Les causes qui affectent la qualité d’image d’une caméra de surveillance

Les caméras HD dominent le marché des caméras de surveillance, et à juste titre. Après tout, qui ne veut pas d’une caméra de sécurité avec une bonne vision ? En effet, avoir une caméra de surveillance et une image inexploitable ne servirait à rien. Il est donc normal de vouloir disposer de la meilleure image possible.

Cependant, contrairement à la croyance populaire, la résolution d’une caméra n’est pas le seul facteur décisif qui va impacter sur la qualité d’image. D’autres facteurs existent. Sachant ce que ces derniers existent, pourquoi ne pas en prendre connaissance ? L’objectif de cet article sera donc de mettre en évidence les facteurs qui affectent la qualité d’image d’une caméra de surveillance. 

La qualité de la lentille d’une caméra de surveillance

Avant d’être traduite en image, la lumière traverse initialement l’objectif d’un appareil. Pour que cette image soit la plus correcte possible, trois points sont à prendre en considération lorsque l’on compare les objectifs d’une caméra de surveillance : la distance de la focale, l’ouverture et l’iris.

La distance focale

La distance de la focale se mesure en millimètres (mm). A titre d’exemple, on peut retrouver des caméras avec une focale de 2,8mm, de 4mm, de 6mm ou de 8mm. En fait, la focale affecte le champ de vision et la mise au point de la caméra. Plus la focale est petite, plus le champ de vision de la caméra est important. En inversement. Cependant, il faut noter que les caméras grand angle peuvent offrir de bons détails sur des objets proches. Mais les détails sont bien moins bons sur des objets plus éloignés. D’autre part, les caméras à vision étroite peuvent se concentrer sur les deux objets proches d’eux et loin d’eux. Toutefois, l’angle de vision de ces dernières est bien moins important.

L’ouverture

L’ouverture d’une caméra de surveillance affecte la profondeur de champ d’une caméra. C’est l’ouverture qui va gérer la façon dont la caméra de surveillance effectue la mise au point sur les objets les plus proches et les plus éloignés. L’ouverture est mesurée par exemple par des mesures telles que f1,4 ou f1,8, etc. Un nombre « faible » signifie une ouverture plus large et une profondeur de champ moins profonde.

Pour une caméra de surveillance avec une faible profondeur de champ, les objets proches apparaissent nets et précis tandis que les objets plus éloignés apparaissent flous. À mesure que la profondeur de champ devient plus importante, la caméra a tendance à se concentrer sur les objets éloignés. C’est le genre de produits que l’on retrouve dans les lieux publics. Ainsi donc, si une caméra de surveillance est bien équilibrée, avec une ouverture adaptée au bon environnement, cette caméra peut offrir des images claires d’objets proches et éloignés.

L’iris

Enfin, l’iris d’un objectif d’une caméra de surveillance, contrôle la quantité de lumière qui peut traverser l’ouverture. Les caméras à faible luminosité permettent à ce qu’il y ait plus de lumière qui passe. Si vous installez ce genre de caméra dans des zones bien éclairées, l’image sera surexposée ou trop lumineuse. Mais la plupart des caméras de surveillance ont un iris automatique. Cela signifie qu’elles s’adaptent automatiquement aux changements de luminosité. Si c’est trop lumineux, l’iris laissera entrer moins de lumière. S’il fait plus sombre, l’iris laissera passer plus de lumière.

Tout ceci peut paraitre compliqué. Mais il faut savoir que l’iris, par exemple, d’une caméra de surveillance se règle désormais de manière automatique. De même, l’ouverture peut aussi se régler de manière autonome. En revanche, si vous pensez à installer une caméra de surveillance, il est important de bien regarder la focale du produit. Une focale réduite, par exemple de 2,8mm, sera idéale pour l’extérieur. Cela permettra notamment d’avoir un champ de vision important. Réciproquement, pour l’intérieur, les distance sont plus réduites. De ce fait, une caméra avec une focale de 4 ou 6mm sera suffisante.

La lentille des caméras de surveillance

Il existe trois types de lentilles utilisés dans des caméras de surveillance. On retrouve par exemple des caméras à objectif fixe, des caméras à objectif varifocale et des caméras avec un zoom.

