Camera’s

Camera’s in de nestruimte van gierzwaluwen is de ultieme manier om meer te weten te komen van broedresultaat en gedrag. Binnen GBN worden al sinds de oprichting van de vereniging camerawaarnemingen verzameld. Een uitgebreid artikel over de resultaten is geschreven door Rick Wortelboer en gepubliceerd in Limosa. Lees hier het artikel.

Sinds het begin van de het onderzoek binnen GBN is er veel veranderd in de techniek. Hieronder wordt een overzicht gegeven van de techniek en worden verschillende typen camera’s voorgesteld om het onderzoek voort te zetten.

Deze pagina is het resultaat van gezamenlijk inspanning van Jos Hoekstra, Ad van Uchelen, Jaap Langenbach en Rick Wortelboer. Neem voor meer informatie contact op met Rick Wortelboer (voorzitter@gierzwaluwbescherming.nl).

Dit zijn de camera’s zoals die in het cameraproject van GBN in de eerste jaren zijn gebruikt. Het zijn camera’s die een zwart-wit beeld geven met een beperkte resolutie, met ingebouwde microfoon en 6 infrarood-lampjes om in de duistere nestruimte toch een goed beeld te hebben. De analoge camera werd met een audiosnoer verbonden met een videorecorder, de game-ingang van een televisie of een converter om het beeld naar digitaal om te zetten en op de computer te kunnen laten zien.

Resolutie

De resolutie is het aantal puntjes waar een beeld mee wordt opgebouwd. Als het aantal punten klein is, dan ziet een beeld er blokkerig en vaag uit. Als een beeld veel punten bevat (een hoge resolutie heeft) dan ziet het beeld er vloeiend uit en kan er veel detail in zichtbaar zijn.

De eerste generatie camera’s van GBN waarmee de nesten van de gierzwaluwen bestudeerd werden, waren de zwart-wit camera’s van Velleman: de CAMZWBLAH mini-camera’s. Zij hebben een resolutie van 352×288 pixels. De opvolger hiervan (de kleurencamera CAMCOLBLAH2) heeft een resolutie van 682×582 pixels.

Dit zijn typische getallen voor het type beveiligingscamera’s waar we bij GBN mee werkten vanaf 2002. In termen van megapixels (waar de resolutie van moderne camera’s mee uitgedrukt wordt) is de resolutie zeer beperkt: namelijk 0.1 en 0.4 megapixel voor respectievelijk de zwartwit- en de kleurencamera’s. Vergelijk dit met de 10-14 megapixel resolutie van camera’s en telefoons, dan zie je het verschil: een factor 100 kleiner. Dit betekent dat er relatief weinig detail in de gierzwaluw-beelden te zien was.

Voor het onderzoek naar Gierzwaluwen op de nesten kan je verschillende conclusies trekken:

  1. De resolutie van de camera’s was voldoende om het onderzoek te doen: de vogels waren zichtbaar en de eieren en jongen konden worden geteld en bijgehouden.
  2. De resolutie van de camera’s was maar net voldoende voor het onderzoek: volwassen vogels, eieren en jongen waren zichtbaar (of andere factoren waren hierop van invloed, zoals ouders die op of voor de jongen zaten waardoor deze niet te zien waren), maar soms was het moeilijk om de afzonderlijke jongen te kunnen onderscheiden of om het onderscheid tussen ouders en jongen goed te kunnen maken. De resolutie speelde hierbij een rol, omdat nog al eens voorkwam dat door de beperkte resolutie de dunne witte randen van de veren van de jongen achterin de nestkast niet meer goed zichtbaar waren, waardoor het onderscheid tussen ouders en jongen niet goed gemaakt kon worden. Soms was het mogelijk om individuele vogels te onderscheiden aan bepaald kenmerken van het verenkleed. Het vermoeden bestaat echter dat er wellicht meer verschillen te zien zullen zijn als de beelden een hogere resolutie hebben en daarmee meer detail te zien geven.

Voor een vervolg van het onderzoek naar de gierzwaluwen op de nesten zoeken we daarom naar een camera met een hogere resolutie.

