Je ne compte plus le nombre de fois où un client m'a appelé pour me dire qu'il était frustré parce que sa caméra PTZ transformait chaque zoom en une image floue.
Lors d'un zoom continu, une caméra PTZ bien conçue doit maintenir la netteté de l'image de 1X à 40X sans flou visible ni recherche de mise au point. Cela nécessite un mouvement synchronisé de l'objectif, des algorithmes de mise au point automatique prédictifs et des moteurs pas à pas de haute précision travaillant ensemble en temps réel pour maintenir un plan focal verrouillé pendant toute la durée de la transition.
Performances de la caméra PTZ en matière de zoom continu et de mise au point
Dans cet article, j'expliquerai exactement comment nos caméras parviennent à offrir une expérience de zoom “douce comme de la soie”. Je partagerai également une méthode de test pratique que vous pouvez utiliser pour vérifier vous-même les performances parfocales de n'importe quelle caméra PTZ. Que vous soyez un intégrateur de système ou un chef de projet d'ingénierie, ce guide vous aidera à distinguer les performances optiques réelles des informations marketing.
Table des matières
L'image reste-t-elle claire et stable pendant toute la durée du processus de zoom de 1X à 40X ?
Chaque fois que je fais la démonstration d'un zoom pleine gamme à un nouveau client, la première chose qu'il guette est ce moment redouté où l'image devient molle.
Oui, nos caméras PTZ conservent une mise au point claire et stable sur toute la plage de zoom de 1X à 40X. Ce résultat est obtenu grâce à des courbes de trace de mise au point calibrées en usine qui synchronisent les groupes de lentilles de zoom et de mise au point, de sorte que l'image ne perde jamais de sa netteté pendant la transition.
Test de clarté de la caméra PTZ avec un zoom de 1X à 40X
Qu'est-ce qu'une courbe de mise au point ?
Le zoom ne consiste pas seulement à déplacer un morceau de verre. À l'intérieur d'un module d'objectif PTZ, il y a deux groupes d'objectifs distincts. L'un contrôle le zoom. L'autre contrôle la mise au point. Si ces deux groupes se déplacent indépendamment l'un de l'autre, vous obtenez des images floues à chaque fois que vous zoomez.
Une courbe de traçage de la mise au point résout ce problème. Avant que chaque module d'objectif ne quitte notre usine, nous le soumettons à un processus d'étalonnage. Nos ingénieurs enregistrent la position physique exacte à laquelle le groupe de lentilles de mise au point doit se trouver pour chaque position de zoom. Ces données deviennent une table de recherche stockée dans le micrologiciel de l'appareil photo.
Lorsque vous envoyez une commande de zoom, l'appareil photo ne zoome pas d'abord, puis refait la mise au point. Les deux groupes d'objectifs se déplacent en même temps. Le microprogramme sait déjà où le groupe de mise au point doit se trouver à la milliseconde suivante. L'image reste donc nette sur toute la plage de zoom.
L'importance du zoom optique 40X
À des niveaux de zoom faibles, comme 2X ou 5X, la plupart des appareils photo peuvent suivre. La profondeur de champ est importante. Les petites erreurs de mise au point sont invisibles. Mais à 40X, la profondeur de champ devient extrêmement étroite. Le moindre désalignement entre les groupes de zoom et de mise au point crée un flou visible.
C'est là que les caméras PTZ bon marché échouent. Elles s'appuient sur une courbe de mise au point générique qui ne correspond pas aux caractéristiques optiques réelles de chaque objectif. Notre approche est différente. Chaque objectif est calibré individuellement.
Impact dans le monde réel
| Scénario | PTZ bon marché (courbe générique) | Loyalty-Secu PTZ (courbe calibrée) |
|---|---|---|
| Zoom 1X → 10X | Léger flou, se rétablit en 0,5 s | Pas de flou visible |
| Zoom 10X → 25X | Flou évident, recherche de 1-2s | Pas de flou visible |
| Zoom 25X → 40X | Flou important, risque de ne pas pouvoir refaire la mise au point | Micro-ajustement bref, netteté en <0,1s |
Pour quelqu'un comme David, qui doit zoomer sur une plaque d'immatriculation située à 500 mètres, ces 1 à 2 secondes de flou signifient que le véhicule a déjà disparu. Notre courbe calibrée élimine cet écart.
