Основными устройствами в системах видеонаблюдения являются видеокамеры и видеорегистраторы DVR. На данный момент наибольшее применение получили видеокамеры на основе ПЗС-матриц. Основные производители матриц — Sony, Sharp, Panasonic,Samsung, LG, Hynix. Их использование позволило создать доступные по цене и достаточно высококачественные изделия широкого применения. Обычно разница между камерами, основанными на матрицах разных производителей, проявляется в сложных условиях освещения. В линейке каждого производителя присутствуют как дешевые и стандартные по параметрам матрицы, так и матрицы повышенного разрешения и/или повышенной чувствительности. В 2015 году лучшими по соотношению цена-качество и соответственно самыми продаваемыми стали видеокамеры Hikvision и Dahua. Dahua Technology и Hikvision – две крупных компании, темпы развития которых удваиваются с каждым годом. Компании имеют собственные патенты на изобретения, огромные производственные мощности и производят видеокамеры в том числе на условиях OEM/ODM для других производителей. В 2014 году компания Dahua вышла на рынок РФ под собственным брэндом.
По конструктивным особенностям камеры можно разделить на следующие типы:
Модульная видеокамера — бескорпусное устройство в виде однослойной печатной платы, наиболее распространён размер 32×32 мм, предназначена для установки в термокожухи, полусферы и т. п.
Минивидеокамера — видеокамеры в квадратных или цилиндрических корпусах, обычно применяемых как готовое изделие для установки внутри помещений.
Корпусная видеокамера — наиболее распространённый форм-фактор устройств, называемый также камера стандартного дизайна или Box camera. Превалирующее количество устройств данного типа поставляется без объектива и кронштейна крепления, оставляя потребителю возможность наиболее гибкого конфигурирования конечного устройства, при использовании с термокожухом возможно использование устройства вне помещения.
Купольная видеокамера, также известная как Dome camera — корпус представляет собой полусферу или шар, прикреплённый к основанию. Может быть выполнена как из пластика, так и из металла.
Управляемые (поворотные или скоростные видеокамеры) — комбинированное устройство, состоящее из камеры, трансфокатора и поворотного устройства. Наибольшее распространение получили так называемые интегрированные камеры, выполненные в виде купола.
Гиростабилизированные видеокамеры — видеокамеры, используемые на подвижных объектах с целью получения стабилизированного изображения.
По типу выходного сигнала видеокамеры подразделяют на аналоговые и цифровые. Большинство цифровых камер передают сигнал по стандартной компьютерной сети типа Ethernet — так называемые IP-камеры.
По способу передачи данных видеокамеры делятся на проводные и беспроводные. Последние имеют в своем составе передающее устройство и антенну. Беспроводными в том числе являются цифровые IP-камеры, передающие изображение по радиоканалу сети Wi-Fi — так называемые Wi-Fi-видеокамеры.
IP видеокамеры предназначены для наблюдения за объектами, находящимися в непосредственной близости от абонента. В основном, это охрана периметра зданий, контроль коридоров и комнат в помещении. Возможности камер, основанные на аппаратной логике HiSilicon Technologies и Texas Instruments, предполагают высокую производительность устройства при максимальных разрешениях в формате HD. Встроенное инфракрасное излучение на камерах обеспечивает улучшение ночной съемки на расстоянии до 150 м.
2. В чем главное отличие IP-камер и аналоговых камер видеонаблюдения?
4. Из чего состоит аналоговая и IP-камера?
5. Что определяет качество изображения видеокамеры?
6. Какие характеристики являются основными для светочувствительных матриц?
7. Какие основные типы матриц существуют?
8. Почему разрешение матриц измеряется в пикселях и телевизионных линиях?
9. Что такое разрешение QCIF, CIF, 2CIF, 4CIF, D1?
10. Что такое светочувствительность матрицы?
11. Что такое размер светочувствительной матрицы?
12. Что такое матрица день/ночь?
13. Почему до сих пор используются черно-белые матрицы?
14. Что такое блок компрессии изображения и для чего он нужен?
15. Что такое кодек и какие форматы сжатия применяются в IP-камерах?
19. Что такое сетевой интерфейс Ethernet?
20. Что такое беспроводной интерфейс?
21. Что такое последовательные порты?
22. Что такое тревожные входы/выходы?
23. Что такое детектор движения?
24. Как можно организовать питание IP-камеры?
25. Как выбрать объектив для IP-камеры?
26. Что такое термокожух и зачем он нужен?
29. Как подключить IP-камеру к компьютеру?
30. Как подключить IP-камеру к локальной сети?
31. Что такое коммутатор Ethernet?
32. Как получить доступ к IP-камере через Интернет?
34. Что такое маршрутизатор (роутер)?
35. Что такое PoE?
36. Что такое ONVIF?
37. Как угол обзора камеры зависит от размера матрицы?
38. Как работают PIR (Passive Infra Red)- датчики?
1. Что такое IP-видеокамера?
IP-видеокамера ― это видеокамера, имеющая встроенный веб-сервер, сетевой интерфейс (Ethernet или Wi-Fi) и подключающаяся непосредственно к LAN/ WAN/ Internet сети. Многие IP-камеры имеют такие дополнительные функции, как: детекторы движения, отправка сообщений по e-mail, работа с модемом, подключение внешних датчиков и многое другое. Пользователи могут обращаться к камере посредством стандартного веб-браузера или специального программного обеспечения, как правило, поставляемого вместе с камерой. В зависимости от настроек и политики сетевой безопасности, доступ к видеоизображению, полученному IP-камерой, может быть открыт всем пользователям сети или только авторизованным пользователям.