Maten voor de resolutie

De mate van resolutie kan uitgedrukt worden in het aantal pixels waar een beeld uit is opgebouwd (zie boven). Er zijn ook andere maten, hierbij een overzichtje:

  1. Aantal pixels (vermenigvuldig het aantal pixels in horizontale en verticale richting). Dit zegt nog niets over de vorm van het beeld (vierkant, staand of liggend). Computer-beeldschermen groeiden ondertussen van VGA (640×480, verhouding 4:3, 0.3 megapixel) via super-VGA (1024×768; verhouding 4:3, 0.8 megapixel) naar hoge resolutie-schermen van meer dan 3200×1800 pixels (verhouding 16:9, 5.5 megapixels).
  2. Verticale resolutie: vroeger werd dit uitgedrukt in het aantal beeldlijnen (horizontaal) van de televisies (240 en 340 voor de Velleman camera’s). Met de invoering van grotere TV’s (en beeldschermen in het algemeen) kwam er een grotere verticale resolutie: 720 en 1080 pixels (lijnen) en de benamingen HD-ready en HD. De manier waarop het beeld op het scherm kon worden weergegeven was lijn-voor-lijn, waarbij steeds een lijn werd overgeslagen (interlaced, zoals oude televisies werkten, bv. 720i, 1080i, wat een mindere beeldkwaliteit tot gevolg had) en alle lijnen achter elkaar van boven naar beneden (‘Progressive’, bv. 720p, 1080p).
  3. Horizontale resolutie; hierbij wordt aangegeven wat het aantal pixels in de breedte is: bv. 1080N (N staat voor ‘Native’). De verticale resolutie die hierbij hoort is 960 pixels (de helft van het aantal horizontale pixels in het HD-formaat). Tevens is hierbij de manier waarop de gegevens worden overgedragen veranderd: het hele scherm wordt nu als een blok gegevens verstuurd en niet meer lijn voor lijn. 1080N lijkt de nieuwe standaard voor beveiligingscamera’s te gaan worden.

Andere manieren van aanduiden van de horizontale resolutie bij televisies is 4K: dit betekent dat er (bij benadering) 4000 pixels horizontaal aanwezig zijn. In werkelijkheid is dit 3840 pixels. Het bijbehorend aantal pixels is 2160.  Daarnaast is er ook 8K: 7680×4320 pixels. Beide hebben een beeldverhouding van 16:9. Het aantal megapixels voor 4K is iets minder (7.9 MP) en voor 8K veel meer (32 MP) dan de resolutie van de meeste fotocamera’s.

 

In onderstaande tabel zijn de verschillende formaten onder elkaar weergegeven.

Bron

Resolutie

  

Verhouding

 

H

V

Aantal pixels

Megapixels

L / B

L : B

CAMZWMBLAH

352

288

101376

0.10

1.22

 

CAMCOLBLAH2

682

582

396924

0.38

1.17

 

High Res Bird Box Camera

752

582

437664

0.42

1.29

 
       

VGA

640

480

307200

0.29

1.33

4 : 3

SVGA

1024

768

786432

0.75

1.33

4 : 3

UVGA

3200

1800

5760000

5.49

1.78

16 : 9

       

HD-ready

1280

720

921600

0.88

1.78

16 : 9

HD

1920

1080

2073600

1.98

1.78

16 : 9

       

4K

3840

2160

8294400

7.91

1.78

16 : 9

8K

7680

4320

33177600

31.64

1.78

16 : 9

Apparatuur

Afstemmen van apparatuur op camera

Resolutie van een beeld van een camera is een ding, iets anders is wat je ervan kan zien op het beeldscherm (televisie of computermonitor). Als je beeldscherm geen 4K aankan, dan heeft het geen zin om een 4K camera aan te sluiten. Andersom geldt ook: als het signaal via de kabel (van camera of provider) geen 4K is, dan heb je geen 4K beeldscherm nodig om de beelden in volledige resolutie te kunnen bekijken.

Bandbreedte

De hoeveelheid informatie die per tijdseenheid verstuurd wordt, wordt ook wel de bandbreedte genoemd. Als je een beeld van 0.42 Megapixel (bv. van de High resolutie Bird Box camera) elke seconde wil verversen, dan heb je minimaal een bandbreedte nodig van 0.42 MP/s. Maar als je dit beeld 15 keer per seconde (ook wel aangeduid met 15 fps (frames per seconde)) wil laten verversen (om ook bewegingen te kunnen zien en niet alleen aparte fotootjes), dan heb je minimaal een bandbreedte nodig van 6.2 MP/s. Voor een HD-beeld heb je dan 15 fps * 1.98 MP = 29.7 MP/s nodig.

