Выбор и настройка IP-камер

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91895

Аналоговые камеры являются ветеранами рынка CCTV и занимают сильные лидирующие позиции, обладая множеством полезных характеристик: высокой чувствительностью, надежностью, отработанными технологии монтажаи наработанными стандартами.
Однако IP камеры в настоящее время получают все большее распространение и постепенно вытесняют аналоговые камеры. С этим связаны и проблемы роста — отсутствие качественной и полноценной технической информации по построению, настройке и пусконаладке данных систем.

Как устроена IP-камера

Современная IP-камера является результатом объединения в одном корпусе камеры и небольшого компьютера. Принцип работы IP-камеры схематично выглядит так: объектив фокусирует изображение на светочувствительной матрице, которая преобразует оптическое изображение в электрический сигнал. После усиления сигнал передается процессору обработки для выравнивания яркости, цветности и других параметров. Далее видеопоток сжимается компрессором, после чего он готов к передаче во внешнюю сеть через Ethernet-контроллер. Всеми задачами управляет центральный процессор камеры, который помимо прочего осуществляет функции детекции движения, веб-сервера и многие другие. Как и любому компьютеру, IP-камере требуется операционная система. В качестве ОС IP-камеры обычно используют различные модификации Linux. Разберем каждый компонент камеры подробнее.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9189

ИК-фильтр

Сначала остановимся на небольшом устройстве, находящемся между матрицей и объективом камеры. Это оптический фильтр, или ИК-фильтр. Попросту говоря, это небольшая стеклянная пластина, которая не пропускает инфракрасный (ИК) свет на матрицу. Зачем она нужна? Дело в том, что матрицы чувствительны не только к видимому свету, но и к довольно большой части инфракрасного спектра. Если ИК-фильтр не устанавливать, то из-за попадания на матрицу инфракрасного спектра цвета полученного кадра будут искажены до неузнаваемости. Многие камеры оснащены специальным механическим приводом, который может устанавливать ИК-фильтр перед матрицей, а когда необходимо – его убирать. Зачем же его убирать? В ночное время, когда видимого света недостаточно, разумно убрать ИК-фильтр для того, чтобы получить дополнительный свет пусть и в ИК-диапазоне. При этом камера переводится в черно-белый режим, решая таким образом проблему искажения цветов. Этот тип камер называется камеры «день-ночь». Разные типы матриц имеют разную чувствительность к ИК-спектру и, соответственно, дают разный выигрыш в светочувствительности при убранном ИК-фильтре.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9190

Матрица

В настоящий момент CCTV-камеры используют 2 типа матриц: ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS). Для преобразования света в электрические заряды и ПЗС-, и КМОП-матрицы используют фотоэлементы. Различие же между этими матрицами заключается в том, как потом полученные электрические заряды считываются. ПЗС считывает сигнал путем последовательного переноса заряда от ячейки, где он был сформирован, на соседние, пока не дойдет до края матрицы, где будет передан на усилитель и процессор видеообработки. Представим: свет попал на фотодиод одного из пикселей ПЗС-матрицы. В результате этого образовалось несколько свободных электронов, т. е. отрицательный электрический заряд.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9191

Этот заряд должен быть каким-то образом доставлен на усилитель и далее в процессор камеры. При этом речь идет не о токе, который может передаваться по проводам, а лишь о нескольких электронах, которые, прежде чем смогут быть куда-то переданы, должны быть усилены, т. е. преобразованы в напряжение. Итак, заряд от пикселя, где он был сформирован, сдвигается на соседний пиксель и далее движется последовательно от пикселя к пикселю, пока не дойдет до края матрицы. Затем он попадает в сдвиговый регистр и таким же образом переносится последовательно от ячейки к ячейке, пока наконец не дойдет до усилителя. Здесь заряд преобразуется в напряжение, которое дальше можно уже обрабатывать с помощью процессоров. В отличие от ПЗС каждый фотодиод КМОП-матрицы имеет собственный транзистор, который преобразует заряд в электрический сигнал прямо на пикселе. Соответсвенно, в КМОП-матрицах нет такого понятия, как последовательный перенос, – считывание сигнала происходит непосредственно с пикселя. Сравним, какие преимущества дает каждая из этих технологий.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9192

Преимущества ПЗС

Высокая светочувствительность. Фотоэлемент ПЗС-матрицы обладает большей площадью, чем элемент матрицы КМОП. Каждый фотодиод КМОП-матрицы имеет транзистор и «обвязку» из сопутствующих элементов, которые забирают довольно большую площадь. Другими словами, ПЗС-матрица воспринимает больше света, чем КМОП-матрица, у которой большая площадь матрицы просто не чувствительна к свету. Следует сказать, однако, что технологии КМОП-матриц активно развиваются и на рынке появляются все более и более чувствительные матрицы, постепенно догоняя матрицы ПЗС. В настоящий момент существуют две основные технологии КМОП-матриц – это Active Pixel Sensor (APS) и Active Column Sensor (ACS). Как видно на иллюстрации, технология ACS-матрицы позволяет существенно увеличить площадь светочувствительного элемента по сравнению с матрицами APS. При выборе IP-камеры обращайте внимание не только на тип матрицы – ПЗС или КМОП, но также на технологию – ACS или APS. ACS-матрицы более чувствительны, чем APS. Низкий уровень шумов. По сравнению с КМОП ПЗС-матрица имеет минимальное количество активных электронных элементов, которые в результате нагрева могли бы вызвать тепловой шум в кадре.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9193

Преимущества КМОП

Разрешение. В настоящее время доступны относительно недорогие КМОП-матрицы разрешением 10 мпикселей и более. При этом максимальное разрешение ПЗС-матриц, используемых в CCTV, составляет всего 1 мегапиксель. Камеры, использующие КМОП, существенно дешевле аналогов на ПЗС. Компактные размеры и меньшее энергопотребление позволяют существенно уменьшать габариты камер. Физический размер матрицы. Размер матрицы определяется длиной диагонали в дюймах. Современные матрицы могут иметь следующие размеры: 2/3; 1/2,7; 1/3 и 1/4. Чем больше физический размер матрицы, тем больше света приходится на каждый пиксель, что положительно влияет на чувствительность камеры.

Процессор обработки видеосигнала

Процессор обработки видеосигнала присутствует не только в IP-, но и во всех аналоговых CCTV-камерах. Это важнейший модуль, который производит первичную обработку видеосигнала: корректирует яркость, цветность, контрастность изображения, а также выполняет более сложные операции. Вот некоторые популярные функции, выполняемые процессором обработки видеосигнала: AGC (Automatic Gain Control) – автоматическая регулировка усиления (АРУ) позволяет усилить сигнал и получить приемлемую картинку при низкой освещенности. Обычно диапазон регулировки ограничивается 10-кратным усилением, так как большее усиление приводит к значительному зашумлению видеосигнала. AWB (Automatic White Balance), или AWC (Automatic White Compensation), – автоматическая регулировка баланса белого цвета для нормализации цветопередачи. BLC (Back Light Compensation) / SBLC (SuperBLC) – компенсация фоновой засветки, которая позволяет выровнять освещенность объекта в условиях яркого заднего фона. DNR/SDNR (Digital Noise Reduction/ Super Digital Noise Reduction) – цифровой алгоритм подавления шумов. WDR (Wide Dynamic Range) – расширенный динамический диапазон для получения качественной картинки в условиях, когда одна часть кадра темная, а вторая очень яркая.

Процессор, осуществляющий компрессию

Сжатие видеопотока обычно осуществляется отдельным DSP (Digital signal processor) процессором. DSP-чип помимо собственно процессора имеет свою память, в которую и загружаются программные алгоритмы, выполняющие компрессию. В настоящее время DSP-процессоры обладают довольно внушительной производительностью, которая позволяет вести сжатие мегапиксельных потоков в формате H.264 со скоростью 30 к/с. После сжатия поток передается управляющему ПО камеры для дальнейшей передачи в сеть или записи на встроенную флеш-карту.

Центральный процессор камеры

IP-камера, по сути, является небольшим автономным компьютером. И как любой компьютер, IP-камера обладает центральным процессором (CPU), памятью, операционной системой (обычно модифицированный Linux) и программным обеспечением («прошивкой»). Данный комплекс обеспечивает общее управление работой камеры, а также позволяет реализовать дополнительные пользовательские функции. Некоторые из таких функций мы перечислим ниже. Практически все IP-камеры имеют встроенный детектор движения, анализирующий видеопоток. Обычный масочный детектор движения является простой функцией, которая выполняется центральным процессором камеры. Также все больший интерес вызывает сложная видеоаналитика, такая как, например: детектор оставленных предметов, слежение за объектами и их классификация. И все чаще эти функции переносятся с серверов видеообработки на сторону камер. В этом случае аналитические алгоритмы, как правило, выполняются отдельным DSP-процессором. Перенос видеоаналитики на сторону камеры позволяет, во-первых, использовать для обработки более качественное несжатое видео, а во-вторых, существенно разгрузить устройство видеорегистрации. Если в IP-камеру вставить флеш-карту, то управляющее ПО сможет сохранять поток на карту в виде файлов, т. е. наша камера будет выступать в роли собственно камеры и одновременно в роли регистратора. Пользователь сможет через браузер своего компьютера подключиться к камере и настроить параметры записи видео: разрешение, скорость, детектор движения. Впоследствии он также через браузер сможет скачать сохраненные файлы видеоархивов с камеры на свой компьютер.

