Gérer les risques
Aujourd'hui et demain

Risques industriels et environnementaux

Caméras haute résolution : le bon rapport qualité/fluidité (Part. I)

Alors que l’analogique s’éteint doucement, le numérique confirme sa santé dans le monde de la vidéosurveillance. Jusqu’à proposer une image de meilleure qualité, désormais plus exploitable et plus abordable.

À retenir

 

 

– La haute résolution est donc l’argument qui influence le plus fortement les migrations analogique-IP. Mais les caméras analogiques constituent encore une large majorité des installations de vidéosurveillance. L’image de résolution standard domine encore.

 

– En matière de HD, ce qui est pleinement réalisable dans le domaine du grand public ne l’est pas forcément sur le terrain de la vidéosurveillance. L’image mégapixel ne constitue pas la panacée et peut se révéler inadaptée à nombre d’applications en vidéosurveillance.

 

– Si la haute résolution se paie de moins en moins au prix fort, le frein économique se situe davantage au niveau des coûts annexes. Pour exploiter une image haute résolution, il est bien souvent nécessaire de réinvestir dans des équipements plus performants.

 

– Si les formats HD proposent des résolutions mégapixels, tous les formats mégapixels ne sont pas HD.

 

– L’exploitation de flux d’images haute résolution nécessite un traitement et une compression adaptés pour un encombrement réduit en bande passante.

 

– Attention donc aux performances affichées par les équipements en matière de bande passante et de fréquence d’images. Les données annoncées doivent correspondre à une réalité d’exploitation, à savoir l’enregistrement de séquences où un mouvement se produit.

Le monde de la vidéosurveillance est en train de franchir le pas de la haute résolution (que nous définirons comme tout format affichant une résolution supérieure ou égale à environ 1 mégapixel). En réponse à la demande croissante d’images de qualité, les fabricants aboutissent à des solutions plus rentables. En effet, dès lors qu’on parvient à associer un nombre raisonnable de pixels, une compression efficace et une fréquence d’images digne d’un flux vidéo, le tout dans le cadre d’une architecture dimensionnée, la haute résolution représente aujourd’hui une solution performante et rationnelle. Bien entendu, pour parvenir à un tel résultat, il reste nécessaire de concilier les « incontournables » de la vidéosurveillance : les inconvénients de la prise d’image en situation de faible luminosité, ainsi que les limites de la transmission et du stockage de volumes d’informations toujours plus importants. De fait, si l’engouement est certain et l’offre dynamique, comment intégrer avec succès la haute résolution dans les applications de vidéosurveillance courantes ?

Demande croissante…

Haute qualité d’image et relecture des enregistrements en temps réel, tels sont les vœux prioritaires des utilisateurs désireux d’optimiser leur exploitation de la vidéosurveillance. En effet, indique Mathieu Lesieur (Sony), « la tendance est à l’enregistrement autonome en continu, en plan large. Dans ce contexte, il est nécessaire d’augmenter le nombre de pixels pour exploiter correctement les détails (visage, plaque minéralogique) contenus dans les enregistrements. Rappelons que le principal avantage de la haute résolution est de pouvoir récupérer du détail dans l’image, en exploitant au mieux les performances de zoom à la relecture. La haute résolution est donc l’argument qui influence le plus fortement les migrations analogique-IP. Nous en mesurons l’importance au nombre croissant d’appels d’offres réclamant une image de meilleure qualité qu’en résolution standard. » Toutefois, les caméras analogiques constituent encore une large majorité des installations de vidéosurveillance. L’image de résolution standard domine encore, même si la réglementation en vigueur tend à porter les résolutions vers le haut. De façon générale, on ne constate pas de renouvellement massif des parcs de caméras. « Les besoins en haute résolution s’expriment davantage dans le cas d’installations neuves, précise Erwan Poulain (Indigovision). Les secteurs déjà bien équipés en vidéoprotection préfèrent encore capitaliser sur l’existant. En effet, beaucoup de ces installations ne sont pas exploitées au maximum, si bien qu’elles disposent d’une marge de progression non négligeable, notamment par l’adoption de solutions d’encodage. En réalité, nous constatons peu de demandes visant à remplacer des caméras en définition standard par des caméras haute résolution. Ou alors, au cas par cas. De notre point de vue, le développement de la haute résolution reste, pour le moment, cantonné à des utilisations précises. Nous ne constatons pas encore de migrations de sites complets vers la haute résolution. En revanche, lorsqu’il s’agit de rajouter une caméra IP, le choix, ou non, d’un produit HD se pose systématiquement. »