2. В чем главное отличие IP-камер и аналоговых камер видеонаблюдения?
Главное отличие IP-видеокамеры от обычной аналоговой камеры видеонаблюдения ― это наличие в IP-камере встроенного кодера, который преобразует сигнал светочувствительной матрицы в цифровой поток. В аналоговой камере сигнал со светочувствительной матрицы непосредственно подается на выход видеокамеры.
3. Почему происходит массовый переход от систем аналогового видеонаблюдения к цифровым системам видеонаблюдения на основе IP-камер?
Некоторое время назад IP-видеонаблюдение еще не существовало, и были очень популярны аналоговые системы видеонаблюдения. Они и сейчас занимают свое место на рынке и стоят достаточно дешево. Многие руководители служб безопасности отдают им предпочтение, но вскоре эти системы видеонаблюдения окончательно отойдут в прошлое. Почему?
Дело в том, что аналоговые системы работают следующим образом: они действуют по телевизионным стандартам, а это значит, что самую большую картинку, которую они могут выдать всего–то 704 х 576, и с разрешением камер этот параметр никак не связан. То есть, картинка в любом случае будет слишком маленькая. Если случится необходимость рассмотреть ее более детально, это может закончиться лишь рассматриванием пикселей, а не того, что нужно. Конечно, если наблюдаемый объект не относится к казино или какому-то важному промышленному объекту, такого разрешения может быть вполне достаточно. Но у аналоговых охранных систем есть и другие «ограничители». Например, количество точек доступа достаточно небольшое – всего-то несколько единиц. К тому же, для того, чтобы расширить возможности аналоговых систем, ресурсов не хватает, а оборудование нужно постоянно и дорогостоящее.
С появлением IP-систем все изменилось. Они обладают множеством преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. В своей работе они используют IP-протоколы, позволяющие в режиме реального времени постоянно контролировать все то, что происходит на наблюдаемом объекте. Достаточно лишь подключить имеющееся устройство к сети Интернет. Даже IPhone и мобильный телефон подойдет для этого, важно лишь, чтобы данный аппарат имел камеру видеонаблюдения. Кроме этого, очевидным преимуществом является то, что эти системы наблюдения не привязаны к стандартам, и они совершенно не ограничены по размеру кадра. Во время увеличения картинки (использования цифрового zoom) качество картинки не меняется. В архив запишется именно форма 640 х 480 пикселей, и ничего дополнительно уменьшаться не будет. Несомненным плюсом работы IP-системы является то, что видео передается уже в формате HDTV.
Камеры передают мегапиксельное разрешение, что, в свою очередь, также обладает преимуществами по сравнению с аналоговыми системами. Одно из таких преимуществ – увеличение изображения происходит без потери качества. В аналоговых видеосистемах это невозможно. Конечно, можно сделать изображение большим, но при этом оно будет размытое – качество пострадает. А если подвергнуть увеличению то, что поступило с мегапиксельной IP-камеры, то изображение не потеряет своих качеств. Еще одно преимущество – изображение можно поворачивать и наклонять за счет панорамирования наклона, то есть, можно рассмотреть различные участки наблюдаемой территории, а с помощью оптического зума – приближать нужную картинку.
Ещё одно важное преимущество – есть возможность в мегапиксельных IP-камерах применить цифровой PTZ. Что это такое и как это работает? К примеру, у нас есть широкоформатный объектив. Но вся картинка, например, нам не нужна. С помощью PTZ можно, без потери качества изображения, приблизить какой-то определенный интересующий нас объект и наблюдать за ним, причем изображение будет отличной четкости. Кстати, благодаря этой функции одна камера может заменить собой до 4 аналоговых. Если подсоединить к мегапиксельной камере широкоугольный объектив, то в специальном ПО этой камеры можно будет выделить 4 участка, которые можно будет увеличить или уменьшить по собственному усмотрению, и в архив, а также на экран мониторов будет выводиться четыре изображения – как будто у нас есть четыре отдельные камеры видеонаблюдения.
4. Из чего состоит аналоговая и IP-камера?
IP-камера похожа на аналоговую камеру, но имеет дополнительные узлы в своем составе.
| Компонент | Аналоговая камера | IP камера |
|---|---|---|
| Светочувствительная матрица | есть | есть |
| Объектив | есть | есть |
| Оптический фильтр | возможен | возможен |
| Процессор обработки видеосигнала | возможен | есть |
| Блок компрессии (сжатия) видеоизображения | нет | есть |
| Микрофон | возможен | возможен |
| Звуковой выход | нет | возможен |
| ОЗУ | нет | есть |
| Флэш-память | нет | есть |
| Сетевой интерфейс | нет | есть |
| Беспроводной интерфейс | нет | возможен |
| Последовательные порты | нет | возможен |
| Тревожные входы/ выходы | нет | возможно |
| Детектор движения | нет | есть |
| Источник питания | есть | +, в том числе питание и передача данных по одному кабелю |
| Термокожух | При установке на улице | При установке на улице |
В качестве светочувствительной матрицы используется полупроводниковая CCD или CMOS-матрица, преобразующая падающий свет в выходной электрический сигнал.
Объектив ― это система линз, предназначенная для проецирования изображения объекта наблюдения на светочувствительный элемент камеры. Объектив является неотъемлемой частью камеры, поэтому от правильности его выбора и установки зависит качество видеоизображения.