Веб-сервер

Веб-сервер – это специальная программа. Когда вы набираете в браузере адрес вашего любимого интернет-сайта, компьютер подключается к серверу и запрашивает необходимую информацию. В ответ программа «веб-сервер» отправляет нам HTML-страничку сайта. Аналогично этому, когда в адресной строке браузера мы указываем IP-адрес камеры, веб-сервер, работающий в камере, высылает нам HTML-страничку. На этой страничке мы видим настройки камеры и видеопоток. Программное обеспечение камеры позволяет управлять сухими контактами камеры – замыкать и размыкать выходные реле либо считывать состояние входных контактов.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9194

Сетевой интерфейс

Подключение IP-камеры к Ethernet-сетям осуществляется через сетевой адаптер. Многие адаптеры камер поддерживают также функцию PoE (Power over Ethernet), позволяя камере получать по одному кабелю не только данные, но и питание. Вопрос выбора камеры можно рассматривать с трех сторон: тип камеры, качество изображения, а также ее функциональные возможности. Рассмотрим данные вопросы подробнее.

Тип камеры

Тип камеры, или физическое исполнение камеры, определяет сферу ее применения. Существуют следующие основные типы камер:

    1. Корпусная камера (Box Camera).
    2. Купольная камера (Dome Camera).
    3. Миниатюрная скрытая камера.
    4. Немеханическая псевдоповоротная купольная камера. Оператор управляет поворотом камеры, как и в случае с PTZ-камерой. При этом камера физически не движется. Она оснащена широкоугольным объективом и захватывает всю панораму от 180° до 360° сразу. Оператор же перемещает лишь виртуальное окно с помощью ПО.
    5. Скоростная поворотная купольная камера (PTZ, SpeedDome).

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9195

Возможности IP-камер позволяют снимать, оцифровывать, сжимать и передавать прямо в сеть уже готовое изображение без задержек и перебоев. IP-камеру можно подключить к сети с помощью коммутатора или точки доступа Wi-Fi. К достоинствам IP-наблюдения относится возможность получить «бесконечный» архив на основе сервера, расширенное программное обеспечение с множеством настроек и возможность наращивания системы без особых дополнительных затрат. Существует множество примеров интересных инсталляций с помощью IP-камер, например, общественный транспорт с IP-камерами на основе внутренней памяти для регистрации видеопотока или возможность мониторинга удаленных объектов по спутниковому интернету, или охрана объектов с передачей сигнала по оптоволокну.

Если взять такой относительно независимый источник, как русская Wikipedia, то достоинства и недостатки IP, будут выглядеть следующим образом.

Преимущества по сравнению с аналоговыми камерами:

  • построение масштабируемых распределённых систем видеонаблюдения;
  • широкий диапазон настроек работы камеры;
  • отсутствие двойной конвертации сигнала, свойственной аналоговым камерам;
  • отсутствие привязки к телевизионным стандартам, и, как итог, использование более высоких разрешений;
  • возможность использования прогрессивной развёртки;
  • возможность передачи аудиопотока по сети параллельно с видеопотоком.

Недостатки по сравнению с аналоговыми камерами:

  • цена на IP-камеры выше, чем у аналоговых камер;
  • светочувствительность матрицы мегапиксельных IP-камер, как правило существенно ниже, чем у аналоговых камер, что затрудняет использование IP-камер на улице;
  • необходимость декомпрессии видеопотока на компьютерной платформе (клиенте);
  • подверженность к внешнему сетевому воздействию по сети (взлому);
  • аппаратное зависание (при отсутствии функции Watchdog).

Попробуем по возможности непредвзято обсудить каждый из этих пунктов Pro et Contra.

Возможность построения масштабируемых распределённых систем видеонаблюдения. По поводу масштабируемости — не вполне однозначное преимущество. Например, маленькая аналоговая система на 4 камеры масштабируется до средней (16 — 32 камеры) без особенных проблем.

Системы, состоящие из аналоговых камер и DVR с сетевыми функциями, могут интегрироваться по сети. Это относится к IP CCTV. Распределённые системы видеонаблюдения — безусловное преимущество. Например, создать систему, подобную трансляции с видеокамер на http://maps.yandex.ru/. Создать такую систему кроме как с помощью IP камер было бы очень сложно. Такую систему сложно отнести к CCTV — к "замкнутому" телевидению, это скорее широковещательная система. Для охранного телевидения "широковещательность" — это скорее недостаток.

Широкий диапазон настроек работы камеры. Две камеры, IP и аналоговая, с одинаковыми матрицами и процессорами отличаются только наличием сетевого сервера и диапазон настроек имеют совершенно одинаковый. Разница состоит в возможности и удобстве дистанционного управления. И если параметрами IP камеры можно управлять с любого компьютера в глобальной сети, на котором установлен подходящий soft, то для управления аналоговой нужно прокладывать от места управления до камеры отдельные провода для передачи аналогового или цифрового сигнала. Или в камере должен быть заложен специальный протокол для приёма управляющих сигналов по тому же кабелю, по которому передаётся видеосигнал.

Отсутствие двойной конвертации сигнала, свойственного аналоговым камерам. Да, действительно, в современных аналоговых камерах видеосигнал обрабатывается в цифровом виде, а на выход подаётся преобразованным в аналоговый сигнал Pal или NTSC. Однако, он передаётся полностью без сжатия, неизбежно связанного с потерей информации, и без инкапсуляции в IP-пакеты.

Отсутствие привязки к телевизионным стандартам и, как итог, использование более высоких разрешений. Аналоговые камеры действительно ограничены стандартными разрешениями, связанными с сигналами. И аналоговые камеры корректно сравнивать с IP камерами такого же разрешения. Мегапиксельные же IP камеры следует сравнивать с аналогичными HD-камерами. Это сравнительно новый класс видеокамер, которые не являются аналоговыми, и в то же время не являются IP, поскольку выдают полный, несжатый, непрерывный видеосигнал, но в цифровом виде. Думаю, что будет целесообразно сравнение мегапиксельных IP камер и HD камер обсудить отдельно.

Возможность использования прогрессивной развёртки— это тоже относится к сравнению с HD камерами. Обозначения 720p и 1080p, у HD камер так же, как у мониторов и современных телевизоров, обозначает стандарт 720 или 1080 строк с прогрессивной развёрткой (в отличие от 720i и 1080i — чересстрочной).

Возможность передачи аудиопотока по сети параллельно с видеопотоком. Практически во всех системах передачи видео предусмотрена передача аудиоинформации. В частности, в аналоговых стандартах аудио передаётся на поднесущих внутри полосы частот видеосигнала. Во всяком случае последние 50 лет мы смотрим аналоговое телевидение со звуковым сопровождением. Что касается использования звука в охранном телевидении — это сложный, совсем мало обсуждаемый вопрос, и в нём технические и юридические аспекты съёма аудио информации важнее, чем вопросы передачи менее ёмкого аудио потока.

Нельзя не указать на одно "преимущество" IP, взятое из рекламных источников:

Подключение IP камер более простое, чем подключение аналоговых. Здесь имеется ввиду случай, когда локальная сеть уже есть, а коаксиальные кабели надо прокладывать. Сравнение конечно не вполне корректное. Но главное заключается в том, что если сеть уже есть, то при подключении аналоговой камеры к исправной аналоговой сети проблемы заканчиваются, а при подключении IP камеры в локальную сеть проблемы только начинаются и носят преимущественно сетевой характер.

Теперь рассмотрим пункты Contra.

Цена на IP-камеры выше, чем у аналоговых камер. Естественно надо рассматривать камеры с примерно одинаковыми оптическими, электронными и программными элементами. Понятно, что аналоговая PTZ камера от именитого производителя стоит дороже, чем дешёвая IP камера. Но в IP обязательно есть отдельное устройство — IP сервер, цена которого заложена в стоимость камеры. Существует правда парадоксальное утверждение, что стоимость электронного устройства, не содержащего моточных изделий, стремится к нулю при росте тиража к бесконечности. Во всяком случае к стоимости собственно кремния. Но дело в том, что в отличие от сотовых телефонов, IP камеры для охранного телевидения не будут выпускаться миллиардными тиражами. Так что следует признать, IP камеры — дороже.

Светочувствительность матрицы мегапиксельных IP-камер как правило существенно ниже, чем у аналоговых камер, что затрудняет использование IP-камер на улице. Здесь опять некорректное сравнение рыжих с филателистами. Можно говорить о сравнении камер стандартного разрешения и мегапиксельных. Как правило, в стандартных камерах используются ПЗС (CCD) матрицы. Мегапиксельные ПЗС матрицы используются, например, в астрономии. Но они имеют существенно другие цены. В CCTV мегапиксельных камерах (и в IP и в HD) используются КМОП (CMOS) матрицы, у которых чувствительность действительно ниже.

Необходимость декомпрессии видеопотока на компьютерной платформе (клиенте). Да, это так. Видеопоток от многих камер надо: сначала передать по сети, обладающей по определению ограниченной пропускной способностью, затем декапсулировать IP пакеты и декомпрессировать поток в последовательность нормальных кадров. Каждый из этих процессов требует солидных вычислительных мощностей.

