Как работает камера видеонаблюдения: типы систем и правила выбора

Разрешение

Чем выше разрешение матрицы устройства, тем лучше качество картинки.

Какие разрешения камер считаются наиболее популярными:

HD – качество на среднем уровне. Подойдет для общей оценки зоны наблюдения.
SXGA – число пикселей увеличено вертикально. Камера подходит для вытянутой вверх области видеонаблюдения.
Full HD – камеры способны распознавать людей.
Quad HD – улучшена детализация.
5MP – изображение очень четкое и качественное.
4K или Ultra HD – высший уровень качества картинки. Камера распознает мельчайшие детали.

Камеры с высоким разрешением целесообразно использовать на тех объектах, где нужно распознавать мелкие детали. IP-видеонаблюдение можно организовать на любом объекте.

Подключение IP камеры к интернету

http-equiv=”Content-Type” content=”text/html;charset=UTF-8″> href=”/wp-content/uploads/2015/01/Podklyuchenie-IP-kamery-k-internetu.png”>Для подключения системы видеонаблюдения к интернету понадобится широкополосный маршрутизатор с функцией свитчера (шлюз). В настройках маршрутизатора находим диапазон динамичных IP адресов, присваиваемых всем входящим в сеть устройствам.

Присваиваем уникальный и статичный IP адрес для каждой камеры, прописываем подсеть и шлюз – IP адрес маршрутизатора.

Необходимо сконфигурировать систему маршрутизатора и полученный от провайдера внешний IP адрес так, чтобы состоялось перенаправление к IP адресу внутренней сети, к которой принадлежит камера. Это процесс открытия портов.

Хоть статичный внешний IP адрес для видеонаблюдения стоит недорого, некоторые провайдеры не предоставляют такой услуги или периодически его изменяют. В этом случае необходимо выполнить привязку интернет-шлюза к учетной записи, созданной и зарегистрированной в службе DNS.

В таком случае для внешнего доступа к камере достаточно будет набрать DNS адрес типа. Если провайдер очередной раз изменит IP адрес, то служба DNS автоматически зарегистрирует его.

Программное обеспечение

Для облегчения управления большого количества камер, и поступающей от них информации, было разработано различное программное обеспечение для IP видеонаблюдения. Его можно условно разделить на универсальное, совместимое с устройствами многих производителей.

Как правило, оно имеет лучший функционал и аналитические алгоритмы. К таким программам можно отнести: TRASSIR IP и NUUO SCB-IP. И ПО написанное под конкретного производителя: SONY IMZ N3132, Panasonic WV ASM100E, AXIS Camera Companion.

Камеры для наружного наблюдения с записью

Камера наружного наблюдения с записью

Такие модели камер оснащены встроенным видеорегистратором, благодаря чему появляется возможность записывать происходящее на внутренний накопитель – SD карту. Наружная видеокамера с записью на карту памяти будет отличным выбором для тех, кто не хочет заморачиваться протягиванием проводов по участку, а также с подключением дополнительного оборудования.

Время, в течение которого будет осуществляться запись, находится в прямой зависимости от емкости карточки (в случае заполнения памяти камера может в автоматическом режиме стирать предыдущую запись для освобождения места), а также от способа питания камеры. В случае питания камеры от батарейки или аккумулятора появляется зависимость от времени ее работы от используемого элемента питания.

Скорость записи видеопотока зависит от устанавливаемой карты памяти – для обеспечения наибольшей выбирайте высокоскоростные карточки от проверенного производителя, а чтобы сделать правильный выбор спросите совета продавца, либо почитайте перед покупкой отзывы в интернете.

Подключение питания 220В в шкафу слаботочки

Слаботочная щитовая, где располагаются видеорегистратор, блок питания и т.д., может находиться в другой комнате от общей щитовой 220В, иногда даже в гараже или подвале.
Поэтому первым делом туда нужно подвести электричество.

Штробите стены и укладываете кабель ВВГнГ-Ls 3*1,5мм2 от распредщитка 220V до слаботочного шкафа. Запитываете его от отдельного модульного автомата с номинальным током 10А.