• Les caméras à objectif fixe ont un point focal fixe. Si vous n’avez à surveiller qu’un endroit précis et fixe, une caméra à objectif fixe sera parfaitement adaptée. Par exemple, dans le cas de la surveillance d’une pièce, une caméra à objectif fixe et une focale courte sera parfaite. D’autre part, pour surveiller un couloir étroit, une caméra avec une focale plus longue sera plus adaptée.
• Les caméras à objectif varifocale ont une distance de focale réglable. Vous pouvez les utiliser pour surveiller les grandes pièces et les couloirs étroits. Mais la mise au point doit se faire manuellement à chaque fois que vous ajustez la distance focale. Sinon, l’image finale sera floue.

• Mais le meilleur type de caméra est équipé d’un objectif avec zoom. Il s’agit de caméra PTZ ou de caméra avec un simple zoom. Ces caméras sont équipées d’un auto-focus. Mais il faut faire en sorte d’avoir une caméra avec un zoom optique et non pas numérique. Un zoom optique gardera une bonne qualité d’image. Mais une caméra avec un zoom numérique pixelisera l’image à un moment ou à un autre. Donc, ce genre de caméra est à éviter…

Le capteur d’images

Le capteur d’image est un composant matériel qui « capture » la lumière et la convertit en une image électronique. Par conséquent, la qualité du capteur d’image dicte la qualité globale de l’image. Il existe deux principaux types de capteurs d’images. On retrouve d’une part le capteur d’image CCD (dispositif à transfert de charge) et CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor).

Image CCD ou CMOS ?

• Le CCD est une technologie plus ancienne que le CMOS. Toutefois, le CCD est souvent considérée comme supérieure à CMOS. Le CCD fonctionne généralement mieux dans des conditions de faible éclairage, possède une plage dynamique étendue, une saturation aux blancs plus faible et une définition plus élevée. Cependant, le CCD est plus coûteux à construire, dispose d’une fréquence de trame plus basse et consomme plus d’électricité. Ces raisons expliquent pourquoi les fabricants de caméras préfèrent aujourd’hui le CMOS.
• Les capteurs CMOS sont compacts, ce qui signifie qu’ils occupent moins d’espace. Ils sont également moins chers à produire et offrent de meilleures couleurs et un taux de trame plus élevé. Il existe également des capteurs CMOS qui peuvent égaler ou même doubler la qualité d’image des capteurs CCD. Ainsi donc, la plupart des caméras de surveillance à l’heure actuelle sont équipées d’un capteur CMOS.

La taille de la lentille pour les caméras de surveillance

Lorsque l’on regarde les caméras de sécurité, il existe quatre formats de capteurs d’images populaires: les capteurs d’image 2/3 « , 1/2 », 1/3 « et 1/4 ». Chaque taille de capteur convient à différents types d’utilisation. Pour mieux comprendre le fonctionnement de ce point important des caméras de surveillance, voici un schéma très bien fait :

Au niveau du capteur d’image, on retrouve :

• Le format 2/3 est considéré comme le capteur d’image le plus haut de gamme en raison de sa sensibilité élevée et de ses performances impressionnantes dans les environnements à faible luminosité, ce qui en fait une bonne option pour les caméras installées en extérieur.
• Le format 1/2 est de milieu de gamme. Il s’agit d’un produit tout à fait convenable en termes de sensibilité et d’utilisation en cas de faible luminosité. La plupart des fabricants préfèrent ce format (ou le format 2/3meilleur) car il est le meilleur compris en rapport qualité/prix.
• Le format 1/3 est moins sensible au manque ou à l’absence de luminosité, mais produit une fréquence d’images plus importante. Enfin, le format 1/4 offre la qualité d’image la plus basse.

La fonctionnalité WDR / HDR

Le HDR a été principalement popularisé par les photos de l’iPhone. Et cette technique d’image a été développée et élargie à de nombreuses autres applications. Ainsi, les fonctionnalités HDR ou WDR améliorent la plage dynamique d’une image.Par exemple, une caméra de surveillance pointe sur une fenêtre.

Comme cette dernière est claire (rétroéclairage), la caméra ajuste l’objectif pour laisser entrer moins de lumière afin que vous puissiez voir ce qui se trouve à l’extérieur de la fenêtre. Cependant, comme il y a moins de lumière à travers la lentille, les zones sombres deviennent encore plus sombres et presque impossibles à voir clairement. C’est ce que l’on peut avoir dans le cas de l’exemple de gauche sur l’image plus bas :

Les fonctionnalités WDR et HDR permettent de résoudre ce problème. En fait, l’image va être meilleure, grâce à l’équilibrage de l’éclairage. Le résultat final est une image avec un bon éclairage. De toute évidence donc, les caméras de surveillance avec WDR ou HDR sont bien mieux que celles sans WDR. Cependant, quelles sont les différences entre une caméra WDR et une caméra HDR ?

