Ich habe zu viele technische Datenblätter gesehen, die “0,001 Lux Vollfarbe” angeben. Die meisten von ihnen versagen, sobald man sie in einem wirklich dunklen Feld testet. Wenn Sie sich beim Kauf nur auf die Angaben auf dem Papier verlassen, riskieren Sie ein Scheitern des Projekts und kostspielige Nacharbeiten.
Um Vollfarbbilder bei 0,001 Lux zu bewerten, müssen Sie drei Dinge überprüfen: die Hardwaregrundlage (Sensorgröße, Objektivöffnung, ISP-Fähigkeit), objektive Labormesswerte (SNR, Farbtreue, IRE-Pegel bei kontrollierter Beleuchtung) und die Leistung bei dynamischen Szenen in der Praxis (Geisterbilder bei Bewegung, Genauigkeit der AI-Erkennung und Rauschunterdrückung). Eine Datenblattnummer allein bedeutet nichts ohne bestätigte Testbedingungen.
PTZ-Kamera mit Vollfarbdarstellung bei 0,001 Lux und Ultra-Low-Light-Auswertung
0,001 Lux entspricht ungefähr einer klaren, mondlosen Nacht mit nur schwachem Sternenlicht. Das ist die absolute Grenze dessen, was kommerzielle Sicherheitskameras leisten können. Im Folgenden gehe ich auf alle wichtigen Fragen ein, die Sie stellen sollten, und zeige Ihnen, wie Sie ehrliche Antworten erhalten, bevor Sie Ihr Budget einsetzen.
Inhaltsübersicht
Kann meine PTZ-Kamera die ganze Nacht im Farbmodus bleiben, ohne auf Schwarz-Weiß umzuschalten?
Dies ist die erste Frage, die mir jeder Integrator stellt. Sie stellen eine PTZ an einem abgelegenen Solarstandort auf. Die Sonne geht unter. Und innerhalb weniger Minuten schaltet die Kamera auf Schwarz-Weiß um. Damit verlieren Sie das, wofür Ihr Kunde extra bezahlt hat: Farbdetails zur Identifizierung.
Die meisten PTZ-Kameras können bei 0,001 Lux nicht die ganze Nacht im Farbmodus bleiben. Sie schalten automatisch auf Schwarz-Weiß (S/W) um, wenn das Licht unter ihren echten Farbschwellenwert sinkt - oft um 0,01-0,05 Lux. Nur Kameras mit großen Sensoren (1/1,8″ oder größer), lichtstarken Objektiven (F1,0-F1,2) und fortschrittlicher ISP-Verarbeitung können echte Farbe bei 0,001 Lux halten, ohne dass der IR-Sperrfilter entfernt werden muss.
PTZ-Kamera Farbmodus vs. Schwarz-Weiß-Modus bei Nacht
Warum die meisten Kameras die Farbe nicht halten können
Der Grund dafür ist eine einfache physikalische Tatsache. Farbbilder benötigen mehr Licht als Schwarz-Weiß-Bilder. Ein Farbsensor verwendet einen Bayer-Filter 1 über jedem Pixel. Dieser Filter blockiert etwa zwei Drittel des einfallenden Lichts - rote Pixel sehen nur rot, grüne Pixel nur grün, blaue Pixel nur blau. Im Schwarz-Weiß-Modus entfernt die Kamera den IR-Sperrfilter und lässt alle Wellenlängen auf jedes Pixel treffen. Aus diesem Grund ist der S/W-Modus immer heller.
Hier ist ein Vergleich der realen Farbschwellenwerte bekannter Marken:
| Marke/Modell | Farbe Minimum Lux | S/W Minimum Lux | Lückenfaktor |
|---|---|---|---|
| Hikvision DarkFighterX (Doppelsensor) | 0,0005 Lux | 0 Lux (IR eingeschaltet) | Fusion von zwei Sensoren überbrückt die Lücke |
| Dahua Starlight PTZ | 0,005 Lux @ F1,6 | 0 Lux (IR eingeschaltet) | 5.000× Unterschied |
| Achse Q6355-LE | 0,06 Lux @ F1,36 | 0,001 Lux @ F1,36 | 60× Unterschied |
| Hanwha (Wisenet) | 0,01 Lux @ F1,4 | 0.001 Lux @ F1.4 | 10× Unterschied |
Beachten Sie das Muster. Die Farbschwelle ist immer 10- bis 100-mal höher als die S/W-Schwelle. Wenn ein weniger bekannter Hersteller “0,001 Lux Farbe” mit einem Standard-Single-Sensor-Design behauptet, sollten Sie fragen: Welche spezifische Hardware macht dies möglich?
