Всё, что вы хотели узнать о домашнем видеонаблюдении: теория и практика

Автор: Владимир Сирота, 01 июня 2015, 00:00

Каждый день, отправляясь на работу, мы вынуждены оставлять любимый дом и дорогих сердцу кошечек/собачек/хомячков без присмотра. Если дом оставлен на какого-нибудь оболтуса, родители весь день словно на иголках! Не замкнуло ли у любимого чада пальцы в розетке? Не разожжен ли на кухне костер? Не приготовило ли дите в микроволновке хомячка для кота? Не покусало ли собаку? Чтобы успокоить нервы, не нужно пить. Тем более валерьянку. Лучше установить систему видеонаблюдения – и с чистой совестью незаметно подглядывать за происходящим в доме и его окрестностях. В случае чего – действовать.

В офисе система видеонаблюдения тоже будет не лишней. Она позволит проследить, что сотрудники приходят на работу вовремя, а не ближе к обеду, и на работе заняты делом, а не бутылкой коньяка.

Ну и, наконец, видеонаблюдение выявит и запечатлит любых нежелательных гостей, пришедших с неблагой целью обобрать дом, офис, какой-нибудь магазинчик или склад. Вот уж где система видеонаблюдения на пару с сигнализацией просто незаменима! Но что же конкретно выбрать? Чем видеонаблюдать?

Приход высокого разрешения

Все еще (рас)продающиеся камеры наблюдения с поддержкой стандарта видео D1 (704х576) безнадежно устарели. Покупать подобную технику видеонаблюдения можно разве что в качестве антиквариата. Каких-нибудь полтора-три года назад все дружно пускали слюни, услышав о поддержке камерой разрешения 960Н (960х576). Но и этот формат на сегодня почтенный пенсионер. Когда молодое поколение мониторов и телевизоров практически поголовно покорило формат Full HD, смотреть куцее изображение D1 или 960H на них просто грустно. Производители систем видеонаблюдения об этом призадумались… И на смену аналоговым СVBS (Composite Video Baseband Signal) D1/960Н комплексам наблюдения пришли обновленные системы с поддержкой высокого разрешения – аналоговые AHD, HDCVI, HDТVI и цифровые HDSDI да IP.

Чтобы понять, как важно разрешение и детализация кадра, привожу любопытную запись, сделанную мной на свою первую цифровую фотокамеру, которая умела писать видео в очень скромном разрешении 320х240. Видео снято в 2005 г. из окна поезда, когда мы с супругой возвращались из Мукачево в Киев после отпуска. И до сих пор никто из друзей не смог толком объяснить, что за «светлое пятно» было заснято – выдвигаются версии от бликов на объективе до бликов на стекле вагона от зажженной спички, блеска молнии и т.д. Но право же, таких бликов я больше не видел ни разу, костер в купе не разжигали, грозы в это время не было, а главное - визуально я не наблюдал светлый объект (иначе продолжил бы съемку) – его зафиксировала только светочувствительная матрица камеры. Если бы не отвратительно низкое разрешение, не позволяющее рассмотреть детали, возможно мы бы точно узнали, что именно это было.

Использование HD-систем позволило совершить качественный скачок в видеонаблюдении, существенно повысив детализацию изображения. Новые стандарты высокой четкости предусматривают использование для видео разрешений HD 720р (1280х720) и Full HD 1080р (1920x1080), а IP камеры – даже больших. По размеру изображения кадр HD 720р превосходит привычный аналоговый кадр D1 в 2,3 раза, а Full HD «превышает» D1 более чем в 5 раз. Понятно, что на кадре с впятеро большим разрешением видно куда больше деталей, чем на малюсеньком изображении. Новые технологии дают возможность рассмотреть на видео детали и нюансы, перед которыми старые аналоговые СVBS камеры просто пасовали: черты лиц людей, номера автомобилей, номиналы денежных купюр и др.

Аналог остается в строю

Казалось бы, если весь мир дружно мигрирует на перспективные цифровые технологии, есть ли в таком мире место для «бородатого» аналогового видеонаблюдения? Есть! Несмотря на пенсионный возраст, аналоговые системы имеют свои преимущества перед цифрой. Аналоговые камеры не содержат чипов для оцифровки изображения, поэтому в разы доступнее цифровых по цене. Задача оцифровки видео в аналоговых технологиях полностью ложится на видеорегистратор, и процессор видеообработки там нужен аж один на всю систему. Тогда как в IP решениях такой чип интегрирован буквально в каждой камере, что сказывается на общей стоимости развертывания системы видеонаблюдения. А цена – архиважный критерий. И не только для украинского рынка.