Le rôle de la compensation de température
Voici un sujet dont la plupart des fabricants ne parlent jamais. Le verre optique modifie son indice de réfraction lorsque la température change. Dans des endroits comme le Texas, où les températures de midi peuvent dépasser 45°C, la courbe de trace de mise au point qui fonctionnait parfaitement à 20°C va dériver.
Notre micrologiciel lit les données d'un capteur de température interne et applique des micro-corrections en temps réel à la courbe de mise au point. Cela signifie que l'appareil photo reste précis, qu'il gèle en plein hiver canadien ou qu'il chauffe en plein été au Moyen-Orient.
Comment éliminer le “Jitter” ou le flou momentané lors des changements de focale à grande vitesse ?
J'ai vu un jour la caméra d'un concurrent essayer de suivre une personne en train de courir tout en faisant un zoom avant. L'image avait l'air de faire une crise d'épilepsie.
Nous éliminons l'instabilité et le flou momentané en combinant trois technologies de mise au point automatique - AF par contraste, AF par détection de phase (PDAF) et AF assisté par l'IA - avec des moteurs pas à pas à 256 micro-pas. Cette approche à trois niveaux verrouille la mise au point en moins de 0,1 seconde et maintient le mouvement du moteur fluide plutôt que saccadé.
Système de mise au point anti-giratoire de la caméra PTZ
Comprendre les trois modes autofocus
Aucune méthode d'autofocus ne fonctionne parfaitement dans toutes les situations. C'est pourquoi nos appareils photo utilisent trois méthodes en même temps. Chacune d'entre elles traite une partie différente du problème.
Contraste AF analyse la netteté des bords des pixels de l'image. Il fonctionne en mesurant le contraste. Lorsque le contraste est le plus élevé, l'image est nette. Cette méthode est très précise pour les scènes statiques. Mais elle est lente car elle doit “chercher” dans tous les sens pour trouver le point culminant.
AF par détection de phase (PDAF) calcule la différence de phase de la lumière entrante. Il peut déterminer dans quelle direction la mise au point doit être déplacée et de combien, le tout en une seule mesure. Il est rapide. Il se verrouille sur le plan focal correct en 0,1 seconde. Mais il est moins précis que l'AF par contraste pour les réglages fins.
AF assistée par l'IA ajoute de l'intelligence aux méthodes optiques. Au lieu de faire la mise au point sur ce qui présente le plus de contraste, il identifie les formes humaines et les formes des véhicules dans le cadre. Il demande ensuite au système de mise au point de donner la priorité à ces objets.
| Méthode AF | Vitesse | Précision | Meilleur cas d'utilisation |
|---|---|---|---|
| Contraste AF | Lent (0.3-0.8s) | Très élevé | Scènes statiques, mise au point finale |
| Détection de phase AF | Très rapide (<0,1s) | Modéré | Verrouillage initial lors du démarrage du zoom |
| AF assistée par l'IA | Rapide (0.1-0.3s) | Élevé (conscient de la cible) | Sujets en mouvement, arrière-plans complexes |
Comment ils fonctionnent ensemble
Lorsque vous commencez un zoom avant, le PDAF se déclenche en premier. La mise au point s'effectue presque instantanément. L'autofocus de contraste prend ensuite le relais pour les derniers réglages. Pendant ce temps, l'AI-AF surveille constamment la scène. Si une personne passe derrière un arbre et réapparaît, l'AI-AF demande au système d'ignorer l'arbre et de refaire la mise au point sur la personne.
Cette approche par couches signifie que vous ne voyez jamais l'appareil photo “chasser” - cette recherche de mise au point en va-et-vient gênante qui fait que l'image oscille entre la netteté et l'absence de netteté.
Côté matériel : moteurs à 256 micropas
Les algorithmes logiciels ne représentent que la moitié du problème. Si le moteur qui déplace la lentille de mise au point est rudimentaire, l'image continuera à trembler. De nombreuses caméras PTZ bon marché utilisent des moteurs pas à pas de base avec 16 ou 32 micropas. Chaque pas est un saut petit mais visible.
Nos moteurs utilisent Subdivision en 256 micro-pas 1. Cela signifie que l'objectif se déplace par incréments extrêmement petits. Le mouvement est linéaire et régulier, et non pas progressif. Il n'y a donc aucun décalage visible lors des réglages de la mise au point.
Il y a aussi un avantage. Ces moteurs sont pratiquement silencieux. Dans les scénarios de surveillance secrète où le contrôle audio est actif, vous n'entendrez pas l'objectif bouger.
Puis-je voir un échantillon vidéo de la performance de la parafocale lors d'un zoom avant rapide ?