Подверженность к внешнему сетевому воздействию по сети (взлому). Да, такая опасность существует.

Аппаратное зависание (при отсутствии функции Watchdog). Но и при работе этой функции тоже не всегда всё будет гладко. Если "сторожевой пёс" будет перезагружать компьютер несколько раз в минуту, вряд ли службы охраны будут удовлетворены качеством видеоизображения.

Последние три пункта Contra технически могут быть разрешены, хотя решение может быть высокозатратным. Хотелось бы только обратить внимание, что ответственность за решение этих задач должна быть возложена на совсем другой персонал, а не на службы безопасности.

Можно отметить ещё два недостатка IP:

Практическая невозможность управления PTZ камерами в реальном времени. Дело в том, что при восстановлении видеопотоков, сжатых современными эффективными потоковыми алгоритмами, используется последовательность кадров характерной длиной около 15-ти. Так что, когда мы смотрим восстановленное изображение, мы видим то, что было на объекте 15 кадров или 0.5 секунды назад и более. Поскольку современные PTZ имеют скорости до 360°/с, то есть шанс, что мы смотрим в сторону, противоположную той, куда сейчас повёрнута камера.

Существенно меньший срок жизни IP камер, связанный с действием закона Мура. Надо признать, что на данный момент, это весьма спорное положение и его в дальнейшем необходимо будет подробно обсудить.

Из всего вышеизложенного отнюдь не следует, что IP камеры чем-то "хуже" чем не IP. Просто на каждом объекте, где должна быть внедрена или усовершенствована система охранного телевидения, должен быть разумно выбран принцип построения, исходя из целей и задач.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b92167

В связи с большим количеством представленных на рынке моделей возникает вопрос о выборе IP камер, об их качестве, надежности, применимости в конкретных условиях.
Если с аналоговыми камерами все более-менее ясно и накопленный десятилетиями опыт позволяет выбрать камеру для применения в конкретных условиях без особого труда, то с IP камерами все непросто, так как длительной практики работы с ними нет ни у кого просто из-за относительной молодости технологии, а также из-за стремительного прогресса в данной отрасли. IP камеры, применяемые 2 года назад, год назад и сейчас – это абсолютно разные камеры, так как, как показывает практика, каждый год меняются поколения камер, причем радикальные изменения происходят как в лучшую, так и в худшую сторону.

На рынке представлены камеры минимум трех поколений, с абсолютно разными возможностями, надежностью и качеством, сотен различных наименований десятков производителей.
Как же выбрать среди всего этого «богатство» те качественные модели IP камер, которые решат поставленные задачи при построение системы видеонаблюдения и доставят минимум сложностей при монтаже, наладке и дальнейшей работе, решив, при этом, поставленную задачу?

Постараемся разобраться в данном вопросе.

При выборе камеры вы имеете дело с определенным количеством форм-факторов (вариантов исполнения) и опций. В каждом случае, есть свои преимущества и недостатки, которые
относятся как к габаритам, так и к дополнительным функциям конкретной модели. Мы рассмотрим каждый из форм-факторов и дадим рекомендации по его использованию.

Выделяют 5 форм-факторов камер:

    • Квадратные камеры (Cube)
    • Цилиндрические камеры (Bullet)
    • Корпусные камеры (Box)
    • Купольные камеры (Dome)
    • Поворотные камеры (PTZ)

Квадратные камеры (Cube-камеры)

Cube-камеры, как правило, менее дорогостоящие и, благодаря этому, часто применяются в жилых помещениях и решениях для малого бизнеса.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9138

При выборе Cube-камеры следует учесть ряд важных ограничений этого форм-фактора:

    • Фиксированный объектив. Если вы хотите настроить поле обзора Cube-камеры, вам потребуется переместить саму камеру;
    • Отсутствие режима День/ Ночь. У всех 46 Сube-камер из нашего Каталога отсутствует механический ИК-фильтр, обеспечивающий качественную съемку в условиях слабой
    освещенности и в ночное время;
    • Редкое наличие ИК-подсветки;
    • WDR/ Проблемы засветки. Тесты показывают, что Cube-камеры обычно имеют более или менее серьезные проблемы с задней подсветкой и перепадами освещения
    • Слабая поддержка технологии PoE (Power Over Ethernet). Менее 25% Cube-камер поддерживают PoE;
    • Использование только в помещении, к тому же уровень защиты от влаги и пыли у этих моделей только IP54;
    • Короткие гарантийные сроки. Гарантийный срок более 70% Cube-камер – 1 год, в то время как для других форм-факторов данный показатель обычно составляет 2-3 года.

В ряде моделей Сube-камер присутствуют усовершенствованные опции:

    • У более 50% Cube-камер есть встроенный адаптер для беспроводной сети. Несмотря на небольшую зону действия такой сети, она позволяет избежать прокладки сетевых
    кабелей. Заметьте также, что беспроводная передача данных поддерживается камерами форм-фактора Cube чаще, чем камерами других типов;
    • Более высокая частота кадров. Более 70% Cube-камер работают с частотой кадров 15 fps и выше, что более чем достаточно для выполнения большинства задач;
    • Около 25% Cube-камер поддерживают разрешение 720p или 1.3MP.

Наконец, Cube-камеры, в большинстве случаев, имеют небольшой размер и могут быть смонтированы незаметно (особенно, в сравнении с Box-камерами). Тем не менее, с точки зрения внешнего вида и маскировки, наилучшим выбором являются Dome-камеры.

Корпусные и купольные камеры

В большинстве случаев, выбор фиксированной камеры (не поворотной PTZ камеры) сводится к выбору между корпусными и купольными камерами. Около 90% фиксированных камер
выполнены в форм-факторах Box или Dome. Камеры форм-факторов Cube и Bullet относятся к классу «специализированных» камер.

Корпусные и купольные камеры: преимущества и недостатки
В данной таблице приведены результаты сравнения Box и Dome-камер:

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9139

Корпусные камеры (Box-камеры)

Корпусные камеры предоставляют простоту и удобство за относительно низкую цену.
Рассмотрим некоторые причины выбора корпусных камер пользователем:

    • Сменный объектив. Около 90% Box-камер позволяют пользователю легко менять объектив. Это особенно важно при наблюдении за удаленными объектами, когда требуется телеобъектив. Напротив, менее 33% Dome-камер имеют возможность замены объектива, а в моделях со сменным объективом обычно есть ограничения по размеру из-за более жесткого корпуса.
    • Наведение камеры. При необходимости наведения под произвольным углом, Box-камеры предоставляют больший диапазон, чем Dome-камеры. Последние снабжены защитным кожухом, который может ограничивать их движение (в зависимости от дизайна модели).
    • Более низкая цена. При одинаковых характеристиках, корпусные камеры обычно более дешевы, чем купольные.
    • Меньшее время монтажа. Box-камеры часто крепятся к потолку с помощью короткого кронштейна, поэтому их установка может занять меньше времени и не требует специальных навыков. Предоставляя превосходный внешний вид, Dome-камеры могут быть более сложны в установке.
    • Поддержка передовых технологий. Технические новшества появляются в Box-камерах раньше, чем в Dome-камерах. Например, камер с высоким разрешением больше корпусных, чем купольных. Усовершенствованная видеоаналитика также более распространены в корпусных камерах.
    Отметим также, что и купольные камеры имеют преимущества по сравнению с корпусными.

Купольные камеры (Dome-камеры)

При несколько более высокой цене, они предоставляют ряд опций, которых нет в корпусных камерах.

    • Внешний вид / незаметность. Dome-камеры могут быть вмонтированы заподлицо в стену, что сделает их практически незаметными. Обратим внимание, что размеры Dome-камеры могут варьироваться от миниатюрных до громоздких. Купольные мини-камеры предоставляют наилучший вариант с точки зрения внешнего вида и незаметности.
    • Защита от умышленной порчи. Более 60% Dome-камер снабжены антивандальной защитой, для сравнения, такая защита присутствует менее чем в 10% Box-камер.
    Данный показатель важен, если вы беспокоитесь, что кто-либо может повредить вашу камеру. Следует отметить, что уровень антивандальной защиты значительно отличается для камер разных моделей. Несмотря на существование официальных антивандальных измерений (которые называются IK-рейтинги), производители редко сообщают о результатах таких измерений для конкретной модели камеры.
    • Использование вне помещения. Dome-камеры предпочтительнее, если вы хотите установить камеру для наружного наблюдения, не используя дополнительной погодной защиты. Более половины из протестированных Dome-камер предназначено для наружного наблюдения; для Box-камер аналогичный показатель составляет менее 15%.
    • Встроенная ИК-подсветка. Некоторые модели купольных камер оборудованы встроенными ИК-диодами для улучшения съемки в условиях слабой освещенности в ночное время. Это недорогой способ улучшить качество видеоизображения при отсутствии искусственного освещения. С другой стороны, расстояние подсветки ИК-диодов невелико (менее 20 м), а ее отражение попадает на сенсор формирования изображения и может вызвать проблемы с изображением.

Допустим, вам нужна камера с антивандальной защитой и встроенным ИК-режимом, которую можно установить на улице. При этом вы предпочитаете камеры форм-фактора Box за простоту наведения и возможность смены объектива.