Дальше – больше. Аналоговые камеры исторически работают по коаксиальному кабелю, который… Используется в миллионах уже развернутых по всему миру системах видеонаблюдения! При модернизации устаревшей системы видеонаблюдения до современного уровня переход на аналоговое HD-видео не потребует смены кабельной инфраструктуры и связанных с этим строительно-монтажных работ. А на эти самые работы могут быть истрачены баснословные суммы, на порядок превышающие стоимость самого видеооборудования! Многим ли это нужно?

Еще преимуществ? Пожалуйста! Аналоговые камеры способны работать по коаксиальному кабелю на удалении до 500 м от регистратора, и даже более, без использования каких-либо промежуточных усилителей сигнала. В то время как цифровые IP или HDSDI камеры ограничены длиной соединительного провода в 100, максимум 120-150 метров. Такое ограничение не всегда позволяет установить цифровые камеры в нужных местах. Ведь соединительный кабель к камере сильно «удлиняется», следуя изгибам интерьера в помещении, а использования промежуточных усилителей сигнала не всегда возможно. Плюс всевозможные усилители дополнительно снижают надежность системы видеонаблюдения.

Ну а самое главное – аналоговые камеры всегда транслируют изображение в режиме реального времени без малейших задержек. Тогда как любая IP камера передает изображение с временным лагом. На оцифровку видео и передачу цифровых пакетов по сети банально требуется какое-то дополнительное время. В небольшой локальной сети видео с IP камер легко может «запаздывать» на 2-3 секунды. В больших сетях или при увеличении разрешения кадров задержка становится еще больше. И это существенная проблема, делающая IP камеры не очень подходящим вариантом для охранных систем. Наверняка читатели видели, как в частном магазинчике охранник или охранница (часто они же и продавцы в одном лице) сидят, уткнувшись в монитор – следят за покупателями, снующими между витрин с товаром. Но если картинка на мониторе будет запаздывать на несколько секунд, ни о какой оперативности действий охраны на действия злоумышленника не может идти и речи. За 2-3 секунды даже не слишком физически подготовленный человек может преодолеть расстояние в 10-20 метров. Пока охранник увидит на мониторе, что вор украл что-то с витрины, злоумышленник может оказаться уже далеко за дверью заведения. Это в лучшем случае. В худшем злодей может подбежать сзади и навернуть незадачливого охранника по голове. В еще худшем это окажется маньяк с топором. А охранник даже ничего не заподозрит, поскольку на «запаздывающем» изображении с IP камеры не будет ни малейшего повода для тревоги! Доходит до смешного: тревожный сигнал с IP камеры, оборудованной тревожным выходом, может прийти намного раньше, чем видео, на котором зафиксирован сам факт подозрительного события. Что остается делать в таком случае охране? Либо ждать, когда появится видео, либо действовать оперативно, но наугад, и молиться чтобы у правонарушителя не оказалось в руках какого-нибудь АКМ. Что не говорите, а с точки зрения быстроты реакции охранных систем цифровое IP видеонаблюдение не самый лучший вариант. Конечно фанаты IP камер непременно набегут в комментарии и будут с пивом у рта доказывать, что альтернатив светлому IP-будущему у видеонаблюдения нет. Но этот видеоролик говорит сам за себя.

О чистоте эксперимента: для опытов были использованы мегапиксельные (720р) AHD камера и Tecsar AHDD-1M-20F-eco и IP камера CnM Secure IPD-1M-30F-poe. На момент написания статьи первая стоила $38, а вторая – $50 (на добрую треть дороже, если у кого не сложилось с математикой). AHD камера подключена к регистратору напрямую, IP камера и регистратор соединены через единственный Ethernet коммутатор. И даже в этом случае задержка изображения при просмотре на видеорегистраторе для IP камеры составляла 2-3 секунды, при просмотре на ПК через программу CMS (о CMS будет далее) – 4 секунды и более.

С ГМО!

Между тем, современные HD системы аналогового видеонаблюдения… Уже и не совсем аналоговые. Все они могут работать в гибридном режиме, с подключением как аналоговых, так и цифровых IP камер одновременно!

Видеорегистраторы HD-систем поддерживают аналоговый (DVR), гибридный (HVR), сетевой (NVR) режимы. В режиме DVR (Digital Video Recorder) поддерживается запись видео только с аналоговых камер, в режиме HVR (Hybrid Video Recorder) – с аналоговых и сетевых IP камер. А в режиме NVR (Network Video Recorder) запись ведется исключительно с IP камер, количество подключения которых зачастую прямо зависит от используемого разрешения видеозаписи. Чем оно ниже, тем больше IP камер удастся подключить к регистратору. Гибридно-модифицированное оборудование (ГМО) дает возможность дополнительно схитрить на модернизации системы видеонаблюдения – избежать замены старых коаксиальных кабельных трасс и в то же время прокладывать новые линии на перспективной витой паре. Плюс в таком случае не придется думать, куда девать ранее использовавшиеся аналоговые камеры – они будут исправно работать с новым регистратором, как обычно. Такой подход позволяет «растянуть во времени» издержки на обновление оборудования системы видеонаблюдения, сделав модернизацию посильной для текущего бюджета – используемые устаревшие аналоговые камеры будут заменятся на новые модели постепенно, по мере появления финансовых средств.

