4K Überwachungskameras
Ähnlich wie in der Unterhaltungselektronik geht auch bei der digitalen Überwachungstechnik der Trend hin zu immer mehr Pixeln. Mit dem Begriff 4K werden die höchsten derzeit erhältliche Auflösung bezeichnet: Mit maximal 4096 × 2160 bzw. 3840 × 2160 Pixeln nehmen Hochleistungskameras flüssige Videostreams auf. Beide Auflösungen werden allgemein 4K genannt.
Größenordnungen und Begriffe
Ein Vergleich mit anderen gängigen Auflösungen erleichtert die Einordnung. HD, HD ready oder 720p meint Videos, bei denen das Bild 1280 × 720 Pixel groß ist, das sind pro Bild 921.600 Pixel. Eine Stufe höher angesiedelt ist Full-HD bzw. 1080p mit 1920 × 1080 Pixeln, was mit 2.073.600 Punkten pro Einzelbild also etwas mehr als doppelt so viel ist wie bei 720p. Einen großen Sprung macht die Technik zu 4K: 4096 × 2160 sind 8.847.360 Pixel pro Bild, 3840 × 2160 sind 8.294.400 einzelne Bildpunkte, also 8 Megapixel. Das ist exakt die vierfache Full-HD-Auflösung, daher stammt auch die gängige Bezeichnung QFHD, was nichts anderes als Quad (= vierfaches) Full-HD bedeutet. Eine weitere in diesem Zusammenhang häufiger vorkommende Bezeichnung lautet Ultra-HD, kurz UHD. Hier muss man aber aufpassen: In der Unterhaltungselektronik werden sowohl 4K als auch 8K als UHD bezeichnet, manchmal auch als UHD-1 und UHD-2 unterschieden. Für die Überwachungstechnik bezeichnet UHD aber immer 4K. In der Regel sind das 3840 × 2160 Pixel, manche Kameras lösen auch geringfügig höher auf mit 4096 × 2160 Pixeln.
Einsatz von 4K in der Überwachung
Das Bild einer 4K-Überwachungskamera hat also so viele Bildpunkte wie eine Anordnung aus 2 × 2 Full-HD-Bildschirmen über- und nebeneinander. In Kombination mit hochwertigen Objektiven sorgt diese extrem hohe Auflösung für bisher ungeahnte Möglichkeiten in der effizienten Überwachung vor allem großer Bereiche: Je mehr Pixel für ein überwachtes Areal zur Verfügung stehen, desto detaillierter ist die Abbildung. Beispielsweise kann man zwar auch schon mit einer Full-HD Überwachungskamera einen gesamten Parkplatz gut erfassen. Will man aber mit kurzen Brennweiten einen relativ großen Blickwinkel aufnehmen und gleichzeitig die Möglichkeit haben, Ausschnitte extrem vergrößern können, ist 4K die richtige Wahl.
Mit geringeren Auflösungen führt bei starken Ausschnittvergrößerungen kein Weg vorbei an einem optischen Zoom, also an einem Objektiv mit variabler Brennweite, wenn eine optimale Bildqualität mit möglichst vielen klar erkennbaren Einzelheiten erhalten bleiben soll. Denn nur optische Zooms sind echte Zooms, bei denen durch Verringerung des Bildwinkels mehr Bildpunkte für einen kleineren Aufnahmebereich verwendet werden. 4K erlaubt nun auch rein digitale Vergrößerungen ohne Detailverlust – eben weil von vornherein viel mehr Pixel zur Verfügung stehen. Der Vorteil: Für die detailreichen Ausschnitte muss der Blickwinkel nicht verringert werden. Damit sind die optimalen Einsatzorte von 4K Überwachungskameras überall da, wo es auf jedes Detail ankommt und der überwachte Bereich relativ groß ist oder wo viel Bewegung ist. Das können Veranstaltungen mit vielen Zuschauern sein, verkehrsreiche Parkplätze, Diskotheken, Feste oder Ladengeschäfte.
Mehr als nur eine Auflösung
Um 4K Überwachungskameras optimal nutzen zu können, sollte die gesamte Infrastruktur passen. Denn die viel höhere Auflösung bringt größere Datenmengen und damit höhere Anforderungen an die gesamte Hard- und Software im Überwachungsverbund mit sich. Konkret bedeutet dies,
- dass für die Übertragung der Daten im Netzwerk genug Bandbreite frei sein muss,
- dass die eingesetzten Aufzeichnungsgeräte in der Lage sein müssen, 4K Streams zu verarbeiten,
- dass Monitore für die Live-Ansicht 4K unterstützen sollten,
- dass die Speicherung der Aufnahmen mehr Platz auf Festplatten beansprucht.
Eine entscheidende Rolle spielen bei der anfallenden Datenmenge die Codecs, mit denen eine 4K Überwachungskamera die Videodaten komprimiert. In die aktuellen Modelle von Hikvision ist nicht nur H.265 (HEVC) integriert, sondern auch die hauseigene Weiterentwicklung H.265+. Mit dieser noch effektiveren Komprimierung können bis zu 50 % der Daten gegenüber dem herkömmlichen H.265 eingespart werden. Das entlastet das Netzwerk sowie die Aufzeichnungs- und Speichergeräte.
Eine weitere Spezialität der Hikvision Überwachungskameras zur Reduzierung der Datenmenge ist die Unterscheidung zwischen wichtigen und weniger wichtigen Bildanteilen mit der ROI-Funktion. ROI steht für Region of Interest, in der Regel lassen sich mehrere solche Regionen definieren. Bei aktivierter ROI werden diejenigen Bildanteile, bei denen es nicht so sehr auf jede Einzelheit und beste Qualität ankommt, mit geringeren Datenraten codiert als die interessanten Regionen. Diese bereits von geringer auflösenden Kameras bekannte Funktion spielt bei 4K Kameras ihr volles Potenzial aus: Im Ergebnis bedeutet dies gestochen scharfe Einzelheiten überall da, wo es nötig ist, und trotzdem ein vertretbares Datenvolumen.
Zukunftssichere Kameras und Netzwerkrekorder
Die 4K Kameras liegen in allen gängigen Bauformen vor als Bullet, Dome und Box Kamera. Entsprechend ausgelegte Modelle sind für die Überwachung indoor und outdoor geeignet, bieten Vandalismusschutz, verfügen über Festbrennweiten oder Motorzoom Objektive sowie Infrarot LEDs mit unterschiedlichen Reichweiten. Die bewährten Smart Features wie Bewegungs- und Eindringlingserkennung sind ebenso mit an Bord wie Rauschunterdrückung und Gegenlichtkompensation.
Passende Netzwerkrekorder (NVRs) unterscheiden sich in der maximalen Anzahl der Kamerakanäle, der Anzahl an Stromversorgungen der Kameras mittels PoE, der Größe sowie Anzahl der kompatiblen Festplatten und in der Anzahl der Alarmeingänge und –ausgänge. NVRs, die für 4K geeignet sind, sind auch in der Lage, die Streams von geringer auflösenden Überwachungskameras zu verarbeiten. Die zukunftssichere Umrüstung komplexer Anlagen auf 4K kann daher nach und nach realisiert werden.