Градация камер и технологий видеонаблюдения
Ни одну систему видеонаблюдения невозможно представить без устройства которое записывает изображение-видеокамеры. Существуют разные типы камер видеонаблюдения, разработанные для решения различных задач. Классификация камер видеонаблюдения довольно запутанная, часто одни и те же камеры относятся к нескольким типам, так как принимаются во внимание различные их характеристики.
На сегодняшний момент камеры видеонаблюдения можно классифицировать по следующим основным параметрам:
1. По типу передаваемого сигнала видеокамеры подразделяются на IP и аналоговые.
Аналоговые камеры видеонаблюдения преобразуют свет в электрические сигналы, которые передаются на устройство регистрации или отображения видеоинформации. Этот класс камер применяется для построения относительно небольших систем видеонаблюдения.
IP-видеокамеры имеют встроенный кодер, который преобразует сигнал светочувствительной матрицы в цифровой поток. Данный тип видеокамер применяется для построения как небольших, так и глобальных систем видеонаблюдения. Несмотря на большую стоимость одной единицы по сравнению с аналоговыми видеокамерами, общая стоимость систем видеонаблюдения, которые построены на применении IP камер видеонаблюдения, является аналогичной или меньшей по сравнению с традиционным оборудованием.
2. По типу исполнения камеры видеонаблюдения можно разделить на камеры внутренней и внешней (уличной) установки.
По внешнему исполнению:
-купольные (dome) камеры Это ни что иное как модульная конструкция, установленная в соответствующий корпус. Исполнение корпуса обеспечивает несколько степеней свободы модуля для настройки направления обзора камеры. Считается что местом ее установки является потолок. По большому счету это так, но при желании возможна установка на стену, правда возможности настройки зоны обзора ограничиваются.
-цилиндрические, уличные (bullet) камеры очень большой диапазон исполнения как корпуса, так и самой камеры и объектива, а также установки различных опций.
-модульные камеры. Этот тип представляет собой плату с установленным на ней объективом. Они достаточно миниатюрны, могут устанавливаться в термокожухи, а также любое место в зависимости от задач и нужд.
-корпусные камеры. Они имеют достаточно высокие функциональные возможности. Они позволяют использовать сменные объективы, могут иметь несколько переключаемых режимов работы, соответственно обеспечивают высокое качество изображения при различных условиях эксплуатации.
-рыбий глаз (fisheye) разновидность купольной камеры с более широкоугольным объективом
- скрытые камеры.
Корпус таких видеокамер может иметь различную форму: прямоугольную, цилиндрическую, усеченный конус.
Говоря про скрытое видеонаблюдение хочу обратить Ваше внимание на камеры, имеющие объектив типа PIN HOLE, который имеет диаметр порядка нескольких миллиметров. Очевидно, скрыто установив это изделие, мы будем иметь единственный демаскирующий фактор - отверстие под объектив, а заметить отверстие указанного диаметра весьма непросто.
Отличительной чертой видеокамер внешней установки является наличие герметичного корпуса (кожуха), а также, в зависимости от модели, наличием системы внутреннего подогрева, которая дает возможность работы камеры при минусовых температурах. Кроме того камеры видеонаблюдения уличной установки часто оборудуются системой инфракрасной подсветки, которая позволяет камере «видеть» в условиях недостаточной освещенности.
Отсюда вытекает что по дополнительным функциям камеры можно классифицировать также на:- Камеры с инфракрасной подсветкой (IR)- Камеры с динамическим диапазоном (WDR)- Управляемые, поворотные PTZ камеры (Speed Dome)-WI-FI беспроводные камеры
3. По цветопередаче видеокамеры классифицируются на черно-белые, цветные и так называемые «день-ночь». Последний тип камер характеризуется тем, что в обычных условиях с камеры передается цветное изображение, а в условиях недостаточной освещенности – черно-белое.
