КАМЕРЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Любая система видеонаблюдения состоит из видеокамер, каналов передачи информации, устройств обработки и записи и устройств отображения видеосигнала.

Камеры видеонаблюдения являются первичными и наиболее важными устройствами, от которых зависит качество получаемого изображения. На сегодняшний день разработано множество технологий для получения качественного изображения, его предварительной обработки и передачи.

Все камеры видеонаблюдения делятся на аналоговые и цифровые, как работают камеры видеонаблюдения? Оба типа устройств используют светочувствительную матрицу для обработки светового потока.

Устройство камер видеонаблюдения и принцип работы.

Аналоговые камеры видеонаблюдения используют в своей работе прибор с зарядовой связью - ПЗС-матрицу (CCD). Принцип ее работы заключается в аккумулировании фотонов светового потока в пикселях (потенциальные ямки), а затем в их обработке при помощи сдвиговых регистров.

Полученный таким образом сигнал направляется в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), а затем на устройства, формирующие и передающие аналоговый сигнал.

Основная классификация ПЗС матриц осуществляется по их размерам. ПЗС матрицы были актуальны до 2008 года, когда им на замену пришли КМОП-матрицы (CMOS), которые являются, фактически, полноценной интегральной схемой, осуществляющей полный цикл обработки светового потока.

Это позволяет делать камеры видеонаблюдения более компактными, а в процессе обработки видеосигнала получить доступ к выбранным группам или даже отдельным пикселям. На данный момент производителями наиболее популярных CMOS матриц являются AXIS, Arecont Vision и некоторые другие компании.

Следующим шагом развития аналогового видеонаблюдения стало появление PIXIM-матриц. Они осуществляют независимую микропроцессорную обработку поступающего светового потока в режиме реального времени благодаря наличию аналогово-цифровых преобразователей в каждом пикселе матрицы. Это дает существенные преимущества при работе с динамическим диапазоном.

Наиболее популярными производителями PIXIM-матриц являются:

• Smartec;
• MicroDigital;
• Siemens;
• Pelco;
• Ever-Focus;
• JVC.

IP видеокамеры осуществляют полный цикл обработки видеоинформации. Начиная от преобразования светового потока в электрический импульс в дальнейшем они производят оцифровку, сжатие и передачу информации пакетами.

Объектив - набор линз, которые фокусируют световой поток на светочувствительную матрицу. Основным параметром является фокусное расстояние, влияющие на угол обзора видеокамеры. Существует два типа объективов, с фиксированным фокусным расстоянием (монофокальные) и изменяемым (варифокальные).

ВИДЫ КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Классифицировать камеры видеонаблюдения можно по нескольким параметрам:

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Наружные (уличные).

Как правило все элементы располагаются в защитных корпусах (термо-, гермокожух), чтобы обеспечить бесперебойную работу устройства в условиях негативного воздействия внешней среды: осадки любого типа, отрицательные температуры и перепады температур, высокая влажность или запыленность и т.п.

Для осуществления наблюдения в ночное время такие устройства комплектуются дополнительными источниками света в видимом или инфракрасном диапазоне. Как правило, такие камеры видеонаблюдения находятся на значительном расстоянии от устройства обработки и записи информации.

Поэтому они оборудуются несколькими типами внешнего интерфейса, а некоторые и локальные средствами и сохранения информации.

Внутренние (для помещений).

Имеют значительно меньшие габариты при сопоставимых функциональных возможностях и качестве получаемого изображения. Корпус изготавливается из пластика и имеет низкий уровень защиты.

ЦВЕТОПЕРЕДАЧА

Чёрно-белые (монохромные).

На данный момент практически не встречается в чистом виде. Имеет значительные преимущества по светочувствительности. Некоторые модели могут осуществлять качественную стенку при освещении до 0,0001 Л люкс.

Цветные.

Осуществляют съемку, запись и передачу изображений в полноцветном режиме. При падении освещения ниже критического уровня срабатывает функция день/ночь. Камера видеонаблюдения переходит в черно белый режим с автоматическим включением интегрированного инфракрасного освещения.

ФОРМ-ФАКТОР

BOX (корпусные).

Как правило, реализуются без объектива, который необходимо подбирать отдельно, в зависимости от требований системы видеонаблюдения;

Bullet (цилиндрические).

Представляют собой моноблок в виде цилиндра с ИК подсветкой, кронштейном, несъемным объективом. Все функциональные элементы заключены внутри герметичного корпуса;

Бескорпусные.

Могут использоваться в качестве основного элемента уличных камер видеонаблюдения при установке в гермобоксе. Имеют довольно компактные размеры и могут быть использованы для скрытого видеонаблюдения;

Dome (купальные).

Корпус представляет собой полусферу, в которой расположена видеокамера с объективом. Как правило устанавливаются непосредственно на потолке , реже на стене, без использования кронштейна. В качестве крепежного элемента используется специальная пластина или основание купола;

PTZ (поворотная).

Устанавливаются на платформу с поворотным механизмом или имеют его в своем составе;

Pin Hole, Fish Eye (рыбий глаз).

Это обозначение относится больше к объективу. Но, как правило, такие объективы делаются несъемными и устанавливаются на видеокамеры миниатюрных размеров. Идеально подходят для организации скрытого видеонаблюдения.

СТЕПЕНЬ ЗАЩИТЫ КОРПУСА

Пыле- влагозащищенные.

Обозначаются как IPХХ, где IP - маркировка по международной классификации, а ХХ цифры показывающие степень защиты устройства от пыли (первая цифра) и влаги (вторая цифра).