В слаботочном щитке кабель питания заводите на клеммы другого автоматического выключателя. Он будет для этого шкафа вводным. А уже непосредственно от него подключаете модульные розетки и разрядник.

Подключение разрядника производится по нижеприведенной схеме. Белый и коричневый провод – это фаза, синий – ноль, желто-зеленый – заземление.

Подключение розеток:

В этом же шкафу размещаются:

блок питания

видеорегистратор + диск на 1Тб

ИБП

Подключаете разъемы, а затем винтиками прикручиваете диск на свое место.

Учтите, что нередко корпус видеорегистратора является одновременно и радиатором охлаждения для диска.

Далее от розеток через обычную вилку запитываете ИБП. Большинство блоков питания идет без проводов с вилкой в комплекте, поэтому здесь это придется сделать самому. Используйте провода ПВС и обычную евровилку.

На один конец провода монтируете вилку, а другой зачищаете и подсоединяете к блоку на клеммы питания 220В, обозначенные как L и N.

Особой разницы в фазировке или полярности куда подключать ноль и фазу здесь нет. Далее подключаете питание на видеокамеры.

При недостатке выходных клемм 12В на блоке, лучше всего воспользоваться клеммными колодками. Установите их по количеству камер и промаркируйте контакты как “+V” и “-V”.

Затем, проводами ПуГВ подключите выходные клеммы 12В +V и -V с блока питания, с соответствующими разъемами на первой клеммной колодке.

Для плюсового провода лучше использовать жилы красного цвета, для минусового – черного. Остальные клеммы запитываются перемычками.

Варианты передачи сигнала

Принцип работы IP камеры зависит от типа сигнала, выбранного для передачи данных. Чаще всего специалисты используют технологию PLC, при которой устройства должны подключаться к сети при помощи адаптера, осуществляющего подачу электропитания и подвод информации от прибора к регистратору. Это происходит за счет разделения сигнала на частоты, но только в том случае, если камеры и регистратор находятся на единой фазе и связаны одним проводом. Данные могут передаваться таким способом на расстояние до 300 метров, число камер в этом случае ограничивается девятью штуками, по этой причине данная технология не подходит разветвленных систем. Еще одним недостатком являются помехи от части электроприемников сети.

Передавать информацию также можно по коаксиальному кабелю с помощью EoC адаптера со скоростью в пределах 500 Мб-1 Гб. Этот вариант удобен, если присутствует необходимость преобразовать аналоговую сеть в цифровую. Также существует более совершенная технология PoC&EoC, при которой по одному проводу может передаваться питание только на NVR и цифровой сигнал. Чаще всего используют беспроводной способ на основе Wi-Fi, для реализации которого необходимо подключать и устанавливать оборудование, осуществляющее связь с устройствами через отдельный или встроенный роутер. У него есть только один минус — это небольшой радиус действия, эту проблему решают, используя более мощные антенны или репитеры для камер, увеличивающие возможность передачи на дистанцию до 1000 км.

Общий принцип

Современные камеры, более или менее, получают снимки одинаковым путем. Очевидно, что одни камеры сложнее других, но, как правило, свет проходит по сходному пути, как только он встречается с камерой.

Объектив.
Диафрагма.
Затвор.
Плоскость изображения.

Способ просмотра изображения на камере, через оптический или электронный видоискатель или электронный экран — это одно из отличий камер различных типов.

Объектив

Свет вначале попадает в объектив. Это оптическое устройство, изготовленное из пластика, стекла или кристалла, который искривляет свет, поступающий в объектив, в направлении плоскости изображения. Объектив имеет определенное количество оптических элементов. Они сгруппированы по группам. Если посмотреть на характеристики объектива, вы увидите упоминание о количестве элементов и групп в данном объективе. Некоторые группы имеют только один элемент.

Некоторые объективы имеют фиксированное фокусное расстояние. Другие объективы имеют подвижные части, что позволяет регулировать фокусное расстояние. В таких объективах, один или несколько элементов, могут изменять свое положение для точной фокусировки на плоскости изображения.