« La tendance est à l’enregistrement autonome en continu, en plan large »

 

 

… mais révolution en attente

Tous domaines confondus, la haute résolution bénéficie sans aucun doute d’un contexte dynamique. Le discours tenu autour des formats mégapixel s’appuie sur la surenchère permanente des technologies destinées au grand public. La HD s’affiche désormais dans tous les salons, tandis que le nombre de mégapixels se maintient depuis plusieurs années comme le principal argument de vente des appareils photos du marché. Néanmoins, ce qui est pleinement réalisable dans le domaine du grand public ne l’est pas forcément sur le terrain de la vidéosurveillance. Fabien Noyant (Panasonic) le reconnaît : « Pour exploiter la haute résolution en vidéosurveillance, il faut réaliser des compromis qui n’existent pas ailleurs. Rien qu’au niveau de la bande passante, il est nécessaire d’adopter des débits de 1 à 3 Mb/s. Quant au stockage, les problématiques posées sont également différentes. Donc, ce qui est possible en broadcast (résolution élevée, réseau puissant et stockage important) ne l’est pas toujours sur un réseau local traditionnel. »

 

Autre problématique bien connue, résumée par Arnaud Lannes (Bosch Security Systems) : « Les formats mégapixels sont couramment associés à des problèmes de sensibilité. Si bien qu’en vision de nuit, situations pour le moins fréquentes en vidéosurveillance, les capteurs de mégapixels posent de sérieux problèmes ». Bien évidemment, une technologie d’image ne se transpose pas d’un domaine à un autre sans de nécessaires adaptations. Même si elle affiche un rendu impressionnant, l’image mégapixel ne constitue pas la panacée et peut se révéler inadaptée à nombre d’applications en vidéosurveillance. Pourtant, sur de nombreux plans, les solutions avancent et penchent pour des choix de raison en faveur de formats exploitables à des conditions acceptables…

« Les formats mégapixels sont couramment associés à des problèmes de sensibilité »

 

 

La fin de l’innovation coûteuse ?

Bonne nouvelle, la haute résolution se paie de moins en moins au prix fort. Disposer d’un flux mégapixel compressé en H.264 avec un débit de 25 ips, voilà un besoin qui peut désormais être satisfait pour un prix abordable. « On semble en effet sorti de la problématique de l’innovation coûteuse, explique Fabien Noyant. Par exemple, notre première caméra d’entrée de gamme, dotée d’un capteur de 1,3 mégapixel et d’une compression H.264, est proposée au prix de 550 euros. »

 

Engendrée par une baisse notable du coût des composants, une offre plus démocratique se fait jour. Ainsi, les caméras se dotent de capteurs moins onéreux et de processeurs plus puissants, permettant de combiner traitement satisfaisant de l’image et performances de compression. « Le H.264 est aujourd’hui complètement standard dans le monde de la vidéo, souligne Mathieu Lesieur. Il permet de faire transiter et de stocker plus facilement des flux vidéos en HD. Ses performances sont manifestes et permettent de restituer une image très convenable pour une bande passante faible. Aujourd’hui, les processeurs sont suffisamment puissants pour diffuser 1 flux, voire 2 flux HD en H.264 à 25 ips. Ne serait-ce qu’il y a un an, il fallait souvent établir des compromis entre différents éléments : si on souhaitait une image de haute qualité, il fallait faire une croix sur les performances de compression ou sur la fréquence des images. »

 

Si le développement de l’offre débouche sur des économies substantielles au niveau des caméras, « le frein économique se situe davantage au niveau des coûts « annexes », nuance Erwan Poulain. Pour exploiter une image haute résolution, il est bien souvent nécessaire de réinvestir dans des équipements plus performants : ordinateurs plus puissants, capacités de stockage plus importantes, etc. En fin de compte, ce sont ces critères qui vont se révéler déterminants. »

 

 

« Le H.264 est aujourd’hui complètement standard dans le monde de la vidéo »

 

 

HD : vers un nouveau standard

Depuis quelques années, le discours sur la haute résolution fait usage des termes « mégapixel » et « HD ». Comme le précise Mathieu Lesieur, « le discours produit était, jusqu’à récemment, très orienté sur la notion de mégapixel, alors qu’aujourd’hui, c’est la HD qui accapare le discours. » Si les deux termes sous-entendent l’usage de résolutions supérieures au format 4CIF (et D1 soit 0,4 mégapixel, résolution maximum offerte par l’analogique), il existe une différence fondamentale : les résolutions HD sont définies en tant que standards adoptés par l’industrie de la télévision et de la vidéo, à la différence des résolutions mégapixel, issues du monde des appareils photo, qui ne propose pas de tels standards.