Was ist im Datenblatt zu beachten?
Achten Sie auf diese Punkte. Wenn sie fehlen, sollten Sie die Angabe der Farbe 0,001 Lux mit Misstrauen betrachten:
- Sensorgröße: Muss 1/1,8″ oder größer sein. Ein 1/3″-Sensor kann bei 0,001 Lux nicht genügend Photonen sammeln, um brauchbare Farben zu erzeugen.
- Öffnung des Objektivs: F1.0 oder F1.2. Ein F1,0-Objektiv sammelt etwa 2,5× mehr Licht als ein F1,6-Objektiv.
- Tag/Nacht-Umschaltung: Erkundigen Sie sich, ob die Kamera einen “erzwungenen Farbmodus” oder einen “intelligenten” Modus unterstützt, bei dem die KI die Entscheidung trifft. Bei einigen Kameras können Sie den Farbmodus sperren, aber die Bildqualität kann schlecht sein.
- ISP-Chipsatz: Ein leistungsfähiges 3D-DNR-Modul (3D Digital Noise Reduction) ist unerlässlich. Ohne sie ist das verstärkte Signal bei 0,001 Lux voll von Farbrauschen - zufällige rote, grüne und blaue Punkte im Bild.
Ein praktischer Test, den Sie durchführen können
Stellen Sie die Kamera in einem abgedichteten dunklen Raum auf. Verwenden Sie eine kalibrierte, dimmbare Lichtquelle. Senken Sie das Licht auf 0,001 Lux (gemessen mit einem Luxmeter am Motiv). Legen Sie eine Standard-Farbkarte mit 24 Feldern (X-Rite ColorChecker) 2 vor der Kamera. Prüfen Sie jetzt: Ist die Kamera noch im Farbmodus? Können Sie Rot von Blau unterscheiden? Können Sie Grün von Gelb unterscheiden? Wenn die Kamera stillschweigend auf S/W umgeschaltet hat oder wenn die Farben nur zufälliges Rauschen sind, ist das Bild nicht echt.
Bei Loyalty-Secu führen wir genau diesen Test mit jedem PTZ-Modell durch, bevor wir Muster versenden. Wir dokumentieren die Ergebnisse mit Screenshots in jeder Lux-Stufe. Wenn ein Kunde fragt, geben wir das Rohmaterial weiter. Nur so können wir das Vertrauen von Integratoren gewinnen, die keine Toleranz für übertriebene Spezifikationen haben.
Was ist die maximale Verschlusszeit, die ich verwenden kann, ohne dass die Farbklarheit von 0,001 Lux beeinträchtigt wird?
Ich habe einmal eine Vorführung gesehen, bei der eine Kamera ein wunderschönes, helles, vollfarbiges Bild bei nahezu Null Licht zeigte. Dann lief eine Person durch das Bild. Die Person verwandelte sich in einen bunten Fleck. Die Kamera arbeitete mit einer 1/2-Sekunden-Verschlusszeit. Dieses Bild war für die Identifizierung unbrauchbar.
Bei 0,001 Lux sollte eine glaubwürdige Vollfarb-PTZ-Kamera eine Verschlusszeit von mindestens 1/15s bis 1/25s einhalten. Längere Verschlusszeiten (z. B. 1/4s oder 1/2s) hellen das Bild zwar auf, führen aber zu starker Bewegungsunschärfe bei sich bewegenden Motiven. Der wahre Test für die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen ist nicht, wie hell die statische Szene aussieht - es geht darum, wie klar eine sich bewegende Person erscheint.