Процессор обработки видеосигнала предназначен для обработки сигнала, поступающего со светочувствительной матрицы, и преобразования его в цифровой вид. Процессор может улучшать качество изображения камеры.
Микрофон и звуковой выход. В аналоговой системе передача звука невозможна, разве что в случае прокладки соответствующего кабеля к цифровому видеорегистратору. Сетевая IP-камера решает эту проблему путем регистрации звука самой камерой, синхронизации его с видеосигналом и отправки его для прослушивания и/или записи по той же сети. Аудиосвязь может быть полностью двунаправленной, что позволяет собеседникам вести разговор через переговорные устройства. Такие звуковые устройства дешевы и легки в установке.
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство ― оперативная память) ― служит для хранения временных данных. Многие IP-камеры имеют так называемый видеобуфер. Это часть ОЗУ, зарезервированная для записи и временного хранения видеокадров. Информация в видеобуфере обновляется циклически, то есть, новый кадр записывается вместо самого старого.
Флэш-память хранит редкоперезаписываемые данные. Например, настройки камер и прошивку, управляющую работой IP-камеры.
Сетевой интерфейс Ethernet служит для подключения IP-камеры к сети стандарта Ethernet 10/100 Мбит/с.
Беспроводной интерфейс служит для подключения IP-камеры к беспроводной сети Wi-Fi и позволяет осуществлять наблюдение там, где затруднено кабельное подключение или необходима полная мобильность.
Тревожные входы/выходы служат для подключения к веб-камере датчиков тревоги. При срабатывании одного из датчиков генерируется сигнал тревоги, в результате чего процессор веб-камеры компонует набор кадров, записанных в видеобуфер до, после и в момент поступления сигнала тревоги. Этот набор кадров может отсылаться на заданный e-mail адрес или по FTP.
Каждая IP-видеокамера имеет свой собственный IP-адрес, встроенный процессор и встроенное программное обеспечение, что позволяет ей функционировать в качестве веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента и клиента e-mail. Современные сетевые видеокамеры имеют также множество дополнительных привлекательных функций, таких как детектор движения, питание по PoE, настройки и коррекция видеоизображения, передача звука и т.д.
5. Что определяет качество изображения видеокамеры?
Главный компонент любой видеокамеры – неважно, аналоговой или IP-камеры – определяющий на 90% качество изображения, выдаваемого камерой ― это светочувствительная матрица.
Качество изображения камеры – ее способность работать в условиях низкой освещенности или в уличных условиях – в первую очередь зависит от характеристик светочувствительной матрицы.
Хорошие матрицы стоят дорого, поэтому камеры на их основе тоже не могут быть слишком дешевыми.
Светочувствительные матрицы (сенсоры) бывают двух основных типов ― CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП).
CCD (Charge-Coupled Device) матрица ― светочувствительная матрица, изготовленная по технологии «приборов с зарядовой связью».
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) матрица ― светочувствительная матрица, изготовленная по технологии металл-оксид-полупроводник структура (КМОП).
Матрицы CMOS гораздо дешевле по сравнению с CCD-матрицами. На основе технологии CMOS можно делать сенсоры с большим количеством мегапикселей, и стоить они будут недорого (по сравнению с CCD). Но шумы CMOS-матрицы не могут обеспечить изображение такого качества, которое наблюдается у камер с CCD-матрицами, хотя в последнее время в этом наметился прогресс.
Так как CMOS-матрицы дешевле CCD, производители IP-камер очень часто вместо стандартных CCD-матриц для видеонаблюдения используются более дешевые CMOS-сенсоры. Хотя CMOS-сенсоры имеют более низкую чувствительность и не слишком хорошую цветопередачу, их использование позволяет сильно удешевить устройство, поскольку эти сенсоры представляют собой «все в одной микросхеме» с цифровым выходом данных. Плюс такого решения ― это его цена.
6. Какие характеристики являются основными для светочувствительных матриц?
Основные характеристики светочувствительной матрицы ― это разрешение в пикселях и телевизионных линиях, размер, чувствительность, тип матрицы и тип развертки.
7. Какие основные типы матриц существуют?
Светочувствительные матрицы (сенсоры) бывают двух основных типов ― CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП).
- CCD (Charge-Coupled Device) матрица ― это светочувствительная матрица, изготовленная по технологии «приборов с зарядовой связью».
- CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) матрица ― это светочувствительная матрица, изготовленная по технологии комплементарной металл-оксид-полупроводник структуры (КМОП).
Матрицы CMOS гораздо дешевле по сравнению с CCD-матрицами. На основе технологии CMOS можно делать сенсоры с большим количеством мегапикселей, и стоить они будут недорого (по сравнению с CCD). Но шумы CMOS-матрицы не могут обеспечить изображение такого качества, которое наблюдается у камер с CCD-матрицами, хотя в последнее время в этом наметился прогресс.
Так как CMOS-матрицы дешевле CCD, производители IP-камер очень часто вместо стандартных CCD-матриц для видеонаблюдения используются более дешевые CMOS-сенсоры. Хотя CMOS-сенсоры имеют более низкую чувствительность и не слишком хорошую цветопередачу, их использование позволяет сильно удешевить устройство, поскольку эти сенсоры представляют собой «все в одной микросхеме» с цифровым выходом данных. Плюс такого решения ― это его цена.
Однако, пока IP-камеры с CMOS-матрицами не могут обеспечить такой чувствительности, как IP-камеры с CCD матрицами, хотя прогресс в качестве изображения заметен.
