Как выбрать камеру наблюдения

На сегодняшний день безопасность предприятия является одной из важнейших составляющих успешного ведения бизнеса. Банки, офисы, квартиры, склады, кафе и магазины – все объекты могут быть подвержены несанкционированным действиям и нуждаются в качественной и надежной охранной системе.

Чтобы выбрать видеокамеру, максимально удовлетворяющую Вашим требованиям, необходимо определить ряд ключевых параметров. Рассмотрим каждый из них более подробно.

1. Объект и цели видеонаблюдения.

Условно задачи систем видеонаблюдения можно разделить на три группы:

1) Охранное видеонаблюдение. Основной задачей ставится обеспечение наблюдателю хорошего обзора объекта в целом, чтобы однозначно идентифицировать такие ситуации как:

• Проникновение на территорию охраняемого периметра;
• Изменение количества объектов на контролируемом участке;
• Контроль действий персонала и происходящего в целом на объекте и т.п.

2) Наблюдение за технологическими процессами. Задача таких видеосистем – обеспечить контролеру видимость не только общих черт происходящего (например, перемещение объектов), но и более детальные моменты, среди которых особенно важные:

• Номинал денежных знаков;
• Маркировка и обозначения на микросхемах и электронных платах;
• Детали обработки различных изделий и т.д.

3) Обеспечение личной безопасности. Обычно в данном случае речь идет об организации видеонаблюдения в частном доме и на прилегающей территории. Степень сложности таких систем обычно значительно ниже, чем у аналогичных систем на промышленных объектах.

В самом начале построения системы видеонаблюдения необходимо решить, где и в каких условиях она будет использоваться: на улице или в помещении.

При выборе уличной камеры нужно обратить внимание на корпус устройства: он должен быть герметичным и соответствовать стандарту IP66. При этом необходимо выбирать температурный диапазон работы камеры в соответствии с условиями, в которых она будет использоваться. Если объект находится в условиях неблагоприятного климата, стоит приобрести видеокамеру с температурным диапазоном не менее -40…+50°С. Целесообразно подобрать в комплекте термокожух с козырьком, который обеспечит камере дополнительную защиту от пыли и влаги, а также предотвратит налипание осадков на стекло.

Для внутренней камеры критерии выбора могут быть менее жесткими, однако здесь необходимо уделить внимание размеру и дизайну камеры, чтобы она сочеталась с интерьером помещения. Также нужно определить, где именно будет установлено устройство: на потолке, на стене, в углу и т.д., чтобы подобрать соответствующий кронштейн. Если камера будет использоваться в объекте с повышенной влажностью, в таких случаях также необходимо позаботиться о влагозащищенности устройства.

2. Формат системы видеонаблюдения.

Чтобы система видеонаблюдения работала максимально эффективно, ее необходимо изначально правильно сконструировать. Для этого нужно решить, какие камеры будут использоваться: аналоговые, AHD, IP или и те, и другие вместе.

Основное отличие IP камеры от аналоговой или AHD камеры видеонаблюдения заключается в наличии в IP камере встроенного кодера, который преобразует сигнал светочувствительной матрицы в цифровой поток. В аналоговых и AHD камерах сигнал со светочувствительной матрицы попадает на выход камеры. Эти системы выдают видеосигнал формата PAL или NTSC, который передается на видеорегистратор или непосредственно на компьютер.

Аналоговое видеонаблюдение в наше время используется, как правило, на небольших площадях: дом, маленький офис, стоянка, дача – все эти объекты не требуют установки большого количества видеокамер. Этот вид видеонаблюдения до сих пор популярен благодаря своей цене, простоте настройки и эксплуатации.

AHD – это новый стандарт в передаче аналогового видеосигнала высокой четкости. От классического стандарта PAL, используемого в видеонаблюдении, он отличается прогрессивной разверткой 720р и 1080р против 576i и более высоким горизонтальным разрешением, чем в 960H: 1280 и 1920 точек. Большим плюсом стандарта является его обратная совместимость с обычными системами видеонаблюдения: все камеры можно переключить в PAL нажатием на джойстик управления. Стандарт AHD позволяет обеспечить дальность передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю до 500 м.

Большим преимуществом аналоговых и AHD систем является передача изображения без цифровой задержки, что выгодно отличает эту технологию от IP-наблюдения.

