Năm 2020 rồi, vì sao hình ảnh từ camera an ninh vẫn có chất lượng tệ như vậy?

Ở thế kỷ 21 này, bạn có thể nhìn thấy camera gần như ở khắp mọi nơi – đằng sau một chiếc điện thoại thông minh của một người qua đường nào đó đang ghi lại một khoảnh khắc đẹp, hay ống kính phóng viên tại một địa điểm đang diễn ra một sự kiện quan trọng nào đó, thậm chí là những chiếc camera được treo lơ lửng trên một cây cột hoặc một bức tường nào đó để ghi lại và giám sát mọi hoạt động đang diễn ra bên dưới nó.

Chúng ta đang ở trong thời đại thông tin, nhưng cũng là thời đại của sự giám sát. Trong đó, các camera an ninh trở thành một thiết bị tồn tại như một lẽ tự nhiên mà chẳng mấy ai trong chúng ta quan tâm hay đặt câu hỏi. Tuy nhiên, dù công nghệ video trong thời gian qua đã có những sự phát triển vượt bậc như thế nào, thì các cảnh quay từ camera an ninh hoặc camera giám sát vẫn chẳng khác nào những thước phim được quay từ… 20 năm trước, lỗi thời, mờ, nhiễu hạt và trông như video đen trắng vậy.

Nếu những đoạn video giám sát này được tạo ra để đảm bảo an toàn cho chúng ta và giúp nhà chức trách truy bắt các tội phạm nguy hiểm, vậy tại sao cảnh quay từ các camera quan sát vẫn có chất lượng tệ như thế?

So sánh cảnh quay từ camera giám sát so với các camera hiện đại

Khi xem những đoạn clip trên YouTube về một vụ tai nạn xe hơi điên rồ được quay lại từ các camera lắp đặt trên đường cao tốc hoặc trên quầy thu ngân của một cửa hàng tiện lợi gần đó, một điều rất dễ nhận ra là chất lượng của đoạn video như vậy thường trông khá… kém. Nhiều dòng điện thoại thông minh hiện đại hiện nay được nhà sản xuất quảng bá là sở hữu camera chất lượng cực cao, có khả năng quay video 4K; vì vậy, thật khó hiểu khi các công ty lớn hay chính quyền thành phố lại trang bị công nghệ ghi hình kém hơn so với những thiết bị nhỏ gọn có trong túi quần của hàng triệu người.

Tuy nhiên, điều quan trọng mà bạn cần nhớ là hai loại camera này được sử dụng cho những mục đích rất khác nhau. Camera trên điện thoại thông minh có một số lợi thế nhất định, chẳng hạn như đem lại màu sắc sống động và đảm bảo kích thước nhỏ (để đặt vừa trên những chiếc điện thoại có kích thước mỏng nhẹ), nhưng camera an ninh thì không nhất thiết phải có kích thước nhỏ hoặc có khả năng quay video có màu. Thay vào đó, chúng có khả năng quay hình trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc trong các bối cảnh có độ tương phản cao, chẳng hạn như những người mặc quần áo tối màu đi lại vào ban đêm. Một máy ảnh bình thường sẽ phải rất "vất vả" để ghi lại những hình ảnh "tạm chấp nhận được" trong những bối cảnh như thế; song nhiều camera an ninh được trang bị công nghệ IR (hồng ngoại), có thể làm "sáng bừng" khung cảnh "tối om" lên mà vẫn cho chất lượng hình ảnh tốt.

Khi bạn cầm chiếc điện thoại thông minh của mình lên để chụp ảnh và sau đó dùng hai ngón tay để phóng to hình ảnh vừa chụp được lên, thì đó chính là zoom kỹ thuật số. Tuy nhiên, tính năng zoom quang mới chính là điểm mạnh cần có của các camera an ninh, giống như trên những chiếc máy ảnh DSLR vậy: bạn có thể zoom vật lý, không sợ bị giảm độ phân giải hay ảnh bị vỡ, mờ, nhiễu hạt như zoom kĩ thuật số. Không gian lưu trữ đối với camera an ninh cũng là một vấn đề lớn mà chúng ta sẽ bàn đến ở phần sau.

Nói tóm lại, không phải là các camera trên smartphone hiện đại sở hữu công nghệ hình ảnh tiên tiến hơn so với các hệ thống theo dõi an ninh quy mô lớn; mà các yêu cầu, đòi hỏi và hạn chế của hai dòng camera này chỉ đơn giản là khác nhau mà thôi!

Những đoạn video từ các camera giám sát thường được sử dụng để làm gì?

Một yếu tố khác mà cần xem xét trước khi đưa ra lời chỉ trích với chất lượng hình ảnh của các cảnh quay từ camera an ninh là mục đích sử dụng thực sự của những đoạn phim này, so với kỳ vọng của đa số chúng ta. Mặc dù có vô số lý do để lắp đặt các camera giám sát ở gần nhà hoặc văn phòng công ty của bạn, nhưng không phải lúc nào bạn cũng cần phải quay video chất lượng 4K để ghi lại những hình ảnh về một không gian thường trống không (không có người) hoặc những hoạt động bình thường không có gì đặc sắc của mọi người chiếm đến 99%.