Apparatuur heeft vaak een beperkte bandbreedte. Voor computermonitoren geldt dat de computer intern (in de grafische chip op moederbord of videokaart) het beeld afstemt op de capaciteiten van de monitor. Apparatuur die het signaal van een camera omzet naar digitale beelden hebben vaak wel een beperking. Apparatuur voor het omzetten van het analoge camera-signaal naar digitaal signaal voor de computer kunnen meestal slechts een signaal omzetten: bv. de Terratec Grabster kan 1 signaal van 720×576 pixels aan bij maximaal 25 beeldjes per seconde (bandbreedte = 9.9 MP/s). Daarmee kan dit apparaat de beelden van de twee Velleman-camera’s prima verwerken (benodigde bandbreedte van 2.42 en 9.4 MP/s). Voor de hoge-resolutie Bird Box camera werkte dit niet (benodigde bandbreedte 10.4 MP/s). Mijn ervaringen zijn dat met de Velleman-camera’s prima te werken is met allerlei USB-analoog-digitaal converters (zoals van Terratec, König, enz.) maar dat er voor hogere resolutie camera’s naar andere oplossingen gekeken moet worden. Een mogelijkheid is om te kijken naar Game Capture kaarten/boxes. Voorbeelden: Terratec Grabster Extreme (geen PC nodig, geen streaming, externe opslag, Full HD max. 30fps, circa € 130) en Elgato HD60 (wel PC nodig, wel streaming, Full HD max, 60 fps, circa € 130). Beide kunnen dus slechts één kanaal (camera) aan.

Ook de digitale apparatuur om beelden mee vast te leggen en op harde schijf op te slaan, de zogenaamde DVR’s (Digitale Video Recorders) en NVR’s (Netwerk Video Recorder) hebben een beperkte bandbreedte. Sommige kunnen maar een snelheid van 15 beeldjes per seconde aan. Andere kunnen 1 hoge resolutie beeld met 25 fps aan, maar 2 beelden alleen met 15 fps. Of de resolutie van de beelden moet worden teruggebracht. Ook hier geldt dat kwaliteit betaald moet worden. Allerlei goedkope (minder dan € 100) versies van DVR’s en NVR’s zijn op diverse internet marktsites te vinden (o.a. aliexpress,com). Kenmerk van deze apparaten is dat de bandbreedte vaak tegenvalt maar ook dat de specificaties zoals die op de diverse websites staat vermeld, vaak vaag is en soms  aantoonbaar onjuist. Veel vertrouwen geven dergelijk websites mij dan ook niet. En veel doorvragen wordt ook niet op prijs gesteld (ervaring Jos Hoekstra). DVR’s met gespecificeerde bandbreedte van 80-160 Mb/s en hoge resoluties tot 8K zijn via betrouwbare Nederlandse leveranciers te kopen (o.a. conrad.nl, geeektech.com, netcamshop.nl en andere). Prijzen lopen van € 300-800 en meer, afhankelijk van de specificaties.

Andere eigenschappen van camera’s

Analoog signaal of digitaal signaal

De Velleman en Bird Box camera’s geven een analoog signaal: het video-signaal wordt via twee aders van een gewoon electriciteitsnoertje doorgegeven (naar een gele tulp-stekker); het audio-signaal gaat via een ander snoertje (naar een witte tulp-stekker). Het analoge signaal kan direct naar de analoge ingang van de televisie of videorecorder gestuurd worden. Voor de computer moet het worden omgezet naar USB. Hiervoor is een speciaal kastje nodig (een zogenaamd grabber).

Bij een digitale camera loopt het signaal via een ethernetkabel. Via deze kabel kan ook de stroom aangevoerd worden (zie hieronder bij Voeding van de camera). De digitale camera kan via het netwerk worden geïdentificeerd via een IP-adres (Internet Protocol adres). Voor een dergelijke camera heb je dus een netwerk nodig, via een kabel of (gedeeltelijk) draadloos (WIFI). In het laatste geval is er voor de voeding wel een aparte stroomkabel nodig.