Объективы определяются фокусным расстоянием. Это длина в миллиметрах от задней узловой точки объектива до плоскости изображения. Некоторые объективы имеют фиксированные фокусные расстояния, а другие имеют регулируемые фокусные расстояния. Те объективы, которые могут изменять фокусное расстояние, называются объективами с переменным фокусным расстоянием (или по другому, зум объективы).

Диафрагма

Диафрагма создается набором лопастей внутри объектива. Технически часть объектива, диафрагма — это размер отверстия объектива. Многие конструкции имеют различные диафрагмы, которые управляют тем, сколько света проходит через объектив. Диафрагма имеет определенное количество лепестков, которые уменьшают или расширяют размер диафрагмы по мере необходимости. Некоторые объективы имеют фиксированную диафрагму, размер которой не может быть отрегулирован.

Затвор

Многие камеры оснащены устройством, которое открывается и закрывается, чтобы свет воздействовал на плоскость изображения в течение определенного времени. Это затвор, и он работает так же, как открывающие и закрывающие веки – если бы глаза были закрыты намного больше, чем открыты!

Затвор представляет собой сложную механическую (или электрическую) систему. В механических камерах могут быть створчатые или фокальные шторки. Затвор лепестков открывается и закрывается, как диафрагма апертуры, а в фокальной плоскости затвора используются «шторы», работающие как гаражные двери.

В настоящее время, в большинстве современных камер, используется «электронный затвор». Это позволяет быстро включать или выключать цифровой датчик.

Плоскость изображения

После того, как свет проходит через диафрагму объектива и пропускается через открытый затвор, он попадает в плоскость изображения. В плоскости изображения находится светочувствительная химическая пленка или цифровой датчик, на котором записывается проецируемое изображение.

Как подключаются IP-видеокамеры

Устройство выполняет трансляцию потока видео на регистратор или на ПК. Также возможна прямая трансляция на облачный сервис. Несколько устройств можно подключить к регистратору через маршрутизатор. Можно использовать коммутаторы.

IP-камера получает электропитание от:

адаптера;
PoE-коммутатора;
видеорегистратора;
PoE-интерфейсы.

Подключение устройств к компьютеру зависит от количества. Если видеокамера одна, ее нужно подключить к LAN-интерфейсу сетевой карты. А если устройств несколько, то к разъему LAN нужно подсоединить коммутатор. А к нему подключаем IP-камеры. Затем выполняется сетевое подключение. Каждой видеокамере присваивается новый сетевой адрес.

Структурная схема системы уличного видеонаблюдения

Благодаря построению системы видеонаблюдения на основе IP камер структурная схема системы получилась очень простой и представляет собой видеокамеры с блоком питания, подключенные с помощью кабеля витых пар к портам роутера. Выход роутера WAN подключен к сети Интернет. Видеокамеры устанавливаются на улице, а роутер и блок питания видеокамер в металлическом боксе в подъезде дома.

Применение IP камер в системе видеонаблюдения исключило необходимость установки видеорегистратора в непосредственной близости от них. В дополнение запись видеоизображения может осуществлять любой желающий имеющий доступ в Интернет с помощью стационарного компьютера, ноутбука или видеорегистратора. При этом для записи подойдет даже самый маломощный компьютер, главное чтобы винчестер был достаточного объема.

Из личной практики, для записи изображения с трех видеокамер цветного изображения в течение суток в формате Full HD (1920×1080) при частоте 5 кадров в секунду требуется 30 Gb места на винчестере. В неделю, что вполне достаточно, архив будет занимать всего 210 Gb, что для современных жестких дисков совсем немного.

Представленная схема системы видеонаблюдения позволяет легко увеличить количество видеокамер. Достаточно заменить четырехпортовый роутер на роутер с восьмью портами.

Если видеокамеры установлены на значительном удалении друг от друга, то целесообразно подключить их отдельными группами. Каждая дополнительная группа подключается к сетевому коммутатору (свитчу), а свитч подключается к роутеру всего одним кабелем витых пар.