 

 

« La HD, précise Arnaud Lannes (Bosch Security Systems) est une technologie standardisée, correspondant à deux déclinaisons distinctes : le HD Ready (720p, correspondant à une image de résolution 1280×720 pixels, soit 0,9 mégapixel) et le Full HD (1080p, correspondant à une image de résolution 1920×1080 pixels, soit 2 mégapixels). Ce sont des formats bien connus dans le grand public ou le broadcast. » En conséquence, si les formats HD proposent des résolutions mégapixel, tous les formats mégapixel ne sont pas HD… Un constat qui induit des différences, notamment en matière d’affichage. « En effet, explique Laurent Ozon (Storvision), la HD est un standard, d’affichage principalement. Autrement dit, c’est une technologie adaptée à la plupart des écrans. Quand on parle de mégapixel, on parle davantage de format de prise d’image. La HD est le standard actuel du mégapixel, essentiellement parce qu’il s’agit d’un standard d’affichage grand public. »

 

 

« La course aux pixels doit être maîtrisée »

 

 

Pour une exploitation rationnelle de la haute résolution

Quelles performances pour une caméra HD aujourd’hui ?

 

Une caméra HD dotée d’un processeur puissant et d’une bonne technologie de compression devrait fournir les capacités suivantes :

 

– obtenir un flux en temps réel (25 ips),

 

– obtenir au moins 2 flux (enregistrement/affichage),

 

– être capable d’obtenir un flux suffisamment compact (H.264),

 

– être capable d’identifier un visage, de reconnaître des plaques d’immatriculation.

Source : Sony.

 

 

Mathieu Lesieur : « La HD fournit des formats d’image au ratio 16/9 alors que le mégapixel fournit, en général, des images au ratio 4/3, correspondant davantage à des formats de type photo. » A l’heure où les plupart des écrans sont de format 16/9, c’est une réalité à prendre en compte… L’emploi d’une technologie « normée » permet donc de proposer un cadre d’exploitation rationnel, car « la course aux pixels doit être maîtrisée, enchaîne Laurent Ozon. Si bien que mettre en avant un standard est une bonne initiative, étant donné que la HD fournit un rapport cohérent et satisfaisant entre la prise d’image et l’affichage. La HD fournit donc une garantie d’affichage et d’enregistrement corrects, avec un nombre raisonnable de pixels. Cela dit, on arrive tout de même aujourd’hui à maîtriser l’exploitation d’un nombre de pixels plus important ». Mais, au vu des difficultés à traiter une image très chargée en pixels, la HD fait l’objet d’un intérêt justifié. Arnaud Lannes : « Il est vrai qu’en vidéosurveillance, la haute résolution a d’abord été développée via les formats mégapixel. Mais en HD, les performances se rapprochent des capteurs CCD actuels, donc plus efficaces et fiables en vision de nuit. De plus, le traitement de l’image HD est plus facile à maîtriser, parce qu’il est mieux connu. Pour Bosch, tous les arguments actuels penchent en faveur du choix de ces formats pour fournir une image de haute qualité. À vrai dire, la course aux pixels n’est pas notre préoccupation. D’ailleurs, on observe actuellement un retour à des logiques plus rationnelles. »

Les problématiques liées à une image haute qualité en vidéosurveillance ne sont pas neuves. L’exploitation de flux d’images haute résolution nécessite un traitement et une compression adaptés pour un encombrement réduit en bande passante. En aval, les capacités d’enregistrement, de stockage et de visualisation doivent être dimensionnées à de tels volumes d’informations. Plus que jamais, c’est dans une logique de compromis que s’inscrivent les efforts pour aboutir à une image haute résolution exploitable. Comme le rappelle Fabien Noyant, « quand une caméra produit un flux haute résolution, il est nécessaire de pouvoir relire les images en haute résolution. L’enjeu est tout de même de pouvoir utiliser les caméras à 100 %. »

 

Attention, donc, aux performances affichées par les équipements en matière de bande passante et de fréquence d’images. Les données annoncées doivent correspondre à une réalité d’exploitation, à savoir l’enregistrement de séquences où un mouvement se produit. Si le débit annoncé correspond à un enregistrement d’une image sans mouvement, ce débit peut augmenter considérablement dès lors que la caméra capte un événement.