Đối với các gia đình và doanh nghiệp nhỏ, một việc đơn giản là lắp đặt camera giám sát rõ ràng sẽ khiến những tên trộm tỏ ra ngại ngần không dám "hành sự". Trong một số trường hợp, mọi người thậm chí còn chẳng bật camera hoặc không ghi hình, mà chỉ để nó ở đó "làm cảnh" và "doạ" những kẻ có ý định xấu mà thôi. Một số cửa hàng khác thì lại thích dùng camera an ninh để giám sát thái độ làm việc của nhân viên – đó cũng là lí do camera của họ thường chỉ bật trong giờ hành chính, thay vì dùng công cụ này để nhận diện tội phạm sau khi chúng gây ra.

Vị trí lắp đặt của nhiều camera giám sát cũng cho thấy mục đích thực tế của nó. Các camera thường được gắn trên cao, ở nơi có tầm nhìn rộng, bao quát, nhìn tổng thể khung cảnh đường phố, hướng xuống phía dưới nơi có những người đang di chuyển (mặc dù trong số họ nhiều người có thể đội mũ che kín mặt, đó cũng thường là các trường hợp đang có ý định làm điều gì đó bất hợp pháp). Không giống như việc một người đi đường nào đó bắt gặp hành vi phạm tội và rút điện thoại ra quay lại hình ảnh theo thời gian thực, các camera an ninh thường xuyên được kích hoạt và ghi hình liên tục (mặc dù một số loại camera hiện đại có khả năng hoạt động ở chế độ chờ không ghi hình, và khi phát hiện chuyển động mới kích hoạt chức năng quay), do đó có lẽ 99,9% hình ảnh mà các camera này ghi lại sẽ là vô dụng, vì nó không chứa thông tin gì đáng chú ý cả.

Đặc thù về chức năng như trên là một trong những lý do chính vì sao mọi người thường sử dụng các loại camera có chất lượng thấp hơn để làm camera an ninh. Thậm chí, ngay cả khi có điều kiện để đầu tư, bạn cũng không nên đầu tư các loại camera có chất lượng "đầu bảng" để phục vụ việc quay hình giám sát để làm gì cả. Lý do sẽ được giải thích ở phần tiếp theo.

Các yếu tố giới hạn đối với các cảnh quay từ camera an ninh

Bên cạnh việc camera an ninh thường được sử dụng để ghi lại hình ảnh trong những bối cảnh khó (đặc biệt là ánh sáng kém), mà còn có rất nhiều yếu tố khác dẫn đến việc chúng ta buộc phải chấp nhận rằng chất lượng những đoạn video quay từ camera an ninh không thể đạt tối ưu, trong đó bao gồm giá thành của hệ thống an ninh, chất lượng ống kính, công tác bảo trì, thuật toán nén bên trong thiết bị, cách xuất file, cùng nhiều yếu tố khác.

Giá thành

Có hàng trăm cấu hình và chủng loại camera an ninh khác nhau trên thị trường; và cũng như mọi lĩnh vực khác, "tiền nào của nấy". Một hệ thống camera an ninh cơ bản với 4 camera và một máy thu tín hiệu có thể không đắt lắm, mức giá rơi vào khoảng 300-400 USD (khoảng 7,0-9,3 triệu đồng); nhưng số tiền bạn phải bỏ ra có thể dễ dàng tăng vọt lên đến hàng nghìn USD nếu bạn muốn trang bị một hệ thống bảo vệ hiện đại cho ngôi nhà hoặc văn phòng công ty của mình. Hãy tưởng tượng một công ty có diện tích lớn, cần lắp đặt hàng chục, thậm chí hàng trăm camera và các thiết bị phụ trợ đi kèm. Với quy mô như vậy, nếu muốn trang bị các camera có chất lượng ghi hình tốt nhất, mức chi phí bạn phải bỏ ra chỉ đơn giản là… bất khả thi. Các tuỳ chọn camera có giá thành rẻ hơn có thể đủ dùng cho nhu cầu của bạn, nhưng những thông số kỹ thuật của nó sẽ ít nhiều không được như mong đợi, từ chất lượng cảm biến, độ nén, độ ổn định cấu trúc và khả năng chống chịu các điều kiện thời tiết, v.v…

Thuật toán nén và độ phân giải hình ảnh

Đặc thù của camera giám sát so với các loại camera thong thường nằm ở lượng dữ liệu mà camera giám sát truyền tải, ghi lại và lưu trữ trong ít nhất 24 giờ, hoặc thậm chí trong nhiều trường hợp là nhiều tuần hoặc nhiều tháng trước khi chúng bị xoá bỏ hoặc chuyển đến một vị trí lưu trữ lâu dài khác. Đôi khi, đoạn video quay được sẽ được chính camera giám sát nén lại trước khi lưu trữ, nhằm giúp tiết kiệm không gian ổ cứng. Tuy nhiên, cách làm này sẽ khiến chất lượng hình ảnh và độ phân giải bị giảm đi đáng kể. Chưa kể, việc nén hình ảnh ngay từ camera mới chỉ là bước nén đầu tiên. Sau đó, khi xuất file, nén DVR và truyền dữ liệu kĩ thuật số, các thiết bị trung gian sẽ còn tiếp tục nén hình nhiều hơn nữa để tiết kiệm băng thông và thời gian truyền tải; do vậy việc suy giảm chất lượng là điều khó tránh khỏi – trừ phi bạn thiết lập một dây kết nối trực tiếp từ camera đến thiết bị ghi hình để lấy được file gốc.