Цилиндрические камеры (Bullet)

Bullet-камеры лучше рассматривать как «специализированный» тип корпусных камер.
Камеры этого форм-фактора предоставляют некоторые дополнительные возможности, не характерные для Box-камер. Рассмотрим характеристики, общие для 20 с лишним моделей
Bullet-камер:

    • Более 70% из них имеют рейтинг IP66 или IP67. Это позволяет легко размещать Bullet-камеры на улице без покупки и монтажа дополнительного защитного оборудования.
    • Более 80% поддерживают реальный режим День/ Ночь. Это обеспечивает хорошую работу Bullet-камер в условиях низкой освещенности.
    • Более 80% Bullet-камер имеют встроенные ИК-диоды. Это обеспечивает хорошую работу Bullet-камер при отсутствии света на коротких дистанциях (обычно 15м и меньше).

На изображении показан пример внешнего вида цилиндрической камеры. Обратите внимание на ее противопогодную защиту и встроенные ИК-диоды.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9140

Поворотные камеры (PTZ)

При рассмотрении использования поворотной камеры PTZ, основной выбор происходит между PTZ и фиксированной камерой.
Готовы ли вы заплатить значительно большую сумму, чтобы получить преимущество — камеру, с помощью которой можно контролировать широкую зону обзора, т.е. PTZ-камеру?

Ключевые моменты выбора PTZ-камер рассмотрены в двух наших обзорах. Мы рекомендуем вам ознакомиться с их содержанием перед выбором конкретной модели:

    • Обучение — Основы наблюдения с помощью PTZ: включает видеоролики, в которых показаны PTZ-камеры в работе и приводится сравнение разных моделей;
    • Нужна ли Вам PTZ-камера?: в данном случае проводится сравнение преимуществ и недостатков PTZ-камер по отношению к фиксированным и мегапиксельным камерам.

Опции PTZ

На стоимость и качество работы PTZ-камер наибольшее влияние оказывают 3 момента:

    Оптическое увеличение. Данная характеристика важна при необходимости наблюдения за удаленными объектами. На практике, оптическое увеличение варьируется от 3х до 36х (для некоторых моделей PTZ-камер этот параметр может быть больше или меньше). Считается, что чем выше значение оптического увеличения, тем на большее расстояние PTZ «может видеть», но это не всегда так. Данный параметр показывает диапазон фокусного расстояния. Например, если у PTZ-камеры 20х оптическое увеличение, это значит, что минимальное и максимальное фокусное расстояние отличаются в 20 раз (напр., от 4 до 80мм). Однако другая камера с 20х оптическим увеличением может иметь диапазон фокусного расстояния от 3,3 до 66 мм. При условии, что размер матрицы сенсора у камер одинакового размера, первая камера способна «видеть дальше». В общем, более высокое значение оптического увеличения означает, хотя и не всегда, большую дальность работы камеры. Во-вторых, разница между 18х и 36х оптическим увеличением не значит, что вы сможете видеть в 18 раз дальше. При условии, что минимальное фокусное расстояние двух камер одинаково (напр., диапазон фокусного расстояния для 18х PTZ-камеры составляет от 3,5 до 63мм, а для 36х PTZ-камеры – от 3,5 до 126мм), камера с 36x оптическим увеличением может «видеть» не более, чем в 2 раза дальше.
    • Угол поворота. Угол поворота определяет диапазон горизонтального движения камеры. Максимальное значение составляет 360°: это означает, что камера может двигаться в любом направлении в горизонтальной плоскости. Около 60% PTZ-камер поддерживают поворот на 360°.
    Если вы планируете установить PTZ-камеру в центре зоны наблюдения и выделить специальных операторов для наблюдения за подозрительными лицами, то вам непременно потребуется камера с поворотом на 360°. Это будет стоить, в среднем, на несколько сотен долларов больше, но обеспечит полный контроль над зоной наблюдения, не ограниченный углом поворота PTZ-камеры.
    • Угол наклона. Угол наклона определяет диапазон вертикального (вверх–вниз) движения камеры. «Магическое число» для данного параметра – 180°. Это означает, что камера способна просматривать всю зону справа налево (т.е. поворачивается направо, наклоняется вниз, поворачивается налево). Для полного контроля зоны обзора эта характеристика также важна, как и панорамирование на 360°. Однако, только около 30% PTZ-камер имеют угол наклона 180° или более. Не удивительно, что такие камеры стоят дороже.
    Понимание за что вы платите, определяет выбор конкретной модели PTZ-камеры. Цены на PTZ-камеры могут варьироваться значительно (до 10 раз) и могут быть гораздо выше цен на
    фиксированные камеры (часто до 3 раз). PTZ-камеры предоставляют важные дополнительные функции, однако высокая цена требует дополнительного изучения этих возможностей.

Рассмотрим ключевые моменты формирования цен на PTZ-камеры:

    • PTZ-камеры в 2-3 раза дороже, чем фиксированные корпусные. При этом, фиксированные камеры часто поставляются без объектива и климатической защиты. Таким образом, реальная разница в цене может меняться. Однако, при равной комплектации и разрешении, будьте готовы заплатить за PTZ-камеру, по крайней мере в 2 раза больше, чем за фиксированную.
    • 5MP и SD PTZ-камеры для работы в помещении стоят примерно одинаково, но значительно дешевле, чем PTZ-камеры для наружного наблюдения. Например, в
    среднем, 5MP корпусная камера стоит практически столько же, сколько SD PTZ-камера для внутреннего наблюдения. Тем не менее, 5MP Box-камера стоит примерно меньше, чем SD PTZ-камера для наружного наблюдения.
    • Обычные PTZ-камеры, на самом деле, могут быть недорогими. Тем не менее, среднее значение угла поворота
    составляет 180°, а среднее значение угла наклона – около 90°. Среднее значение oптического увеличения – х2-х3. Такие характеристики существенно ограничивают дальность обзора и периметр зоны наблюдения.
    • PTZ-камеры для наружного наблюдения намного дороже, чем PTZ-камеры для внутреннего наблюдения, в среднем, на $900. Отчасти это обусловлено наличием более сильного оптического увеличения (производители справедливо полагают, что камеры наружного наблюдения должны «видеть» дальше).

Режим День/Ночь

В ситуациях слабой освещенности настоятельно рекомендуется использовать камеры с поддержкой реального режима День/ Ночь. Камеры с поддержкой этого режима могут дать
значительно более качественное изображение при работе в тусклой и слабоосвещенной обстановке. Хотя производители камер, обычно, указывают диапазон минимальной освещенности до 1лк, видимое качество съемки начинает существенно ухудшаться даже при 5-10лк (что для человеческого зрения сравнительно светло, если не ярко).

Убедитесь, что камера поддерживает реальный режим День/ Ночь. Такой режим обеспечивает использование механического фильтра (ИК-фильтра) или двух сенсоров (для цветного и черно-белого изображения). Применение двух сенсоров формирования изображения встречается редко, а механические фильтры широко распространены и достаточно дешевы. Электронный режим День/ Ночь не способен улучшить изображение слабоосвещенных объектов, сравнимое с работой механического ИК-фильтра. Таким образом, поддержка режима День/ Ночь – это наиболее важный фактор, обеспечивающий качественную работу камеры в условиях слабой освещенности.

WDR (Широкий Динамический Диапазон)

Технология WDR важна для решения проблем засветки при расположении камеры прямо напротив сильного источника света (напр., при получении изображения лица человека, входящего с улицы в помещение). WDR обычно измеряется в dB (децибелах) в диапазоне от 50 до 120 dB. У камер без специальной поддержки WDR, соответствующий показатель составляет, обычно, около 60 dB. Для сравнения: камеры с поддержкой WDR работают в режиме 100 dB и более. Однако, многие модели камер (особенно Axis) не имеют количественных показателей по WDR.
Более того, значения WDR-рейтинга не имеют практического применения. Хотя его шкала хорошо измерена количественно, она не вполне подходит для отражения реальной картины.
Тесты WDR обычно измеряют шкалу серого, которую может воспроизвести формирователь изображения (напр., 120 dB по таблице Pixim равно 20-ти делениям диафрагмы).

Проблема данного подхода состоит в том, что он не нагляден и не относится напрямую к практическим ситуациям (напр., при получении изображения лица человека, входящего с
улицы в помещение). Поскольку поддержка WDR может иметь большое значение, необходимо сделать несколько предостережений:

    • Многие производители заявляют о поддержке WDR. Но в этой области нет никаких стандартов и правил. Только WDR-камеры производства Panasonic, Sony и Pixim демонстрируют значительное улучшение изображения (примечание: Pixim поставляет чипы многим производителям).
    • Поддержка WDR, в основном, обходится дороже и присутствует, как правило, в продукции премиум-класса. Например, лишь несколько моделей камер Sony и Panasonic поддерживает WDR. При этом, они стоят на сотни долларов больше, чем обычные IP-камеры этих производителей.
    • При работе в условиях слабой освещенности со включенным режимом WDR качество изображения страдает незначительно. В протестированных нами камерах отсутствует
    способ обойти это ограничение (если не считать отключения WDR, что не имеет смысла при покупке камеры с поддержкой данной технологии).