Разновидности современного аналогового видеонаблюдения

Существует несколько разновидностей аналоговых систем HD видеонаблюдения. Начнем с HDCVI (High Definition Coaxial Video Interface). Это запатентованная технология компании Dahua Technology. На которую все другие производители должны приобретать лицензию. Это удорожает HDCVI продукцию и ограничивает рынок совместимых систем.

Конкурирующая технология AHD (Analog High Definition) разработана компанией Nextchip, крупнейшим производителем микросхем для видеооборудования. В отличии от HDCVI, технология AHD является абсолютно открытой для производителей. Выпускать AHD оборудование в принципе может любой желающий и умеющий. Такой поход обуславливает сравнительно большой выбор и хорошую совместимость оборудования от разных поставщиков. Плюс открытость не требует лицензионных платежей, потому по стоимости покупки и владения AHD оборудование является весьма доступным. Кстати, некоторые производители на китайщине, воспользовавшись свободой выбора, начали продвигать под видом AHD оборудование технику, работающую в «стандарте» AHDL. Так вот, AHDL это практически 960H. То есть под видом нового, наивным пользователям продают хорошо освоенное старое. Настоящее AHD начинается с поддержки режима AHDМ, он же 720р. Помните об этом, обновляя видеотехнику.

Создателем стандарта HDTVI является еще один известный производитель оборудования для видеонаблюдения – компания Hikvision. Хотя стандарт HDTVI также является открытым, на рынке он не столь популярен как HDCVI и AHD. Возможная причина – изначально плохая поддержка регистраторами HDTVI режима гибридности. Поддерживается всего одна IP камера, качество изображения которой еще и дополнительно ограничивается регистратором. Для подключения большего количества IP-камер регистратору HDTVI нужен дополнительный аппаратный видеодекодер, повышающий начальную стоимость системы. Это довольно жирный минус с точки зрения функциональности и удобства пользования системой видеонаблюдения.

Хотя аналоговые стандарты HD видеонаблюдения разрабатывались разными компаниями, у них много общего. Сигналы яркости и цветности полностью разделены, что снижает перекрестные искажения видеосигнала, характерные для аналоговых CСTV камер предыдущего поколения. При этом все новые аналоговые системы научились передавать по одному кабелю сразу три типа сигналов: видеосигнал, аудио сигнал и команды управления для поворотных PTZ камер – фокусировка, наклон, поворот, масштабирование, передача сигнала тревоги и т.д. Такой подход дает возможность существенно упростить кабельную разводку. Аналоговые системы видеонаблюдения предыдущих поколений ничем подобным похвастаться не могли и требовали укладки дополнительных проводов для передачи звука или сигналов управления.

Цифровое видеонаблюдение

Цифровые системы видеонаблюдения на текущий момент используют технологии HDSDI и IP. Стандарт HDSDI (High Definition Serial Digital Interface) был разработан с прицелом на модернизацию старых систем с коаксиальной кабельной инфраструктурой. А поскольку технология HDSDI осуществляет передачу несжатого видеоизображения высокого качества по коаксиальному кабелю, это позволяет получить преимущество над IP-системами: каждая камера HDSDI подключена по собственному кабелю и не тратит время на оцифровку сигнала – это устраняет проблему задержки кадров, характерную для IP-камер, оцифровывающих видео и подключенных в общую компьютерную сеть.
С одной стороны, использование старой инфраструктуры на базе коаксиальных кабелей снижает расходы на модернизацию системы видеонаблюдения до «цифры», но… С другой стороны, дальность работы у камер HDSDI сильно подкачала. Без использования усиления сигнала HDSDI камеру можно разметить на расстоянии всего 100 м от регистратора. И это на коаксиальном кабеле! Витую пару вообще не рекомендуется использовать. Учитывая, что конкурирующие аналоговые камеры работают на куда более длинных дистанциях при сопоставимом качестве изображения и меньшей стоимости оборудования, а цифровые IP камеры могут предложить детализацию кадра намного выше, – перспективы технологии HDSDI весьма туманны.