Test der PTZ-Kamera-Verschlusszeit auf Bewegungsunschärfe bei extrem schwachem Licht
Der Kompromiss bei der Verschlusszeit
Jede Kamera steht bei schlechten Lichtverhältnissen vor dem gleichen physikalischen Problem. Um ein helleres Bild zu erhalten, können Sie drei Dinge tun: die Blende weiter öffnen, die Sensorverstärkung (ISO/AGC) erhöhen oder den Verschluss verlangsamen. Die ersten beiden Möglichkeiten sind durch die Hardware begrenzt. Die dritte Möglichkeit - eine längere Verschlusszeit - ist der einfachste Trick, der auch am häufigsten missbraucht wird.
Hier sehen Sie, was bei verschiedenen Verschlusszeiten passiert, wenn eine Person mit normaler Geschwindigkeit (~1,4 m/s) durch das Bild läuft:
| Verschlusszeit | Bildhelligkeit bei 0,001 Lux | Bewegungsunschärfe bei gehender Person | Verwendbar für die Identifizierung? |
|---|---|---|---|
| 1/30s | Niedrig | Minimal | ✅ Ja, wenn Sensor und Objektiv stark sind |
| 1/15s | Mittel | Leichte | ✅ Ja, für die meisten Projekte akzeptabel |
| 1/8s | Hoch | Wahrnehmbar | ⚠️ Marginal - Gesicht kann weich sein |
| 1/4s | Sehr hoch | Schwere | ❌ Nein - Person wird zum Streifen |
| 1/2s | Extrem hoch | Extrem | ❌ Nein - völlig unbrauchbar |
Wie man diesen Trick aufdeckt
Wenn ein Anbieter Ihnen ein Demo-Video oder einen Screenshot mit 0,001 Lux schickt, stellen Sie eine Frage: “Wie lange war die Verschlusszeit?” Wenn sie nicht antworten können oder wenn die Antwort 1/4s oder langsamer ist, ist die Demo irreführend.
Besser ist es, eine Live-Demo oder einen aufgezeichneten Videoclip anzufordern - kein Standbild. Lassen Sie in dem Video jemanden die Szene in normaler Geschwindigkeit durchlaufen. Achten Sie auf:
- Ghosting: Die Person hinterlässt eine transparente Spur.
- Gelee-Effekt: Der Körper der Person scheint zu wackeln oder sich zu strecken.
- Klarheit des Gesichts: Können Sie die Gesichtszüge erkennen, oder ist das Gesicht verschwommen?
Warum dies für Ihr Projekt wichtig ist
Wenn Sie PTZ-Kameras für die Absicherung eines Geländes, die Überwachung von Baustellen oder die Überwachung von Bauernhöfen einsetzen, sind die Objekte, die Sie beobachten möchten, fast immer in Bewegung - Menschen, Fahrzeuge, Tiere. Eine Kamera, die nur klare Bilder von statischen Szenen liefert, ist keine Sicherheitskamera. Sie ist eine Landschaftskamera.
Bei Loyalty-Secu testen wir unsere PTZ-Kameras bei 0,001 Lux mit einer Verschlusszeit von 1/25s. Wir zeigen die tatsächliche Bildqualität bei dieser Einstellung. Wenn das Bild bei 1/25s zu dunkel oder zu verrauscht ist, behaupten wir nicht 0,001 Lux. Wir geben den tatsächlichen Lux-Wert an, bei dem die Kamera ein brauchbares Farbbild bei einer praktischen Verschlusszeit erzeugt. Diese ehrliche Herangehensweise bewahrt unsere Integrationspartner vor fehlgeschlagenen Abnahmetests vor Ort.
Wie hilft das Objektiv “Große Blende” meiner Kamera bei extrem schlechten Lichtverhältnissen?
Ich werde häufiger nach Objektiven gefragt als nach jedem anderen Bauteil. Und das aus gutem Grund. Sie können den besten Sensor der Welt haben, aber wenn das Objektiv nicht genug Licht zu ihm bringt, verhungert der Sensor. Das Objektiv ist die Eingangstür. Wenn die Tür zu klein ist, spielt alles andere keine Rolle.