Антивандальность (Защита от умышленной порчи)

Эта характеристика определяет защищенность оборудования от умышленных повреждений, вызванных, прежде всего, людьми. Стандарты антивальдальности существуют, однако производители камер редко объявляют результаты своих тестов. Такие измерения называются IK-рейтинги измерения сопротивления механическому воздействию. Максимальный бал по этой шкале – IK10 определяется с помощью бросания в камеру шара весом 5 кг с расстояния 40см.
Некоторые крупные производители (напр., Axis, Sony, Pelco) сообщают, что их камеры имеют антивандальный рейтинг IK10. Тем не менее, такая информация редко встречается в
спецификациях. Если вы действительно беспокоитесь о степени защищенности вашего оборудования, обратитесь к производителю за информацией о проведенных тестах и их результатах.

Если мы заглянем в спецификацию стандартной IP-камеры, то увидим пару десятков технических параметров, по которым камеры можно между собой сравнивать. Есть ли среди этих параметров основные, которые будут интересовать нас в первую очередь? Да, есть. Основными параметрами IP-камеры являются светочувствительность и разрешение.

Разрешение

Как правило, выбор IP-камеры мы начинаем именно с разрешения, так как это наиболее наглядный показатель качества. Разрешение IP-камеры может достигать 10 мегапикселей, однако будьте внимательны: у большого числа мегапикселей есть не только плюсы, но и серьезные минусы:

    – необходим существенно более дорогой объектив;
    – пониженная скорость видеопередачи;
    – невысокая светочувствительность.

Вот список наиболее распространенных форматов:

Количество мегапикселей

Формат

Разрешение

Соотношение сторон

0,3

VGA

640 x 480

4 : 3

0,4

PAL

768 x 576

4 : 3

1

HD

1280×720

16 : 9

2

FULL HD

1920×1080

16 : 9

2

UXGA

1600×1200

4 : 3

3

 

2048×1536

4 : 3

5

 

2592×1944

4 : 3

Обратите внимание на то, что из перечисленных вариантов только два являются широкоформатными и имеют соотношение сторон 16:9 – HD720p и Full HD1080p. Если вы одновременно поместите в мультиэкране камеры с различным соотношением сторон, то получится, мягко говоря, не скомпонованная картинка с большими «черными полосами по краям выбивающихся из общего формата кадров.

Вообще, стоит сказать, что номинальное разрешение отражает лишь теоретические возможности камеры. На практике картинка может иметь 2 миллиона пикселей, но быть размытой и давать меньше деталей, чем стандартный PAL 0,4 мегапикселя. Изображение обычно размывается из-за некорректной первичной обработки, из-за некачественного объектива, при осуществлении компрессии. Помимо этого в некоторых камерах применяется еще и интерполяция для искусственного увеличения разрешения. То есть матрица дает фактическое разрешение, скажем, 1280×720, а процессор преобразует его в 1920×1080, после чего камера номинально уже становится двухмегапиксельной. Естественно, что детализация кадра при интреполяции не увеличивается.

Наиболее корректным способом определения разрешения по-прежнему остается измерение телевизионных линий. Лишь по тестовой таблице можно достоверно понять, на что камера способна. Реальное разрешение камеры измеряется в ТВ-линиях при тестировании. Для этого делают несколько видеозаписей испытательной таблицы в разных условиях освещенности, затем смотрят, на какой отметке линии тестового клина сливаются. Это и есть реальное разрешение камеры.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9196

Всегда ли следует использовать большое разрешение? Нет, не всегда. У большого разрешения есть свои минусы. Во-первых, многомегапиксельные камеры имеют слабую чувствительность. Во-вторых, многие из них не позволяют получать реалтайм. Например, 5-мегапиксельные камеры могут передавать видео со скоростью лишь около 10к/с. Такое видео на мониторной стене будет выглядеть дискретно. В-третьих, для того, чтобы получить четкую картинку с многомегапиксельной камерой нужно тщательно подбирать объектив, который, скорее всего, будет в несколько раз дороже обычного. В-четвертых, большое разрешение требует объемных и дорогих дисковых массивов для хранения многих терабайт видеоданных.

Светочувствительность

Наравне с разрешением, светочувствительность является важнейшим параметром IP-камеры. На нее следует обращать особое внимание, потому как основная масса IP-камер имеет чувствительность на порядки хуже, чем CCTV-камеры аналоговые.

Не редкостью является ситуация, когда установив на объекте дорогую мегапиксельную IP-камеру, пользователи сталкиваются с тем, что в сумерках она дает картинку намного хуже, чем дешевая аналоговая камера, стоявшая до нее на этом же самом месте.

Вообще в спецификациях ко всем IP-камерам параметр, указывающий на светочувствительность, есть.
Это уровень минимальной освещенности, измеряемый в люксах. 1 люкс означает, что камера будет что-то показывать в сумерках, однако ночью без хорошей искусственной подсветки она ничего не увидит. Приемлемые показатели для камеры, которая будет устанавливаться на улицу, – это 0,01 лк и ниже. В таблице приведены некоторые ориентиры для сравнения.

Закат солнца

500 люкс

Сумерки

1 люкс

Ночь, полная луна

0,1 люкс

Ночь, четверть лунного диска

0,01 люкс

Ночь, чистое звездное небо

0,001 люкс

Но, к сожалению, производители редко указывают фактическую чувствительность. Поэтому если вы видите в спецификации чувствительность 0,1люкс, это совсем не значит, что камера будет давать удовлетворительную картинку ночью при свете луны. Скорее всего, картинка будет либо совсем черная, либо слишком шумная. Бывает, однако, что тестовый видеофрагмент при заявленном уровне минимальной освещенности реально детализированный и светлый. Но и здесь есть подводный камень, который называется «режим накопления» или другими словами длительная выдержка. Если в сумерках включается режим накопления, то все статичные объекты: дорога, ограждения, двери – все это отображается четко и детализировано. Однако все движущиеся объекты: люди, машины, животные – все то, что действительно интересно при «разборе полетов», становятся сильно смазанными. Существует лишь небольшое количество задач, когда использование режима накопления оправдано. В большинстве же случаев это свойство способно лишь ввести в заблуждение пользователя относительно реальной чувствительности камеры.

Как же оценить чувствительность камеры? Для этого в первую очередь стоит обратить внимание на матрицу. Сегодня все CCTV камеры строятся на двух типах матриц: CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП). CCD-технология позволяет добиться порядок более высокой чувствительности, чем технология CMOS. Поэтому если в основе IP-камер находится CCD, можно ожидать от такой камеры неплохих показателей.

Матрицы CMOS бывают разные. Более ранняя технология, которая называется APS, имеет очень высокий уровень шумов и низкую чувствительность. Сейчас все чаще и чаще используют более современные матрицы ACS, у которых существенно увеличена площадь светопринимающих элементов и соответственно увеличена чувствительность. Поэтому при сравнении стоит отдавать предпочтение камерам на матрицах CMOS ACS.

Самым эффективным же способом оценить возможности камеры является, опять же, тестирование. Необходимо записать несколько роликов тестовых таблиц при различной освещенности. При падении освещенности резко снижается разрешающая способность камеры. Соответственно мы можем выбрать ту камеру, которая при недостаточной освещенности дает большее количество ТВЛ. Помимо тестовых таблиц также следует сделать запись движущихся объектов, для оценки возможного смазывания из-за включения режима накопления.

Оценив чувствительность и разрешение, мы уже сможем получить хорошее представление о предлагаемой камере. А после сравнения этих параметров с ее ценой, можно сделать предварительный выбор нужной нам модели. Окончательный же выбор можно сделать после рассмотрения остальных элементов спецификации.

Скорость формирования кадров

Скорость формирования кадров – это также довольно интересный и заслуживающий внимания параметр. В отличие от аналоговых камер, которые передают видео всегда в реалтайме со скоростью 25 или 30 к/с, далеко не все IP-камеры могут похвастаться такой скоростью. Так, например, камеры, имеющие очень высокое разрешении, не cмогут вести съемку со скоростью более чем 5–10 к/с. Это означает, что на мониторной стене у вас будет не видео, а обновляющиеся слайды. В данном случае приходится решать, что важнее: высокое разрешение или комфортная работа операторов. При выборе камер нужно учитывать, с какой скоростью и при каком разрешении камера способна передавать видео.

Возможности процессора обработки видеосигнала

Как мы уже знаем, сигнал с матрицы обрабатывается видеопроцессором. Здесь происходят нормализация яркости, контрастности, шумоподавление и ряд других преобразований. От этой обработки во многом зависит итоговое качество видео. Здесь сложность заключается в том, что, глядя на спецификацию, сложно оценить качество обработки. Это можно сделать лишь косвенно по наличию таких функций, как 3D-DNR (система шумоподавления), цифровая стабилизация изображения, усовершенстованная система WDR (широкий динамический диапазон) и тому подобных. Теперь обратим внимание на функциональные возможности камеры.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b9197

Возможность питание PoE

Большинство внутренних IP-камер может питаться от коммутатора по технологии PoE. Внешние камеры, требующие обогрева, как правило, питаются 12/24В, так как в большинстве случаев мощности PoE не хватает для обеспечения и обогрева и работы камеры. Исключением является технология High PoE, которая обеспечивает мощность до 25Ватт. Однако для использования этой технологии нужны соответствующие коммутаторы или PoE-инжекторы.

