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WDR - Wide Dynamic Range

Mit WDR-Funktionen ausgestattete Überwachungskameras, eignen sich sehr gut für Aufnahmen bei schwierigen Lichtverhältnissen: Bei starkem Kontrast und unterschiedlichen Helligkeiten können WDR-Überwachungskameras durch eine spezielle Technologie einen Ausgleich schaffen und somit dennoch scharfe und kontrastreiche Aufnahmen erzeugen. Die WDR-Funktion ist für eine professionelle Videoüberwachung ein unabdingbares Werkzeug.

Was ist eine WDR-Funktion?

Die Abkürzung WDR kommt aus dem englischen „Wide Dynamic Range“ und bedeutet auf Deutsch der Umfang des Dynamikbereiches in einem Bild. Die Terminologie „Dynamikbereich“ bezeichnet die physikalische Bandbreite also den Unterschied zwischen dem dunkelsten und dem hellsten Teil eines Videobildes. Dieser Unterschied wird in der Videoüberwachungstechnik Helligkeitskontrast genannt. 

Je größer dieser Helligkeitskontrast in einem Bildausschnitt ist, desto schwieriger ist es für eine Überwachungskamera, ein gleichmäßig belichtetes Bild zu erzeugen. Der Dynamikumfang also die WDR-Stärke einer mit WDR ausgestatteten Überwachungskamera wird in dB (Dezibel) angegeben. 

Man spricht von einer echten WDR (True WDR) erst ab 100dB. Die neuesten WDR-Technologien bieten einen Dynamikumfang von 120dB bis 150dB und werden als WDR-PRO bezeichnet.

Überwachungskameras mit WDR-Funktionen, setzen verschiedene Technologien ein, um diese Dynamikbereiche auszugleichen und damit auch bei verschiedenen Lichtverhältnissen gute Aufnahmen zu erzielen.

Welche WDR-Technologien stehen zur Verfügung?

Überwachungskameras, verschiedener Hersteller können preislich abhängig mit unterschiedlichen Technologien ausgestattet sein. 

Eine der verbreitetsten und meistens eher in dem niedrigeren Preissegment von Überwachungskameras angesiedelt, ist die DWDR-Technologie (Digital Wide Dynamic Range). Diese WDR-Technologie basiert auf eine reine digitale Kontrastanhebung in dunkleren Bereichen des Bildes und erzielt oft nicht die gewünschten Ergebnisse.   

Eine weitere und weitaus effizientere WDR-Technologie, um den Dynamikbereich einer Überwachungskamera zu erhöhen ist, wenn man mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten in einem Video-Stream kombiniert.  Anhand vorhandener interner Logarithmen in der Überwachungskamera, wird aus dieser Kombination, ein am besten beleuchteten Bildausschnitt von dem Prozessor berechnet und in dem Video-Stream angewendet. 

Die hellen Bildbereiche werden nur kurz belichtet und die dunkleren Bereiche länger. 

Aus diesen so ausgewählten Bildausschnitten wird ein Gesamtbild erzeugt, welches dann insgesamt gleichmäßig ausgeleuchtet ist.

Ebenfalls eine effiziente aber leider meistens nur von renommierten Herstellern bereitgestellte WDR-Technologie, ist die Verwendung eines Bildsensors, dessen Lichtempfindlichkeit sich pixelgenau regeln, beziehungsweise umschalten lässt. Die Pixel auf dem Bildsensor auf welche viel Licht fällt, werden mit geringerer Lichtempfindlichkeit reguliert und die Pixel, die mit weniger Licht belegt sind, werden in der Lichtempfindlichkeit erhöht.  Auf diese Weise kann für hellere Bereiche die Empfindlichkeit reduziert werden, während diese für dunklere Bereiche angehoben wird.

WELCHE WDR-TECHNOLOGIE IST AM EFFIZIENTESTEN FÜR EINE ÜBERWACHUNGSKAMERA?  