IP- видеокамера – это видеокамера, имеющая встроенный Web-сервер, сетевой интерфейс (Ethernet или Wi-Fi) и подключающаяся к сети LAN/WAN/Internet. Наблюдение и запись с такой камеры, как правило, ведется на компьютере.

Главные преимущества IP-систем заключаются в следующем:

1. Автоматическое кодирование видеопотока. Это защищает устройство от несанкционированного доступа к трансляции и записи.
2. Высокое разрешение. Даже многократное увеличение дает в несколько раз более четкое изображение, чем у аналоговых и AHD видеосистем.
3. Большой объем архива. Одно из самых значительных достоинств IP-систем заключается в том, что они могут хранить большие объемы информации в течение длительного времени, а передавать и архивировать видеосигнал можно через Интернет.
4. Доступность в любой момент времени. Контролировать происходящее на объекте в реальном времени можно из любой точки земного шара, имея под рукой компьютер или смартфон с выходом в сеть.

3. Разрешение видеокамеры.

От того, матрица какого разрешения используется в видеокамере, зависит качество передаваемого изображения. Картинка представляет собой совокупность пикселей, а разрешение изображения – это количество таких пикселей по горизонтали и вертикали. Соответственно, чем больше число пикселей, тем более четким получается изображение.

Разрешение у аналогового и цифрового оборудования строится одинаково, однако существует несколько существенных различий в его определении. Аналоговое видео формирует изображение из так называемых ТВ-строк, а в цифровых системах картинка состоит из квадратных пикселей.

Разрешения NTSC и PAL

Разрешения NTSC (National Television System Committee – Национальный комитет по телевизионным стандартам) и PAL (Phase Alternating Line – построчное изменение фазы) являются общепринятыми стандартами аналогового видео, однако также нашли применение и в сетевом видео, поскольку при передаче сигнала с аналоговых камер происходит его оцифровка и преобразование с помощью видеокодеров. В современных сетевых и купольных сетевых PTZ-камерах также обеспечиваются данные стандарты за счет блока, объединяющего камеру, зум, автофокус и автоматическую настройку диафрагмы, и изначально созданного для аналоговых видеокамер в сочетании со встроенной панелью видеокодера.

Стандарт NTSC имеет разрешение 480 строк, а частота обновления кадров составляет 30 к/с (или 60 чересстрочных полей в секунду). Разработчики ввели новое обозначение стандарта - 480i60, которое определяет количество строк, тип развертки (i – чересстрочная) и частоту обновления. Формат PAL имеет разрешение 576 строк, скорость обновления – 25 к/с или 50 чересстрочных полей. Аналогично, обозначение стандарта PAL - 576i50. Совокупное количество передаваемой информации в секунду одинаково для обоих стандартов. При оцифровке аналогового сигнала видео максимальное количество пикселей рассчитывается исходя из числа телевизионных строк, подлежащих оцифровке. Как правило, максимальный размер оцифрованного видео – D1, а наиболее часто используемое разрешение – 4CIF.

Один из недостатков оцифрованного аналогового видеоизображения при отображении на мониторе – это эффект «гребенки», то есть появление размытости или разрывов объектов. Причина кроется в несоответствии формы созданных пикселей квадратным пикселям монитора. Этот недостаток частично устраняется применением технологии деинтерлейсинга, в результате которой один кадр строится из двух полукадров чересстрочного формата с целью дальнейшего вывода на экран с прогрессивной разверткой.

Разрешения VGA

Использование цифровых систем, полностью построенных на основе сетевых камер, побудило разработчиков создать общемировой стандарт, который обеспечивает дополнительную гибкость разрешения и исключает ограничения стандартов PAL и NTSC. В результате компания IBM представила систему отображения графики для персонального компьютера - VGA (Video Graphics Array – Логическая матрица видеографики). Разрешение данного стандарта составляет 640х480 пикселей и обычно используется в не мегапиксельных сетевых камерах. Видео, построенное на базе VGA, имеет квадратные пиксели, которые соответствуют пикселям мониторов ПК, поддерживающих разрешение VGA или аналогичные.

Мегапиксельные разрешения

В сетевых мегапиксельных камерах используется мегапиксельный датчик, который передает изображение, содержащее миллион и более пикселей. Соответственно, чем большее количество пикселей заложено в датчике, тем более детализированное и высококачественное изображение получается на выходе. Как правило, такие камеры используются в охранном видеонаблюдении, где предъявляются высокие требования к качеству изображения: идентификация лиц, объектов, захват мелких деталей, большой угол обзора.