4. По типу объектива камеры видеонаблюдения можно разделить на видеокамеры с фиксированным фокусным расстоянием (2,8мм; 3,6мм; 6мм и т.д.) и камеры с вариофокальным объективом (4-9мм, 2,8-12мм; 5-50мм и т.д.).
Кроме того, существуют и другие типы камер такие как: web-камеры, бескорпусные камеры, камеры в ИК-датчиках, автономные камеры, которые работают какое то время при отключении внешних источников питания, или работающие автономно в постоянном режиме и другие.
Системы видеонаблюдения или системы записи иозображения подразделяются на аналоговые и цифровые
Несмотря на то что аналоговые системы являются пережитком прошлого, их ещё можно встретить на некоторых крупных заводах и предприятиях. Причин такого нежелания идти в ногу со временем не много. Прежде всего это цена. Аналоговые системы гораздо дешевле цифровых. А замена на крупном предприятии всей системы, которая вполне справляется со своими задачами дело не оправданное.Основное отличие между аналоговым и цивровым видеонаблюдением в типе передаваемого сигнала и его обработке. В аналоговых сигнал идёт напрямую с камеры без всяких преобразований и записывается на плёнку или отображается на дисплее. В цифровых системах идёт оцифровка сигнала на камере наблюдения и передача его по каналу связи в указанном формате с последующей дешифровкой на стороне принимающего оборудования. Цифровой интерфейс позволяет проводить обмен дополнительными данными, расширяя функционал аналоговых устройств.
Цифровые системы также подразделяются на подтипы систем с методами управления и получения информации:
1-Удаленное управление- позволяет осуществлять просмотр видеоинформации, находясь на значительном удалении от объекта, оборудованном этой системой.
Наиболее часто для этого используется доступ через интернет, хотя, при наличии специально выделенных каналов передачи информации, возможны иные варианты, Скорость сигнала зависит от скорости канала передачи данных.
2-Беспроводное - передает информацию по радиоканалам, GSM, WIFI протоколам и пр. Стоит заметить, что этот вариант не всегда можно считать удаленным.
3-Сетевое (IP) видеонаблюдение использует для передачи (обработки) информации цифровые технологии, последнее время приобретает все большую популярность, также очень зависимо от скорости интернета.
После оптимизации, разрешающей способности IP камер существует такое понятие как тип сжатия ок котором также следует знать при выборе и построении системы:
-
H.264 - очень популярный последнее время формат, эффективно "сжимает" цифровой поток, однако требует значительных ресурсов на стороне камеры и сервера.
- MJPEG - хорошо экономит ресурсы программно - аппаратной части системы, но гораздо сильнее нагружает линию передачи данных.
Далее встает вопрос, касающийся ЛВС (локальной сети). При наличии уже действующей инфраструктуры велик соблазн интегрирования в нее и системы видеонаблюдения. Это может оказаться целесообразным для небольшого проекта, но даже здесь стоит произвести тщательные расчеты. Для "серьезных" систем, скорее всего придется создавать отдельную структуру. В любом случае настоятельно рекомендуется обеспечить 20-30% запаса всех ресурсов от расчетной величины.
Остаются такие "мелочи" как выбор оборудования и программного обеспечения. Здесь важно не забыть о вопросах совместимости. Лучше всего приобрести линейку программно - аппаратных средств от одного производителя.
4-Скрытое, которое у многих вызывает интерес. С технической точки зрения, реализация этого варианта особых сложностей не представляет, но здесь следует учитывать ряд законодательных актов.
Скрытое видеонаблюдение в ряде случаев может оказаться "вне закона". Опуская большинство нормативных актов, гарантирующих тайну личной жизни, упомяну лишь Постановление Правительства РФ N 214 от 10 марта 2000 г, определяющее запрещенные к применению технические средства видеоконтроля.
К ним относятся:
-
Видеокамеры закамуфлированные под бытовые предметы.
-
Имеющие вынесенный зрачок входа, обратите внимание, далее следует расшифровка - (PIN-HOLE). Однако, указанный тип объектива не является достаточным основанием для их отнесения к устройствам негласного получения информации. Но при возникновении конфликтной ситуации последнее слово остается за экспертизой, а здесь все может быть неоднозначно.
