Sự khác nhau giữa công nghệ giảm nhiễu 2D-DNR và 3D-DNR là gì?

Tóm tắt sự khác biệt cơ bản của 2 công nghệ giảm nhiễu 2D-DNR và 3D-DNR:

• 2D-DNR là công nghệ giảm nhiễu tạm thời trong điều kiện ánh sáng yếu, áp dụng cho phân khúc camera tầm trung (phổ biến). Giá thành thấp. Tuy nhiên 2D-DNR không được rõ nét và vì vậy không áp dụng được cho hình ảnh, video có độ phân giải cao từ 2K trở lên.
• 3D-DNR là công nghệ giảm nhiễu không gian (3D) trong điều kiện ánh sáng yếu, áp dụng cho phân khúc camera cao cấp. Giá thành cao. 3D-DNR có thể khử nhiễu cho các video có độ phân giải cao 2K, 4K… cho hình ảnh mịn màng và sắc nét.

Ghi chú: cả 2 công nghệ đều nhằm mục đích giúp camera quan sát rõ hơn trong điều kiện thiếu sáng (trời tối hoặc ánh sáng yếu).

Công nghệ DNR (Digital Noise Reduction) là gì?

Giảm nhiễu DNR (Digital Noise Reduction) là gì?

Công nghệ giảm nhiễu kỹ thuật số DNR (Digital Noise Reduction) là công nghệ giúp xử lý hình ảnh bị mờ, bị hạt (gọi chung là bị nhiễu) khi camera phải quan sát trong điều kiện ánh sáng yếu.

Khi gặp ánh sáng yếu, bộ khuếch đại trong camera sẽ khuyếch đại ánh sáng để làm rõ hình ảnh. Thật không may việc khuếch đại như vậy sẽ làm cho hình ảnh bị nhiễu hạt và cần phải có bộ lọc để khử nhiễu.

Công nghệ DNR chính là giải pháp cho vấn đề này. Sau khi qua bộ lọc giảm nhiễu kỹ thuật số (digital noise reduction), chất lượng video được cải thiện với 02 ưu điểm chính như sau:

Tóm lại, Digital Noise Reduction là công nghệ giảm nhiễu kỹ thuật số thông minh, giúp tăng cường chất lượng hình ảnh khi camera phải quan sát trong môi trường ánh sáng yếu (hoặc không có ánh sáng).

Vì sao gọi là giảm nhiễu kỹ thuật số (Digital)?

Gọi là giảm nhiễu kỹ thuật số là bởi vì công nghệ giảm nhiễu dựa trên thuật toán kỹ thuật số để phân tích, so sánh và loại bỏ nhiễu (khử nhiễu dựa trên  phần mềm được lập trình trong vi xử lý của camera).

Ghi chú: Thuật ngữ DNR còn được một số nơi gọi là Dynamic Noise Reduction với hàm ý đây là công nghệ giảm nhiễu động cho video (khác với các công nghệ giảm nhiễu hình ảnh áp dụng trên máy ảnh, công nghệ giảm nhiễu tĩnh trên phần mềm photoshop…).

Tìm hiểu về công nghệ giảm nhiễu 2D-DNR và 3D-DNR

Hình ảnh camera bị nhiễu khi cố gắng khuếch đại tín hiệu (do ánh sáng yếu):

Trong kỹ thuật chế tạo và sản xuất camera, nhiễu hình ảnh là “hệ quả phụ” không thể tránh khỏi của các bộ khuếch đại trong camera an ninh. Trong điều kiện ánh sáng kém, video hoặc hình ảnh bị nhiễu thường có những đặc điểm như:

1. Ảnh bị nhiễu hạt (video with noise).
2. Ảnh bị hiện tượng “sương mù” (mờ toàn phần).
3. Ảnh bị những đốm mờ cục bộ (lốm đốm mờ).

=> Những vấn đề này làm cho hình ảnh trên camera quan sát không rõ ràng trong điều kiện ánh sáng yếu. Càng cố gắng tăng sáng, càng khuyếch đại tín hiệu thì hiện tượng nhiễu hạt này sẽ càng tăng.

Như vậy:

• Việc làm thế nào để giảm nhiễu video (noise reduction) là một vấn đề lớn của ngành camera quan sát. Điều này rất quan trọng nếu chúng ta cần hình ảnh chất lượng trong điều kiện ánh sáng yếu.
• Hơn nữa, việc giảm nhiễu video càng quan trọng hơn khi ngành camera đang nâng cao độ phân giải (nâng cao chất lượng hình ảnh) lên từ Full HD đến 2K, 4K và còn cao hơn nữa trong tương lai gần. 

Vì vậy hiện nay có hai thuật toán giảm nhiễu được phát triển để giải quyết vấn đề này, đó chính là:

• Công nghệ giảm nhiễu kỹ thuật số tạm thời 2D-DNR (giảm nhiễu 2D).
• Công nghệ giảm nhiễu kỹ thuật số theo không gian 3D-DNR (giảm nhiễu 3D).

CÔNG NGHỆ GIẢM NHIỄU 2D-DNR

1. Giảm nhiễu 2D-DNR là gì?

2D-DNR (2 Dimention – Digital Noise Reduction) là công nghệ giảm nhiễu tạm thời cho camera khi gặp cường độ ánh sáng yếu, camera quan sát không rõ nên bị nhiễu hạt trong quá trình khuếch đại tín hiệu video.