Caméra de surveillance WDR et HDR

• Une caméra WDR capture deux images simultanément. L’une est capturée en surexposition et l’autre en sous-exposition. Par la suite, un logiciel combine les deux images pour n’en faire plus qu’une.
• Une caméra HDR prend une seule image. Cette dernière va être ajustée deux fois (une pour la lumière faible, une pour la lumière élevée). A la fin, les deux images vont être combinées.

Par rapport à l’explication plus haut, il est donc convenable de préférer des caméras de surveillance WDR plutôt que des caméras de surveillance HDR.

Le taux de trame (ou fréquence d’images)

La fréquence d’images définit le nombre d’images par seconde. A titre d’exemple, lorsque l’on regarde un film, le nombre d’images par secondes est de 24 ou 25. Ainsi, une caméra avec une fréquence d’images inférieure à 15 images par seconde est saccadée. C’est presque comme regarder une vidéo en stop-motion.

Idéalement, une caméra paramétrée pour du 20 images par seconde est tout à fait suffisant. Si vous allez au-delà de 30 fps, la qualité de l’image va forcément être bien meilleure. Cependant, une quantité d’images par seconde élevé signifie également une consommation plus importante de la bande passante.

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Ainsi donc, si vous le pouvez, inutile de mettre plus de 24fps à votre caméra de surveillance. Pour économiser de la bande passante, notamment si votre caméra est en Wi-Fi, du 20fps est tout à fait suffisant. Cela est le meilleur compromis entre bande passante consommée et niveau de détails fournis.

Les capacités de compression vidéo

Les vidéos capturées par les caméras de surveillance sont compressées avant d’être envoyées. Cela peut être le cas depuis la caméra elle-même, ou depuis l’enregistreur. Mais qui dit compression, dit parfois perte de qualité de l’image. Il existe plusieurs formats de compression vidéo utilisés pour les caméras de sécurité, à savoir le H.264 et MPEG 4. Plus récemment, le H.265 a fait son apparition. Entre tous, le H.265 est le meilleur choix : le traitement de compression de la vidéo est plus rapide, avec moins de perte de qualité vidéo. Cependant, même en 2018, ce genre de caméra reste assez rare. La plupart des caméras de surveillance proposent en effet un format d’encodage vidéo de type H.264.

La vision nocturne

La plupart des caméras avec vision nocturne fonctionnent avec des LED infrarouges. ces dernières permettent aux caméras de voir dans des conditions de nuit ou de noir total. Certaines caméras proposent même une vision nocturne colorée. Mais celles-ci sont très rares, et aussi très chères. Enfin, il existe des caméras qui ne fonctionnent que dans des conditions de faible éclairage. Ces caméras ajustent souvent leur lentille pour pouvoir voir en basse lumière, mais sont inutiles dans des conditions de lumière nulle.

Lorsque vous choisissez une caméra de surveillance, vous devez également prendre en compte la distance de vision nocturne. Il s’agit de la distance maximale à laquelle une caméra peut voir dans l’obscurité. Pour les caméras extérieures, la distance de vision nocturne recommandée est d’au moins 15m. Pour les caméras d’intérieur, une distance de vision nocturne de 5 à 7m suffit.

Au-delà de la qualité de l’image

Comme il a été question dans cet article, beaucoup de choses sont à prendre en considération pour avoir une qualité d’image exploitable de la part d’une caméra de surveillance. Est-ce que cela ajoute de la valeur à la sécurité de votre maison ? Cela est évident. Or, il faut savoir que la plupart des points développés dans cet article sont inhérents à des caméras de bonne qualité.

Ainsi donc, si vous voyez des caméras de surveillance avec une marque connue, comme Bosch, Hikvision ou Sony, vous pouvez être à peu près certain(e) que les caractéristiques mentionnées plus haut sont présentes. Mais si vous voyez des caméras à 20 ou 30 euros, il se peut que les attentes en terme de « véritable » sécurité ne soient pas comblées…