8. Почему разрешение матриц измеряется в пикселях и телевизионных линиях?
Важный параметр видеокамеры — разрешение. Этот параметр определяет возможности камеры по воспроизведению мелких деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность, информативность картинки.
Разрешение камеры в пикселях — это размер изображения, выдаваемый камерой по горизонтали и вертикали. Качество изображения, выдаваемого камерой, разборчивость мелких деталей, цветопередача и много другое никак не связаны с физическим разрешением матрицы в пикселях, две камеры с одинаковым разрешением могут выдавать абсолютно разную по качеству картинку.
Поэтому, для сравнения объективных параметров качества матрицы используют разрешение в телевизионных линиях ТВЛ, то есть количество линий, которое можно разглядеть на изображении. Этот параметр зависит не только от числа пикселей в матрице, но и от параметров электронной схемы камеры, от качества изготовления матрицы и от качества объектива. В большинстве случаев разрешения 380-400 ТВЛ вполне достаточно для наблюдения. Существуют камеры, имеющие более высокое разрешение — 520-540 ТВЛ. Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и многое другое). Разрешение цветных камер несколько хуже, чем черно-белых.
9. Что такое разрешение QCIF, CIF, 2CIF, 4CIF, D1?
Данная аббревиатура используется при обозначении разрешения цифровых систем записи видеосигнала:
- QCIF — 176×144 пикселей (PAL), 176×120 пикселей (NTSC)
- CIF — 352×288 пикселей (PAL), 352х240 пикселей (NTSC)
- 2CIF (то же, что и Half D1) — 704х288 пикселей (PAL), 704х20 пикселей (NTSC)
- 4CIF (то же, что и D1) — 704х576 пикселей (PAL), 704х480 пикселей (NTSC)
10. Что такое светочувствительность матрицы?
Светочувствительность (или просто — чувствительность) матрицы характеризует степень ее реакции на условия окружающего освещения, то есть, чем меньшее количество световой энергии необходимо для получения нормального изображения, тем выше светочувствительность матрицы. Самая частая причина получения изображений низкого качества — плохая освещенность объекта. Вообще, чем лучше освещенность, тем лучше изображение.
Существуют матрицы «день/ночь», способные при падении освещенности переходить в режим черно-белого изображения, при этом также возможно включение инфракрасной подсветки камеры для продолжения наблюдения в полной темноте.
Люкс (Lux) — стандартная величина для измерения освещенности.
| Типичные значения освещенности: | |
|---|---|
| Дневное, естественное освещение на улице в солнечную погоду | 5000…100000 лк |
| Дневное, естественное освещение на улице в облачную погоду | порядка 5000 лк |
| Магазины, супермаркеты | порядка 750…1500 лк |
| Офис или магазин | 50-500 лк |
| Холлы гостиниц | 100…200 лк |
| Стоянки автотранспорта, товарные склад | 75…30 лк |
| Сумерки и хорошо освещенная автомагистраль ночью | 10 лк |
| Места зрителей в театре | 3…5 лк |
| Больница в ночное время, глубокие сумерки | 1 лк |
| Ночное естественное освещение на улице при полнолунии | 0,1…0,3 лк |
| Лунная ночь (1/4 Луны) | 0,05 лк |
| Безлунная ночь | 0,01 лк |
| Ночное естественное освещение на улице при свете звезд | 0,003…0,1 лк |
В характеристиках камер всегда указывается МИНИМАЛЬНЫЙ уровень освещенности, при котором камера еще что-то видит, однако, это не значит, что изображение, выдаваемое камерой в это время, будет высокого качества. Рекомендуется выбирать чувствительность камеры больше по крайней мере, в 10 раз, чем предполагаемый минимальный уровень освещенности.
11. Что такое размер светочувствительной матрицы?
Исторически сложилось так, что размеры матриц для фото- и видеотехники определяются в виде условной длины, приведенной к диагонали доисторического видикона, при этом обозначаются в виде дроби с размерностью в дюймах, например 1/4″, 2/3″, 1/2″ и так далее. Таким образом, матрица 1/2″ оказывается крупнее, чем 1/3″.
Естественно, чем больше физические размеры матрицы (при том же количестве пикселей), тем более высоко качество получаемого изображения (за счет большего размера каждого светочувствительного элемента). Как следствие, тем больше динамический диапазон, устойчивость к шумам и угол обзора камеры при прочих равных условиях. Но за качество, которое обеспечивает крупная матрица, приходится платить: увеличение размеров матрицы в разы увеличивает цену камеры, а также требует более дорогого объектива.
Итак, по свои размерам матрицы делятся на 1/4″, 1/3”, 1/2″, и так далее.
12. Что такое матрица день/ночь?
12. Что такое матрица день/ночь?
До недавнего времени камеры видеонаблюдения подразделялись на черно-белые и цветные. По мере увеличения доли цветных камер, все больше проявлялся их главный недостаток — в 5-10 раз более низкая чувствительность по сравнению с черно-белыми камерами. Для повышения чувствительности было предложено в ночное время переводить цветные камеры в черно-белый режим. Так появились камеры класса «день/ночь», работающие днем в цветном режиме, а при уменьшении освещенности переходящие в черно-белый режим.
За счет работы в черно-белом режиме чувствительность таких камер лишь немного уступает черно-белым светочувствительным матрицам.
13. Почему до сих пор используются черно-белые матрицы?
Камеры на основе черно-белых матриц часто выбирают профессионалы старой закалки при модернизации аналоговой системы видеонаблюдения до цифровой.