Je reçois cette demande au moins une fois par semaine et, honnêtement, je pense que c'est la question la plus intelligente qu'un acheteur puisse poser.
Nous fournissons des échantillons vidéo complets et non édités montrant un zoom continu de 1X à 40X dans des conditions diurnes et nocturnes. Il s'agit d'enregistrements bruts et non de clips marketing. Vous pouvez les demander directement en envoyant un courriel à sales05@loyalty-secu.com en indiquant votre cas d'utilisation spécifique.
Caméra PTZ vidéo parfocale demande d'échantillon
Pourquoi la vidéo brute est plus importante que les fiches techniques
Les fiches techniques peuvent dire n'importe quoi. “Objectif parfocal”. “Autofocus sans décalage. ”Verrouillage instantané“. Ce ne sont que des mots. La seule façon de vérifier les performances d'un objectif parfocal est de regarder les images réelles de l'appareil photo qui zoome en continu du grand angle au plein téléobjectif.
Voici ce qu'il faut rechercher dans un exemple de vidéo :
Critères d'évaluation clés
Concentrer la cohérence. Observez l'objet cible sur toute la plage du zoom. Reste-t-il net ? Ou bien s'assombrit-il à certaines positions du zoom, puis se rétablit-il ? Un vrai lentille parfocale 2 permet de conserver la mise au point sur le sujet pendant toute la durée de l'opération.
Pas de chasse. Recherchez l'effet de “respiration”, c'est-à-dire que l'image entre et sort rapidement de la mise au point. C'est le signe que l'algorithme de mise au point automatique a du mal à fonctionner. Les bons appareils photo ne font pas cela.
Stabilité de l'exposition. Certains appareils photo modifient leurs paramètres d'exposition pendant les réglages de l'autofocus. L'image oscille alors entre le clair et l'obscur. Nos appareils photo découplent les systèmes d'exposition et de mise au point, de sorte que la luminosité reste constante.
Comment réaliser votre propre test
Si vous recevez un échantillon de notre unité, voici un test simple que vous pouvez effectuer vous-même :
- Monter l'appareil photo sur un trépied stable.
- Placez une cible à fort contraste (comme une carte de résolution imprimée) à 20 mètres.
- Réglez l'appareil photo sur le mode autofocus continu.
- Verrouillez l'exposition et le gain en mode manuel pour qu'ils ne changent pas.
- Envoyez une commande de zoom continu de 1X à 40X. Ne pas s'arrêter au milieu.
- Enregistrer l'ensemble du processus.
- Effectuez ensuite un zoom arrière de 40X à 1X. Enregistrez également cette opération.
- Examinez les séquences image par image.
A quoi ressemblent les bons résultats
| Métrique d'essai | Mauvaise performance | Bonne performance |
|---|---|---|
| Cadres hors foyer | >10% de trames totales | <1% du nombre total de cadres |
| Les événements de chasse en point de mire | 3+ par cycle de zoom | 0 par cycle de zoom |
| Temps de récupération de l'AF après le démarrage du zoom | >0,5 seconde | <0,1 seconde |
| Répétabilité de la position de mise au point | Varie à chaque cycle | Identique à chaque cycle |
Si vous le souhaitez, je peux vous envoyer une série de vidéos de test brutes avec les conditions de test que nous avons utilisées. Il vous suffit de m'envoyer un courriel à l'adresse sales05@loyalty-secu.com et de m'indiquer votre application cible. Je ferai correspondre la démo à votre scénario.
Mon VMS va-t-il recevoir des alertes de “flou de mouvement” pendant l'action de zoom de la caméra ?
Cette question revient souvent chez les clients qui utilisent Milestone ou Blue Iris, et c'est une préoccupation légitime.
Non, un VMS correctement configuré ne devrait pas déclencher de fausses alertes de flou de mouvement lors d'un zoom. Nos caméras utilisent des indicateurs de métadonnées internes pour signaler au VMS qu'une action de zoom est en cours, et la transition de mise au point en douceur minimise les changements au niveau des pixels qui déclenchent généralement des alertes basées sur le flou.
Alerte de flou de mouvement VMS lors d'un zoom PTZ
Pourquoi les systèmes VMS déclenchent-ils de fausses alertes pendant le zoom ?