Voeding van de camera

Analoge camera’s krijgen stroom via een 2-aderige kabel (dit kan een gewoon electriciteitsnoer zijn). Bij digitale camera’s zijn er twee mogelijkheden:

  1. Via een gewoon snoertje;
  2. Via een ethernet-kabel (zogenaamde POE-techniek: Power Over Ethernet). Zie ook verderop.

Bij gebruik van een gewoon snoer is het belangrijk dat de adapter (die het 220 Volt netstroom omzet naar een lage spanning) zich binnenshuis bevindt. Meestal kunnen meerdere camera’s op één adapter worden aangesloten. De Velleman-camera’s draaien op 9-12 Volt. Bij aansluiting op 9 Volt werden ze wat minder warm.

 

Zichthoek van de camera

De lens van de camera bepaalt hoe breed het beeld is dat op het scherm zichtbaar is. Omdat we in nestkasten werken is de afstand tussen camera en vogels vrij klein. Een lens met een grote zichthoek is dan aan te raden om zoveel mogelijk van alles wat er gebeurt in de nestkast te kunnen zien. De oude Velleman camera’s hebben een zichthoek van 92 graden (zeg maar een rechte hoek). De brandpuntsafstand van de lens is 3.5 mm. Er zijn voor diverse beveiligingscamera’s ook lenzen met een kleinere brandpuntsafstand te krijgen: met 2.8 mm wat een kijkhoek van 128 graden oplevert. Bij deze groothoek-lenzen heeft het beeld wel vaak een vertekening, vooral aan de randen van het beeld (het trekt wat krom).

Over het algemeen is een zichthoek van 90 graden voldoende, maar het kan betekenen dat je niet tegelijkertijd het nest en de invliegopening goed kan zien. Een tweede camera of een camera met een grotere zichthoek kan dit oplossen.

 

Schakelen tussen dag- en nachtzicht

Wanneer er te weinig daglicht is, schakelen de camera’s over op nachtzicht: met behulp van de ingebouwde infrarood-lampjes, wordt de nestplek verlicht. Het beeld gaat dan over van kleur naar zwart-wit. Er zijn twee manieren van schakelen:

  1. In 1 keer: bij te weinig daglicht schakelt de camera om. Het beeld kan soms even stilstaan tijdens het schakelen. Ook kan het beeld tijdelijk paars of roze kleuren;
  2. Geleidelijk: bij te weinig daglicht schakelt de camera de infrarood-lampjes geleidelijk in. Het beeld verliest heel geleidelijk kleur als het licht verder afneemt. Er is geen duidelijk omslagpunt, een deel van het beeld kan zwart-wit zijn, terwijl een ander deel nog kleur bevat. Ook rare kleuren verschijnen niet. We hebben dit gezien bij de camera’s met Sony Effio lichtgevoelige eenheid.

 

Moderne techniek

In het begin werkten de camera’s analoog. Het gemakkelijkst was om de camera met het snoer direct aan te sluiten op televisie of video-recorder. Om verder wat met de beelden te kunnen doen, is het nodig deze om te zetten naar digitaal beeld. Dit kan met zogenaamde grabbers die het signaal via een USB-kabeltje naar de computer sturen. In plaats van naar de (standaard) desktop- of laptop-computer kan het signaal ook naar een kastje met een ingebouwde harde schijf verstuurd worden. Zo’n DVR (Digitale Video Recorder) is van binnen in feite ook een computer (met chip, moederbord, in- en uitgangen voor de diverse signalen en een bijbehorend besturingsprogramma). Er zijn DVR’s met analoge ingangen, maar ook met digitale ingangen. De DVR met alleen netwerk-aansluitingen (dus alleen digitaal) wordt ook wel NVR genoemd (Netwerk Video Recorder). Een DVR (en ook een NVR) heeft vaak meerdere ingangen: er kunnen meerdere camera’s tegelijkertijd op aangesloten en dus ook bekeken worden. In ons gebruik: we kunnen meerdere nesten tegelijkertijd zien, zonder te hoeven schakelen. Dit is het voordeel van een DVR boven een aansluitng via een grabber.