Ключевое отличие технологии IP (Internet Protocol) в том, что здесь камеры самодостаточны: оцифровка видео происходит в самой камере, для работы IP-камерам не нужен специализированный видеорегистратор или компьютер. Будучи подключенными в сеть, такие камеры могут удаленно взаимодействовать с любыми устройствами, способными принять сигнал с определенного IP-адреса. IP камеры передают цифровой сигнал, поэтому их изображение меньше подвержено влиянию электромагнитных помех и наводок, например, от силовых кабелей. Некоторые из IP камер умеют самостоятельно сохранять видео и скриншоты на подключаемую карту памяти, то есть это уже фактически камера и регистратор «в одном лице».

На сегодняшний день именно IP камеры позволяют получать видеокадры наиболее высокого разрешения, с неимоверной для видеонаблюдения детализацией. Очень легко купить 3-х или 5-мегапиксельные IP камеры, изображение с которых заставит все аналоговые технологии видеонаблюдения вкупе с HDSDI покраснеть от стыда. Однако высокие разрешения имеют обратную сторону медали – возрастает нагрузка на сеть, и пресловутые задержки передачи изображения, о которых говорилось выше, растут. Посему при установке большого количества IP камер высокого разрешения стоит всерьез задуматься о гигабитных коммутаторах и маршрутизаторах сетевого трафика. Иначе есть реальный риск утратить масштабируемость системы: попытка добавить новые камеры будет чревата перегрузкой локальной сети и сбоями оборудования для видеозаписи. Это особенно актуально для средних и больших систем видеонаблюдения, где установлено не 2-4-8 камер, а гораздо больше.

Плюсом многих IP камер является поддержка технологии РоЕ (Power over Ethernet), то есть использование для передачи видео и электропитания одного и того же кабеля витой пары. Тогда как решения на базе коаксиального кабеля для подачи энергии обычно используют отдельный силовой провод на 12В, либо комбинированный шнур. Справедливости ради стоит сказать, что при подключении по витой паре аналоговых HD камер – а они это допускают – их также можно запитать по витой паре, заняв 2 провода. Но это не поддержка РоЕ, а просто возможность. Аналоговые камеры РоЕ не поддерживают! Технология РоЕ использует напряжение 48 В, тогда как камеры стандартно требуют для питания 12В.

Сетевое оборудование, к которому подключены РоЕ камеры, также должно поддерживать эту технологию. Обязательно нужно следить за тем, чтобы подключенные IP камеры не превысили РоЕ-бюджет сетевого устройства, который ограничен по допустимой мощности! Иначе есть риск нестабильной работы а то и краха системы видеонаблюдения. Учитывайте, что максимальное энергопотребление у камер обычно «случается» ночью, когда активируется встроенная инфракрасная подсветка.

Сеть видеонаблюдения на базе IP камер может быть легко развернута на базе существующей компьютерной сети, не требуя вложений в дополнительную инфраструктуру. Очень удобно! И здесь уместно было бы ожидать от IP камер отличную совместимость с техникой самых разных производителей сетевого оборудования, но… На практике это не так. Существуют общепринятый протокол работы IP камер ONVIF и просто бесконечное множество «нативных» протоколов, потому что едва ли не каждый производитель считает долгом «сочинить» свой вариант. Случается, сетевое оборудование или регистратор, особенно если речь идет о гибридном варианте, не поддерживает тот или иной протокол. Нет совместимости – нет и совместной работы. Без вариантов. То же самое с «универсальным» веб-интерфейсом управления IP камерой. Вроде бы благодаря веб-интерфейсу нет надобности в специальном программном обеспечении для доступа к камере – как просмотр изображения, так и настройки осуществляется через обычный браузер.

Однако в действительности не все так радужно, как в теории. Большинство IP камер корректно работают только с браузером Internet Explorer (IE), от которого отказалась уже и сама Microsoft. И даже при использовании в IE то там, то сям возникают проблемы с некорректной работой той или иной функции камеры, что вынуждает использовать альтернативное фирменное ПО видеорегистратора. Которое называется система управления контентом (CMS, Content Management System).

CMS

Программное обеспечение CMS обычно абсолютно бесплатно поставляется с DVR, HVR или NVR регистратором. И позволяет с помощью ПК делать вещи, которые самому регистратору «не по зубам». Благодаря CMS пользователь может работать с регистратором из любой точки планеты, лишь бы под рукой был Интернет. CMS позволяет объединить в одну систему десятки и даже сотни регистраторов, формируя масштабную сеть видеонаблюдения. Более того, CMS дает возможность интегрировать в единую систему наблюдения видеорегистраторы совершенно разных производителей. Чтобы облегчить нагрузку на сеть, CMS предлагает возможность просматривать дополнительный видеопоток много меньшего битрейта, а также воспроизводить видеопотоки только с интересующих камер, а не всех подряд. При этом возможна запись видео и скриншотов на жесткий диск компьютера, работающего с CMS, плюс сохраняется возможность работы с архивом самого видеорегистратора – доступен просмотр сохраненных там записей и их перенос на жесткий диск ПК, например, для резервного копирования. CMS также ведет журнал событий.

