Resolução e lente de CCTV: a matemática do DORI

Resolução e lente de CCTV: a matemática do DORI

Por Zoey Zhang, Fundadora e especialista principal em compras

Sourcing Guide
Vlog técnico de sourcing na China: 2 dias de BOQ e QC para CCTV, cancelas, fechaduras inteligentes e telefones IP

    Três números na mesma cotação são todos verdadeiros — “4 megapixels”, “alcance de IV de 30 m”, “0.001 lux” — e nenhum deles responde à pergunta que o comprador de fato faz: uma pessoa caminhando em direção à câmera a 20 m, conseguimos identificá-la ou não?

    Esse é o mal-entendido mais caro da compra de CCTV. A contagem de pixels diz apenas qual é o tamanho do quadro, não quantos pixels o alvo ocupa dentro dele; e a possibilidade de identificar uma pessoa depende de quantos pixels se acumulam sobre ela. A medida é a densidade de pixels em px/m, está definida em norma e pode ser calculada a partir de uma tabela — mas quase nunca aparece na cotação do fornecedor.

    Em sistemas de baixa tensão para hotéis e projetos comerciais, as câmeras são o item com mais pontos e com o retrabalho mais difícil: a posição e a distância focal são fixadas, a bandeja de cabos já está instalada, o forro está fechado e só então alguém percebe que um ponto crítico “vê, mas não reconhece” — e a correção é uma segunda câmera, ou uma câmera com outra lente e novo apontamento. Por isso este artigo não compara marcas de câmera (isso está coberto em sourcing de câmeras de CCTV e em auditorias de fábrica com teste de PTZ). Ele trata de uma coisa: como calcular a resolução e a lente a partir da distância e da finalidade, e depois escrever isso no RFQ.

    Câmera de vigilância em um suporte de parede, em ambiente interno com pouca luz

    1. Primeiro a finalidade, depois os pixels: densidade de pixels é o único número comparável

    A IEC 62676-4, guia de aplicação para sistemas de videomonitoramento, define graus de qualidade de imagem pela quantidade de pixels que um rosto humano de 16 cm de largura ocupa no quadro, expressa em pixels por metro. A edição de 2014 estabelece os quatro graus DORI:

    GrauDensidade de pixelsO que permite avaliarPontos típicos de câmera
    Detectar25 px/mSe uma pessoa entrouPerímetro, lado externo do muro, cobertura
    Observar63 px/mQuantas pessoas, cor da roupaSaguão, corredores, estacionamento
    Reconhecer125 px/mSe é alguém já visto antesHall dos elevadores, corredor do andar, corredor de serviço
    Identificar250 px/mQuem é essa pessoaCatraca da entrada, caixa, porta da sala financeira

    (A mesma norma também traz um grau “monitorar” de 12.5 px/m e um grau “inspecionar” de 1000 px/m, este último para detalhes no nível de documentos e placas de identificação.)

    Atenção à edição. Versões mais recentes da IEC 62676-4 substituem os quatro graus DORI por um sistema de sete graus em 20 / 40 / 80 / 125 / 250 / 500 / 1500 px/m, com nomes e limites diferentes. Isso significa que a mesma câmera pode ser cotada como “alcance de identificação de 20 m” na tabela antiga e cair no grau de 80 px/m na nova, com uma distância menor. A ação de compra é simples: declare no RFQ contra qual edição e qual grau você está calculando e peça ao fornecedor o cálculo que produz a distância, não só a conclusão de “30 m”.

    2. Até onde uma resolução alcança: você calcula a largura do quadro, não a distância

    Densidade de pixels = pixels horizontais ÷ largura do quadro. Assim, para uma resolução fixa, conhecida a largura do quadro você sabe até onde cada grau alcança. Invertendo, a largura total do quadro é a largura máxima em que aquela resolução ainda sustenta o grau:

    ResoluçãoDetectar 25 px/mObservar 63 px/mReconhecer 125 px/mIdentificar 250 px/m
    2MP (1920 px)76.8 m30.5 m15.4 m7.7 m
    4MP (2560 px)102.4 m40.6 m20.5 m10.2 m
    8MP (3840 px)153.6 m61.0 m30.7 m15.4 m

    Leia essa tabela assim: uma câmera de 4MP atende o grau de reconhecimento apenas enquanto o quadro não passar de 10.2 m de largura. Se essa câmera de 4MP está instalada em um saguão com uma lente ampla jogando um quadro de 30 m de largura, ela está na prática no grau de observação — as pessoas no quadro têm traços visíveis, mas não podem ser reconhecidas. É exatamente por isso que acontece o “4 megapixels e ainda assim borrado”.