Aansluitschema voor een DVR met analoge camera’s. De signalen van de camera’s gaan naar de DVR en kunnen vandaar via het netwerk en internet bekeken worden op computer en telefoon. De DVR zet het analoge signaal om naar digitaal signaal. Deze DVR heeft dus alleen een digitale uitgang.

Aansluitschema voor een DVR (NVR) met digitale ingangen. De digitale camera’s (IP-camera’s) ontvangen stroom via de ethernet-kabels vanuit de DVR.

Aansluitschema voor digitale camera’s zonder DVR. Het digitale signaal gaat via ethernetkabels naar de router en kan daarvandaan naar computer en via het internet naar een telefoon gestuurd worden. In dit schema gaan er twee kabels naar de camera, een voor de voeding en een voor het (video)signaal. De internetkabel (Cat 5 cable) zorgt voor videosignaal èn voeding. De kastjes die het signaal splitsen worden Balun’s genoemd.

De DVR heeft meestal een of meer harde schijven geïnstalleerd. Hierop kunnen de camera-beelden worden opgenomen. De hoeveelheid beelden die kan worden opgeslagen hangt af van de grootte van de harde schijf, de resolutie van de beelden, de lengte van de opname, het aantal beeldjes per seconde, de kwaliteit van de beelden en de gebruikte manier van het comprimeren van de beelden. Bij het comprimeren kan je onderscheid maken in ‘lossless’ comprimeren (waarbij geen details verloren gaan) en ‘lossy’ comprimeren (waarbij dus wel details verloren gaan).

De bandbreedte van de ingangen van de DVR en de verwerkingscapaciteit van de DVR bepaalt hoe het beeld kan worden opgeslagen. DVR’s die analoog signaal gebruiken kunnen hieruit een beperkt aantal beelden per seconde halen (‘samplen’). Voor een vloeiend beeld houden we 25 beeldjes per seconde (25 fps) aan. En het liefst in een hoge resolutie (Full HD: 1920×1080 pixels). Maar bij gebruik van een mindere camera (zoals de Bird Box camera, zie hieronder) is 1020×720 pixels eigenlijk al meer dan voldoende omdat de camera geen hogere resolutie beeld geeft.

Geluid

Geluid is nog even een puntje apart.  Er zijn DVR’s die geluid kunnen ontvangen. Bij een analoog signaal hebben ze daarvoor aparte audio-ingangen. Vaak zijn dit echter minder dan het aantal video-ingangen. Dus bij 8 video-ingangen hebben de meeste DVR’s slechts 4 audio-ingangen. Dit is van belang, want het kan natuurlijk wel heel zuur zijn als er iets leuks op een nest gebeurt, maar dat je het bijbehorende geluid niet hebt opgenomen omdat je net geen audio-ingang op die camera had aangesloten. Er bestaan wel DVR’s met evenveel audio-ingangen als video-ingangen. Ook hier geldt: hoe meer toeters en bellen, hoe duurder de apparatuur.

Draadloos of bedraad?

Camera’s kunnen via een draad of kabel aangesloten worden of hun signaal draadloos doorgeven via WIFI. De stroom komt in beide gevallen via een kabel.

Wij raden het gebruik van WIFI af. Dit heeft twee redenen:

  1. Het WIFi-signaal is vaak niet sterk genoeg, waardoor storing kan optreden. Vaak moet het signaal door een muur heen (om buiten te komen) en in het geval van gewapend betonnen muren kan dit een probleem geven. Hogere resolutie camera’s versterken dit nog.
  2. Er zijn onlangs signalen uit het Verenigd Koninkrijk gekomen dat nestkasten verlaten zijn na installatie van WIFI-camera’s. Camera’s zouden hoog-frequente (ultrasone) geluiden afgeven die met een bat-detector te horen zijn. Het is nog niet helemaal duidelijk wat er gebeurd is, maar we houden hier een slag om de arm tot we meer weten (merk en type van de camera’s, manier van aansluiten). We houden ons ook aanbevolen voor informatie van geslaagde broedgevallen voor WIFI-camera’s).

Keuze van camera en bijbehorende apparatuur

De technische informatie hierboven is redelijk ingewikkeld. Daarom worden hieronder enkele opties gegeven waarmee naar ons idee het bestuderen van de gierzwaluwen en hun nestgedrag goed mogelijk is.

Keuze 1: Analoge camera

Keuze 2: digitale camera met DVR

Waar te koop?

