Ratgeber zum Thema 4K

In diesem Ratgeber erfahren Sie alles rund um das Thema 4K und die verschiedenen Bildauflösungen für Videoüberwachungsanlagen.

Inhaltsverzeichnis

• Was bedeutet 4K?
• Hintergrundwissen Bildauflösung
  
• 4K für Videoüberwachung
• Vor- und Nachteile von 4K
• Was muss bei 4K beachtet werden?

Was bedeutet 4K?

4K bezeichnet die Bildauflösung von 3.840 x 2.160 Pixel. Die horizontale Auflösung des Bildes umfasst knapp 4.000 Pixel, weshalb umgangssprachlich von 4K gesprochen wird. Das „K“ steht in diesem Zusammenhang für 1.000. Pixel des Fernsehers sind die einzelnen Lichtpunkte, welche in Ihrer Gesamtheit das Bild darstellen.

Der Begriff 4K

Der Begriff 4K bekam zunächst durch die Unterhaltungsindustrie mediale Aufmerksamkeit als die erste 4K Fernseher auf dem Markt erschienen sind. Mittlerweile sind 4K Monitore und 4K Überwachungskameras fester Bestandteil in der Sicherheitsindustrie.

Von VGA bis Full HD

Die erste standardisierte Bildauflösung verfügte über 640 x 480 Pixel. In Summe befinden sich dann 307.200 Pixel auf dem Bildsensor. Diese Anzahl an Pixel genügt um ein erkennbares Bild darstellen zu können und hat sich als Standard bei der Videotechnik etabliert. Die Übertragung konnte mittels analogem Bildsignal über Koaxial- oder 2-Draht-Kabel gewährleistet werden. Für die Darstellung des Bildes auf einem Monitor konnte das Bildsignal direkt über das Koaxial-Kabel an den Monitor angeschlossen werden.

Spätere Monitore waren mit einem VGA-Anschluss (Video Graphics Array) ausgestattet, wodurch die damalige Bildauflösung mit 640 x 480 Pixel auch als VGA-Auflösung bekannt wurde. Im Laufe der Zeit konnte die Industrie feineren Bildsensoren fertigen, welche über immer mehr Pixel verfügten. Dies ermöglichte immer schärfere Bildauflösungen und etablierte den Standard „Full HD“ mit einer Auflösung von 1920 x 1080 Pixel in der Unterhaltungsindustrie.

Ultra HD 4K und darüber hinaus

Als der Standard Full HD für TV-Geräte und Monitore flächendeckend umgesetzt war kamen schnell die ersten 4K Monitore auf den Markt. Das Problem bestand jedoch, dass die Geräte zwar die Bildauflösung von 3.840 x 2.160 Pixel abspielen konnten, jedoch gab es kaum entsprechende Medien, deren Videoausgang diese Auflösung ermöglichten. Gleiches gilt für TV-Geräte mit einer 8K Bildauflösung (7680 x 4320 Pixel). Die technischen Möglichkeiten sind mittlerweile enorm, dennoch stellt sich die Frage, inwieweit der technisch mögliche Fortschritt in der Praxis zu einer Verbesserung führt.

4K im Bereich der Videoüberwachung

Durch den Einzug der IP-Technik im Bereich der Videoüberwachung war es möglich immer leistungsfähigere Bildsensoren und Übertragungstechniken einzusetzen, sodass Full HD und 4K für Videoüberwachungssysteme genutzt werden konnte. Die Bildsensoren der Überwachungskameras erlauben somit alle erdenklichen Bildauflösungen. Angefangen mit Full HD bis hin zu 10K Bildsensoren mit ca. 9568 x 5384 Pixel. Die hohe Bildauflösung erlaubt eine detailreiche Überwachung der Bildszene, erfordert jedoch auch ausreichend Licht und genügend Rechenkapazität.

Praxisbeispiel Bildauflösungen von Überwachungskameras

Das nachfolgende Video zeigt exemplarisch die Bildauflösungen von verschiedenen Überwachungskameras. Für die Verdeutlichung der Unterschiede werden die Bildszenen digital gezoomt, sodass die unterschiedliche Auflösung deutlich wird.

Vorteile von 4K Überwachungskameras

• Hohe Bildauflösung (4K und höher) erlaubt neue Maßstäbe in der Überwachung.
• Videobild kann digital gezommt werden und Auflösung bleibt scharf.
• Überwachungskamera mit hoher Auflösung ersetzt viele Kamerastandorte mit wenig Auflösung.
• Detailreiche Bildauflösung erlaubt effektive Videoanalyse (Algorithmus kann mit mehr Details gefüttert werden).
• Bild der Überwachungskamera kann 1:1 auf einem 4K-Monitor dargestellt werden (Keine Skalierung notwendig, Bild wird dadurch nativer).
• Einsatz von 4K Überwachungskameras zeugt von modernem Standard und erhöht Imagefaktor des Videosystems.

Nachteile von 4K Überwachungskameras

• 4K-Bildauflösung erfordert mehr Bandbreite als niedrigere Bildauflösung.
• Für die Bildverarbeitung wird mehr Rechenleistung benötigt.
• Häufig erzeugen 4K-Überwachungskameras weniger Bilder pro Sekunde als Kameras mit niedrigerer Auflösung.
• Manche 4K-Überwachungskameras sind lichtunempfindlicher als Kameras mit weniger Auflösung.
• Es wird höhere Speicherkapazität für die Bildaufzeichnung benötigt.
• Höhere Investitionskosten

Wann ist der Einsatz von 4K Überwachungskameras sinnvoll?

4K-Überwachungskameras eignen sich besonders für die Überwachung von detailreichen Szenen, welche über ausreichend Beleuchtung verfügen. Dabei kann in der Nacht auf den Einsatz von Infrarotscheinwerfern zurückgegriffen werden. Die hohe Bildauflösung der Kamera erlaubt zudem den effektiven Einsatz von Videoanalysefunktionen. Zum Beispiel können Fahrzeuge oder Personen zuverlässig detektiert werden. Der Algorithmus der Videoanalyse benötigt für die Erkennung von Objekten ausreichend Details in der Bildszene. Je mehr Auflösung, desto effektiver können Objekte erkannt werden.

Wann kann auf 4K-Überwachungskameras verzichtet werden?

Solange keine detaillierten Bildszenen überwacht werden soll, kann auf eine 4K-Kamera verzichtet werden. Falls die Überwachungskamera überwachen soll, ob eine Tür offen oder geschlossen ist, reicht es sicherlich eine Kamera mit geringerer Auflösung einzusetzen. Die höheren Kosten für die 4K-Überwachungskamera überschatten in diesem Fall den Nutzen.

Was muss bei 4K Überwachungskameras berücksichtigt werden?

Ein 4K-Bildsensor verfügt häufig über die gleiche Größe wie beispielsweise ein 2 MP Bildsensor. Die einzelnen Pixel müssen beim 4K-Bildsensor somit kleiner sein. Dies führt dazu, dass auf jeden Pixel weniger Licht trifft als beim 2 MP Bildsensor. Aus diesem Grund kann es vorkommen, dass 4K-Bildsensoren bei ungünstigen Lichtverhältnissen ein schlechteres Bild erzeugen als Bildsensoren mit weniger Auflösung. Des Weiteren muss beim Einsatz von 4K-Überwachungskameras die benötigte Rechen- und Netzwerkleistung eingeplant werden, damit ruckelfreie Bilder Live und in der Aufzeichnung dargestellt werden können. Zudem steigt der Bedarf an Speicherkapazität auf dem Videorekorder NVR.

21. Januar 2022