Ein Objektiv mit großer Blende (F1.0 oder F1.2) ist der wichtigste Hardware-Faktor für extreme Low-Light-Farbaufnahmen. Ein F1,0-Objektiv sammelt etwa 2,56x mehr Licht als ein F1,6-Objektiv und etwa 1,78x mehr als ein F1,2-Objektiv. Dieses zusätzliche Licht reduziert direkt die Notwendigkeit einer hohen Verstärkung (die zu Rauschen führt) und einer langen Verschlusszeit (die zu Bewegungsunschärfe führt), was zu saubereren, schärferen Vollfarbbildern bei 0,001 Lux führt.
Objektiv mit großer Blende (F1,0) für PTZ-Kameras bei schlechten Lichtverhältnissen
F-Nummern im Klartext verstehen
Die F-Zahl (auch Blendenzahl genannt) gibt an, wie groß die Öffnung des Objektivs im Verhältnis zur Brennweite ist. Eine kleinere F-Zahl bedeutet eine größere Öffnung. Je größer die Öffnung, desto mehr Licht erreicht den Sensor.
Die Beziehung ist nicht linear. Die Lichtmenge verdoppelt sich jedes Mal, wenn die F-Zahl um einen Faktor √2 (etwa 1,41) abnimmt. Hier ist ein praktischer Vergleich:
| Objektiv Blende | Relativer Lichteinfall (gegenüber F1.6) | Auswirkung auf 0,001 Lux Leistung |
|---|---|---|
| F2.0 | 0,64× (weniger Licht) | ❌ Kann Farbe bei 0,001 Lux nicht halten |
| F1.6 | 1,0× (Grundlinie) | ⚠️ Farbe möglich bei ~0,005 Lux, nicht 0,001 |
| F1.4 | 1.31× | ⚠️ Geringfügige Verbesserung, immer noch Probleme |
| F1.2 | 1.78× | ✅ Realistisch für 0,001 Lux mit erstklassigem Sensor |
| F1.0 | 2.56× | ✅ Beste Chance für echte 0,001 Lux Vollfarbe |
Die Kosten und die technische Herausforderung der F1.0
Es gibt einen Grund, warum die meisten PTZ-Kameras mit F1,6- oder F1,4-Objektiven geliefert werden. Ein F1,0-Objektiv ist in der Herstellung wesentlich teurer. Es erfordert größere, präziser geschliffene Glaselemente. Die optische Konstruktion muss Abbildungsfehler (Farbsäume, Randunschärfe) kontrollieren, die mit zunehmender Blendenöffnung zunehmen. Bei einer PTZ-Kamera mit 30- oder 40-fachem optischem Zoom ist es fast unmöglich, F1,0 über den gesamten Zoombereich beizubehalten. Die meisten PTZ-Objektive mit großer Blendenöffnung erreichen F1,0 nur im Weitwinkelbereich und fallen im Telebereich auf F1,6 oder F2,0 ab.
Was Sie Ihren Lieferanten fragen sollten
Wenn ein Anbieter behauptet, dass seine PTZ über ein Objektiv mit großer Blende“ verfügt, stellen Sie diese spezifischen Fragen:
- Wie hoch ist die Blendenzahl im Weitwinkel und im Telebereich? Wenn sie nur den Weitwinkelwert angeben, kann die Leistung im Telebereich viel schlechter sein.
- Ist die Blende fest oder variabel? Eine feste F1,0 über alle Zoomstufen hinweg wäre außergewöhnlich (und sehr teuer). Die meisten sind variabel.
- Wer stellt das Linsenmodul her? Zu den führenden Herstellern von PTZ-Objektiven gehören Fujifilm, Kowa, und Tamron. Einige chinesische Hersteller verwenden hauseigene Objektive, die möglicherweise nicht die optische Qualität dieser Marken erreichen.
Wie das Objektiv mit dem Sensor zusammenarbeitet
Das Objektiv und der Sensor müssen aufeinander abgestimmt sein. Ein Objektiv mit großer Blende in Verbindung mit einem kleinen 1/3″-Sensor verschenkt den größten Teil seines Lichtsammelvorteils, da die kleine Fläche des Sensors nicht den gesamten Bildkreis nutzen kann. Die ideale Kombination für 0,001 Lux Vollfarbe ist:
- F1.0 Objektiv + 1/1.8″ oder 1/1.2″ Sony STARVIS 2 Sensor: Dies ist der derzeitige Goldstandard.