Dit is een zeer persoonlijke keuze. De een koopt liever in een winkel in de buurt, de ander bestelt het liever via een webwinkel en laat het uit China opsturen. In het eerste geval kan je zien wat je koopt en kan je gemakkelijk garantie en service krijgen als er iets aan de hand is of iets niet direct de eerste keer werkt. In het tweede geval is garantie en service lastiger (maar niet uitgesloten) en is het kiezen van de juiste apparatuur soms lastiger door onduidelijke of tegenstrijdige specificaties. Uiteindelijk komen de spullen in beide voorbeelden waarschijnlijk uit hetzelfde land: China. Het verschil in prijs kan de reden zijn om spullen direct in China (of andere Oost-Aziatische landen) te bestellen.

Camera’s

De Nederlandse winkels die op natuur gericht zijn, verkopen eigenlijk geen camera’s die geschikt zijn voor gierzwaluw-nestkasten. Veldshop.nl is meer gericht op zoogdieren (warmte-camera’s). Verschillende winkels (vogelbescherming, tuinadvies) verkopen alleen camera’s in combinatie met een (mezen)nestkast. Dit lijken de Velleman kleuren-camera’s CAMCOLBLAH2 met een resolutie van 682×582 pixels (zie hierboven). Lokale electronica-winkels die cameraatjes verkopen, verdwijnen steeds meer. Vogelhuisje.com verkoopt ‘ultra hires’ analoge camera’s met resolutie van 752×582 pixels en Sonia Effio sensor.

In de UK zijn diverse webshops die camera’s voor nestkasten verkopen.

Green feathers

Green Feathers (https://www.green-feathers.co.uk/) verkoopt verschillende typen. Prijzen varieren van 37 – 120 pond. Deze camera’s worden ook aangeboden via spycameracctv.com (https://www.spycameracctv.com/spy/wildlife-cameras/bird-box-cameras/). Soms verschillen prijzen en pakketten iets.


Wired Bird Box Camera. Analoge camera met een resolutie van 512×582. Dit is een instapmodel voor Keuze 1

Wired Bird Box Camera with 2MP Sony Chip & Cable Kit. Dit is een analoge Full HD camera (1920×1080 pixels; 25fps) met een sensor die geleidelijk switcht van dag- naar nacht-stand. Aanrader voor Keuze 1.

HD IP Bird Box Camera. Digitale camera met Full HD (1920×1080, maar slechts met 15fps; 720p wel met 25fps). Stroomvoorziening via internetkabel (POE). Wordt als complete set geleverd. Ook bij Green Backyard
Garden Nature
(www.gardennature.co.uk)
700TVL ‘Hi Res’ Nest Camera. Analoge camera met een resolutie van 512×582. Dit is een instapmodel voor Keuze 1 HD IP Nest Box Camera. Dit is een digitale Full HD camera (1920×1080 pixels; 25fps). Stroomvoorziening via ethernet (geen kabel en POE injector meegeleverd). Mogelijkheid voor Keuze 2 en 3. Let wel: de camera is 4 cm dik, dus met beugel steekt hij 6 cm naar voren.

Andere verkopers zijn de bedrijven die meer gericht zijn op beveiliging (de camera’s voor nestkasten zijn oorspronkelijk gemaakt voor beveiligingsdoeleinden).

SecurityCamera 2000 verkoopt bijvoorbeeld ook de analoge camera met lage resolutie (8 euro; zie hier).

In sommige projecten worden Dome camera’s gebruikt, zoals de Dahua IPC-HDBW4631R-S. 

Verder zijn er bij aliexpress.com vele aanbieders van allerlei soorten camera’s. Het is erg lastig om het goede type met de juiste specificaties te vinden. Jos Hoekstra is op het spoor gekomen van Anceye met camera’s van HQCam: kijk hier. Het is mogelijk om verschillende lenzen te kiezen: een kleine brandpuntsafstand (2.8 mm) voor een breed beeld, een wat langere brandpuntsafstand (3.6 mm) voor een normaal beeld. Prijzen 22-30 US Dollar. Hier komen mogelijk nog douanekosten bij (circa 50 euro). 

Een verwijzing naar een camera met hogere resolutie volgt zo spoedig mogelijk.