-
Работающие при уровнях освещенности ниже определенного уровня.
-
Устройства передачи изображения по различным каналам связи - кабельным, оптическим, радио.
Как уже говорилось вид видеонаблюдения во многом определяется применяемыми камерами, причем не только их конструктивным исполнением, но и набором технических характеристик.
Как выбрать нужную камеру и какие параметры следует учитывать при выборе:
CCD или CMOS - матрица видеокамеры. Прибор, преобразующий изображение в электрические импульсы.
CCD является аналоговым датчиком, несмотря на дискретность светочувствительной структуры. Когда свет попадает на матрицу, в каждом пикселе накапливается заряд или пакет электронов, преобразуемый при считывании на нагрузке в напряжение видеосигнала, пропорциональное освещенности пикселей. Минимальное количество промежуточных переходов этого заряда и отсутствие активных устройств обеспечивают высокую идентичность чувствительных элементов CCD.
CMOS-матрица является цифровым устройством с активными чувствительными элементами (Active Pixel Sensor). С каждым пикселем работает свой усилитель, преобразующий заряд чувствительного элемента в напряжение. Это дает возможность практически индивидуально управлять каждым пикселем.
к преимуществам CCD матрицы относятся:
-низкий уровень шумов
-высокий коэффициент заполнения пикселей
-высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD-95%)
-высокий динамический диапазон (чувствительность)
к недостаткам CCD относятся:
-сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и сложная технология установки
-высокий уровень энергопотребления (до 2-5 Вт)
-более дорогостящее производство
к преимуществам CMOS матрицы относятся:
-высокое быстродействие (до 500кад/сек)
-низкое энергопотребление (по сравнению с CCD практически в 100 раз)
-проще и дешевле в производстве
-перспективность технологии более высокая( всего на одном кристалле нет никакой сложности реализовать целый ряд функций: аналогово-цифровые преобразователи, процессор, память)
к недостаткам CMOS относятся:
-низкий коэффициент заполнения пикселей, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пикселя примерно 75%, остальное транзисторы)
-высокий уровень шума(он обусловлен так называемыми темповыми токами (даже в отсутствии освещения через светодиод течет значительный ток.)борьба с которым усложняет и удорожает технологию производства.
-невысокий динамический диапазон
ТВЛ - телевизионные линии - характеризуют разрешение (четкость) изображения. Метод измерения - по тестовой таблице. Диапазон значений для различных видеокамер от 380 ТВЛ до 600 ТВЛ. Чем больше эта величина - тем качество изображения выше. Как правило, достаточно иметь разрешение порядка 420 - 500 ТВЛ. Некоторым интересно соотнести эту величину с разрешением изображения в пикселях (px). По сути это разные характеристики, математической связи (формулы) между ними нет. Если их сравнить эмпирически, то получим что то вроде 380 ТВЛ - 500 px, 600 ТВЛ - 800 px, 700 ТВЛ - 1000 px. Это характеристика изображения аналогового видеосигнала, которая определяет количество горизонтальных линий в кадре. Чем выше это значение, тем выше качество изображения.
f - фокусное расстояние объектива. Это важный параметр, определяющий как далеко может "видеть" камера, какой размер объекта будет отображаться монитором. Запись типа f=3.6 говорит о том, что фокусное расстояние объектива фиксировано и составляет 3,6 мм. Если же написано f=3.6-9, то фокусное расстояние может изменяться в указанных пределах. Такие объективы называются варифокальными. Их использование целесообразно, если при эксплуатации системы видеонаблюдения возникает необходимость изменять увеличение изображения (вручную или автоматически).
если этот параметр относить к фотообъективу, тогда также стоит учитывать, что:
У объективов с переменным фокусным расстоянием (зумом) указывается диапазон фокусных расстояний объектива. У цифровых фотокамер это обычно довольно маленькие числа, например, 6 -15 мм. В традиционной 35 мм фотографии ходовые объективы имеют фокусное расстояние 28 мм, 50 мм, 200 мм и т. д.
