Создание системы видеонаблюдения

IP-камера - сетевая камера, с встроенным процессором сжатия видеоизображения  и оцифровки, имеющая стандартный разъем RJ-45 для подключения в сеть Ethernet.

Под IP-камерой (или сетевой камерой) понимают цифровую видеокамеру особенностью которой является передача видеопотока в цифровой форме по сети использующей IP протокол. Являясь сетевым устройством, каждая IP камера в сети имеет свой IP-адрес. Главное отличие от аналоговых CCTV в том, что изображение остается цифровым после получения видеокадра с ПЗС или КМОП матрицы камеры вплоть до отображения на мониторе. 
 
Перед передачей, полученное с матрицы изображение сжимается с помощью покадровых (MJPG) или потоковых (MPEG-4) методов компрессии. Существуют IP камеры, осуществляющие передачу видео в несжатом виде. В качестве протоколола в IP камерах могут использоваться протоколы: TCP, HTTP, TFTP и другие сетевые протоколы стека TCP/IP. IP-камерам не требуется передавать аналоговый сигнал в формате PAL или NTSC. Как следствие в IP камерах могут использоваться большие разрешения, включая мегапиксельные. Типичное разрешене для сетевых камер: 640x480 точек. Существуют камеры с мегапиксельными разрешениями: 1280x1024, 1600x1200 и более высокими.

IP-камеры применяются для решения следующих задач:

• обеспечение безопасности
• удаленный мониторинг за тенхологическими процессами
• удаленное управление (удаленное наблюдение за офисом)
• удаленное наблюдение за строительной площадкой
• визуализация и регистрация внештатных ситуаций
• продвижение в сети туристических и других услуг

Благодаря отказу от использования  стандартов аналогового телевидения PAL и NTSC, IP камеры могут передавать видеокадры с высокой частотой. На рынке систем безопасности существуют IP-камеры с частотой передачи больше 50 кадров в секунду. Что оптимально подходит за видеонаблюдением за технологическими и другими процессами.

К преимуществам IP-камер можно отнести следющие:

• Построение масштабируемых распределенных систем видеонаблюдение
• Отсутствие двойной конвертации сигнала свойственного аналоговым камерам
• Использование более высоких разрешений по сравнению с аналоговыми камерами
• Возможность использования прогрессивной развертки
• Возможность передачи аудиопотока по сети паралелльно с видеопотоком
• Передача команд на управления поворотным устройством (для поворотных IP камер) по сети

К недостаткам IP-камер  можно отнести:

• высокую цену. Цена на IP камеры выше чем у аналоговых камер
• необходимость декомпрессии видеопотока на принимающей стороне (клиенте)
• подверженность к внешнему сетевому воздействию по сети (взлому)
• иногда аппаратное зависание

Ключевые различия между IP- и аналоговыми  камерами

·  Чересстрочная развертка. Даже при вещательном (4CIF) строчном разрешении, аналоговый видеосигнал страдает от дрожания строк, вызываемого особенностями развертки - движущиеся объекты видны заметно размытыми. Сетевая камера с прогрессивной разверткой более четко отображает объекты в движении. Поскольку кадр в этом способе осуществления развертки не разделяется на два отдельных поля, четкость изображения значительно возрастает.

·  Электропитание. Подача питания на аналоговую камеру может оказаться и дорогостоящей, и технически трудно осуществимой. Сначала необходимо проложить коаксиальный кабель для передачи видеосигнала, а затем развести по всем камерам питающее напряжение. Сетевые же камеры могут запитываться непосредственно по сетевому кабелю, используя стандарт подачи питания Power over Ethernet (PoE), то есть, по тому же самому кабелю, по которому передаются цифровые данные в сети.

·  Интеграция систем бесперебойного питания. Еще одним преимуществом применения камер, использующих стандарт PoE и сетевые преобразователи, о котором зачастую забывают потребители, является значительно более простой и дешевый способ обезопасить систему IP-видеонаблюдения от перебоев в электропитании, чем это вылилось бы в традиционной аналоговой системе. Обычные камеры охранного ТВ требуют подведения электропитания к каждому из мест их расположения, требуя таким образом и размещения на каждой из точек устройств резервного питания, Что может оказаться весьма затратным. В свою очередь, в IP-систему, запитанную по стандарту PoE, электричество подается на сетевой преобразователь централизованно, что позволяет одному либо двум автоматическим блокам бесперебойного питания осуществлять подачу резервного питания на всю сеть камер одновременно. Чаще всего для этих целей используется существующая система бесперебойного питания, обслуживающая персональные компьютеры и видеосерверы.