Разрешение HDTV (телевидение высокой четкости)

HDTV обеспечивает разрешение до пяти раз выше, чем в стандартных аналоговых системах. При этом получается более четкое изображение формата 16:9 с насыщенными цветами. Общество инженеров кино и телевидения SMPTE определило два основных стандарта HDTV: SMPTE 296M и SMPTE 274M.

• SMPTE 296M (HDTV 720P): разрешение 1280х720 пикселей, формат изображения 16:9, высокая четкость передачи цвета, прогрессивная развертка 25/30 Гц (25/30 к/с) и 50/60 Гц (50/60 к/с).
• SMPTE 274M (HDTV 1080P): разрешение 1920х1080 пикселей, формат изображения 16:9, высокая четкость передачи цвета, чересстрочная прогрессивная развертка 25/30 Гц (25/30 к/с) и 50/60 Гц (50/60 к/с).

Камеры, соответствующие стандартам SMPTE, обеспечивают качество HDTV и обладают всеми преимуществами стандарта, такими как разрешение, высокая частота обновления кадров, качественная цветопередача.

Система HDTV, как и компьютерные мониторы, базируется на квадратных пикселях, поэтому видео в формате HDTV можно просматривать как на экранах HDTV, так и на обычных мониторах ПК, при этом для корректного отображения объектов не нужно проводить различные преобразования или деинтерлейсинг изображения, поскольку используется видео с прогрессивной разверткой.

4. Объектив видеокамеры.

Одно из самых важных составляющих видеокамеры является ее объектив. Чтобы максимально точно опознать того или иного человека или идентифицировать предмет, важно правильно подобрать угол обзора объектива.

Основная характеристика объектива – это его фокусное расстояние (f), которое измеряется в мм и определяет величину, равную расстоянию от его оптического центра до плоскости, на которую проецируется изображение, то есть до матрицы видеокамеры. Чем меньше фокусное расстояние, тем шире угол обзора объектива и тем мельче объекты будут выглядеть на экране. Например, для матрицы 1/3” объектив с фокусным расстоянием 3.6 мм будет обладать углом обзора 78° по горизонтали.

Для того чтобы корректно подобрать фокусное расстояние фиксированного объектива, нужно знать следующее:

• Расстояние, равное фокусному расстоянию объектива в метрах, соответствует отображению человека на экране в полный рост.
• Рассмотреть детально лицо человека можно на расстоянии в 2 раза меньшем, чем фокусное расстояние объектива в метрах.
• Просто определить наличие объекта в поле зрения камеры возможно на расстоянии в 5 раз большем, чем фокусное расстояние ее объектива.

Например, если вам требуется разглядеть лицо человека на расстоянии 8 метров, выберите объектив с f=16 мм. Если вам неважно, как люди выглядят, но важно, что они делают на расстоянии 25 м от места установки камеры, то в таком случае подойдет объектив с f=25 мм. При этом если необходимо просто заметить людей на расстоянии 25 м, можно ограничиться и фокусным расстоянием в 5 мм.

Для случаев, когда угол обзора необходимо подстраивать по требованиям пользователя, можно выбрать видеокамеру с вариофокальным объективом. Изменение угла обзора камеры позволяет максимально оптимизировать системы в помещениях с малой площадью. Например, при большом скоплении людей вариофокальный объектив позволяет сфокусировать внимание на действиях отдельных групп и личностей или удерживать под контролем определенные зоны объекта.

5. Чувствительность видеокамеры и дальность ИК-подсветки.

При выборе видеокамеры необходимо сразу задуматься, будет ли вестись наблюдение в темное время суток. Если выбор сделан в пользу круглосуточного видеонаблюдения на неосвещенных объектах, то нужно приобретать видеокамеру с встроенной ИК-подсветкой, дальность действия которой будет зависеть от размера наблюдаемой зоны.

Для определения минимального уровня освещенности объекта, при котором камера способна видеть, используется понятие чувствительность видеокамеры.

На чувствительность камеры видеонаблюдения влияют технические возможности матрицы и светосила объектива. Величина минимальной освещенности измеряется в люксах (Лк) и чем она ниже, тем изображение более высокого качества способна передать камера. То есть даже если на объект начинает попадать меньше света, камера продолжает фиксировать происходящее. Для повышения чувствительности современных камер видеонаблюдения используют различные методы, обеспечивающие адаптацию камер к условиям освещённости.