Công nghệ 2D DNR là gì?

2. Cơ chế hoạt động của công nghệ khử nhiễu 2D-DNR:

Minh họa cơ chế hoạt động của công nghệ khử nhiễu 2D-DNR trên camera quan sát

Công nghệ 2D-DNR sử dụng thuật toán phân tích và so sánh một khung hình với khung hình tiếp theo. Sau đó thuật toán sẽ tìm ra và loại bỏ bất kỳ sự kỳ lạ giữa các khung hình này. Vì vậy tín hiệu hình ảnh và video được giảm độ hạt (tức giảm nhiễu – noise reduction).

3. Ưu điểm của 2D-DNR:

4. Nhược điểm của 2D-DNR:

=> Đây cũng là lý do tại sao công nghệ 3D-DNR được nghiên cứu và phát triển.

5. Hãng camera nào ứng dụng công nghệ giảm nhiễu 2D-DNR trên sản phẩm của mình?

Hiện nay có rất nhiều thương hiệu camera đang ứng dụng công nghệ giảm nhiễu hình ảnh 2D-DNR. Tuy nhiên như chúng tôi đã đề cập, thuật toán giảm nhiễu còn phụ thuộc vào phần cứng (chất lượng camera). Dưới đây là các thương hiệu camera uy tín trên thị trường hiện đang tích hợp tính năng 2D-DNR trên các sản phẩm camera của mình:

• Camera thương hiệu KBVision (Mỹ).
• Camera thương hiệu HIKVision (Trung Quốc).
• Camera thương hiệu Dahua (Đài Loan).

CÔNG NGHỆ GIẢM NHIỄU 3D-DNR

1. Giảm nhiễu 3D-DNR là gì?

Công nghệ 3D-DNR là công nghệ giảm nhiễu không gian (3D) dựa trên việc phân tích nhiều khung hình đồng thời. Thuật toán mới trên 3D-DNR sẽ so sánh các pixel khác nhau và phát hiện ra những điểm ảnh có khả năng bị nhiễu trước khi tiến hành loại bỏ chúng.

Công nghệ giảm nhiễu 3D DNR là gì?

2. Cơ chế hoạt động của công nghệ khử nhiễu 3D-DNR:

Công nghệ 3D-DNR không chỉ so sánh nhiều khung hình liền kề mà thuật toán còn cho phép tự phán đoán những điểm ảnh bị nhiễu dựa trên ma trận điểm ảnh.

Vì vậy công nghệ giảm nhiễu 3D-DNR cải thiện rõ rệt chất lượng hình ảnh, đặc biệt hữu ích cho các dòng camera có độ phân giải cao Full HD (2.0MP), 2K (4.0MP) và cả 4K (8.0MP).

Hình mô tả cơ chế hoạt động của công nghệ khử nhiễu 3D-DNR

Đánh giá công nghệ giảm nhiễu không gian 3D – Digital Noise Reduction (3D-DNR)

Theo quan điểm của chúng tôi, 3D-DNR là một công nghệ xử lý nhiễu hình ảnh rất tuyệt vời.

3. Ưu điểm của công nghệ 3D-DNR:

4. Nhược điểm của công nghệ 3D-DNR:

5. Thương hiệu camera nào đang ứng dụng công nghệ giảm nhiễu 3D-DNR:

Vì 3D-DNR là một công nghệ cao cấp nên cũng chỉ xuất hiện trên các dòng camera phân khúc trung- cao. Dưới đây là một số hãng camera uy tín đã tích hợp công nghệ 3D-DNR “rất mượt” trên các sản phẩm camera cao cấp của mình:

• Camera 3D-DNR hãng KBVision (Hoa Kỳ)
• Camera 3D-DNR hãng HIKVision (Trung Quốc)
• Camera 3D-DNR hãng Dahua (Đài Loan)

Và các các thương hiệu camera thuộc phân khúc rất cao cấp khác như: Sony, Panasonic, Bosch, Axis, Avigilon…

SO SÁNH TÍNH NĂNG GIẢM NHIỄU 2D-DNR và 3D-DNR

1. Những điểm giống nhau

• Đều là các công nghệ giảm nhiễu kỹ thuật số (thực hiện bằng thuật toán).
• Hoạt động trong môi trường ánh sáng yếu và thiếu sáng (giảm nhiễu màu).
• Hoạt động trong điều kiện ánh sáng hồng ngoại (giảm nhiễu đen trắng).
• Tốc độ xử lý khá nhanh.
• Cùng hoạt động tốt trên các camera có độ phân giải 1.0Mp – 2.0Mp (camera Full HD trở xuống).

2. Những điểm khác nhau

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết những điểm khác nhau của 02 công nghệ Digital Noise Reduction này:

Sự khác nhau giữa giảm nhiễu 2D DNR và 3D DNR như thế nào

4. Hình ảnh so sánh giữa giảm nhiễu 2D-DNR và giảm nhiễu 3D-DNR:

2D-DNR & 3D-DNR trong điều kiện ánh sáng yếu (có màu):

So sánh sự khác nhau 3D DNR và 2D DNR (trong điều kiện thiếu sáng)

2D-DNR và 3D-DNR trong điều kiện đèn hồng ngoại:

So sánh giảm nhiễu 2D DNR và 3D DNR (trong ánh sáng hồng ngoại đen trắng)

Đánh giá & Kết luận