In der Videoüberwachung hinsichtlich der tatsächlichen Effizienz, spricht man von einer echten WDR (True WDR) erst ab 100dB. Die neueste WDR-Technologie bietet einen Dynamikumfang von 120dB bis 150dB und wird als WDR-PRO bezeichnet. Die Bezeichnung DWDR wird unter 69dB angewendet. 

Bei starker und kontinuierlicher WDR-Berechnung innerhalb des Video-Streams, kann gegebenenfalls, je nach vorhandenem Prozessor in der Kamera, die Bildrate stark reduziert werden. Die Verringerung der Bildrate durch den Prozessor anhand nicht ausreichender Rechner- Leistung, hat oft unerwünschte Nebeneffekte wie Latenzzeiten im Video-Stream zur Folge.  Aus diesem Grund unterscheiden sich die Preise von den mit WDR-Funktionen ausgestatteten Überwachungskameras trotz fast identischer Features sehr oft.

EINSATZGEBIETE VON WDR-KAMERAS

Jeder kennt vermutlich das Problem, einen Gegenstand oder eine Person im Gegenlicht zu filmen. Der Kontrast zwischen dunklem Vordergrund und hellem Hintergrund, also der Dynamikbereich, ist für die meisten Kameras zu groß. Das führt dazu, dass in der Aufnahme entweder die Person bzw. das Objekt im Vordergrund richtig belichtet, der Hintergrund aber überlichtet ist, oder dass der Vordergrund zu dunkel abgebildet wird.

Die mit WDR ausgestatteten Überwachungskameras, finden überall Anwendungsmöglichkeiten, wo ein großer Dynamikbereich benötigt wird und meistens extrem helle, aber auch sehr dunkle Bereiche im Bildausschnitt der Überwachungskamera entstehen. 

Mögliche Einsatzbereiche sind: 

  • Parkplätze wo zwei verschiedene Lichtverhältnisse durch Schatten und starke Sonneneinstrahlungen herrschen.
  • Parkhäuser im Ein- und Ausfahrtsbereich wo ebenfalls zwei verschiedene Lichtverhältnisse zu finden sind, innen dunkel und außen hell.
  • Aus- und Einfahrbereiche im Tunnel.   
  • Gebäude mit großen Glas Fensterfronten oder Schaufenstern. 

WAS IST BEIM KAUF EINER WDR-ÜBERWACHUNGSKAMERA ZU BEACHTEN?

Um bei großen Lichtunterschieden klare Aufnahmen erzielen zu können, sollte eine gute Überwachungskamera echtes WDR (True WDR) ab 100dB unterstützen. 

Manche meist günstigeren Überwachungskameras verwenden nur ein Digitales WDR (DWDR). 

Das Bild wird bei diesem System durch den Signalprozessor der Kamera lediglich aufbereitet. 

Es findet aber keine unterschiedliche Belichtung statt. Die Ergebnisse von DWDR sind dementsprechend in ihrer Qualität nicht mit echten WDR-Aufnahmen zu vergleichen.

 

Es wird ebenfalls empfohlen, auf die geeignete Größe für die jeweilige Auflösung des Bildsensors zu achten. 

Ein zu kleiner Bildsensor trägt oft dazu bei, dass die Überwachungskamera nur mit DWDR ausgestattet ist. 

 

Hier ein Beispiel einer 150 dB WDR- Einstellung unter schwierigen multiplen Lichtverhältnissen von German Protect. Unter schwierigen multiplen Lichtverhältnissen ist folgendes gemeint:

Die Überwachungskamera bekommt Sonneneinstrahlung von draußen. 

Gleichzeitig wird die Kamera vertikal von oben durch LSD Beleuchtung angestrahlt. 

Das fallende Licht durch die Monitore von links ist bläulich sowie grünlich durch die Hikvision Lichttrasse. Die Person im Bild ist dunkel angezogen. 

Trotz dieser multiplen Lichtverhältnisse ist das Bild homogen ausgeleuchtet und die Person ist scharf erkennbar. Der Außenbereich im Hintergrund ist ebenfalls dank WDR sehr gut erkennbar.