Дополнительно CMS позволяет настраивать яркость, контрастность и цветопередачу изображения, осуществлять регулирование параметров работы камер и регистраторов, управлять PTZ-камерами при помощи компьютерной мышки. Естественно, доступ к программе CMS защищен паролем. Поэтому пользоваться ею вправе только авторизованные пользователи. Причем пароль CMS совершенно независим от пароля конкретного регистратора.
С помощью стороннего коммерческого ПО, например, такого как Hunter 3, для системы видеонаблюдения становятся доступны дополнительные функциональные возможности: распознавание номеров автотранспорта, учет автомобилей на стоянке либо парковке, подсчет предметов на производственном конвейере, распознавание лиц, купюр и т. д.
Видеонаблюдение может легко интегрироваться в систему охранной сигнализации и управления доступом. Например, если организация небедная, возможно объединить видео с системой контроля доступа: во время прохода через пункт пропуска по электронному ключу, происходит видео- или фото- фиксация человека и запись заносится в базу данных прохода, позволяя убедится, что картой доступа воспользовался человек имеющий соответствующие права, а не посторонний.

Видеорегистратор

Конструкцию видеорегистратора рассмотрим на примере AHD модели Tecsar HDVR B44-4HD4P-H. Вовсе не потому, что во мне с детства сидит любовь к именам типа R2D2. А исключительно потому что регистратор вполне удовлетворял возможности нашей скромной компании: заявленный как 4-х канальный, этот аппарат позволяет подключить помимо 4-х аналоговых или AHD камер еще 4 IP камеры с рабочим разрешением 720р, то есть фактически – использовать восемь камер. У нас даже нет столько. Так что остается перспектива для дальнейшего роста. Естественно, потратившись на более дорогой регистратор можно получить охранные вход и выход, выход для подключения исполнительных устройств к которому можно прилепить сирену, реле, GSM-дозвонщик и еще много всякой всячины, хоть гирлянду вешай. Но для нашего офиса – это совершенно бесполезные приблуды. Хотя вообще сама возможность подбора функциональности регистратора безусловно приятна, исходя из реальной криминогенной обстановки «на районе» и финансовых возможностей. Кстати, немного покопавшись в настройках регистратора я с удивлением обнаружил, что он поддерживает просмотр с… Неограниченного количества IP камер! Но только при последовательном просмотре, например, по 10 секунд с каждой по очереди.

Вот как выглядит (типичный) видеорегистратор Tecsar HDVR B44-4HD4P-H.

BNC коннекторы для подключения аналоговых или AHD камер по коаксиальному кабелю (всего 4 канала записи)
RCA-разъем (тюльпан) аналогового аудиовыхода
Цифровой комбинированный видео- и аудиовыход HDMI для подключения современных телевизоров и мониторов
Аналоговый видеовыход VGA для подключения мониторов
RCA-разъемы аналоговых аудиовходов, соответствующие BNC коннекторам видеовходов (4 канала аудиозаписи)
Разъемы USB 2.0 для подключения мыши, флешки или USB HDD накопителя. Последние используются для резервного копирования информации. Разъем RJ45 для подключения к проводной сети Ethernet. Используя Ethernet, регистратор работает с IP камерами и облачным сервисом, если локальная сеть имеет выход в Интернет.
Разъем RJ45 для подключения к проводной сети Ethernet. Используя Ethernet, регистратор работает с IP камерами и облачным сервисом, если локальная сеть имеет выход в Интернет.
Разъем RS485 для подключения к промышленному оборудованию. При подключении очень важно не перепутать провод А и В, иначе работать не будет.
Разъем питания 12 В.
Место подключения заземления.

Окошко приемника ИК сигналов от пульта ДУ.
Светодиодные индикаторы активности.
Кнопки управления.
Жесткий диск (обычно устанавливается пользователем в регистратор самостоятельно).

Плата видеорегистратора
Процессор обработки видеосигналов
Батарейка автономного питания

Как видим, ничего удивительного и экстраординарного: плата, соединенная с ней проводками лицевая панель управления, набор разъемов на задней панели да стандартный SATA жесткий диск типоразмера 3,5 дюйма. Можно установить и 2,5” диск, не проблема. В общем и целом – эдакий маленький специализированный компьютер по обработке видео.