- F1.2 Objektiv + 1/1.8″ Sensor: Eine realistische und erschwinglichere Option, die eine glaubwürdige Leistung von 0,001 Lux mit starker ISP-Unterstützung erreichen kann.
Bei Loyalty-Secu wählt unser Entwicklungsteam Objektiv- und Sensorkombinationen als aufeinander abgestimmtes Paar aus. Wir wählen nicht einfach das billigste Objektiv und den teuersten Sensor aus. Wir testen die Kombination zusammen unter kontrollierten Lichtverhältnissen, um sicherzustellen, dass das System - und nicht nur die Einzelteile - die geforderte Spezifikation erfüllt.
Benötige ich zusätzliches weißes Licht, um ein klares, farbiges Bild bei 0,001 Lux zu erhalten?
Diese Frage stellt sich bei fast jedem Projektgespräch. Der Kunde möchte nachts vollfarbige Bilder. Der Standort hat keine Straßenbeleuchtung. In den technischen Daten der Kamera steht 0,001 Lux. Müssen Sie also trotzdem weißes Licht hinzufügen? Die ehrliche Antwort lautet: Das hängt davon ab, was “klar” für Sie bedeutet.
In den meisten realen Einsätzen verbessert zusätzliches weißes Licht die Qualität von Vollfarbbildern bei 0,001 Lux erheblich - selbst bei Kameras, die technisch gesehen ohne Licht auskommen. Eine geringe Menge an weißer LED-Beleuchtung (Erhöhung des Szenenlichts auf 0,01-0,1 Lux) kann die Farbgenauigkeit erheblich verbessern, das Bildrauschen reduzieren und kürzere Verschlusszeiten ermöglichen. Für kritische Identifizierungsaufgaben (Gesichtserkennung, Farbe des Nummernschilds, Farbe der Kleidung) wird zusätzliches Licht dringend empfohlen.
Zusätzliche Weißlicht-LED für Vollfarb-Nachtaufnahmen der PTZ-Kamera
Der Unterschied zwischen “möglich” und “nützlich”
Eine Kamera kann technisch gesehen den Farbmodus bei 0,001 Lux halten. Aber die Bildqualität bei diesem Wert ist - selbst mit der besten Hardware - weit von dem entfernt, was man bei 0,01 oder 0,1 Lux erhält. Die Farben sind gedämpft. Das Rauschen ist hoch. Feine Details verschwinden. Der 3D-DNR-Algorithmus macht Überstunden und verschmiert oft Texturen, um Rauschen zu entfernen. Bäume und Gras sehen aus wie Ölgemälde. Gesichter sehen aus wie glatte Kleckse.
Schon eine kleine Menge weißen Lichts ändert alles. Das passiert folgendermaßen:
Mit vs. ohne zusätzliches Weißlicht
Bei 0,001 Lux (reines Sternenlicht, kein zusätzliches Licht):
- Die Farben sind verblasst und oft ungenau. Rot kann braun aussehen. Blau sieht vielleicht grau aus.
- Das SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) bewegt sich um 15-20 dB. Sie sehen sichtbares Korn und Farbsprenkel.
- Die Kamera verwendet möglicherweise eine 1/8s oder längere Verschlusszeit, um dies auszugleichen, was zu Bewegungsunschärfe führt.
- Die Genauigkeit der KI-Erkennung (Mensch/Fahrzeug) sinkt erheblich, da die Bilddaten verrauscht sind.
Bei 0,01 Lux (mit minimalem weißen LED-Zusatz):
- Farben werden unterscheidbar. Sie können eine rote Jacke von einer blauen Jacke unterscheiden.
- Das SNR verbessert sich auf 25-30 dB. Das Bild sieht sauberer aus.
- Die Kamera kann eine Verschlusszeit von 1/25s verwenden, und bewegte Motive sind viel schärfer.
- Die Erkennungsgenauigkeit der KI erreicht wieder annähernd das Niveau der Tageszeit.
