Vor langer Zeit haben wir im Biologie-Unterricht gelernt, wieso das menschliche Auge die Welt bei Dunkelheit so farblos wahrnimmt – irgendwas mit Zapfen und Stäbchen. Aber warum liefern die meisten Nachtsichtkameras eigentlich auch nur monochrome Bilder? Und wie schaffen es die neuesten Überwachungskameras für Privatanwender die Nacht doch buchstäblich zum Tag zu machen? TP-Link, Spezialist für Smart-Home und Netzwerkinfrastruktur, hat nicht nur solche modernen Kameras im Produktportfolio, sondern möchte im Folgenden auch Antworten auf die obigen Fragen geben.
Das menschliche Auge: von Zapfen und Stäbchen
Wie war das nochmal, damals im Bio-Unterricht? Unsere Netzhaut verfügt über zwei verschiedene Zellarten zur Wahrnehmung von Licht: Die eher kegelförmigen Zapfenzellen sind für das Farbsehen verantwortlich, während die länglichen Stäbchen sehr lichtempfindlich sind und bei Dunkelheit aktiv werden. Diese Aufgabenaufteilung liegt wiederum in den in beiden Zelltypen vorhandenen sogenannten Sehpigmenten Photopsin und Rhodopsin begründet. Trifft Licht auf diese Sehpigmente, kommt es durch chemische Reaktionen zu deren Spaltung und zur Aktivierung der Zellen sowie dem Auslösen von Nervenimpulsen. Dabei wird Photopsin erst bei relativ großer Lichteinwirkung gespalten (also Helligkeit), Rhodopsin bereits bei wenig Licht. Somit werden also nachts respektive bei schlechten Lichtverhältnissen vornehmlich die Stäbchen durch die Spaltung des Rhodopsin aktiviert – und die senden nur Informationen über die wahrgenommene relative Helligkeit beziehungsweise Dunkelheit an das Gehirn, was im Ergebnis zu einer Schwarzweiß-Sicht führt.
Kameras haben aber keine Zellen und Pigmente … oder?
In Nachtsichtkameras gibt es zwar weder Photopsin noch Rhodopsin und auch Stäbchen oder Zapfen würde man vergebens suchen. Aber digitale Kameras verfügen über Bildsensoren, die in ihrer Funktion und Aufgabe der menschlichen Netzhaut entsprechen – und die müssen ganz ohne die Unterstützung von Stäbchen auskommen. Ist kein oder wenig Umgebungslicht vorhanden, sehen digitale Bildsensoren also buchstäblich schwarz. Grundsätzlich gibt es im Bereich der konventionellen Überwachungskameras zwei Möglichkeiten, dem entgegenzuwirken: Infrarot und Spotlight. Weitere Technologien wie Restlichtverstärkung und Wärmebilderzeugung kommen zwar zum Beispiel in Nachtsichtgeräten ebenfalls zum Einsatz, spielen aber bei kommerziellen Überwachungskamera für Privatanwender keine große Rolle.
Kameras mit Spotlights oder Scheinwerfern sind natürlich keine echten Nachtsichtkameras, sondern hellen die Umgebung – wie mit Taschenlampen ausgerüstete Schüler auf einer Nachtwanderung – einfach künstlich auf. Das so erzeugte Licht hat bei der Überwachung Vorteile (farbiges Kamerabild, zusätzliche Abschreckung), aber auch Nachteile (Lichtreflexionen im Bild, Störung von Anwohnern).
Infrarotkameras verfügen in der Regel über mehrere integrierte IR-LEDs, welche die zu beobachtende Umgebung mit dem für Menschen nicht sichtbaren Infrarotlicht bestrahlen und dann – ganz wie bei sichtbarem Licht – die zurückgeworfenen Reflektionen mit dem IR-empfindlichen Bildsensor sichtbar machen. Da es sich dabei aber eben um Licht aus dem begrenzten Infrarot-Wellenspektrum handelt, kann das resultierende Überwachungsbild lediglich schwarzweiß dargestellt werden.
Wie schaffen es die Tapo C325WB und die C520WS dann aber, auch nachts taghelle, farbige Bilder zu erzeugen?
Die neueste Generation der Überwachungskameras für Privatanwender, zu der beispielsweise die Modelle Tapo C325WB und Tapo C520WS von TP-Link gehören, nutzen eine Kombination moderner Technologien und Bauteile, um auch bei Dunkelheit taghelle, farbige Bilder zu erzeugen. Diese sogenannten Sternenlicht- oder Starlight-Kameras verfügen über vergleichsweise große Blendenöffnungen, besonders lichtempfindliche Bildsensoren und nutzen zusätzlich noch KI-Algorithmen, um auch bei widrigsten Lichtbedingungen noch helle sowie farbige Bilder zu erzeugen.
Die Tapo C520WS ist mit einem F1.6.Objektiv ausgestattet, während die Tapo C325WB sogar über ein F1.0-Objektiv mit Superblende verfügt, das viermal mehr Licht einfängt als ein F2.0-Objektiv. Die C325WB setzt überdies auf einen großen 1/1.79“-Bildsensor, der eine 2,7-mal größere Zielfläche aufweist als ein herkömmlicher 1/3“-Sensor und so auch aus wenig Licht viel Bild machen kann.
Dank der großen Blendenöffnungen und den empfindlichen Bildsensoren reicht diesen Kameras also schon minimales Umgebungslicht – zum Beispiel das namensgebende Sternenlicht. Die KI-Algorithmen tun dann ihr Übriges, um die Ergebnisse hinsichtlich Schärfe, Sättigung, Kontrast und Helligkeit zu optimieren. Im Ergebnis produzieren die beiden Starlight-Color-Vision-Kameras dann auch bei nahezu völliger Dunkelheit taghelle Bilder ohne Reflexionen oder dunkle Randbereiche, und das mit besonders weitem Sichtfeld und in einer Auflösung von bis zu 2K QHD.
Personen- und Bewegungserkennung, breiter Sichtbereich, flexibler Speicher und noch viel mehr …
Sowohl die C325WB als auch die C520WS verfügen neben ihren fantastischen Nachtsichtfähigkeiten über zahlreiche weitere Qualitäten und Features, die sie zu perfekten Lösungen für die Überwachung von Außenbereichen machen: Beide Modell können mithilfe von KI-Algorithmen Personen, Tiere und Fahrzeuge erkennen sowie innerhalb oder außerhalb von vom Nutzer festgelegten Zonen Bewegungen registrieren und melden. Die C325WB verfügt dazu über ein breites Sichtfeld von bis zu 127°, während die C520WS dank ihrer Schwenk- und Neigemechanismus sogar 360° in der Horizontalen und 130° vertikal abdecken kann.
Die von den nach IP66-Standard wetterfesten Kameras aufgenommenen Bilder und Video können wahlweise lokal auf einer microSD-Karte oder kabellos in der Cloud abgespeichert werden. Und mit ihren integrierten 2-Wege-Audio-Fähigkeiten können Nutzer beispielsweise Paketboten auch aus der Ferne bitten, Lieferungen auf dem Grundstück abzustellen oder zu einem anderen Zeitpunkt wieder zu kommen.
Natürlich verfügen beide Kameras über zahlreiche weitere nützliche Features und Funktionen – alle Informationen und Spezifikationen finden sich auf tp-link.com/de.