La plupart des systèmes de gestion vidéo détectent les mouvements en comparant des images consécutives. Lorsqu'une caméra PTZ effectue un zoom, chaque pixel de l'image change. Le système de gestion vidéo considère qu'il s'agit d'un mouvement massif. Certaines plateformes VMS avancées contrôlent également la netteté de l'image. Si l'image devient floue lors d'un zoom, le système de gestion vidéo peut le signaler comme un “flou de mouvement” ou une “altération de la caméra”.”
Il ne s'agit pas d'un défaut de la caméra. Il s'agit d'un problème de configuration du VMS. Mais cela devient un véritable problème pour les intégrateurs de systèmes comme David. Si le VMS inonde l'opérateur de fausses alertes à chaque fois que la caméra zoome, l'opérateur commence à ignorer les alertes. Et il manque alors les vraies alertes.
Comment nos caméras résolvent ce problème
Nos caméras PTZ prennent en charge ONVIF Profil S 3 et Profil T 4. Par le biais de ces protocoles, la caméra envoie des métadonnées au système de gestion vidéo qui comprennent l'état actuel du zoom. Lorsque la caméra effectue un zoom actif, le VMS peut lire ces métadonnées et supprimer temporairement l'analyse basée sur les mouvements.
Mais les métadonnées ne suffisent pas. La véritable solution est optique. La transition de la mise au point étant très fluide, les changements de niveau de pixels entre les images consécutives lors d'un zoom sont minimes. Il n'y a pas de pic de flou soudain. Il n'y a pas d'image où l'ensemble de l'image devient floue. Ainsi, même si le VMS ne lit pas les métadonnées, les changements réels de l'image sont suffisamment faibles pour que la plupart des algorithmes de détection du flou ne se déclenchent pas.
Conseils pratiques pour la configuration de VMS
Voici quelques paramètres que je recommande aux clients qui intègrent nos caméras aux plateformes VMS les plus courantes :
Milestone XProtect: Utilisez la règle d'événement “PTZ patrolling” pour supprimer l'analyse pendant les commandes de zoom actives. Activer le flux de métadonnées ONVIF.
Iris bleu: Réglez la sensibilité de la détection de mouvement sur “moyenne” et activez l'option “ignorer le mouvement PTZ” dans les propriétés de la caméra. Cela permet à Blue Iris de ne pas tenir compte des changements de pixels correspondant à des commandes PTZ.
VMS générique ONVIF : Assurez-vous que votre VMS lit le canal de métadonnées d'état PTZ. La plupart des plateformes modernes prennent en charge cette fonction, mais elle est souvent désactivée par défaut.
Une vue d'ensemble : Penser au niveau du système
C'est une chose que je dis toujours à mes clients. Une caméra PTZ ne fonctionne pas de manière isolée. Elle fait partie d'un système. La caméra, le VMS, le réseau et le stockage doivent tous fonctionner ensemble. Lorsque nous concevons nos caméras, nous pensons à l'ensemble de la chaîne du signal, et pas seulement à l'optique. C'est pourquoi nous testons chaque version de micrologiciel avec Milestone, Blue Iris et plusieurs autres plateformes VMS majeures avant de la livrer.
Si vous construisez un système et que vous êtes préoccupé par les fausses alertes, envoyez-moi le modèle et la version de votre VMS. Je vous enverrai un guide de configuration spécifique à votre installation.
Conclusion
Une mise au point fluide lors d'un zoom continu n'est pas de la magie - c'est de l'ingénierie. Les courbes de mise au point calibrées, l'autofocus à trois couches, les moteurs de précision et l'intégration intelligente du VMS fonctionnent ensemble pour fournir des images nettes et stables de 1X à 40X.
1. Moteur pas à pas à micropas pour un mouvement fluide de l'objectif. ︎ 2. Conception de la lentille parfocale pour un maintien de la mise au point par le biais du zoom. ︎ 3. ONVIF Profile S pour le contrôle des caméras PTZ et les métadonnées. ︎ 4. ONVIF Profile T pour l'analyse de mouvement et la détection de sabotage. ︎ 5. Étalonnage de la courbe de trace de mise au point pour les objectifs zoom parfocaux. ︎ 6. Compensation thermique de l'indice de réfraction dans le verre optique. ︎ 7. Autofocus hybride combinant les avantages du PDAF et du CDAF. ︎ 8. Réduction de la profondeur de champ aux niveaux de zoom téléobjectif. ︎ 9. Sensibilité de la détection de mouvement du VMS pendant les opérations PTZ. ︎ 10. Réduction du bruit des moteurs pas à pas pour la surveillance secrète. ︎