Применение таких матриц целесообразно в том случае, когда цветное изображение получить все-равно невозможно из-за недостатка освещенности, а также, если информация о цвете объектов наблюдения не является критичной.
Черно-белые матрицы до сих пор являются наиболее чувствительными и позволяют использовать видеокамеры на их основе в местах с очень слабым освещением даже при отсутствии подсветки наблюдаемых объектов.
14. Что такое блок компрессии изображения и для чего он нужен?
В состав сетевой камеры входит схема компрессии видео, аудио (при наличии микрофона). Он преобразует сигнал, поступающий со светочувствительной матрицы и микрофона в цифровой вид для дальнейшей передачи по сети. Кроме того, он кодирует (сжимает) изображение, так как передача несжатого изображения требует слишком много ресурсов и на практике не используется.
Если локальная сеть, к которой подсоединена IP-камера, имеет ограниченную полосу пропускания, то, во избежание переполнения сетевого трафика, целесообразно сокращать объем передаваемой информации, снизив либо частоту передачи кадров по сети, либо разрешение кадров. Большинство форматов сжатия, которые используют IP-камеры, обеспечивают разумный компромисс между этими двумя способами решения проблемы передачи видео по сети. Известные на сегодняшний день форматы сжатия позволяют получить оцифрованный поток с полосой пропускания 32 Кб – 4 Мб (при такой полосе пропускания потоки видеоданных могут работать параллельно с другими потоками данных в сетях).
В зависимости от способа кодирования (кодека, формата сжатия) может изменяться качество транслируемого изображения и требуемая пропускная способность сети.
15. Что такое кодек и какие форматы сжатия применяются в IP-камерах?
Кодек, (англ. codec — сокр. от coder/decoder («кодировщик/декодировщик» или «compressor/decompressor») — устройство или программа, способная выполнять преобразование данных или сигнала. Кодеки могут как кодировать поток/сигнал (часто для передачи, хранения или шифрования), так и декодировать — для просмотра или изменения в формате, более подходящем для этих операций. Кодеки используются при цифровой обработке видео и звука. Среди производителей наиболее популярны форматы сжатия M-JPEG (Motion JPEG), MPEG-4, H.264.
16. Что такое кодек M-JPEG?
Фактически, кодек M-JPEG (Motion JPEG) — это переходный формат от сжатия обычных фотографий к сжатию видео. Каждый кадр записывается в формате JPEG, а затем помещается в видеоряд.
17. Что такое кодек MPEG-4?
Кодек (формат) MPEG-4 был специально разработан для передачи высококачественного изображения через каналы с относительно низкой пропускной способностью, такие как Интернет или мобильная телефония. Его основные особенности:
- Устранение временной избыточности видео, учитывающее тот факт, что в пределах коротких интервалов времени большинство фрагментов сцены неподвижны или незначительно смещаются по полю;
- Устранение пространственной избыточности изображений путем подавления мелких деталей сцены, несущественных для визуального восприятия человеком;
- Использование более низкого цветового разрешения, так как установлено, что глаз менее чувствителен к пространственным изменениям оттенков цвета по сравнению с изменениями яркости.
18. Что такое кодек H.264?
Кодек H.264 — это дальнейшее развитие стандарта MPEG-4, его также называют MPEG-4 part10. В пользу H.264 говорит хотя бы то, что телевидение высокой четкости (HDTV) работает именно с помощью стандарта H.264.
По сравнению с MPEG-4, стандарт H.264 обеспечивает более качественное сжатие за счет применения более сложных схем кодирования потока. В сложных для кодирования сценах с быстрым движением обеспечиваются более плавные цветовые переходы, а сжатие похожих цветов осуществляется с меньшим битрейтом. Этот кодек лучше передает мелкие детали, так как в отличие от MPEG-2 и MPEG-4, где минимальные размеры макроблоков 16×16 и 8×8 пикселей, H.264 использует блоки до 4×4 пикселей, причем размер блоков адаптивно изменяется для каждого отдельного фрагмента. В сценах с множеством деталей или с быстрым движением объектов это дает лучшее качество изображения. При том же объеме информации и качестве изображения, архив Н.264 в среднем на 30% меньше по объему архива MPEG-4.
В начале препятствием для применения этого кодека служило то, что декодирование видео в реальном времени требует от компьютера очень мощной аппаратной части. Сейчас, с выходом на рынок многоядерных процессоров Intel и AMD, требуемый уровень производительности ПК стал доступным для широкого круга пользователей.
19. Что такое сетевой интерфейс Ethernet?
В состав IP-камеры обязательно входит сетевой контроллер Ethernet 10/100 Мбит/с, который предназначен для подключения камеры к сети Ethernet. Использование такого интерфейса позволяет включить IP-камеру в любую локальную сеть предприятия или организации, в домашнюю сеть к сети Интернет.
При этом для нужд видеонаблюдения можно использовать любые существующие сети TCP/IP Ethernet, что позволяет унифицировать сетевую инфраструктуру и избежать затрат на прокладку отдельных кабелей для видеокамер.
20. Что такое беспроводной интерфейс?
Беспроводной интерфейс позволяет подключить IP-камеру к Wi-Fi сети по радиоканалу и развернуть систему охранного видеонаблюдения там, где прокладка традиционной кабельной системы невозможна, нежелательна или экономически нецелесообразна: например, в архитектурных или культурных памятниках, на выставках, в труднодоступных местах и тому подобное.