    3. Distância focal: campo de visão e distância são uma troca

    A distância focal decide a largura do quadro. Campo de visão horizontal ≈ 2 × arctan(largura do sensor ÷ (2 × distância focal)); largura do quadro = distância × largura do sensor ÷ distância focal. Tomando como exemplo o sensor 1/2.8″ comum, com largura efetiva de 5.6 mm:

    Distância focalCampo de visão horizontalLargura do quadro a 30 m
    2.8 mm90.0°60 m
    4 mm70.0°42 m
    6 mm50.0°28 m
    8 mm38.6°21 m
    12 mm26.3°14 m

    Sempre substitua a largura de sensor suposta pelo valor real da ficha técnica do fornecedor — sensores 1/1.8″, 1/2.8″ e 1/3″ têm larguras diferentes e, na mesma distância focal, a largura do quadro pode variar de 20 a 30 por cento. A fórmula não muda; é substituir e calcular.

    Câmera dome externa montada em um poste

    A distância focal define a largura da cobertura; a carcaça não define o quanto a câmera enxerga — câmeras da mesma série costumam compartilhar a carcaça e diferir apenas pelos poucos milímetros impressos na lente.

    4. O caminho inverso da lente: três pontos reais calculados

    Com essas duas fórmulas, a seleção pode ser feita de trás para frente: fixe “a que distância e o que precisa ser visto”, calcule a largura de quadro necessária e então escolha a distância focal e a resolução.

    Ponto e requisitoDistânciapx/m necessáriosResoluçãoLargura máx. do quadroDistância focal mín.Seleção adotada
    Entrada do hotel, identificar20 m2504MP10.24 m10.9 mm12 mm fixa
    Doca de carga, reconhecer30 m1254MP20.48 m8.2 mm8 mm fixa
    Corredor do andar, identificar10 m2502MP7.68 m7.3 mm8 mm fixa
    Vista geral da praça, detectar entrada60 m254MP102.4 m3.3 mm4 mm (2.8 mm dá só 21 px/m, abaixo do grau)
    Trecho intermediário da via de acesso, identificar15 m2508MP15.36 m5.5 mm6 mm fixa

    A tabela mostra duas coisas. Primeiro, pontos diferentes do mesmo edifício exigem distâncias focais e resoluções diferentes — um único modelo para todo o site já sai errado de partida. Segundo, “cobertura ampla o bastante” e “pixels densos o bastante” estão em conflito: quanto mais larga a cobertura de uma grande angular, menor o px/m na mesma distância, então cada ponto precisa ser calculado de trás para frente a partir da distância focal mínima, em vez de adivinhado para frente a partir de uma distância de visualização. Para um ponto que precisa identificar a 15 m, 8MP com 6 mm e 4MP com 12 mm se qualificam; o primeiro dá um quadro mais amplo que também cobre os dois lados da via de acesso, o segundo dá um quadro mais estreito que vigia um único ponto. A diferença real de preço não está na câmera, está no armazenamento por trás dela.

    Duas condições físicas também costumam ser anotadas no lugar errado: altura de montagem e ângulo de inclinação. A identificação facial exige a câmera mais ou menos na altura do rosto, com inclinação de no máximo cerca de 30 graus; montada a 6 m em um poste e olhando direto para baixo, você vê apenas o topo da cabeça e os ombros, e nenhuma densidade de pixels salva isso. O quadro de câmeras precisa trazer altura, inclinação e distância horizontal juntos — “distância 20 m” sozinho não basta.

    5. Quatro números na cotação — no que contestar

    Argumento de marketingO que realmente significaO que pedir no RFQ
    “4 megapixels”Apenas a contagem total de pixels, nada sobre o tamanho do pixelModelo do sensor e pixel pitch em µm. Em 4MP, 1/2.8″ tem cerca de 1.95 µm e 1/1.8″ cerca de 2.81 µm — aproximadamente o dobro de área, perto de um stop de vantagem em baixa luz
    “0.001 lux”Normalmente medido com obturador lento e ganho máximoPeça os valores de lux e ganho com obturador de 1/30 s. O obturador lento deixa uma cena estática com aparência clara e borra o movimento no instante em que uma pessoa passa
    “alcance de IV de 30 m”O alcance nominal do iluminador IV, não uma distância útil de reconhecimentoPeça comprimento de onda (850 nm com brilho vermelho visível, 940 nm sem brilho mas menos eficiente), potência do iluminador e a distância efetiva a 3 m de altura e 20 graus de inclinação (na prática o valor nominal cai para 50–70 por cento; isso é experiência de campo, não norma)
    “H.265 economiza metade”Economiza taxa de bits e armazenamento, não qualidade de imagemFixe um teto de taxa de bits na especificação (por exemplo, stream principal 4MP ≤ 4 Mbps) e o perfil de codificação; caso contrário, a taxa padrão na entrega é o dobro da nominal e o armazenamento simplesmente não fecha