Tất cả các kĩ thuật nén trên được thực hiện đều với một mục đích là giảm thiểu tối đa dung lượng ổ cứng chiếm dụng để lưu trữ các đoạn video này. Một camera cơ bản quay video trong một ngày cũng có thể tạo ra khoảng gần 1TB dữ liệu! Bây giờ, bạn hãy thử nhân con số đó lên với dữ liệu quay video trong nhiều tuần, từ hàng trăm camera khác nhau. Vấn đề không gian lưu trữ khi đó chắc chắn sẽ là một gánh nặng. Nhiều công ty sẽ thiết lập để xoá dữ liệu ghi hình sau một hoặc hai ngày quay, nhưng một số tổ chức lại chọn lưu trữ hình ảnh trong một tháng rồi mới xoá. Chẳng hạn, ở London (Anh), thành phố có hệ thống camera giám sát dày đặc nhất trên thế giới, có khoảng 500.000 camera an ninh hoạt động. Tính riêng ở các ga tàu điện ngầm, các hình ảnh giám sát từ hơn 15.000 camera sẽ được ghi và lưu trữ lại trong 3 ngày, trong khi video từ các ga tàu hoả của London được lưu trữ trong 28 ngày mới xoá! Thiết lập như vậy sẽ đòi hỏi dung lượng lưu trữ khổng lồ!

Công tác bảo trì camera

Camera giám sát thường được lắp đặt bên ngoài các ngôi nhà/toà nhà, và chúng phải "chống chọi" trong nhiều điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Như tất cả các thiết bị công nghệ khác, các camera giám sát đều dễ bị hư hại và hao mòn. Những camera có phần ống kính nhỏ có thể bị bẩn hoặc đọng nước, làm giảm chất lượng hình ảnh. Một số camera rẻ tiền hơn sẽ khó có thể chống chịu trước điều kiện thời tiết xấu, và do đó sẽ cần phải được vệ sinh hoặc thay thế linh kiện thường xuyên. Mạng nhện và ống kính bẩn tưởng như chỉ là những vấn đề nhỏ đối với một mạng lưới giám sát công nghệ cao như vậy; tuy nhiên, chúng hoàn toàn vẫn là nguyên nhân tiềm ẩn dẫn đến việc các cảnh quay có chất lượng kém.

Định dạng

Chất lượng của đoạn video giám sát cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi nền tảng mà bạn xem. Các video tin tức hoặc video trên YouTube có thể đã trải qua nhiều lần nén và giảm độ phân giải trước khi được phát cho người xem theo dõi. Các đoạn video giám sát không cần phải đạt chất lượng tuyệt hảo để phục vụ mục đích giải trí của con người, mà thường được dùng làm bằng chứng có thể chấp nhận của các nhà chức trách.

Cắt hình

Có lẽ một trong những điều quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng của các đoạn video giám sát là vì chúng thường bị cắt cúp hình ảnh – điều này những người thường xuyên sử dụng điện thoại thông minh để chụp ảnh hiểu rõ nhất. Các camera giám sát thường được thiết lập để quay được khung cảnh góc rộng nhất có thể để ghi lại càng nhiều hoạt động và chi tiết trong khu vực nó được lắp đặt. Sau đó, khi kiểm tra đoạn phim, người ta thường chỉ cần trích xuất hình ảnh gương mặt của một người hoặc một chi tiết rất nhỏ trong hình (chẳng hạn như biển số xe). Video sẽ được cắt cúp để chỉ trích xuất phần thông tin mà người ta cần. Khi cắt một bức ảnh chụp bằng điện thoại để có một bài post Instagram hoàn hảo, bạn sẽ thấy độ phân giải của ảnh giảm nhẹ một chút. Về mặt kĩ thuật, điều này đồng nghĩa với việc bạn đang kéo giãn một số lượng pixel nhỏ hơn để lấp đầy một khoảng không gian có kích thước lớn hơn, dẫn đến việc bức ảnh bị mờ đi và nhiễu hạt. Khi đoạn clip về một vụ cướp cửa hàng tiện lợi quay bằng camera giám sát được phát trên các kênh tin tức, nó thường đã bị cắt bỏ một số chi tiết không cần thiết hoặc nhạy cảm từ trước đó, và do vậy sẽ có chất lượng thấp hơn.

Nói tóm lại: Các cảnh quay từ camera an ninh thường bị nhiễu hạt và có chất lượng kém là độ phân giải hình ảnh và thuật toán nén, đặc thù của khung cảnh thường được ghi hình, và các thao tác "cắt cúp" thường được áp dụng để phóng to các nhân vật và chi tiết trong khung hình, cùng một số nguyên nhân khác.

Quang Huy theo ScienceABC