Самый доступный и недорогой вид беспроводной связи — технология Wi-Fi в соответствии со стандартами IEEE 802.11b и IEEE 802.11g. В стандарте Wi-Fi передача данных производится на частоте 2.4-2.5 ГГц со скоростью до 54 Мбит/c (реальная скорость связи в несколько раз меньше, но ее все-равно достаточно для качественной передачи видеоизображения и звука с нескольких IP-видеокамер) на расстоянии до 30 км.
Для организации беспроводной связи по Wi-Fi требуется комплект оборудования для организации связи и наличие прямой видимости, если связь осуществляется на расстоянии более 50 метров.
21. Что такое последовательные порты?
Последовательные порты — это интерфейсы RS-232 или RS-485, которые могут использоваться для управления различными устройствами, подключенными к IP-камере, например, поворотными платформами для управления IP-камерами или исполнительными механизмами.
22. Что такое тревожные входы/выходы?
IP-камеры часто имеют контакты входов и выходов тревоги, которые позволяют подключить к камере внешние датчики (например, датчики повреждения окна или окон, датчики открывания двери и тому подобное), при срабатывании которых, камера выполняет определенные действия: например, начинает запись изображения.
К выходам тревоги можно подключить исполнительные устройства, включающиеся при срабатывании датчика движения камеры или по команде оператора: например, сирены, прожекторы и многое другое.
23. Что такое детектор движения?
Детектор движения — это модуль, основной задачей которого является обнаружение движения объектов в поле зрения камеры. Наличие детектора движения является значительным преимуществом любой из моделей сетевых IP-камер. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения настраивают с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог (тревожная запись, интеграция с другим охранным оборудованием, отправка сообщение на e-mail, FTP и многое другое).
При появлении движения в кадре и срабатывании детектора движения IP-камера может записать изображение не только в этот момент, но и за несколько минут или секунд ДО и ПОСЛЕ возникновения движения, благодаря встроенному буферу изображения.
24. Как можно организовать питание IP-камеры?
Все IP-камеры обычно имеют внешний источник питания 12 В и лишь иногда встроенный на 220 В. Чаще всего это камеры во внешнем исполнении.
Часто IP-камеры могут питаться по кабелю Ethernet в соответствии со стандартом PoE (Power over Ethernet) 802.3af, что позволяет размещать сетевые камеры в местах, где розетки сети питания 220 В недоступны, например, на крыше или потолке. Камеры можно расположить на расстоянии до 100 м от источника питания. Питание IP-камер по кабелю Ethernet является удобным средством формирования централизованной системы обеспечения питания. Можно подключить центральный источник бесперебойного питания (UPS) к коммутатору PoE, к которому подключены все IP-камеры видеонаблюдения. Такая схема обеспечивает бесперебойное питание и исключает необходимость подключения отдельного UPS к каждому устройству.
Наличие детектора активности или движения является значимым преимуществом любой из моделей сетевых камер. Детектор движения — это программный модуль, основной задачей которого является обнаружение перемещающихся в поле зрения веб-камеры объектов. Детектор движения не только обнаруживает перемещение в поле изображения, но и определяет габариты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения настраивают с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог (тревожная запись, интеграция с другим охранным оборудованием).
При поступлении сигнала тревоги с одного из датчиков в памяти веб-камеры формируется последовательность видеокадров, поступивших до, после и в момент тревоги и отправляются по заранее определенному адресу FTP или e-mail.
25. Как выбрать объектив для IP-камеры?
Типы объективов:
- без регулировки диафрагмы — для помещений с постоянным уровнем освещенности (используются в самых дешевых камерах);
- с ручной регулировкой диафрагмы — используются в помещениях с постоянным уровнем освещенности (обеспечивают возможность оптимальной подстройки);
- с автоматической регулировкой диафрагмы — для установки вне помещений и в помещениях с изменяемой освещенностью. Для того, чтобы использовать такие объективы, IP-камеры должны иметь специальный разъем для управления диафрагмой объектива. Дешевые IP-камеры не имеют выхода управления автодиафрагмой и не рекомендуются для работы на улице.
Основные характеристики объектива — это формат объектива, вид крепления, фокусное расстояние, тип диафрагмы.
Формат объектива
Это обозначение того размера матрицы видеокамеры, с которой данный объектив предназначен работать: например, 1/4″, 1/3”, 1/2″.
Вид крепления объектива (Lens Mount)
В IP-камерах используют объективы с креплением «C» или «M12». Объектив «C» имеет большие габариты и отличается лучшим качеством. Чаще всего используется с высококачественными камерами.
В последнее время часто также используется объектив с креплением «М12», особенно для бюджетных камер. При их выборе следует помнить, что они могут быть выполнены из стекла или пластмассы.
Фокусное расстояние
Определяет угол обзора видеокамеры в целом (чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора и тем крупнее отображается объект наблюдения). Существуют объективы с фиксированным фокусным расстоянием и объективы с переменным фокусным расстоянием (вариофокальные). Вариофокальные объективы удобнее, так как позволяют подстроить угол зрения камеры непосредственно при ее установке, но они немного дороже, чем объективы с фиксированным углом зрения.
Тип диафрагмы
Диафрагма предназначена для регулировки проходящего светового потока.
26. Что такое термокожух и зачем он нужен?
Очень часто камеры видеонаблюдения приходится устанавливать в уличных условиях, где они должны работать при низких температурах, повышенной запыленности и высокой влажности. Для защиты IP-камер от неблагоприятных воздействий окружающей среды их устанавливают в термокожух. Термокожух обеспечивает герметичность и необходимый температурный режим. Внутри термокожуха одновременно с камерой может размещаться беспроводное оборудование Wi-Fi, коммутаторы, медиаконверторы и многое другое.
