działa w przeciwnym kierunku. Zamiast rozjaśniać obiekt, ogranicza wpływ punktowych, bardzo jasnych źródeł światła. Kamera przyciemnia lub maskuje najsilniejsze refleksy, dzięki czemu pozostała część kadru nie zostaje całkowicie zdominowana przez białą plamę.

Najczęstsze zastosowania HLC to:

• reflektory samochodów na parkingu lub w bramie;
• latarki skierowane w kamerę;
• lampy uliczne znajdujące się w osi obiektywu;
• punktowe oświetlenie magazynowe;
• próba odczytu tablicy rejestracyjnej pomiędzy reflektorami.

HLC nie jest jednak zamiennikiem kamery ANPR/LPR przeznaczonej do rozpoznawania tablic. Zwykła kamera z HLC może poprawić czytelność numeru na wolno jadącym pojeździe, ale nie zapewni powtarzalnego rezultatu przy większej prędkości, dużym kącie obserwacji albo mokrej tablicy odbijającej światło.

Do rejestracji tablic nocą potrzebne są przede wszystkim:

• krótki czas migawki, zwykle około 1/500–1/1000 s;
• odpowiednio dobrany obiektyw i pole widzenia;
• kontrolowane oświetlenie podczerwone;
• ograniczony kąt pomiędzy kamerą a tablicą;
• ręcznie ustawiona ekspozycja.

HLC może wtedy pełnić funkcję pomocniczą. Włączenie go na wysokim poziomie często tworzy wokół reflektorów ciemne plamy i usuwa informacje z części karoserii. Tablica staje się czytelniejsza, ale twarz kierowcy, kolor samochodu albo sylwetka osoby obok pojazdu mogą zniknąć. To realny kompromis, a nie wada możliwa do usunięcia jednym suwakiem.

Najprostsza zasada wyboru wygląda tak:

• wybierz WDR, gdy jednocześnie potrzebujesz szczegółów w jasnych i ciemnych obszarach;
• wybierz BLC, gdy ważny obiekt znajduje się przed jasnym tłem, a samo tło może zostać prześwietlone;
• wybierz HLC, gdy obraz psują reflektory, latarka albo inny punkt o bardzo dużej jasności.

Jak ustawić korekcję obrazu, żeby nie zepsuć materiału dowodowego

Najczęstszy błąd instalacyjny polega na włączeniu WDR, BLC i HLC jednocześnie, a następnie przesunięciu każdego suwaka na wysoki poziom. Kamera zaczyna wtedy wykonywać sprzeczne operacje: rozjaśnia cienie, przyciemnia światła i podnosi ekspozycję wybranej strefy. Podgląd może wyglądać efektownie na monitorze, ale zatrzymana klatka często nie pozwala rozpoznać twarzy ani numeru rejestracyjnego.

Konfigurację najlepiej przeprowadzić w określonej kolejności:

1. Wyłącz WDR, BLC i HLC. Najpierw sprawdź surowy obraz kamery.
2. Ustaw częstotliwość przeciwmigotaniową na 50 Hz.
3. Skoryguj kadr. Usuń z niego niepotrzebne lampy, fragment nieba, refleksy szyb i białe ściany.
4. Sprawdź ekspozycję i czas migawki.
5. Włącz tylko funkcję odpowiadającą konkretnemu problemowi.
6. Przetestuj obraz rano, w południe, po zmroku i przy sztucznym oświetleniu.
7. Oceniaj zapis poklatkowo, a nie wyłącznie płynny podgląd na żywo.

Dla osób poruszających się przy wejściu rozsądnym punktem wyjścia jest migawka 1/100–1/250 s. Przy 1/25 s lub 1/50 s twarz może wyglądać dobrze, gdy człowiek stoi, ale podczas ruchu zostanie rozmazana. Z kolei bardzo krótka migawka ograniczy rozmycie, lecz wymusi podniesienie wzmocnienia i zwiększy szum nocą.

Nie należy również przesadzać z redukcją szumów 3D DNR. Silna redukcja wygładza obraz, ale potrafi „zjadać” drobne szczegóły i pozostawiać smugi za poruszającymi się osobami. W monitoringu ważniejsza jest rozpoznawalność twarzy niż idealnie czyste, pozbawione ziarna tło.