Стандарты сжатия и «двойной поток»

Практически все камеры сейчас поддерживают и MJPEG и H.264. Практически все также поддерживают «двойной поток», при котором камера генерирует два отдельных потока в разных форматах и с различным разрешением.

Флеш-карты и сухие контакты

Многие камеры позволяют устанавливать внутрь карты памяти. То есть для этого есть специальный разъем. Однако этот разъем совсем не гарантирует того, что вы сможете вести запись на эту карту в том режиме, в котором планировали. Некоторые камеры могут записывать только отдельные кадры, другие – наоборот только постоянное видео. Поэтому необходимый функционал следует уточнять у поставщика. То же самое касается использования сухих контактов. Наличие разъемов на задней панели не гарантирует, что вы хоть как-то их сможете задействовать.

Детектор движения

Есть еще один важный нюанс, который следует помнить при выборе оборудования для IP-видеонаблюдения. И этот нюанс – детектор движения.

Детектор может работать на стороне сервера либо на стороне камеры. Если он работает на стороне сервера, это означает, что центральный процессор получает множество сжатых мегапискельных видеопотоков, декодирует их, проводит анализ. И все это осуществляется в режиме реального времени. Естественно в этом случае сервер должен быть очень производительным. Если же детектор движения работает на стороне камер, то процессору не нужно лишний раз декодировать потоки. В этом случае можно использовать намного менее производительный сервер и соответственно намного менее дорогой.

Поэтому для оптимальной работы система IP-видеонаблюдения детектор движения должен работать на стороне камер. Единственным условием для этого является их взаимная поддержка. Программное обеспечение сервера должно уметь получать сигналы о срабатывании детектора движения на камере. Если такой поддержки нет, то лучше заменить камеру. Если же камера настолько хорошо, что ее замена недопустима, то лучше подобрать другое ПО или сервер, который будет поддерживать детектор движения камеры. Помимо этого, неплохо уточнить у разработчиков, работает ли функция предзаписи при использовании детектора на стороне камер. Впрочем, этот вопрос уже больше касается не камер, а программного обеспечения.

Что такое видеостример

Существуют устройства, которые получают видео от аналоговых камер, оцифровывают его, сжимают и передают в сеть, т. е. преобразуют аналоговое видео в IP-поток. Это устройство называется видеостример. Часто его также называют видеосервер или видеокодер (videoencoder). Внутреннее устройство видеостримера аналогично устройству IP-камеры. По сути, это IP-камера без собственно камеры, т. е. без матрицы и процессора обработки видеосигнала. Видеостримеры часто применяются для того, чтобы подключить аналоговые камеры к системе IP-видеонаблюдения. Например, при модернизации объекта основная масса камер меняется на IP. Ряд же дорогостоящих скоростных поворотных купольных камер оставляют и подключают к новой системе через видеостример. Помимо собственно видеопотока стримеры позволяют передавать по IP-сетям аудиоданные, информацию о состоянии сухих контактов, а также сигналы телеметрии.

IP камера должна выполнять поставленные перед ней задачи, которые могут сильно различаться. Поэтому при выборе прежде всего, необходимо определить, какую именно задачу предстоит решить IP-камере. Будет ли она выполнять общий обзор обстановки на конкретном объекте или же камера должна будет идентифицировать номер транспортного средства? Для разной задачи потребуются и разные камеры. Здесь необходимо учесть разрешение камеры и фокусное расстояние объектива. Например, для фиксации номера машины нужно правильно подобрать фокусное расстояние объектива, а разрешение в данной ситуации не сыграет важной роли. Если задача камеры заключается в контроле общей обстановки на территории, то желательно выбрать камеру с широкоугольным объективом и разрешением VGA порядка 640х480. А вот чтобы проконтролировать кассовые операции, лучше выбрать мегапиксельные IP-камеры. При этом, выбирая объектив, нужно будет учесть место расположения камеры.

Крайне важный вопрос, который нужно учитывать при выборе IP-камеры, это место ее установки. При нахождении IP-камеры на улице следует выбрать всепогодную модель или подобрать к камере специальные кожухи, которые защитят IP-камеру от влаги, пыли и обеспечат работу оборудования при минусовой температуре. Для монтажа внутренних камер существуют специальные кронштейны и штативы, они позволяют закрепить камеру на стене или на потолке. Кроме того, следует предусмотреть возможность актов вандализма, и, если такие случаи имеют место быть, то камеру нужно укомплектовать специальным антивандальным кожухом.

Следующие критерии для подбора IP-камеры это освещенность объекта и время суток, когда необходимо вести наблюдение. Если уровень освещенности объекта, на котором вы планируете размещать IP-камеру нестабильный, лучше всего выбрать камеру с широким динамическим диапазоном – он позволяет получить высокое качество изображения даже в затемненных участках объекта. Здесь лучше всего подобрать объектив с автодиафрагмой, а камеру выбрать с ИК-подсветкой – оптимальное решение при круглосуточном наблюдении. И, конечно же, надо учитывать светочувствительность камеры – для хорошо освещенных объектов с постоянным уровнем освещения и для территории, в которой присутствуют затемненные участки и меняется освещение – характеристики светочувствительности существенно различаются.

Кроме того, цена камеры должна быть разумной, камера должна быть качественной, т.е. иметь хорошее соотношение цена/качество.

Качество камеры в первую очередь определяется качеством изображения, надежностью, качеством кодирования видео, стабильностью работы, качеством сборки, как ни странно, возможностями и стабильностью программного обеспечения, поставляемого с камерой либо приобретаемого отдельно ну и не в последнюю очередь ценой.

Качество изображения IP камеры определяется качеством составляющих камеры, а именно:
— светочувствительностью матрицы,
— объектива,
— кодеком сжатия.

Качество изображения светочувствительной матрицы определяется разрешением, чувствительностью, цветопередачей, соотношением сигнал/шум и т.д.

Разрешение современных матриц подразделяется на стандартное VGA (определяется стандартом PAL 720×576, либо составляет 640×480) и мегапиксельное (1, 1.3, 2, 3, 5 мегапикселей и т.д.). Чем больше разрешение, тем больше деталей на изображении можно получить, тем более визуально «сочнее» картинка. Доля мегапиксельных камер стремительно увеличивается и в ближайшие несколько лет должна превысить долю камер стандартного разрешения, так как применение таких камер дает массу преимуществ в качестве изображения. Но не все так просто.

Матрицы CCD обладают отличной чувствительностью, обеспечивают хорошую цветопередачу, отличную чувствительность, имеют широкий динамический диапазон, возможность установки времени срабатывания затвора. Они нашли достаточно широкое распространение, особенно при применении в уличных IP камерах, так как там как раз очень востребована чувствительность, широкий динамический диапазон и возможность подключения объективов с автодиафрагмой (конструкция CCD матриц позволяет легко вывести сигнал управления диафрагмой), но при использовании в камерах таких матриц не удавалось использовать одно из основных преимуществ IP камер – высокое разрешение. Единственный минус таких матриц – невозможность получения такого высокого разрешение, которое дают IP-камеры. На рынке уже появились матрицы CCD с мегапиксельным разрешением, они сочетают все положительные характеристики CCD матриц, отличную цветопередачу, хорошую чувствительность (до 0.01 Люкс без накопления заряда), возможность ручной регулировки времени срабатывания затвора, легкость подключения объективов с автодиафрагмой, но пока цена их выше чем цена у CMOS матриц, а шумы чуть выше, чем у аналоговых камер стандартного разрешения из-за меньшего размера пикселя. Тем не менее это хороший шаг вперед в IP системах видеонаблюдения, позволяющей смело использовать мегапиксельные IP камеры в уличных условиях при любой освещенности с очень высоким качеством изображения, недоступным аналоговым камерам.

Преимущество CMOS состоит в их низкой стоимости, поэтому на их основе производители предлагают много недорогих мегапиксельных камер. Раньше качество матриц CMOS было довольно низким, но за последние годы прорыв в данной области весьма впечатляет. Цветопередача в них по качеству уже сравнялась с качеством матриц CCD, улучшилась чувствительность и уменьшились шумы. Но, тем не менее, только по техническим характеристикам выбрать камеру сложно, поэтому оптимально взять камеру на тест или посмотреть DEMO версию он-лайн работы камеры на сайте поставщиков.

В данный момент наиболее актуально применение 1.3-2 мегапиксельных камер. Камеры большего разрешения пока применять особого смысла нет, так как требуется большая пропускная способность сети и возрастает объем архивов, во-вторых, видео такого разрешения пока просто не на чем отображать – разрешение современных мониторов обычно не превышает 1980х1080, т.е. 2 мегапикселя.

Таким образом, в помещении с достаточным освещением имеет смысл использовать камеры с CMOS матрицами мегапиксельного или стандартного разрешения, в помещении при слабом освещении – камеры с CCD матрицами стандартного разрешения или с новым поколением чувствительных CMOS матриц мегапиксельного разрешения, на улице при приемлемом освещении – камеры с высокочувствительными CMOS матрицами, механическим ИК фильтром и объективом с автодиафрагмой, на улице при слабом освещении или при его отсутствии – камеры с CCD матрицами стандартного или мегапиксельного разрешения и объективом с автодиафрагмой.

