Wide Dynamic Range’ı Anlamak :

WDR (Wide Dynamic Range) ya da Geniş Dinamik Aralık, üreticilerin yoğunlukla vurgu yaptığı, ürünlerini ön plana çıkardıkları bir değerdir.

Birçok video gözetim ortamında, dinamik aralık (bir görüntünün en parlak ve en karanlık alanlarının parlaklığı arasındaki orandır) çok fazla olduğu için görüntünün bir kısmını ayırt etmek zor olabilir. Bu sorunu çözmek için, değişken pozlama kontrolü, şarj kapasitesinin ayarlanması, hücre doygunluk süresinin ölçülmesi ve çift boyutlu sensör hücre tipi dahil olmak üzere çeşitli WDR yöntemleri kullanılır.

Günümüzde en yaygın yöntem, farklı parlaklıkta görüntüler yakalayan ve bunları uygun parlaklığı elde etmek için birleştiren değişken pozlama kontrolüdür. Pozlama süresini kullanarak kameraya giren ışık miktarını ayarlamak için, daha parlak bir alandaki bir nesne kısa bir pozlama süresi gerektirirken, daha karanlık bir alandaki bir nesne uzun bir pozlama süresi gerektirir. Böylece, kısa ve uzun pozlarla çekilen birden fazla görüntünün kombinasyonu ile yeni bir görüntü oluşturulur.

Bununla birlikte, multiple exposure metodun bazı yan etkileri olduğunu unutmayın. Hareketli bir nesneyi yakalarken, nesne çok hızlı hareket ediyorsa ve pozlama süresi çok uzunsa artifacts meydana gelebilir.

WDR Nedir ?

Basit olarak, WDR, sahnedeki en karanlık noktanın, en parlak noktaya olan oranıdır.

Kameralar, tek bir pozlamaya bağımlı oldukları için tarihsel olarak geniş ışık aralıklarıyla mücadele ettiler. Kameralar bir görüntü oluşturmak için ışığa ihtiyaç duyar. Ancak, az ışık karanlık görüntü, çok ışık durumunda da aşırı parlak görüntüler oluşur.

Eşit aydınlatmalı bir sahneniz varsa, kamera doğru miktarda ışık elde etmek için iris açıklık boyutunu veya deklanşör hızını kolayca ayarlayabilir. Bu nedenle üreticiler genellikle kameralarını eşit aydınlatma sahnelerinde gösterirler.

Işık oranı : 1:400

Bununla birlikte, sahne geniş bir aydınlatma yelpazesine sahipse, kameranın işi oldukça zordur. Parlak alanları optimize etmek için aldığı ışık miktarını kısarsa, daha düşük ışık alanları çok karanlık olacaktır. Bununla birlikte, düşük ışık alanlarını optimize eden zıt yaklaşımı seçerse, parlak kısım iyice yok olacaktır.

Grafikte x ekseni, ışık şiddetini, y ekseni yüklenmeyi ifade eder. Grafik 3 alandan oluşmaktadır. İlk aralıkta herhangi bir şey görmek için yeterli ışık yok, dolayısıyla gürültü oranı daha yüksek. Işık şiddeti arttıkça sinyal yüklenme artacak ve sinyal oranı da doğru orantılı olarak artar. Anlamlı görüntü elde etmeye başlarız. Işık şiddeti arttıkça, yüklenme (charge) artıyor ancak bir noktada doygunluğa ulaşılıyor. Bu noktadan sonra sahnede birşeyler görmek yine oldukça zor hale geliyor çünkü çok parlak.. Bu doygunluk noktasından sonra resimde herhangi bir render işlemi yapmaz.

WDR ne zaman gereklidir ?

Bir sahnede illumination ratio (ışık oranı) fazlaysa, kameranın sahnede hem düşük ışık alanlarını hem de yüksek ışık alanlarındaki detayları render edebilmesi oldukça zordur. Niçin diye düşünüyor olabilirsiniz… Sebebi şu: WDR özelliği olmayan bir kamerada, kamera kısa pozlama (short exposure) ya da uzun pozlama (long exposure) arasında birisini seçmelidir. Her ikisini bir arada yapamaz. Bu durumda resimdeki belirli alanlarda resim kalitesini negatif olarak etkiler.

Her iki görüntü içinde WDR yok olarak düşünün. Soldaki resim uzun pozlandığı için oldukça parlak. Sağdaki resimde kısa pozlandığı için daha karanlıktır. (shutter daha uzun süre ya da daha kısa süre açık kalması durumu)

Exposure’a kısaca değinelim. Exposure ya da pozlama, 2 şeyin kombinasyonudur. Bunlar shutter speed ve F-Stop.

Anlaşılacağı üzere kısa pozlama ya da uzun pozlama durumlarında elde edilen kare çok karanlık (kısa pozlama), ya da çok aydınlık (uzun pozlama) oluyor. Bu da görüntüyü elde etmede engel oluyor.

Bir wdr kamera, bir kameranın FOV’u içinde çok çeşitli ışık değerlerinin (veya dinamik aralık) bulunmasının yarattığı görsel engelin üstesinden gelmeye yardımcı olan teknolojiyi kullanır.