Не следует размещать в кожухе видеокамеру со встроенным микрофоном (ничего не будет слышно). Также не следует устанавливать в кожух камеры с инфракрасной подсветкой (отражение от стекла).
27. Правда ли, что сеть IP-видеонаблюдения легко взломать и получить несанкционированный доступ к изображению видеокамер?
Для систем безопасности, к которым относится и IP-видеонаблюдение, одним из главных параметров является защищенность и конфиденциальность видеоинформации. На самом деле IP-видеокамеры намного сильнее защищены от несанкционированного доступа, чем аналоговые камеры (у последних такой защиты просто нет). Информация в сети видеонаблюдения может и должна быть защищена от несанкционированного доступа несколькими способами и иметь несколько линий защиты:
- безопасность на этапе подключения (доступа) к сети (предотвращение угрозы нелегального подключения);
- безопасность на этапе доступа к ресурсам сети (предотвращение НСД к сетевым ресурсам);
- гарантия конфиденциальности, целостности и доступности сетевых ресурсов.
Все современные локальные сети построены с использованием концепции AAA:
- авторизация (имена пользователей);
- аутентификация (права и полномочия пользователей);
- аудит (сбор статистики о том, кто и как использует ресурсы).
Следование данной концепции защиты данных от несанкционированного доступа обеспечивает надежную защиту с использованием механизмов шифрования, защитой пароля и многоуровневыми правами доступа пользователей, то есть каждый пользователь системы может делать только то, что ему разрешил администратор, при этом все действия пользователей фиксируются.
IP-камера способна перед отправкой по сети шифровать видеосигнал, что предотвращает просмотр или подмену его посторонними лицами. Систему можно также настроить на аутентификацию соединения с помощью зашифрованных сертификатов, воспринимаемых конкретной сетевой камерой, устраняя таким образом вероятность, что кто-нибудь вклинится в линию.
Сетевая камера так же способна добавлять зашифрованные «водяные знаки» в поток видеоданных с информацией об изображении, времени, расположении, пользователях, тревогах и многом другом.
При работе по беспроводным каналам связи Wi-Fi надежность и безопасность передачи данных, при следовании несложным рекомендациям, ничуть не хуже, чем в локальных сетях.
28. Что такое IP-адрес?
IP-адрес — это уникальный идентификатор устройства, подключенного к сети Интернет или к локальной сети, используемый протоколом TCP/IP для доставки и маршрутизации пакетов. IP-адрес представляет собой 32-битное двоичное число. Удобной для человека формой записи IP-адреса является запись в виде четырех десятичных чисел (от 0 до 255), разделенных точками, например, “192.168.55.160”. Каждая IP-камера имеет свой IP-адрес, который не должен совпадать с IP-адресами других устройств, используемых в одной локальной сети.
29. Как подключить IP-камеру к компьютеру?
Для того, чтобы подключить IP-камеру непосредственно к компьютеру (например, для первоначальных настроек), необходим кабель Ethernet (так называемый «патч-корд») с разъемом RJ-45. Он либо имеется в комплекте поставки сетевой камеры, либо может быть приобретен дополнительно в любом компьютерном магазине, либо изготовлен самостоятельно.
Подключите один конец кабеля в сетевую карту компьютера, другой — в соответствующий разъем IP-камеры. Затем подключите питание камеры и настройте свойства сетевого подключения сетевой карты компьютера в соответствии с инструкцией к IP-камере. Задайте нужные настройки камере, установите программное обеспечение из комплекта поставки сетевой камеры или просто наберите в адресной строке браузера IP-адрес камеры. При правильных настройках появится изображение, транслируемое камерой.
30. Как подключить IP-камеру к локальной сети?
Если в организации или в доме уже проложена локальная сеть, то достаточно включить IP-камеру в любую свободную розетку или гнездо коммутатора Ethernet.
Если локальной сети еще нет, то нужно проложить кабели Ethernet от места подключения IP-видеокамер и компьютеров к коммутатору, после чего нужно подключить оборудование к проложенным кабелям, включить коммутатор и произвести настройку сетевых свойств камер в соответствии с инструкцией по подключению для данного типа камер.
31. Что такое коммутатор Ethernet?
Коммутатор Ethernet (сетевой коммутатор, свитч, свич, (от англ. switch — переключатель), иногда неправильно – хаб) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента.
Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Управляемые коммутаторы позволяют оптимизировать работу сети, настраивая параметры качества сервиса (QoS), организовывать сети VLAN, объединять порты для увеличения пропускной способность канала связи с серверами и использовать другие функции для оптимизации пропускной способности локальной сети.
32. Как получить доступ к IP-камере через Интернет?
IP-видеокамеры имеют важное и неоспоримое преимущество — изображение с них можно увидеть в любой точке мира, где есть Интернет. Вы можете контролировать свой дом, офис, предприятие, действия своих сотрудников из любой точки земного шара.
Для того, чтобы получить доступ к камере из Интернет, нужно всего лишь настроить сетевые параметры IP-камеры и оборудования, через которое осуществляется доступ в Интернет из Вашей локальной сети.
Чаще всего на практике встречаются три варианта организации доступа к IP-видеокамерам:
- Имеется выделенный провайдером внешний статический (так называемый «белый») IP-адрес, который используется только для подключения одной IP-камеры для просмотра изображений через Интернет.