Например, IP 65 означает, что устройство полностью защищена от проникновения пыли, но установка допускается только под навесом, защищающим от прямых струй дождя. IP68 ( на данный момент максимальные показатели) - устройство не только надежно защищено от пыли но и может быть на некоторое время погружено в воду, без негативных последствий для функционирования.

Герметичные взрывозащищенные.

Обозначаются кодом EX. Используются на различных производствах в цехах с особыми условиями эксплуатации. Как правило, это обычные типы камер видеонаблюдения, помещенные в соответствующие защитные кожухи.

Антивандальные.

Обозначение IKХХ, где IК - маркировка по международной классификации, а ХХ (от 0 до 10) обозначение степени защиты устройства.

ВИД ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА

Существует два способа передачи данных:

• беспроводной;
• проводной.

Беспроводные камеры видеонаблюдения осуществляют передачу информации по радиоканалу, WiFi или GSM. Проводные используют несколько носителей.

Коаксиальный кабель.

Максимальная дальность без использования усилителей до 400-500 м. Сильно подвержен внешнему влиянию электромагнитных наводок.

Витая пара.

Максимальное расстояние для IP камер без применения промежуточных коммутаторов до 100-150 м. Может быть использована стандартная Ethernet сеть организации. По кабелю осуществляется передача изображение, аудиосигнала, питания устройства (РоЕ технология). Имеет довольно высокую защищенность от внешних воздействий.

Для аналоговых видеокамер при использовании приемо-передающей аппаратуры дальность трансляции может увеличиться до километра и более.

Оптоволокно.

Сравнительно новый и весьма дорогостоящей способ передачи информации. Как правило, камеры видеонаблюдения, которые поддерживают эту технологию, являются гибридными и могут передавать информацию другим способом. Не подвержены внешнему влиянию, могут передавать изображение без потери качества на расстоянии до нескольких десятков километров.

ТИП ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Цифровой (IP).

Каждая IP видеокамера имеет интегрированный кодер, преобразующий электрические импульсы, поступающие с ПЗС матрицы в цифровые пакеты. Далее передача изображения может осуществляться любым способом, который используется для обмена цифровыми пакетами: UPT, WiFi, CDMA, GSM(3G/4G).

Такой способ обработки сигнала имеет множество преимуществ:

• высокая четкость изображения;
• готовность информации для обработки аналитическими программами;
• простота монтажа;
• широкие возможности настроек.

Цена ip-видеокамеры несколько выше, чем аналоговой. Кроме того IP технологии тяжело совместимы с существующими аналоговыми системами видеонаблюдения на коаксиальном кабеле.

Аналоговый.

Обратим внимание только на те виды камер видеонаблюдения и их характеристики, которые могут составить конкуренцию цифре:

• AHD - передача качественного изображения по коаксиалу на расстоянии до 500 м и с приемопередатчиками по витой паре до 1000 м.;
• HDTVI - высокая детализация изображения и помехоустойчивость. Передача видеосигнала без задержек;
• HDCVI - передача звука и изображения по одному коаксиальному кабелю.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Формат ПЗС матрицы (дюймы).

Наибольшее распространение получили 1/4ʺ, 1/3ʺ, 1/2ʺ. При этом нет прямой зависимости между размером диагонали и качеством получаемого изображения. Подавляющее большинство матриц, используемых в видеокамерах различных производителей, выпускаются на заводах компании Sony, Samsung, LG, Panasonic и Sharp.

Разрешение (ТВЛ-устаревшее, Pic, px - пиксели).

Для аналоговых камер старого образца максимальное разрешение составляло PAL-540 ТВЛ или CCIR-600 ТВЛ. Современные технологии (HDTVI, HDCVI, AHD) позволяют получать изображение с разрешением высокой четкости (High-Definition) HDTV - это 1280x720 (720p) и 1920x1080 (1080i).

Буквенные индексы означают частоту кадров: i (interlaced) - 50-60 полукадров в секунду, p (progressive scan) - 50-60 полных кадров в секунду. Разрешение IP-видеокамер показывают в пикселях. 1280x1024 - соответствует одному мегапикселю. Современные модели могут осуществлять запись с разрешением 12 Мpx и более.

Светочувствительность (Люкс).

Минимальный уровень освещения на объекте, при котором видеокамера передаёт распознаваемое изображение. Измерение осуществляется при светосиле объектива 1,4. Для черно-белых камер этот показатель составляет 0,4-0.01 люкс, для цветных - 0,2-3 люкс.

Некоторые специализированные модели высокочувствительных камер могут осуществлять съемку без дополнительной подсветки при освещенности 0,0015 люкс.

Отношение сигнал-шум (дБ).

Показывает логарифмическое соотношение амплитуд сигнала к шуму. К примеру, число 50 дБ означает, что амплитуда видеосигнала больше чем соответствующий показатель шума в 316 раз, этот показатель является оптимальным. При соотношении 40 дБ в изображении появятся заметные помехи, а при 20 дБ оператор на экране будет наблюдать сплошной белый шум.

Электронный затвор (сек).

При ярком освещении период накопления заряда в ячейках матрицы может достигать 1/10000 сек. После заполнения, матрица передаёт заряд для дальнейшей обработки, имитируя работу диафрагмы объектива. Экспозиция ПЗС матрицы для стандартов PAL составляет 1/50, а для NTFS 1/60.

Компенсация засветки (BLC).

Может быть как аппаратной, так и программной функцией, позволяющий качественно запечатлеть объект, находящийся на ярком фоне.