Далее – объектив камеры. Грамотно подобранный, он позволяет обеспечить высокое качество изображения. К сожалению, некоторые недобросовестные производители для снижения стоимости камеры устанавливают на нее некачественный объектив, который ухудшает качество картинки. Совсем плохо, если объектив несменный. Следует также учитывать, что для мегапиксельной камеры необходим мегапиксельный объектив.

Комплектация камеры совместно с объективом имеет как плюсы, так и минусы. Для камер комнатного исполнения подобранный производителем объектив гарантирует более или менее соответствие применяемого объектива усыновленной в камере светочувствительной матрице.
Однако желание производителя сэкономить средства нередко приводит к тому, что устанавливается очень дешевый объектив с пластиковыми линзами, что ухудшает качество изображения, а на уличные камеры устанавливаются объективы без автоматической регулировки диафрагмы, что приводит к быстрому «выгоранию» матрицы при попадании прямых солнечных лучей.
Так что для получения максимального качества имеет смысл самостоятельно подобрать объектив под используемую камеру. При этом не следует забывать о том, что мегапиксельные камеры требуют мегапиксельных объективов, а камеры с CMOS сенсором иногда требуют объективов с ИК фильтром.

Полученное изображение передается по сети для дальнейшей обработки. Здесь тоже есть подводные камни. Покадровый формат сжатия (кодирование MJPEG) не требует мощного процессора и отлично сохраняет детализацию, легко поддается дальнейшей обработке, но при этом дает сильную нагрузку в сети. Кодирование MJPEG как правило применяют для решения конкретных задач – там, где нужно представить видеосъемку отдельными кадрами (например, при определении автомобильных номеров).

Кодирование MPEG4 является промежуточным по степени сжатия и постепенно морально устаревает и уходит с рынка IP камер.
Кодирование MJPEG для мегапиксельных камер может выдавать до 50Мбит/с трафика, что сильно ограничивает применение такого кодирования.
При таком кодирование к 100 Мбит/с сети можно подключить очень ограниченное количество камер, кроме того, для записи изображения нужна высокая производительность дисковой подсистемы (так как скорость записи стандартного SATA диска не превышает 100-150 Мбит/с), что также ограничивает применение таких камер.

Кодирование MPEG-4 постепенно вытесняется кодеком Н.264, который содержит ряд новых возможностей, позволяющих значительно повысить эффективность сжатия видео по сравнению с предыдущими стандартами и обеспечить большую гибкость применения в разнообразных сетевых средах. Благодаря Н.264 для передачи файлов задействуется гораздо меньше ресурсов сети, что позволяет значительно повысить качество изображения при сохранении прежней скорости передачи.

Основные области применения кодирование MJPEG:

  • Передача кадров по сетям мобильной связи, так как при низкой скорости современных широко распространенных сотовых сетей связи потоковое видео передается нестабильно, а отдельный кадр можно передать за несколько секунд, при этом скорость передачи некритична.
  • Определение автомобильных номеров и распознавание лиц, т.е. те области применения, где в основном нужна работа с отдельными кадрами, а не видео.

Кодирование H.264 в последнее время широко распространилось, его применяют практически все производители камер. При использовании данного кодирования видео сжимается максимально эффективно с максимально доступной на сегодня степенью сжатия.
Однако реализация кодека H.264 может быть весьма различной, так как стандарт H.264 допускает весьма различные реализации.
Лучшие реализации кодирования H.264 позволяют получить поток 700-800 кбит/с при стандартном разрешении и 1500-2000 кбит/с при 1-2х мегапиксельном разрешении и работе в реальном времени 25 кадров/с.
Однако на данный момент наиболее распространены камеры с кодированием H.264 предыдущего поколения., которые позволяют получить поток 1500-2000 кбит/с при стандартном разрешении и 2000-6000 кбит/с при 1-2х мегапиксельном разрешении и работе в реальном времени 25 кадров/с.
Низкий битрейт позволяет подключить к беспроводной сети до 100 камер стандартного разрешения и до 50 камер мегапиксельного разрешения и использовать стандартные SATA диски для записи видео от 50-100 камер.
Но вот с отображением видеопотока возникают проблемы из-за того, что требуются много ресурсов ПК для распаковки и отображения сильно сжатого видео.
Это заставляет применять самые мощные из доступных на сегодня многоядерные процессоры и видеокарты с аппаратной поддержкой кодека H.264 (nVidia GeForce 9600 и старше). Однако даже самые современные компьютеры на 4-х ядерных процессорах последнего поколения не позволяют отображать одновременно более 30-35 камер одновременно из-за недостаточной производительности. Однако прогресс в области производительности ПК позволяет надеяться, что в ближайшее время проблемы с нехваткой вычислительной мощностью будут решены.

Но самое главное для качественной IP камеры – СТАБИЛЬНОСТЬ работы.

Выход из строя «железа» IP камер составляет лишь малый процент от отказов и более-менее удовлетворяет требованиям индустрии безопасности, тем более что основные причины таких неисправностей происходят на этапе монтажа из-за ошибок в подключении камер.
А вот проблемы с «зависаниями» IP камер требуют особого внимания, так как в основном именно это (и программное обеспечение) определяет надежность работы системы видеонаблюдения.
Так как в каждой IP камере имеется процессор и встроенная операционная система, управляющая камерой, т.е. по сути компьютер, то как и любая компьютерная техника, IP камеры могут «зависать» и работать нестабильно.
Вот в этом то и состоит основное отличие профессиональных IP камер от так называемых «мультимедийных» камер. Мультимедийные камеры выпускаются как побочный продукт многими производителями сетевого телекоммутационного оборудования. Отношения к таким камерам у данных производителей именно как к побочному продукты, поэтому стабильности работы ждать от таких камер не следует. Нередко они практически неработоспособны на первых версиях прошивок, а вот будет ли выпущено обновление, обеспечивающее нормальную стабильную работу камер – большой вопрос. Конечно, и среди данных мультимедийных камер есть очень хорошие модели, но использование таких камер в более-менее ответственных случаях – это лотерея – то ли будут работать, то ли нет.
Если для дома или офиса нет ничего особо страшного в том, что камера «зависла» и требует перезагрузки по питанию раз в неделю-месяц, то для более ответственных систем видеонаблюдения применение «мультимедийных» камер недопустимо.

Профессиональные IP камеры выпускают компании, специализирующиеся на производстве оборудования для видеонаблюдения. Они уже более серьезно подходят к вопросу производства и применения камер, имеют большой опыт в производстве камер для CCTV (никогда не станут предлагать, например, устанавливать камеры без объектива с автоматическим управлением диафрагмой на улице) и очень серьезно относятся к вопросам стабильности работы камер и отсутствию «зависании», а также автоматическому возврату камеры нормальной работоспособности при нештатных событиях (пропаданию напряжения питания, связи и т.д.).
Стабильность профессиональных IP камер обеспечивается использованием *nix систем для ядра камер, «вылизаностью» прошивки, наличием аппаратного и программного watchdog’а (сторожевого таймера), аппаратной защитой от неправильного подключения и т.д.
Естественно, необходима защита от несанкционированного доступа к IP камере, хотя бы на уровне защиты паролем и разделением полномочий пользователей.
Кроме базовых функций IP камеры могут обладать множеством дополнительных функций – детекторы движения, работа со звуком, отправка сообщений и т.д.
Они очень хорошо смотрятся в рекламных объявлениях, но нужны ли они в действительности – зависит от задачи. В 90% случаях – не нужны.

Таким образом, краткие итоге по выбору IP камер :

  • Для помещений при достаточной освещенности подходят CMOS IP камеры мегапиксельного или стандартного разрешения, особенно с матрицами последних поколений.
  • При слабой освещенности в помещении или при высоких требованиях к качеству изображения подходят камеры с CCD матрицей стандартного или мегапиксельного разрешения.
  • Для улицы при наличии освещения вполне подходят CCD камеры стандартного разрешения, а также мегапиксельные камеры с CMOS матрицами последнего поколения день/ночь, поддержка объективов с автоматической диафрагмой – обязательна!
  • На улице при плохой освещенности имеет смысл ставить камеры на CCD матрицах стандартного или мегапиксельного разрешения, поддержка объективов с автоматической диафрагмой – обязательна!
  • Кодек MJPEG имеет смысл использовать только для специальных задач, сегодняшний стандарт – H.264.
  • Не стоит пытаться применять мультимедийные камеры для задач видеонаблюдения.
  • Для ответственных применений особое внимание следует обращать на стабильность прошивки камер, отсутствие зависаний и «глюков». Получить такую информацию непросто, в этом могут помочь Интернет, наличие больших реализованных проектов с использованием данных IP камер и их тестирование.

Выбор объективов для IP-камер

При выборе объектива для IP камер кроме общеизвестных параметров (фокусное расстояние, светосила и т.д.) необходимо учитывать еще и разрешающую способность объектива, причем разрешающая способность объектива должны быть не хуже разрешающей способности камеры (чтобы не ухудшать изображение).

Разрешение объектива измеряется в количестве пар линий на миллиметр. Этот параметр характеризует наименьшее расстояние между соседними пикселями, которые с помощью данного объектива воспринимаются как раздельные.

Стандартные объективы имеют разрешение 30 пар линий на мм, а мегапиксельные объективы – от 60 до 200 пар линий на мм.