    6. Quando os pixels sobem, o dinheiro vai para discos, switches e racks

    É a conta que os compradores mais esquecem. H.265, gravação contínua, 30 dias:

    Taxa de bits por canalPor diaUm canal, 30 dias64 canais, 30 dias (bruto)Discos de 8 TB (7.2 TB úteis)
    2 Mbps (2MP típico)21.6 GB0.65 TB41.5 TB6–7 discos
    4 Mbps (4MP típico)43.2 GB1.30 TB82.9 TB12–13 discos
    8 Mbps (8MP típico)86.4 GB2.59 TB165.9 TB25 discos ou mais

    Passar de 2MP para 8MP em 64 canais transforma 7 discos em 25, antes de RAID e discos de reserva. Ao mesmo tempo, cada canal 8MP consome mais banda na porta do switch, e a banda de ingestão e a capacidade de decodificação do NVR forçam a troca de modelo; unidades de rack, orçamento de PoE e até a climatização da sala precisam ser recalculados. A gravação por detecção de movimento, que na prática armazena cerca de 40 por cento do tempo, pode levar os 8MP para cerca de 33 TB — mas isso é armazenamento sob demanda, e é preciso confirmar que os critérios de aceitação permitem.

    Então o princípio real de seleção é: alta resolução nos pontos críticos, resolução adequada nos pontos de circulação. Coloque 8MP nos cinco a oito pontos da entrada, do caixa e do hall dos elevadores, mantenha 2 a 4MP grande angular nos outros cinquenta e poucos canais, e tanto o preço total quanto o armazenamento saem menores do que com 8MP em todo lugar. A aritmética detalhada de armazenamento e banda está em armazenamento e banda de CCTV para um hotel de 500 quartos; os orçamentos de uplink e de portas PoE estão em sourcing de switch PoE de 24 portas e em sourcing de cabeamento estruturado.

    Switches e patch panels com cabeamento organizado dentro de um rack

    Quando os pixels sobem, o que realmente custa mais são discos, canais de NVR, portas de switch e unidades de rack — itens que costumam ser “cotados à parte”.

    7. As dez linhas de especificação para colocar no RFQ

    Envie as dez linhas abaixo como tabela para três fornecedores e as cotações passam a ser comparáveis (exija um número em cada linha; “padrão” e “configuração normal” não são aceitos):

    1. Número e local do ponto de câmera (interno / externo / forro / poste)
    2. Altura de montagem e ângulo de inclinação em graus
    3. Distância horizontal até o alvo em metros
    4. Grau de finalidade do ponto (detectar / observar / reconhecer / identificar) e o px/m correspondente
    5. Qual edição e qual tabela de graus o cálculo usa (62676-4 de 2014, quatro graus, ou os sete graus mais recentes)
    6. Resolução exigida e pixel pitch
    7. Tipo de lente (fixa ou varifocal), faixa focal, campo de visão horizontal exigido
    8. Condição de baixa luminosidade: exigência de lux e de ganho com obturador de 1/30 s
    9. Codificação e teto de taxa de bits, stream principal e secundário
    10. Método de aceitação: snapshot na distância nominal e medição da contagem horizontal de pixels no rosto (≥ 40 px é o piso para reconhecimento)

    Entregue junto a planta de câmeras do site e as fotografias do local, e as respostas voltam em um formato completamente diferente; é também por isso que o quadro de câmeras precisa ser preparado cedo no projeto de infraestrutura ELV de um hotel de 500 quartos.

    8. Cinco verificações de aceitação em campo

    Imagens de amostra feitas de dia escondem todos os problemas. Estas cinco definem a qualidade da entrega:

    1. Meça a densidade de pixels. Posicione uma pessoa na distância nominal, tire um snapshot e meça a largura em pixels do rosto. Abaixo de 40 px é “não reconhecível”, o que significa que o grau de reconhecimento não foi atingido — evidência mais dura do que qualquer ficha técnica.
    2. Baixa luz. Desligue o iluminador, deixe apenas a luz ambiente, faça o snapshot com obturador de 1/30 s e olhe o ruído e o borrão de movimento, não se o quadro estático parece claro.
    3. IV na prática. À noite, coloque uma pessoa na distância nominal e veja se o contorno do rosto se resolve; a queda do IV e o desvio de foco aparecem neste passo.
    4. Zoom e foco. Em câmeras varifocais, verifique o foco diurno e o noturno separadamente (o foco desloca no comprimento de onda do IV), depois trave o ajuste e registre a distância focal.
    5. Taxa de bits e gravação contínua. Grave uma hora em contínuo, meça a taxa média contra o valor especificado e verifique a ingestão do NVR e a reprodução remota com carga total.