 

En parallèle, l’encodage des images doit être correctement réalisé. Il n’est pas inutile de rappeler qu’une mauvaise implémentation du H.264 peut générer des débits importants et nuire fortement à la qualité de l’image compressée. Il faut donc rester vigilant quant au discours élaboré autour de certains produits. Erwan Poulain : « Avec certains produits prétendument HD, le flux HD est en réalité réservé à la visualisation, tandis qu’un flux standard est affecté à l’enregistrement. En conséquence, comment est-il possible de bénéficier d’une haute qualité d’image en relecture d’enregistrement ? Dans le meilleur des cas, l’utilisateur bénéficie donc d’une résolution en 4CIF, bien loin des performances espérées en qualité d’image. » Il demeure qu’aujourd’hui, un compromis semble réalisable autour de l’exploitation de la HD, sans pour autant céder à une surenchère d’équipements : « La haute résolution commence à devenir exploitable, confirme Erwan Poulain. En effet, l’objectif n’est pas de mobiliser un enregistreur par caméra haute résolution. Il faut compresser les flux de manière suffisamment performante pour associer plusieurs caméras à un enregistreur. De même, un utilisateur doit pouvoir exploiter un flux haute résolution avec un ordinateur aux capacités raisonnables. Aujourd’hui, ce type de configuration devient accessible. »

 

Quelles performances pour une caméra HD aujourd’hui ?

 

Une caméra HD dotée d’un processeur puissant et d’une bonne technologie de compression devrait fournir les capacités suivantes :

 

– obtenir un flux en temps réel (25 ips),

 

– obtenir au moins 2 flux (enregistrement/affichage),

 

– être capable d’obtenir un flux suffisamment compact (H.264),

 

– être capable d’identifier un visage, de reconnaître des plaques d’immatriculation.

Source : Sony

Capteurs et processeurs, des bénéfices de taille

Afin d’optimiser les capacités de traitement et d’exploitation de l’image haute résolution, les stratégies de certains fabricants convergent vers le développement de capteurs et de processeurs plus performants.

 

 

Ainsi, pour sa dernière gamme de caméras IP, i-Pro Smart HD, Panasonic a développé son propre capteur, baptisé « MOS ». Capteur hybride, à mi-chemin entre CCD et Cmos, ce capteur permet de prendre en charge efficacement les problématiques de contre-jour, et ce pour un coût compétitif.

 

La nouvelle gamme Panasonic intègre également une fonction VRS (Variable Resolution at Specific Area ou Résolution Variable sur Zone), autorisant la capture en haute définition des parties les plus importantes de l’image, une résolution standard étant attribuée aux zones de moindre intérêt. Ainsi, le volume de données transmis est restreint et son acheminement plus rapide. En effet, une image comporte des zones qui n’ont pas d’intérêt en vidéosurveillance. Un morceau de ciel, par exemple, sera exploité en mode VGA. Le reste de l’image sera exploité en HD. Avec cette innovation, il devient possible de segmenter l’image avec des résolutions différentes, avec pour bénéfices des gains en bande passante ainsi qu’en stockage. Pour développer les performances de traitement en situation de contre-jour, Sony équipe ses caméras d’un tout nouveau capteur CMOS. Le capteur Exmor permet de prendre 4 images simultanées à des vitesses d’obturation différentes. La combinaison de celles-ci fournit une image fort détaillée et parfaitement exposée, à l’avant comme à l’arrière-plan. Il s’agit donc d’une technologie très performante pour optimiser les situations de contre-jour, aujourd’hui exploitable en HD, c’est-à-dire avec une résolution raisonnable. 

 

De son côté, Bosch capitalise sur la répartition des opérations de traitement de l’image dans la caméra, avec la possibilité d’associer un processeur exclusivement dédié au traitement de l’image au processeur natif. équipées de 2 processeurs, ces caméras n’ont, pour ainsi dire, plus de limites, étant donné que la diffusion et l’analyse des images s’effectuent sans contraintes de bande passante ni de ressources processeur. Un excellent point de départ à l’évolution de la gamme Bosch vers la haute résolution.

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