- Имеется выделенный провайдером внешний статический (так называемый «белый») IP-адрес, который используется для подключения к Интернет офисной локальной сети или сети предприятия, и который планируется использовать для подключения одной или нескольких IP-камер и просмотра изображений через Интернет.
- IP-адрес назначается провайдером динамически, то есть этот адрес каждый раз присваивается заново и изменяется в процессе работы — эта ситуация особенно характерна при работе через ADSL и GPRS.
33. Как получить доступ к IP-камере через Интернет при подключении с помощью выделенного внешнего статического IP-адреса?
Если требуется подключить несколько камер для просмотра через Интернет, а при этом имеется только один внешний выделенный статический IP-адрес, то для доступа к камерам необходимо установить и настроить маршрутизатор (роутер).
Установите маршрутизатор, подключите к порту WAN кабель провайдера Интернет, а к портам LAN ― IP-камеры и настройте так называемый виртуальный сервер (Virtual server или Port Mapping, в зависимости от модели маршрутизатора). То есть необходимо настроить переназначение портов для каждой камеры (по инструкции к маршрутизатору. Обычно, для каждой камеры требуется настроить два порта ― порт Вэб и порт Видео.
34. Что такое маршрутизатор (роутер)?
Маршрутизатор (роутер) ― это устройство, обеспечивающее передачу данных между локальными сетями, имеющими разные сетевые адреса. Маршрутизаторы, чаще всего, применяются для доступа к глобальныой сети Интернет из локальной офисной сети. Маршрутизаторы отличаются количеством и типами портов, что и определяет места их использования.
Маршрутизаторы позволяют пользователям разделять единый широкополосный канал доступа в Интернет на нескольких пользователей.
35. Что такое PoE?
Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству вместе с данными электрическую энергию через стандартную витую пару в сети Ethernet.
Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009.
Согласно стандарту IEEE 802.3af, обеспечивается постоянный ток до 400 мА с номинальным напряжением 48 В (от 36 до 57 В) через две пары проводников в четырёхпарном кабеле для обеспечения максимальной мощности 15 Вт. .
Стандарт IEEE 802.3at-2009, известный также как PoE+ или PoE plus, предусматривает подачу мощности до 25.5 Вт.
36. Что такое ONVIF?
ONVIF (Open Network Video Interface Forum) — отраслевой стандарт, определяет протоколы взаимодействия таких устройств как IP-камеры, энкодеры, видеорегистраторы и системы управления видео.
Спецификация ONVIF построена на современных веб-сервисах, описываемых языком WSDL, протоколах RTP/RTSP, SOAP (XML), стандарте видеосжатия H.264, MPEG-4, MJPEG.
Важным преимуществом стандарта ONVIF является хорошая поддержка видеоаналитики, встраиваемой в конечные IP-устройства, например, камеры и энкодеры. Таким образом, устройства наблюдения могут осуществлять локальное детектирование, сопровождение и распознавание объектов. Эти оперативные метаданные вместе с видео и изображениями будут переданы через IP-сеть по протоколам ONVIF на пульт охраны и в архив.
37. Как угол обзора камеры зависит от размера матрицы?
В зависимости от размера матрицы и размера линзы можно узнать угол обзора в таблице ниже:
| Диаметр линзы | 1/3″ CCD | 1/4″ CCD |
|---|---|---|
| 2.8 мм | 89.9° | 75.6° |
| 3.6 мм | 75.7° | 62.2° |
| 4 мм | 69.9° | 57.0° |
| 6 мм | 50.0° | 39.8° |
| 8 мм | 38.5° | 30.4° |
| 12 мм | 26.2° | 20.5° |
| 16 мм | 19.8° | 15.4° |
| 25 мм | 10.6° | 8.3° |
| 60 мм | 5.3° | 4.1° |
38. Как работают PIR (Passive Infra Red)- датчики?
Любой объект, обладающий какой-то температурой, становится источником электромагнитного (теплового) излучения, в том числе – человеческое тело. Длина волны этого излучения зависит от температуры и находится в инфракрасной части спектра. Это излучение невидимо для глаза и улавливается только датчиками. Их еще называют PIR-датчиками.
PIR – это аббревиатура от слов «passive infrared» или «пассивные инфракрасные» датчики. Пассивные – потому что датчики сами не излучают, а только воспринимают излучение с длиной волны от 7 до 14 µм.
Человек излучает тепло. Его тепловое изображение в инфракрасных лучах показывает распределение температуры по поверхности тела. Более нагретые предметы выглядят светлее, более холодные – темнее, т.к. излучают меньше тепла.
PIR-датчик содержит чувствительный элемент, который реагирует на изменение теплового излучения. Если оно остается постоянным, электрический сигнал не генерируется.
Для того, чтобы датчик среагировал на движение, применяют специальные линзы (линзы Френеля) с несколькими фокусирующими участками, которые разбивают общую тепловую картину на активные и пассивные зоны, расположенные в шахматном порядке. Человек, находясь в сфере работы датчика, занимает несколько активных зон полностью или частично. Поэтому, даже при минимальном движении происходит перемещение из одних активных зон в другие, что вызывает срабатывание датчика. Фоновая тепловая картина, как правило, меняется очень медленно и равномерно. Датчик на нее не реагирует. Высокая плотность активных и пассивных зон позволяет датчику надежно определить присутствие человека даже при малейшем движении.
Russian
Armenian
English
French
German
Italian
Mongolian
Spanish