Przy WDR zacząłbym od poziomu średniego. Maksymalną wartość zostawiłbym dla kamery skierowanej na bardzo jasne wejście, po wcześniejszym potwierdzeniu, że nie pojawia się podwójny kontur. BLC stosowałbym tylko w wydzielonej strefie. HLC uruchamiałbym po zmroku i wyłącznie wtedy, gdy punktowe światło faktycznie uniemożliwia identyfikację obiektu.

Trzeba też sprawdzić harmonogram profili dzień–noc. Ustawienie dobre o godzinie 13:00 może być szkodliwe o 23:00. WDR często sprawdza się w dzień, natomiast nocą zwiększa szum. HLC bywa potrzebne po zmroku, ale w dzień nie daje żadnej korzyści. Kamera powinna przełączać profile automatycznie według czujnika światła lub ustalonego harmonogramu, a nie pracować całą dobę na jednym zestawie parametrów.

FAQ: najczęstsze pytania o WDR, BLC i HLC

Czy WDR i HDR oznaczają to samo?
Oba rozwiązania zwiększają zakres widocznych szczegółów w jasnych i ciemnych partiach, ale w monitoringu częściej używa się nazwy WDR. HDR bywa określeniem szerszego procesu rejestracji i prezentacji obrazu. W specyfikacji kamery ważniejsze od samej nazwy jest to, czy urządzenie ma rzeczywisty, wieloklatkowy WDR, czy tylko DWDR.

Czy 120 dB WDR wystarczy do obserwacji wejścia?
W większości wejść do biur, sklepów i budynków mieszkalnych 120 dB jest rozsądnym poziomem. Sama wartość nie wystarczy jednak, jeśli kamera patrzy bezpośrednio na słońce, ma zabrudzony klosz albo źle ustawioną ekspozycję.

Czy BLC poprawi widoczność twarzy przed oknem?
Tak, pod warunkiem że strefa BLC obejmuje twarz lub sylwetkę. Tło za oknem prawdopodobnie zostanie prześwietlone. Gdy potrzebne są szczegóły po obu stronach szyby, lepszy będzie WDR.

Czy HLC pozwoli odczytać każdą tablicę rejestracyjną nocą?
Nie. HLC ogranicza oślepianie reflektorami, ale nie rozwiązuje problemu ruchu, złego kąta, zbyt szerokiego kadru i niewłaściwej migawki. Do regularnego odczytu tablic potrzebna jest kamera LPR/ANPR ustawiona pod konkretny pas ruchu.

Czy można włączyć WDR i HLC jednocześnie?
Niektóre kamery pozwalają na takie połączenie, ale efekty trzeba sprawdzić na nagraniu. Funkcje mogą wzajemnie osłabiać swoje działanie albo powodować nienaturalne przejścia tonalne. Bez wyraźnej potrzeby lepiej używać jednej korekcji.

Dlaczego obraz po włączeniu WDR wygląda gorzej nocą?
Kamera rozjaśnia cienie, a razem z nimi wzmacnia szum matrycy. Wielokrotna ekspozycja może też powodować smugi na poruszających się obiektach. Rozwiązaniem jest osobny profil nocny z niższym poziomem WDR albo całkowicie wyłączoną funkcją.

Która funkcja jest najważniejsza w kamerze zewnętrznej?
Nie ma jednej właściwej dla każdego miejsca. WDR jest najbardziej uniwersalny, HLC pomaga przy reflektorach, a BLC przy stałym obiekcie ustawionym przed jasnym tłem. O wyniku częściej decydują jednak kadr, migawka, oświetlenie i jakość sensora niż sam zestaw skrótów w specyfikacji.

Decyzja na start: wyłącz WDR, BLC i HLC, ustaw tryb przeciwmigotaniowy na 50 Hz, popraw kadr i ekspozycję, a dopiero potem włącz jedną funkcję odpowiadającą rzeczywistemu problemowi obrazu; więcej informacji na: www.internec.pl.