При такой схеме построения системы видеонаблюдения через Интернет, вне зависимости от количества видеокамер, понадобится только одни фиксированный IP.

Если требуется создать локальную систему видеонаблюдения без подключения к Интернету, то тогда роутер заменяется коммутатором, к которому можно подключить любое количество компьютеров, сервер, видеорегистратор и другие IP устройства. Число подключаемых устройств ограничивается только количеством портов и быстродействием коммутатора. Все порты коммутатора равнозначны и поэтому правил подключения устройств, если это не указано в документации к коммутатору, нет. Схема организации простейшей локальной системы видеонаблюдения изображена на фотографии.

Таким образом, минимальный комплект системы видеонаблюдения может состоять всего из одной IP черно-белой или цветной видеокамеры и компьютера. Если создается система видеонаблюдения, состоящая из большого количества видеокамер, то дополнительно понадобится коммутатор или роутер любого производителя.

КАК ОТЛИЧИТЬ НАСТОЯЩУЮ КАМЕРУ ОТ МУЛЯЖА

Поскольку муляж камеры видеонаблюдения производители всячески пытаются удешевить, то он может представлять собой пластмассовый корпус и никакой “начинки” внутри не иметь. В этом случае можно понять что перед вами имитации “на глаз”.

Но с целью повышения достоверности имитируется не только корпус, но и светодиодная подсветка и провода подключения. Еще один интересный момент – наличие мигающего светодиода (как правило, красного).

Реальной видеокамере он не нужен, так что, на мой взгляд, производители здесь перестарались. Видя такую опцию я решу, что это скорее муляж, чем реально работающая камера.

Еще один момент, касающийся ИК подсветки.

У муляжа в большинстве случаев она работать не будет. По- хорошему, правильная подсветка должна излучать в невидимом диапазоне, но у многих телекамер в темноте можно заметить красное свечение. Это признак, скорее всего, настоящего устройства.

Что касается проводов.

Хотя они успешно имитируются, но при установке на улице рядом с камерой монтируется распределительная коробка, в которой размещаются разъемы. Это удобнее, поскольку не нужно пробивать в стене отверстия большого диаметра, да и длины штатных выводов не хватит, чтобы пройти стену.

Таким образом, если распредкоробки нет – вероятно это подделка.

Можно обратить внимание на то, как сориентирован корпус. При применении муляжа задача сделать его более заметным, в реальной системе камеры будут направлены на потенциально “криминальные” зоны

С целью предотвращения актов вандализма реальные телекамеры стараются установить максимально незаметно (к вопросу о мигающем светодиоде) и в труднодоступных местах.

100% способа понять что перед вами – реальная камера видеонаблюдения или муляж не существует, но по совокупности описанных признаков определить это можно достаточно точно.

* * *

Больше мегапикселей – больше проблем

Когда люди сравнивают камеры, то наиболее выделяемым параметром часто является количество мегапикселей (миллионов отдельных светочувствительных точек-пикселей), которые есть у продукта. Многие считают, что чем больше мегапикселей, тем большей является разрешение камеры, а потому она лучше. Но на самом деле этот параметр часто вводит в заблуждение, так как огромное значение имеет и размер пикселя.

Сравнение размеров матриц полнокадровой зеркалки и iPhone 6S (в углу)

Современные матрицы цифровых камер действительно представляют собой массивы из многих миллионов пикселей, даже на маленьких камерах. Но существует и обратная зависимость между количеством пикселей и их размерами. Чем больше пикселей присутствует на сенсоре, тем меньшие размеры имеет каждый из них, и тем меньше света он улавливает. Полнокадровая матрица, площадью 860 мм2, всегда будет улавливать больше света, чем сенсор смартфона с таким же разрешением. У того же iPhone 6S площадь матрицы составляет 17 мм2, а потому его пиксели (при равном разрешении) будут иметь площадь в 50 раз меньше (1,25*1,25 мкм или 1,56 мкм2 у iPhone, против 8,8*8,8 мкм или около 78 мкм2 – у полнокадровой зеркалки на 12 МП).