·  Разрешение. Аналоговые камеры не способны превзойти по разрешению существующие телевизионные стандарты, соответствующие при вещательном разрешении всего лишь 0,4 мегапиксела. Фактически в силу технических и финансовых ограничений многие аналоговые системы эксплуатируются в разрешениях значительно ниже вещательного - до 0,01 мегапиксела. Технологии сетевого видео обеспечивают разрешение сигнала, способное в 15 раз превышать по качеству аналоговое видео. Современные камеры способны обрабатывать видеопотоки со скоростью 3 Мбит/с.

·  Интеллектуальные свойства. Технология сетевого видео позволяет снабдить камеры значительно более широким набором встроенных пользовательских функций. К примеру, камеры могут быть запрограммированы на запуск записи по обнаружении движения в кадре, что существенно снижает нагрузку на пропускную способность сети. Среди прочих особенностей отметим компенсацию пересвета и встречной засветки, применение двух обхективов, встроенные средства цифрового хранения информации, поддержка аудио и высокоскоростной цифровой телефонии стандарта SIP.

Выбор устройств регистрации

Видеорегистратор – это многофункциональное современное устройство, на которое поступает изображение от камер охранного видеонаблюдения, далее происходит запись на встроенные жесткие магнитные диски и вывод видеоинформации на мониторы, расположенные в помещении охраны.  
 
Запись может осуществляться в зависимости от выбранных настроек:

• постоянно
• при срабатывании внутреннего датчика движения
• при срабатывании внешнего датчика движения
• по заранее определённому расписанию

Цифровые видеорегистраторы позволяют записывать видеоизображение на жесткий диск и просматривать запись сигналов от одной или нескольких видеокамер. Одноканальные видеорегистраторы позволяют работать с одной камерой, четырехканальные – с четырьмя камерами, девяти и шестнадцати канальные с девятью и шестнадцатью соответственно. Как правило, сигналы от всех камер по кабелям поступают на вход видеорегистратора, к выходу которого подключён монитор. В дежурном режиме оператор видит на мониторе текущую обстановку на охраняемом объекте. Для этого на монитор выводятся изображения со всех камер одновременно (мультиэкранный режим – 4, 8, 9 или 16 маленьких изображений на одном экране). Также он может вызывать картинки, поступающие с камер последовательно, просматривая на полном экране изображение любой камеры вручную по собственному выбору или автоматически по очереди. Сегодня на рынке охранной видеотехники предлагается много всевозможных моделей цифровых видеорегистраторов. Эти видеорегистраторы отличаются своими параметрами и, естественно, ценой.

Первый важный параметр – количество кадров в секунду при наблюдении. При просмотре обычного телевизора, мы наблюдаем изображение, где картинка меняется с частотой 25 кадров в секунду. Хороший видеорегистратор тоже выдает изображение, в котором за секунду на экране выводится 25 кадров. В этом случае достигается двойное преимущество, во первых оператор может наблюдать даже быстро происходящие события, во вторых, чем больше кадров в секунду выводится на экран, тем легче восприятие видеоизображения, оператор меньше утомляется и находится в большей готовности к внештатным ситуациям и всевозможным происшествиям.

Второй важный параметр – число  кадров в секунду при записи. На рынке есть видеорегистраторы, записывающие изображение с каждой камеры с  частотой 25 кадров в секунду (в этом случае при воспроизведении получается изображение как в обычном телевизоре). Но данные модели видеорегистраторов достаточно дорогие. Однако, зачастую, такой высокой частоты кадров при организации записи даже и не требуется ( за исключением видеонаблюдения в казино и некоторых случаев контроля за воровством в магазинах). Как правило запись осуществляется с частотой 3-8 кадров в секунду. При покадровом просмотре видеозаписи мы имеем картинку, меняющуюся за каждую секунду 3 – 8 раз. В технических характеристиках видеорегистратора всегда указывается так «совокупная частота кадров при записи». Например, если указано, что видеорегистратор имеет совокупную частоту кадров при записи 25 кадров в секунду, то это значит, что видеорегистратор позволяет записывать сигналы с видеокамер со следующим количеством кадров в секунду:

• При подключении одной камеры - количество записываемых кадров в секунду – 25
• При подключении двух камер - для каждой из камер количество записываемых кадров в секунду – 12.
• При подключении трех камер - для каждой из камер количество записываемых кадров в секунду – 8.
• При подключении шестнадцати камер - для каждой из камер количество записываемых кадров в секунду – 1,5

Третий параметр –  это разрешение картинки при записи. Оно указывается двумя цифрами, например, 720*480. То есть 720 - это количество отображаемых на мониторе точек по горизонтали, а 480 – точки по вертикали. Считается опять же, что чем больше разрешение, тем более мелкие детали можно разглядеть на экране монитора при воспроизведении записи. В общем-то, это не всегда так. Потому что чтобы получить четкую прорисовку деталей видеоизображения, необходимо не только правильно выбрать видеорегистратор, но и грамотно подобрать видеокамеры наблюдения , объективы, правильно осуществить монтаж кабелей и всей системы видеонаблюдения в целом. Например, неправильный выбор объектива может свести на нет все преимущества остальной высококачественной современной дорогой видеоаппаратуры. Большие деньги, потраченные на нее, будут потрачены впустую, так как то же качество изображения можно было бы получить, выбрав более дешевое оборудование, но подойдя к этому выбору более грамотно, с бОльшей рассудительностью.

Четвертый важный параметр — такая  функция видеорегистратора, как  работа в сети. Возможность работать в сети – это возможность подключиться к видеорегистратору с удаленного компьютера. Например, установленный в комнате службы охраны видеорегистратор может быть подключен к компьютеру главы организации. В этом случае руководитель может на мониторе своего компьютера видеть изображения со всех камер наблюдения и просматривать любую видеозапись, находящуюся в архиве видеорегистратора.

Пятый важный параметр – наличие  детектора движения. Хорошие видеорегистраторы  имеют свою функцию обнаружения движения. Работа детектора движения заключается в следующем. Для каждой камеры наблюдения в поле ее зрения выделяется область (для каждой отдельной камеры можно установить свою область). В случае возникновения движения в этой области видеорегистратор подает тревожный сигнал, о возникновении движения и, например, переходит в режим более частой записи кадров с той камеры, в поле зрения которой произошло движение. Если же никакого движения в кадре нет, то функция записи может быть вообще отключена (просто незачем записывать кадры, где ничего не происходит). При использовании этой возможности, значительно экономится место на жестком диске видеорегистратора и на один жесткий диск можно записывать информацию гораздо дольше.

IP-видеосервер (кодер) - устройство для оцифровки (кодирования), сжатия и транслирования в сеть Ethernet видеосигнала с аналоговых видео камер. Может обрабатывать одновременно изображения с нескольких камер наблюдения.

видеосервер - подключенный к сети  персональный компьютер, который позволяет просматривать видеоизображение с видеокамер и имеющий видеоархив. 
 
В результате построения подобной схемы осуществляется работа только с цифровым сигналом. Сигнал обрабатываются и транслируются в общей локальной сети. Аналоговый видеосигнал обрабатывается ip-видеосервером. Записать цифровые видеосигнал можно на любой видеорегистратор. Наблюдение осуществляется с помощью охранного монитора через ip-видеосервер  или подключенного в сеть персонального компьютера. 
 
Стоимость подобных сетевых систем видеонаблюдения превосходить стоимость классических аналоговых систем в среднем на 20-40%. Но с каждым годом ценны на системы IP-видеонаблюдения имеют тенденцию снижения.

Негативным фактором для широкого применения таких систем является низкая пропускная способность  каналов связи для передачи видео  большого объема. Возможности системы IP-видеонаблюдения значительно шире по сравнению с аналоговым вариантом. Например, в ip системах гибкая архитектура построения многоуровневых полномочий.

IP-видеорегистратор - система, совмещающее в одном корпусе устройство кодирования видеосигнала и его запись на жесткий диск. 
 
IP-декодер - устройство для обратного преобразования цифрового видеосигнала в аналоговый сигнал. 
 
IP-декодер совмешенный с IP-видеорегистратором – устройство, сочетающее в себе преобразователь цифрового видеосигнала в аналоговый и записывающее устройство. 
 
Выбор монитора.