Теперь о том, на что регистратор способен. В первую очередь он может, конечно же, выявлять движение в области просмотра камер. То есть камеры видеонаблюдения фактически выполняют функции датчиков движения, при этом еще и визуально фиксируя подвижный объект в контролируемой области. При обнаружении движения регистратор, в зависимости от функциональности, может начать запись видео, активировать тревожный выход на сигнализацию, отправить уведомление по электронной почте и т.д. Важно упомянуть, что, как и в датчике движения, чувствительность обнаружения здесь настраивается. Регулировка позволит игнорировать, например, периодическое появление в кадре птицы, кота или собаки. В то же время если злоумышленник попытается нейтрализовать камеры, закрыв объектив или сломав само устройство, регистратор это легко выявит – в программном обеспечении аппарата предусмотрены функции определения закрытия камеры или потери сигнала от нее.

В приличном регистраторе реализованы те или иные функции видеоаналитики. К примеру, выбор области охранного периметра, выявление пропавших объектов в кадре и др.

При задании области охранного периметра камера будет фиксировать тревожные события, например, движение, только в рамках ограниченного периметром участка. Это может быть приусадебный участок, двор, парковка, мойка и другие объекты, соседствующие с оживленной улицей. Функция выявления пропавших предметов может быть востребована, например, в музеях, выставочных залах, в частных владениях для охраны коллекции ценностей, в магазинах, на складах и т.д. Правда, в регистраторе аналитика может работать не по всем каналам. Если нужно задействовать аналитику на каждом видеоканале, следует опять же прибегнуть к помощи сторонних программ, таких как вышеупомянутый Hunter, Trassir и др.

Все современные регистраторы позволяют следить за камерами удаленно. Поддержка облачных технологий дает возможность контролировать работу видеоаналитики буквально из любой точки планеты. Поэтому даже находясь в отпуске/командировке за рубежом, легко увидеть, что происходит в расположенном за тысячи километров родном доме или офисе. При этом система видеонаблюдения для удаленного доступа использует систему авторизации, не стоит беспокоится что кто-то посторонний подключится к камерам и увидит, что ему не положено. В случае IP камеры функции видеоаналитики могут быть встроены непосредственно в нее.

Наблюдательные камеры

Камеры для видеонаблюдения имеют много разновидностей, но в основном представлены купольными и цилиндрическими моделями:

Еще камеры подразделяются на уличные и предназначенные для установки внутри помещений. Уличные камеры как правило имеют металлический пыле- и влагозащищенный корпус, а часто и вандалоустойчивую прочность. Такие камеры без проблем выдерживают зимние морозы и летнюю жару, оболтусов. Внутренние камеры дешевле, их обычно изготавливают из пластика, они не предназначены для работы при низких температурах. Собственно, поэтому уличные камеры можно использовать вместо внутренних, но не наоборот.

Разные модели камер могут сильно отличаться по своим функциональным возможностям. Если камера будет установлена рядом с железной дорогой или автострадой, то наверняка при работе она будет подвергаться вибрациям. В таком случае следует предпочесть модель со стабилизацией изображения. Если нужно организовать домашнее видеонаблюдение у входа, можно поискать камеру со встроенным динамиком и микрофоном, для организации двухсторонней связи по типу домофонной. Есть камеры без микрофона и динамика, но с аудио входом и выходом. Существуют также модели с тревожным входом и выходом для подключения к системе сигнализации. Можно найти камеру со слотом для карт памяти, умеющую вести автономную видеозапись и т.д.

Аналоговые HD камеры могут быть как самыми простыми, так и более совершенными, содержащими собственные настройки и OSD меню, что делает их ближе к IP. В таких камерах, например, возможно добавление в кадр защищенной от просмотра приватной зоны, которая будет скрыта за затемненной областью и т.д. Конечно, эти функции можно реализовать и при помощи регистратора, но тем не менее.

Все мало-мальски приличные камеры имеют автоматическое управление экспозицией (АЕС), автоматическое управление балансом белого (AWB), ту или иную степень компенсации встречной засветки (BLC). Встречается автоматическая калибровка уровня черного (ABLC).

Автоматическая экспозиция устанавливает необходимую скорость затвора и величину диафрагмы, которые нужны для обеспечения нормального уровня освещения в видеокадре, чтобы кадр не получился слишком темным или чересчур ярким. Автоматическая корректировка баланса белого помогает настроить цветопередачу так, чтобы она наиболее соответствовала реальной в определенных условиях освещения. Функция компенсации встречной засветки позволяет минимизировать влияние на кадры яркого источника света, направленного в объектив камеры – например, автомобильных фар, прожекторов, фонариков и т.п. Яркий свет локализуется в определенных участках матрицы и не влияет на все изображение. Иногда встречается функция компенсации затемнения по краям кадра (LSC), которая позволяет уменьшить затемнение в углах видеокадра, вызванное конструктивными особенностями объектива. Можно встретить и опцию фильтра нижних часто (LPF), позволяющую уменьшить цветовые артефакты и муар на изображении.