С другой стороны, если сделать пиксели достаточно большими, эффективно собирать свет можно, даже если общий размер сенсора останется не очень большим. Итак, если это так – то сколько же мегапикселей достаточно? Намного меньше, чем может показаться. Например, кадр из видео UHD 4K имеет площадь примерно 8 МП, а видео FullHD имеет кадр размером всего около 2 МП.

Однако есть преимущество в небольшом увеличении разрешения. Теорема Найквиста (в русскоязычных научных кругах известна как теорема Котельникова) приводит к тому, что изображение будет выглядеть намного четче, если записать его в двойном размере от размера предполагаемой среды отображения. Учитывая это, для печати на фотобумаге размера 5х7″ (около 13х18 см) с плотностью пикселей 300 DPI нужно снимать с разрешением 3000х4200 пикселей, или около 12 МП. Цифра знакомая? Похоже, это одна из многих причин, почему Apple, Google, Samsung остановились на разрешении 12 МП. Этого как раз хватит, чтобы печатать наиболее популярные размеры фото. При этом размеры матрицы остаются еще достаточно большими, чтобы справляться с недостатками от дефицита света.

КАК ВЫБРАТЬ IP КАМЕРУ

Правильный выбор камеры предполагает знание задач, которые предстоит решать системе видеонаблюдения. С этих позиций выбираются технические характеристики, которые:

с одной стороны обеспечат эффективность видеоконтроля;
с другой – позволят избежать приобретения оборудования с лишними опциями (избыточность – это напрасная трата денег).

Существуют как общие, в равной степени присущие цифровым и аналоговым видеокамерам параметры, так и специфические, характерные только для сетевых устройств.

К первым относятся:

разрешение;
светочувствительность;
угол обзора (фокусное расстояние);
тип корпуса (форм фактор) и исполнение (уличное и внутреннее).

Помимо указанных ссылок выбор этих параметров рассмотрен здесь, поэтому в данной статье заострять на них внимание не будем.

Что касается специфических возможностей IP камер, то основополагающими являются:

1. Скорость формирования кадра.

В отличие от “аналога” цифровая передача изображения может осуществляться со скоростями значительно меньше 25 кадров в секунду. В зависимости от разрешения (зависимость обратно пропорциональная) в сетевых системах частота может быть и 15 и 10 кадров в секунду.

Таким образом, гонка за мегапиксельными разрешениями имеет серьезный побочный эффект.

2. Алгоритм сжатия.

Здесь возможны два варианта:H.264 и MJPEG. Первый эффективнее и плотнее “пакует” видео. Но для его реализации требуется больше ресурсов и вычислительных мощностей, чем для технологии MJPEG.

Cледует делать выбор с учетом конкретных условий эксплуатации:

разрешения камеры;
скорости записи, требуемой глубины видеоархива и пр.

Оптимально, конечно, если камера видеонаблюдения поддерживает оба алгоритма – это дает свободу маневра при настройке и последующей эксплуатации.

3. Организация питания.

Для IP устройств доступна организация питания по технологии РоЕ (Power over Ethernet). Она позволяет передавать напряжение питание по одной витой паре с информационным сигналом.

Безусловно, это удобно, но требует применения соответствующих коммутаторов или отдельных РоЕ инжекторов.

4. Протокол передачи данных.

При выборе IP камеры этот момент следует учитывать обязательно для обеспечения совместимости оборудования. Но есть универсальное решение: технология ONVIF, оптимальный, кстати, вариант.

5. Дополнительные возможности.

Цифровые технологии позволяют реализовывать много полезных опций:

организация аудиоканала (передача звука вместе с изображением);
управление по информационной паре PTZ (поворотные устройства, варифокальные объективы);
запись на встроенный носитель;
реализация на стороне камеры детектора движения;
беспроводная передача данных с использованием WiFi технологий.

Одни из них позволяет экономить на монтажных работах, другие – разгружают (экономят ресурсы) серверов, видеорегистраторов, снижают нагрузку на канал передачи данных.