Большая разрешающая способность объективов для мегапиксельных камер достигается более тщательной шлифовкой и подгонкой линз, поэтому такие объективы дороже объективов для стандартных камер.

Однако, данный параметр довольно сложен для понимания, поэтому зачастую используют просто указание, для каких камер предназначен данных объектив – одномегапиксельных, двухмегапиксельных и т.д. При этом двухмегапиксельные объективы можно применять с одномегапиксльными камерами, а при применении одномегапиксельных объективов с двухмегапиксльеными камерами качество изображение ухудшается, особенно на краях изображение, так как там обычно разрешение объективов хуже, чем в центре.

При попытке немного сэкономить и поставить обычный объектив ничего хорошего из этой экономии не получится – итоговое разрешение видео, определяемое разрешением камеры и объектива, будет лишь чуть лучше камеры стандартного разрешения.

Внимание! Применять объективы стандартного разрешения (разработанные для классических телевизионных камер) крайне нецелесообразно!

После того, как выбрано разрешение объектива, следует выбрать его фокусное расстояние.
Фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до точки фокусировки (в мм), т.е. до матрицы, где образуется резкое изображение объекта. Фокусное расстояние объектива связано с углом обзора объектива, при этом угол обзора зависит от размера матрицы.

Выбор фокусного расстояния объектива должен осуществляться проектировщиком системы видеонаблюдения и в идеальном случае должен быть известен перед монтажом камеры. Однако, даже при тщательном расчете, учесть все условия установки камеры на объекте непросто. Поэтому наиболее часто применяют вариофокальные объективы с переменным фокусным расстоянием.
Нередко возникает желание получить максимально широкий угол обзора «чтобы увидеть все одной камерой» и поставить объектив с минимально возможным фокусным расстоянием.
Однако, это неправильный выбор. Широкоугольные объективы имеют несколько недостатков:

    Широкоугольные объективы имеют бочкообразные искажения изображения
    Широкоугольные объективы имеют высокую неравномерность освещенности по полю зрения
    Широкоугольные объективы имеют высокую неравномерность разрешающей способности по полю зрения

Применять широкоугольные объективы следует осторожно. Следует помнить, что чем шире угол зрения камеры, тем меньше деталей мы может разглядеть на изображении. Правильный выбор места установки камеры позволяет в подавляющем большинстве случаев обойтись углом поля зрения не более 70°. При действительной потребности в широком угле наблюдения лучше установить несколько камер, согласовав их поля зрения по горизонтали. При этом будет как широкий угол наблюдения, так и высокая детализация.

Часто возникает соблазн использовать объективы с максимально широким диапазоном фокусных расстояний, например от 2.8 до 12мм. Однако, это неправильный выбор. Чем больше диапазон регулировок фокусного расстояния, тем больше искажений и хуже качество изображения.

Длиннофокусные объективы также требуют внимания при выборе. Не стоит гнаться за большим диапазоном регулировок фокусного расстояния. Кроме того, следует учитывать, что длиннофокусные объективы имеют достаточно большие габариты и могут просто не поместиться в стандартный термокожух.

Еще один важный момент при выборе объектива – способ управления диафрагмой объектива.
Диафрагма объектива — это механизм внутри объектива, управляющий размером отверстия, через которое свет попадает на светочувствительную матрицу.

Диафрагма сильно влияет на изображение, получаемое с видеокамеры. Малое значение диафрагмы означает, что объектив пропускает много света, что улучшает качество изображения в условиях плохой освещенности. Большое значение диафрагмы уменьшает световой поток, попадающей на светочувствительную матрицу и предотвращает засветку камер, например, при попадании солнечных лучей.

Наиболее часто применяют объективы с автоматической регулировкой диафрагмы, но иногда (в помещении, при постоянном освещении и т.д.) лучше использовать ручную регулировку диафрагмы.

Существенный параметр объектива – наличие ИК коррекции. При использовании инфракрасной подсветки если объектив не имеет ИК-коррекцию, то при применении ИК-прожектора изображение получится размытым.

Настройка IP-камер

Для получения качественного изображения IP-камеру нужно правильно настроить. Для каждой IP-камеры нужно отладить баланс белого цвета, яркость и контрастность. Если с яркостью и контрастностью более менее все понятно, то о балансе белого цвета стоит поговорить отдельно. Эта функция позволяет настроить качество цветопередачи в любой момент наблюдения, при этом чувствительная матрица IP-камеры подстраивается под освещенность различных зон объекта.

При выборе IP-камер важно обратить внимание на гибкость настроек камер и возможность удаленной настройки основных параметров. Желательно выбирать камеры с ЗУМ-объективом – в них предусмотрена возможность удаленной фокусировки, что позволит значительно улучшить качество изображения. Также такой функцией обладают и скоростные IP-камеры.

Итак, для того, чтобы получить оптимальное качество изображения, нужно учесть следующее:

1. Определить, какую именно задачу предстоит решить IP-камере: требуется ли детализация изображения или достаточно общего обзора объекта

2. Комплектация камеры в соответствии с местом, где она будет установлена – в помещении или на улице, требуется ли антивандальная или термозащита.

3. Освещенность объекта, на котором планируется установка камеры и подбор камер с соответствующей чувствительностью.

4. Светочувствительная матрица – в зависимости от места установки и освещенности объекта выбирайте камеру с матрицей CCD или CMOS, но предварительно проконсультируйтесь со специалистом.

5. Крайне важно правильно подобрать качественный объектив. Здесь также потребуется помощь специалиста по установке и монтажу систем видеонаблюдения.

6. Кодирование. Если стоит задача покадровой передачи изображения, то стоит выбрать MJPEG кодировку. Во всех остальных случаях следует использовать стандарт Н.264

7. Настройка камеры – баланс белого, яркость и контрастность, а также возможность удаленных настроек.

Кроме того, при подборе IP-камер важное место занимает программное обеспечение (которое определяет надежность и стабильность работы системы видеонаблюдения), количество одновременно работающих камер, возможность удаленного подключения к серверу с архивом.

Если же видео должно передаваться по сети Интернет, то стоит предусмотреть возможность внесения регулировок для оптимизации качества под определенную скорость передачи.

Бывают ситуации, когда на некоторых объектах отсутствуют линии связи. В принципе отсутствуют. Здесь идеально подойдет система на основе беспроводного Wi Fi, в том числе с возможностью удаленного доступа, управления, настройки маршрутов (для поворотных камер) и корректировки системы в целом.

Наиболее перспективным и финансово выгодным решением является монтаж IP-камер в уже созданной локальной сети объекта. Некоторые сети сконструированы таким образом, что просто не дают возможности организовать монтаж системы видеонаблюдения. Но в большинстве случаев, при наличии развитой локальной сети, остается только смонтировать камеры и объединить их в общую сеть. Это требует минимальных затрат и времени, и средств.

Далее – используя широкие возможности настроек качества изображения, получаем желаемый трафик, не загружая при этом полностью сеть.

Устройства записи видеоизображения

В качестве устройства записи применяется сетевой видеорегистратор или NVR (Network Video Recorder). У него есть нечто общее с цифровым видеорегистратором но все же, отличие также имеется, которое состоит в том, что обычный DVR принимает, обрабатывает, сжимает и хранит видео с аналоговых источников сигнала. В сетевом видеонаблюдении, сетевой видеорегистратор получает с IP-камеры сжатые данные в цифровом виде, которые и архивирует. Цифровой видеорегистратор имеет интерфейс и вид привычного стандартного DVR, но в действительности, является специализированной платформой, которая может записывать информацию на жесткий диск. Из чего следует понимать, что установка или модернизация имеющейся аналоговой системы влечет за собой полную замену всего оборудования. Базируясь на специализированной платформе, сетевой видеорегистратор работает под управлением операционной системы реального времени на твердотельном накопителе и может записывать информацию на один или несколько жестких дисков. IP видеонаблюдение привлекательно тем, что его ip видеорегистратор обладает широкими функциональными возможностями и практически может компоновать систему под четко поставленные цели и задачи.

Сетевой видеорегистратор представляет собой NON-PC регистратор, обладающий доступом к сети, который имеет возможность принимать сигнал с такого количества камер, сколько необходимо пользователю. В системе видеонаблюдения, одним из ключевых элементов является непосредственно сетевая видеокамера, потому как именно она обладает встроенным микропроцессором, который работает на оцифровку и сжатие изображения, также ip камера имеет сетевой контроллер. Это оборудование имеет выделенный ip-адрес, встроенное программное обеспечение и целый ряд сервисных возможностей.

Подведем итоги: новое поколение видеонаблюдения на основе цифровых технологий становится доступным не только в ценовой политике выбора, но и учитывает уровень подготовки пользователя, заказчика. Совсем недавно для организации системы видеонаблюдения на основе IP-решений требовались высококвалифицированные инженеры и обслуживающий персонал. Сегодня же мы можем смело утверждать, что цифровые технологии вошли в каждый дом и прежде всего в сознание людей.

Использованные материалы:
1. Иван Подгорный, специалист технического отдела Acumen Int. Corp.
Главный инженер ООО «Бевард» Марин Сергей, www.beward.ru
2. Лыткин А.С. ДЦ «СТА», http://daily.sec.ru.

Скачать:
Техническое руководство по сетевому видео — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту


Похожие статьи...