В современных камерах практически «поголовно» внедрена опция трехмерного шумоподавления (3DNR). Она предназначена для устранения шумов светочувствительной матрицы в условиях плохого освещения. Вычисления в данном случае производятся не только для одного кадра, как в «старой» функции 2DNR, а одновременно для нескольких последовательных кадров, что позволяет более точно выделить шум - он гораздо сильнее изменяется во времени, чем основное изображение.

Встречающаяся функция подавления мерцания (FLK) дает возможность использовать видеокамеру в зоне действия люминесцентных световых источников, имеющих частоту мерцания незаметную глазу, но фиксируемую чувствительной матрицей камеры.

Противотуманная функция Defog позволяет получить относительно хорошее изображение даже в условиях плохой видимости, когда обзор ограничен – в тумане, в дыму или пыли. Обычно улучшение видеокадров осуществляется микропроцессором камеры за счет коррекции гаммы изображения.

Практически повсеместно уже используется и широкий динамический диапазон (WDR). Расширенный диапазон позволяет с максимальной детализацией отображать на видео как темные, так и светлые участки изображения.
Большинство камер, за исключением самых недорогих или специализированных, содержат блок светодиодов для инфракрасной подсветки в темное время. Такие камеры при низком уровне освещенности на объекте автоматически переходят в «ночной» режим с включением ночной подсветки в ближнем инфракрасном диапазоне. Поскольку речь идет о ближнем ИК-диапазоне, роль тепловизора камера выполнять не может.

Особый вид представляют собой PTZ, или Speed Dome камеры. Они оснащены моторизованными приводами наведения, поэтому легко управляться дистанционно и зачастую могут предложить не только 360-градусный круговой обзор, но и оптический зум, позволяя детально рассмотреть удаленный объект одновременно с отслеживанием его перемещения. PTZ-камеры также могут работать автоматически в соответствии с заранее прописанными сценариями с учетом временных параметров или определенных тревожных событий.

Хотя PTZ-камеры и очень хороши, их мало кто использует. Механика таких камер требует постоянного ухода и обслуживания, потому содержание парка Speed Dome камер удовольствие не из дешевых. Немалая начальная стоимость и высокие эксплуатационные расходы снижают интерес публики к таким камерам, ведь большинство пользователей предпочитают действовать с видеокамерой по принципу «установил – и забил».

А как же удобства беспроводного подключения? Увы, для камер это скорее неудобства. Wi-Fi камеры и даже регистраторы с поддержкой беспроводной сети существуют. Но надежность и качество беспроводной связи оставляют желать лучшего, даже если на канале не подключены другие беспроводные клиенты. Обычно Wi-Fi решение дает возможность подключить только одну камеру с высоким разрешением, а остальные – с картинкой порядка 640х480, что даже хуже, чем у аналоговых видеокамер стандарта D1. Задержки видеосигнала по Wi-Fi могут быть немалые, об устойчивости связи и стабильности изображения речи не идет в принципе. Поэтому установку Wi-Fi камер можно оправдать только в том случае, если прокладка кабеля по каким-либо причинам совершено невозможна.

Объективы

Требования к объективу определяются в первую очередь условиями работы камеры. У объективов много характеристик, но я не буду пугать читателей выражениями типа «спектральные характеристики», «светосила» или «разрешающая способность» объектива – обо всем этом должен позаботится производитель объектива для конкретной камеры. Пользователь на эти характеристики никак не может повлиять, и вынужден эксплуатировать объектив as is. А вот на фокусное расстояние, которое определяет угол зрения видеокамеры, пользователь вполне в состоянии повлиять. Правило тут простое – чем короче фокусное расстояние, тем шире угол обзора объектива. С увеличением фокусного расстояния угол обзора сужается. Само фокусное расстояние, если интересно, — это расстояние в миллиметрах от оптического центра объектива до поверхности светочувствительной матрицы камеры.
Большинство видеокамер имеют фиксированный объектив. Нередко фиксированный объектив камеры при необходимости легко заменить на другой. Например, в линейке объективов для камеры могут встречаться заменяемые объективы с фокусным расстоянием 2.8, 3.6, 4, 6, 8, 12 мм и др.

Фиксированный объектив камеры видеонаблюдения в окружении диодов подсветки:

Те, кому нужно больше возможностей, могут поискать камеру с варифокальным объективом, выбрать подходящий вариант среди PTZ камер или же приобрести модель с объективом «рыбий глаз» (Fisheye) которая обеспечивает обзор на 360-градусов:

Естественно, у камер с фиксированным объективом доступна исключительно возможность цифрового зума. А вот масса камер с варифокальными объективами, то есть объективами с переменным фокусным расстоянием, обеспечивает полезную возможность оптического «увеличения» изображения. Например, у камеры может быть объектив 2,8 – 12 мм, и требуемое фокусное расстояние пользователь определяет сам, исходя из конкретного места установки камеры и необходимой площади обзора. При необходимости фокусное расстояние легко поменять снова. Это очень удобно, когда сильно изменится область наблюдения камеры – например, она будет застроена, или же камеру вообще переставят в иное место.