Но в любом случае, каждая опция может стоит дополнительных денег, так что приобретать лишние возможности “на всякий случай”, наверное, не нужно. IP камера видеонаблюдения и без того дорогое устройство.

* * *

Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов

Угол обзора и фокусное расстояние

При выборе камеры видеонаблюдения также необходимо учитывать такую характеристику, как фокусное расстояние объектива и его угол обзора. Например, для получения общего обзора территории при видеонаблюдении в частном доме, офисе, подойдут камеры с широкоугольным короткофокусным объективом. В случае, когда видеонаблюдение осуществляется за определенным объектом на некотором удалении, а также при наблюдении за входом в помещение, когда преимущественную роль играет четкое распознавание лиц входящих людей, вам необходима камера с длиннофокусным объективом, и углом обзора не более 45 градусов. Подобные камеры так же часто устанавливают на кассах в супермаркетах.

Таким образом, чем меньше угол обзора объектива, тем больше деталей вы можете идентифицировать при необходимости слежения за определенным небольшим участком, и, следовательно, чем угол обзора шире (от 90о), тем большее количество пространства вы можете охватить. Так что тут все зависит от конкретно поставленных задач.

Line-Pro 560AHD, 2.8-12 мм. Цена ~ 4300 руб.

Также есть возможность приобрести камеру, объектив которой имеет определенный диапазон фокусных расстояний – такие объективы носят общее название «вариофокальные», примерный диапазон их фокусных расстояний 2.8-12 мм. При выборе камеры для видеонаблюдения подобного типа вы сможете в дальнейшем вручную изменять угол обзора в зависимости от ваших потребностей. Но стоит заметить, что данный параметр соответственно сказывается на цене – зачастую такие устройства стоят гораздо дороже камер, объектив которых имеет постоянное фокусное расстояние, но цены на них, как, впрочем, и на все системы видеонаблюдения, имеют тенденцию к снижению. На картинке пример камеры, оснащенной вариофокальным объективом – Line-Pro 560AHD с фокусными расстояниями объектива 2.8-12 мм. Ее цена составляет 4300 рублей, что, согласитесь, не так уж и дорого.

Заключение

Сложность применения современных систем видеонаблюдения порождается следующими проблемами:

Отсутствием полного и ясного представления об их возможностях;
Отсутствием полных комплектов узлов и оборудования для них в одной фирме;
Отсутствием полноценной техподдержки продавцов;
Нехваткой у проектировщиков и менеджеров проектов практического опыта инсталляции сложных систем видеонаблюдения;
Опасением, что вдруг не заработает, не сможем настроить (самбу под Линуксом ).

Поэтому мы начали изложение материала последовательно и системно, чтобы последующие материалы были понятны проектировщикам, менеджерам и инсталляторам систем видеонаблюдения 2021.

Будем благодарны за обратную связь, вопросы и критику по данной теме. В зависимости от отзывов мы скорректируем формат и язык изложения материала, откроем новые темы, в которых считаем себя компетентными.

Автор статьи – разработчик и проектировщик радиотехнических устройств и систем с опытом постановки монтажных бригад, ПНР и сдачи объектов с 30 летним суммарным опытом работы в упомянутых направлениях.

Поэтому хорошо понимаю, как проходят все стадии проектирования, монтажа, пусконаладки, сдача и сопровождение систем безопасности. А как менеджер проектов и ГИП, знаю связь экономической и технической стороны вопроса.

Нужен комплексный подход к проектированию подобных систем, с учетом всех вопросов.

К этому и будем стремиться.

Спасибо за прочтение. Ждем обратную связь, вопросы и критику.

Устройство и принцип работы камеры видеонаблюдения

Разрешение

Подключение IP камеры к интернету

Камеры для наружного наблюдения с записью

Популярные программы для видеозахвата

ScenalyzerLive

Exsate DV Capture Live

WinDV

Подключение питания 220В в шкафу слаботочки

Варианты передачи сигнала