WDR Tipleri :

Dijital WDR DSP tabanlıdır. Resmi alır ve karanlık alanları elektronik olarak aydınlatır. Aynı zamanda aydınlık alanları da karartır. Dijital WDR doğrudan digital signal processor (DSP) üzerinde yapılır. Birden fazla shutter ile herhangi bir işleme yapmaz.

Multi Shutter WDR, True WDR olarak da bilinir.

Multi Shutter WDR, bir resimden fazla kullanır ve bunları birleştirir. Multi Shutter WDR aynı anda birden fazla kare alır, farklı pozlamalar yapar. Kısa pozlama ve uzun pozlama olarak. Sonra bunları birleştirir.

Multi-Shutter WDR sonucu :

True WDR ya da Multi Shutter WDR kameranın Image Sensor (görüntü sensörü) üzerinde yapılır. DSP yalnızca en iyi parçaları birleştirir ve bize en iyi kareyi verir.

Üreticilerin True WDR için kullandıkları exposure sayıları farklılık gösterebiliyor. Minimum 2’den başlıyor ve 4,5 pozlamaya kadar gidiyor. Fakat, yüksek sayıda pozlama yapılıyor olması (4 kare gibi), bu kameranın dual exposure yapan bir kameradan daha iyi performanslı olacağı anlamına gelmez. Görüntü işleme teknikleri, sensör kalitesi ve diğer faktörler farka sebep olabilecek unsurlardır.

Digital WDR (dWDR) :

Dijital Sinyal İşlemcisine(Digital Signal Processor) büyük ölçüde bağımlı olan Dijital WDR, mümkün olan en iyi görüntüyü oluşturmak için FOV’un çok parlak ve çok karanlık alanlarını eşitlemeye çalışmak için görüntü sensöründen aldığı sinyalin doğrusal olmayan amplifikasyonunu(non-linear amplification) kullanır – resmin yalnızca bir kere taranması ile gerçekleşir.

Markete yeni DSP’ler geldikçe, daha güçlü ve daha yüksek kapasiteli, Multi-shutter WDR ile dWDR arasındaki fark azalıyor.

WDR nasıl ölçülür ?

Teorik olarak, WDR ölçümleri belirli bir test senaryosuna dayanmaktadır. Beyazdan siyaha çok sayıda gri tonu içeren özel bir test tablosu (aşağıda) kullanılır. Bir kamera ne kadar çok seviye görebilirse, dB derecesi o kadar yüksek ve teorik olarak performansı daha iyi denilebilir.

TSE 13897 kapsamında WDR testi için kullanılan test chart’ı aşağıdaki gibidir.

WDR, decibel ile ölçülür. (dB)

Decibel (dB), bir fiziksel nicelik ile ilgili iki değerin oranını ifade etmek için kullanılan logaritmik bir birimdir.

True (Multi-Shutter) WDR genellikle 100dB ya da üzeridir. dB logaritmik bir değerdir.

Ancak, IP güvenlik kameralarının datasheet’lerinde görmüş olduğumuz dB değerleri dünyada akredite bir kurum tarafından ölçülmemektedir. Bu testler üreticilerin kendi fabrika testleri sonucunda ortaya çıkar ve datasheet’lerde belirtilir. Bundan dolayı da WDR değeri daha düşük olan True WDR’lı bir kameranın gerçek saha performansı, daha yüksek dB değerli bir kameradan iyi olabilir.

Not : WDR performansı gerçek saha testleri ile ortaya çıkar… Işık farklarının çok olduğu iki nokta belirlenir, aradaki oranın 20x, 25x, 40x gibi yüksek olduğu senaryolarda farklı üreticilere ait kamera bu noktaya konumlandırılarak test gerçekleştirilir.

WDR – Özet :

WDR teknolojisiz Kamera :

En parlak ve en karanlık alanlar arasında geniş çeşitlilik gösteren sahnelerde, kameralar bu yüksek kontrastlı bölgelerden birinde veya her ikisinde ayrıntıları oluşturmakta zorlanabilir.

Kamera, en azından bazı ayrıntıları görebilmek için hangi pozlamayı kullanacağını seçmelidir. Bu, görüntünün sahne içindeki belirli alanlarda aşırı pozlanmış veya az pozlanmış görünmesine neden olur.

dWDR teknolojili Kamera :

En parlak ve en karanlık alanlar arasında geniş bir varyasyon bulunan sahnelerde, dWDR bu alanları dijital olarak iyileştirmeye çalışır – parlak alanlar karartılır, karanlık alanlar zenginleştirilir

Multi-Shutter WDR Teknolojili Kameralar :

En parlak ve en karanlık alanlar arasında geniş çeşitlilik gösteren sahnelerde True WDR, 2 veya daha fazla farklı kareyi – farklı pozlamalarda – oluşturabilir ve mümkün olan en iyi görüntüyü elde etmek için bunları birleştirir.

Bazı Üreticilerin True WDR Terimleri : (Bu liste daha çok genişletilebilir yalnızca bir kısmı paylaşılmıştır)

Avigilon	WDR
Axis	Forensic WDR WDR
Bosch	HDR, HDR X
Dahua	WDR Ultra WDR
Flir	WDR sWDR
Hanwha Techwin	Extreme WDR, WDR
Hikvision	WDR LightFighter
Panasonic	Super Dynamic SD
Pelco	SureVision
Sony	View-DR
Vivotek	WDR Pro