Cенсор (фотоматрица) цифровых камер обычно намного меньше 35 мм кадра, по этой причине объектив камеры может быть меньшего размера. Т. к. размеры сенсоров у разных камер различны, то обычно указывается также эквивалентное 35 мм камере фокусное расстояние объектива, что позволяет сравнивать возможности камер между собой.
Например, объектив камеры Canon PowerShot Pro 70 маркируется 6 -15 мм, хотя о зуме объектива всегда говорится как о 28 - 72 мм, т. е. для того, чтобы оперировать более привычными цифрами реальное фокусное расстояние умножили на 4,66.
•менее 20 мм = сверхширокоугольный
•24 мм – 35 мм = широкоугольный
•50 мм = нормальный, угол обзора как у человеческого глаза (46°)
•80 мм – 300 мм = длиннофокусный (телефото, узкоугольный)
•более 300 мм = супердлиннофокусный
Увеличение фокусного расстояния приводит к большему увеличению изображения и уменьшению перспективы.
F - относительное расстояние (диафрагма). Пример записи F1.2. Чем оно меньше, тем при меньшей освещенности (при прочих равных условиях) может работать камера, чем больше - тем больше глубина резкости. Не критично. Куда более важна следующая функция:
АРД - автоматическая регулировка диафрагмы. Позволяет при изменении освещенности корректировать качество изображения. Для уличных видеокамер эту опцию иметь стоит.
ESC (ES), EI - электронный затвор, электронная диафрагма. Тоже, как АРД призваны подстраивать видеокамеру под изменение освещенности. Имеют более узкий диапазон регулировок и иной принцип действия, но вещь полезная.
BLC - компенсация заднего света. Смотрели против яркого света? Значит знаете как на этом фоне выглядит объект (темным пятном). BLC призвана эту проблему решать.
S/N - отношение сигнал/шум. Измеряется в децибелах (дб). При значениях меньше 40 дб на изображении может наблюдаться "снег", поэтому следует выбирать камеру с S/N>40 дб.
Чувствительность (минимальная освещенность) - измеряется в люксах (Лк) лукавая величина. Дело в том, что существует несколько методов ее измерения, результаты которых отличаются в разы. Поскольку в сумерках освещенность объекта составляет не менее 0,1 Лк можете взять эту величину за ориентир. Но подчеркиваю - все неоднозначно.
вот примерная таблица по шумам и чувствительности на примере восприятия по одним из типов расчетов:
На улице:
Безоблачный солнечный день 100 000 лк = 180дБ
Солнечный день с легкими облаками 70 000 лк = 177дБ
Пасмурный день 20 000 лк = 166дБ
Ранее утро 500 лк = 134дБ
Сумерки 0.1 - 4 лк = 60 - 92дБ
"Белые ночи"* 0.01 - 0.1 лк = 40 - 60дБ
Ясная ночь, полная луна 0,02 лк = 46дБ
Ночь, луна в облаках 0,007 лк = 37дБ
Темная облачная ночь 0,00005 лк = -6дБ
В помещении:
Помещение без окон 100 - 200 лк = 120 - 126дБ
Хорошо освещенное помещение 200 - 1000 лк = 126 - 140дБ
Вообще, диапазон освещённостей, в котором приходится работать глазам и видеокамерам, простирается от 10- 5 люкс (безоблачный солнечный день на широте Москвы) до 5•10 -5 люкс (безлунная облачная ночь).
AWB - баланс белого. Если совсем просто - корректировка цветопередачи.
AGS - по русски АРУ (автоматическая регулировка усиления). При недостаточной освещенности объекта несколько "подтягивает" уровень выходного сигнала до нормы.
С/CS - для устройств со сменным объективом - тип его крепления. Главное чтобы для камеры и объектива они совпадали.
Это весьма беглый обзор, но позволяет немного ссориентироваться в характеристиках камер.