При достижении определенного минимального уровня освещенности, цветные видеокамеры автоматически переходят в режим черно-белого изображения. Черно-белые камеры видеонаблюдения в таком случае переключаются в режим пониженной разрешающей способности или увеличивают время накопления заряда, что приводит к смазыванию движущихся объектов.

В системах, предназначенных для ведения наблюдения на слабоосвещённых объектах, используются камеры высокой чувствительности (0,01 люкс и менее).

6. Питание видеокамеры.

Большинство видеокамер подключаются к сети переменного тока 220 В/50 Гц или к источникам постоянного тока напряжением 12 В. Реже производители закладывают питание видеокамер от переменного напряжения 24 В и постоянного напряжения 9 В.

• 220В переменного тока. Используется на больших расстояниях, однако работа с таким напряжением может быть опасна и требует специального допуска.
• 12В постоянного тока. Наиболее часто встречающийся тип питания. Блоки питания для такого напряжения продаются повсеместно.
• 24В постоянного или переменного тока. Можно обеспечивать питанием камеры на большем расстоянии, чем при 12В, однако данный тип питания не приобрел большой популярности в видеонаблюдении.

При обеспечении питанием нескольких камер системы могут использоваться как индивидуальные источники для каждой камеры, так и общий источник. При этом следует помнить, что цветные камеры очень чувствительны к перепадам напряжения в сети, поэтому для них рекомендуют использовать специальные стабилизированные источники. Использование нестабилизированных источников питания для охранных камер наблюдения может привести к их выходу из строя в момент бросков напряжения при включении камеры. Напряжение более 12 В также приводит к нежелательным последствиям - к перегреву камеры и, как следствие, к ухудшению параметров сигнал/шум.

Распространенным решением для питания IP-видеокамер является PoE (Power Over Ethernet) — питание и передача данных осуществляется по одному сетевому кабелю. Данная опция существенно упрощает монтаж и позволяет сэкономить на кабельной продукции.

7. Условия эксплуатации.

При выборе видеокамеры следует учитывать условия эксплуатации устройства: температурный диапазон, уровень влажности, наличие осадков, а также вероятность механических воздействий на корпус.

В настоящее время существует широкий выбор видеокамер для работы как в благоприятных, так и наиболее суровых климатических условиях. При этом учитываются размер и форма корпуса, уровень его защиты, герметичность, устойчивость к перепадам температур. Таким образом, практически для каждой ситуации можно подобрать видеокамеру с наиболее подходящими характеристиками.

8. Набор дополнительных функций.

Для улучшения качества изображения в видеокамеры зачастую встроены вспомогательные функции, такие как:

Автоматическая регулировка усиления (AGC) – сглаживание изменения уровня видеосигнала и его усиление при уменьшении освещенности сцены для получения более качественного изображения.

Отношение сигнал/шум – степень появления на изображении «снега». Измеряется в децибелах (дБ). На высокое соотношение сигнал/шум камеры (от 45 дБ) влияет уровень освещенности объекта, светосильный объектив, высококачественная ПЗС матрица и цифровая фильтрация шумов в электронных схемах камеры наблюдения.

DSS/Digital Slow Shutter – функция цифрового накопления заряда, известна также как Sens-up. Повышает чувствительность матрицы путем уменьшения скорости затвора.

Компенсация заднего света (BLC) – сглаживает освещенность по всему углу обзора видеокамеры. Необходима при организации наблюдения на объектах с ярким задним фоном.

Компенсация встречного света (HLC) – улучшает отображение объектов, оказавшихся засвеченными ярким встречным светом.

Баланс белого – служит для правильной цветопередачи изображения на объекте при использовании различных типов источников света.

2D и 3D DNR (2D/3D Digital Noise Reduction) — методы цифрового подавления шумов в изображении, появляющихся при недостаточном освещении. Данная функция крайне важна, поскольку наличие шумов в видеосигнале негативно сказывается на качестве изображения и дальнейшей обработке сигналов.

D-WDR (Digital Wide Dynamic Range) – функция использования расширенного динамического диапазона с высокой цифровой обработкой сигнала. Позволяет получать изображения высокого качества как ярких, так и темных участков одного кадра.