Пример работы камеры с варифокальным объективом при разных фокусных расстояниях:

Варифокальный объектив видеокамеры с ручной регулировкой фокусного расстояния выглядит так:

Подчеркиваю, качество изображения видеокамеры очень сильно зависит именно от того, правильно ли выбран и настроен объектив! Будь у камеры самая лучшая матрица, если объектив установлен неточно и не сфокусирован – изображение будет плохим, нечетким и размытым!

Естественно, качество изображения камеры зависит от размера светочувствительной матрицы, точно так же как в фотоаппаратах. Правило тут простое – чем больше размер матрицы, тем лучше. Совсем дешевые китайские камеры с крошечными матрицами типоразмера 1/4 дюйма и менее зачастую дают не только сильно размытое и зашумленное изображение, но и неадекватную цветопередачу. Плата видеокамеры со светочувствительной матрицей выглядит так:

Но вернемся к объективам. В процессе эксплуатации очень важна прочность корпуса объектива. Прочный корпус снижает чувствительность оптики к ударам, вибрации и колебаниям температуры. Впрочем, на эти характеристики объектива пользователь, опять же, никак повлиять не может. В отличии от производителя.
Объективам свойственна расфокусировка изображения при переходе в инфракрасный диапазон ночной подсветки. Дело в том, что инфракрасные лучи преломляются линзами не так, как видимый свет, и фокус сильно смещается. Потому в объективы современных камер введена инфракрасная коррекция – специальный фильтр. Объективы с фильтром обычно имеют приставку «IR». Их также называют объективами «День-Ночь» поскольку они дают возможность вести видеонаблюдение круглые сутки без изменения фокусировки. Такие объективы сейчас установлены даже в самых недорогих китайских камерах. А вот в старой и очень дорогой камере такой полезной опции может и не быть, что заставляет либо периодически корректировать фокус, либо идти на компромисс с четкостью картинки.

Многие современные камеры допускают ручное и автоматическое управление диафрагмой. Диафрагма – это ограничитель поступления света на матрицу. Ручная настройка диафрагмы может понадобиться, например, когда камера установлена в магазине с однородным и неменяющимся в течении суток ламповым освещением. Ручной регулировкой раз и навсегда получим самую оптимальную яркость изображения. Автоматически диафрагма регулируется самой камерой исходя из количества поступающего на матрицу света и более оптимальна в условиях меняющегося освещения. Например, когда камера установлена на улице или в помещении с естественным освещением.

Обязательно стоит упомянуть, что линзы объектива способны собирать световое излучение не только в пределах угла зрения, но и от ярких боковых источников света. Это приводит к появлению нежелательной «засветки» фрагментов изображения, вызывает падение контрастности картинки. Самый главный источник помех такого рода для уличных камер – это Солнце, постоянно «кочующее» по небосклону. С увеличением фокусного расстояния объектива негативное влияние боковой «засветки» увеличивается. Для борьбы с этим явлением и бликами на линзах объектива в камерах видеонаблюдения обычно используют не дорогие бленды, а более простые козырьки, заодно предохраняющие окуляр объектива от попадания влаги во время осадков. Козырьки обычно имеют возможность регулировки по длине, хотя встречаются и фиксированные варианты.

Камера с регулируемым фиксируемым козырьком, винт фиксации длины козырька виден сверху:

Как бы итог

Большинство обычных граждан, решивших в частном порядке обзавестись системой видеонаблюдения, зачастую покупают камеры ориентируясь лишь на меньшую стоимость. Наивно полагая, что они ничего не теряют. Увы, это не так. Все еще имеющиеся в продаже, но морально устаревшие аналоговые СVBS камеры не позволяют толком разглядеть приметы человека или транспортного средства, совершающего проступок или правонарушение. И только современные системы аналогового или цифрового видеонаблюдения, которые по разрешению значительно превосходят технику предыдущего поколения, обеспечивают возможность рассмотреть необходимые детали происшествия. Таким образом, модернизация старых видеосистем – более чем оправданный шаг. Не стоит идти на компромиссы, особенно в обеспечении безопасности!

Благодарности:

Компании SECUR за любезно предоставленные видеоролики;
Сергею Кваше, начальнику отдела интеграции компании SECUR, за помощь в подготовке статьи.

Для тех, кто хочет знать больше

Умный дом Видеокамеры