    O tamanho da amostra e as regras de aceitar/rejeitar seguem a tabela de amostragem AQL; alinhe o processo de pré-embarque com a inspeção pré-embarque na China e com a checklist de QC de câmeras de vigilância; verifique os certificados linha por linha com como checar um certificado de produto, em vez de confiar em um PDF pela aparência.

    9. Seis armadilhas

    1. Tratar a contagem de pixels como qualidade de imagem. Uma grande angular de 4MP em um saguão coloca todo mundo no grau de observação, e quando algo acontece ninguém pode ser identificado.
    2. Comparar megapixels e não o pixel pitch. Na mesma resolução de 4MP, a diferença na imagem noturna entre um sensor de pixel pequeno e um de pixel grande é muito maior do que a diferença diurna.
    3. Um único modelo para todo o site. Grande angular em todo lugar é barato e fácil, e o preço é que os pontos críticos nunca ficam nítidos o bastante.
    4. Ignorar altura e inclinação. Um poste de 6 m olhando para baixo uma pessoa a 20 m vê o topo da cabeça; o quadro precisa indicar altura e ângulo.
    5. Cotar armazenamento a partir de 30 dias nominais. A taxa real é o dobro da nominal, então a entrega guarda 15 dias — ou o cliente paga por mais discos.
    6. Aceitar apenas amostras diurnas. Desempenho do IV à noite, borrão de obturador lento e desvio de foco passam todos despercebidos.

    Próximo passo: envie o quadro de câmeras e receba uma revisão de especificação em 48 horas

    Se você tem uma planta baixa, um quadro de câmeras ou a cotação do fornecedor anterior, envie — WhatsApp ou e-mail, tanto faz — e em 48 horas devolvemos três coisas: (1) o grau de densidade de pixels que cada ponto precisa, a partir da distância e da finalidade; (2) a combinação recomendada de resolução e distância focal, incluindo quais pontos não valem alta resolução e quanto armazenamento isso economiza; (3) um conjunto de linhas de especificação e critérios de aceitação que você pode enviar para cotação como estão. Trabalhamos do lado do comprador: triagem de fornecedores e auditorias de fábrica, e controle de qualidade antes do embarque — o processo completo está em como trabalhamos.

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    Perguntas frequentes

    4MP é suficiente?

    Suficiente depende do que você precisa ver e a que distância, não da contagem de pixels. Uma câmera de 4MP (2560×1440) atende o grau de reconhecimento de 250 px/m apenas enquanto o quadro não passar de 10.24 m de largura. Se esse ponto precisa identificar uma pessoa a 20 m, os 4MP exigem uma lente de cerca de 11 mm, ou uma resolução maior com lente mais longa. Escreva primeiro a distância e a finalidade, depois volte para os pixels.

    8MP é sempre melhor que 4MP?

    Não de dia, e com frequência pior à noite. 8MP tem mais pixels, mas no mesmo tamanho de sensor cada pixel é menor e capta menos luz, então o ruído em baixa luminosidade é visivelmente pior; a taxa de bits também dobra, e o custo de armazenamento e de switch dobra junto. A divisão sensata é alta resolução em alguns pontos críticos — entrada, caixa, hall dos elevadores — e 2 a 4MP grande angular nas áreas de circulação.

    Uma lente varifocal de 2.8–12 mm não seria mais simples?

    É mais simples, com um custo. Uma varifocal custa mais que uma lente fixa, em geral tem abertura menor e perde desempenho em baixa luz; e, depois de regulada errado em campo ou deslocada, a qualidade da imagem muda. A abordagem mais robusta é lente fixa escolhida pela distância, com uma verificação por snapshot da densidade de pixels após a instalação. Use varifocal onde uma câmera realmente precisa cobrir uma faixa de distâncias, como uma via de acesso de 8 m a 40 m, e registre a distância focal no relatório de comissionamento.

    Como equilibrar densidade de pixels e armazenamento?

    Faça as duas contas antes de decidir. Com H.265 e 4 Mbps, um canal consome cerca de 43.2 GB por dia e 1.3 TB em 30 dias; 64 canais dão cerca de 83 TB brutos, o que é uma dúzia ou mais de discos de 8 TB. Então o custo real de ter 8MP em todo lugar não está nas câmeras, está nos discos, na quantidade de canais do NVR, nos switches e no espaço do rack. Concentrar a alta resolução nos pontos críticos costuma economizar mais da metade do armazenamento.

    O fornecedor diz que atende a EN 62676. O que isso prova?

    Praticamente nada. A IEC/EN 62676-4 é um guia de aplicação — como selecionar câmeras e calcular densidade de pixels — e não um certificado de produto. A conformidade do produto está nos relatórios de ensaio específicos de cada parte, como 62676-1-1 e 62676-2-1, ou em certificação por terceiros. Peça o número do relatório de ensaio da parte específica, em vez de aceitar uma frase dizendo que o produto atende à norma.

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