Arten von zusätzlichem Licht
Nicht jedes zusätzliche Licht ist gleich. Hier sind Ihre Optionen:
- Eingebaute weiße LEDs: Viele moderne PTZ-Kameras verfügen neben IR-LEDs auch über weiße LEDs. Diese können auf den “intelligenten Modus” eingestellt werden - sie schalten sich nur ein, wenn eine Bewegung erkannt wird, was Strom spart und die Lichtverschmutzung reduziert.
- Externe Weißlichtbeleuchtungen: Separate LED-Scheinwerfer, die in der Nähe der Kamera montiert werden. Diese bieten mehr Leistung und einen größeren Abdeckungsbereich, erfordern jedoch eine zusätzliche Verkabelung und Stromversorgung.
- Warmweiß vs. Kaltweiß: Warmes Weiß (3000K) ist weniger störend für Nachbarn und Wildtiere. Kaltweiß (5000K-6500K) bietet eine etwas bessere Farbwiedergabe für Kameras, die auf Tageslicht-Farbtemperatur kalibriert sind.
Die Überlegung zur Solarenergie
Für 4G-Solar-PTZ-Einsätze 8 - die eine Kernproduktkategorie von Loyalty-Secu ist - ist das Energiebudget entscheidend. Weiße LEDs verbrauchen wesentlich mehr Strom als IR-LEDs. Ein typischer weißer LED-Strahler verbraucht 10-30 W, was eine Solarbatterie an bewölkten Tagen schnell entleeren kann.
Unser Ansatz ist die Verwendung von “intelligentem, warmem Licht” - die weißen LEDs werden nur bei bewegungsauslösenden Ereignissen aktiviert und laufen mit der Mindesthelligkeit, die erforderlich ist, um die Szene von 0,001 Lux auf etwa 0,01 Lux anzuheben. Dadurch wird der Stromverbrauch niedrig gehalten, während die Farbqualität dort verbessert wird, wo es am wichtigsten ist: wenn tatsächlich etwas in der Szene passiert.
Meine Empfehlung
Wenn Ihr Projekt eine zuverlässige Farberkennung bei Nacht erfordert - und das ist bei den meisten Sicherheitsprojekten der Fall -, planen Sie zusätzliches weißes Licht ein. Verlassen Sie sich nicht allein auf die passive Schwachlichtfunktion der Kamera. Verwenden Sie die Spezifikation von 0,001 Lux als Basiswert für die Sensorqualität der Kamera, aber planen Sie das System mit Lichtunterstützung. Die Kosten für ein kleines weißes LED-Modul sind trivial im Vergleich zu den Kosten eines fehlgeschlagenen Identifikationsvorgangs.
Schlussfolgerung
Um die Leistung von 0,001 Lux bei Vollfarben zu bewerten, müssen Sie über das Datenblatt hinausschauen. Testen Sie die Hardware, verifizieren Sie die Testbedingungen und prüfen Sie immer bewegte Objekte - nicht nur statische Szenen. Wenn Sie ehrliche Testdaten oder Mustergeräte für Ihre eigene Bewertung benötigen, wenden Sie sich an uns unter han.nie@loyalty-secu.com.
1. Bayer-Filter-Farbfeld in CMOS-Bildsensoren. ︎ 2. X-Rite ColorChecker für standardisierte Farbgenauigkeitstests. ︎ 3. Umschaltmechanismen für IR-Sperrfilter in Tag/Nacht-Kameras. ︎ 4. 3D-Rauschunterdrückungstechnologie für Videos mit wenig Licht. ︎ 5. Lux-Messstandards für die Prüfung von Sicherheitskameras. ︎ 6. Berechnung der Bewegungsunschärfe für sich bewegende Motive bei langen Verschlusszeiten. ︎ 7. Spezifikationen des Sony STARVIS 2-Sensors für Sternenlichtaufnahmen. ︎ 8. Loyalty-Secu 4G Solar PTZ Kamera Produktlinie. ︎ 9. KI-Erkennungsgenauigkeit von Mensch und Fahrzeug bei schlechten Lichtverhältnissen. ︎ 10. Auswirkungen der Farbtemperatur auf den Weißabgleich von Überwachungskameras. ︎