Charakteristika
|
.jpg)
|
|
Sieťové kamery boli vo svojich počiatkoch myslené a využívané skôr ako web kamery určené na zobrazovanie objektov v počítačových sieťach alebo cez Internet. Zodpovedala tomu ich konštrukcia i vlastnosti, a použitie nachádzali v digitálnom prenose snímok na ľubovoľnú vzdialenosť. Ich pozícia sa však v posledných rokoch zásadne zmenila.
Sieťové kamery sa vyrovnali analógovým kamerám a v mnohých dôležitých parametroch ich už prekonávajú.
|
Výhody
|
|
|
Na prvý pohľad sa zdá, že IP technológia je priamym konkurentom digitálnych videorekordérov (DVR), a preto výrobcovia tvrdia, že DVR s analógovou kamerou je zatiaľ konečným riešením problému prenosu a záznamu obrazu. My sa Vás však pokúsime presvedčiť o nesporných výhodách sieťových kamier a IP technológie, o ktorých dnes už nemožno pochybovať.
|
Výhody sieťových kamier a IP technológie
- okrem splnení základných požiadaviek na klasický kamerový systém, ako je ochrana pred krádežami, ochrana a bezpečnosť obsluhy a zlepšenie riadenia obchodu, môžu sieťové video technológie súčasne poskytovať i ďalšie užitočné funkcie (napr. doplnenie dohľadového systému o počítanie zákazníkov a z toho plynúce vytváranie rôznych štatistík, alebo spúšťanie alarmu za určitých, Vami definovaných podmienok).
- sieťové kamery Axis využívajú technológiu “Progresive scan”, vďaka čomu dokážu zachytiť pohybujúce sa objekty v jednom okamihu a jasnejšie, než analógové kamery prostredníctvom tzv. prekladaného režimu. V ich prípade je obraz vytváraný z párnych a nepárnych línií (polsnímok) s časovým posunom 20 ms, čím dochádza pri rýchlo sa pohybujúcich objektoch k rozmazaniu obrazu.
- sieťové kamery s vysokým rozlíšením poskytujú viac detailov a môžu pokryť väčšiu plochu, než analógové kamery, ktoré sú v “zajatí” NTSC/ PAL normy, ktorá je schopná zobraziť asi 0,4 megapixelu pri 4CIF. Axis ukončil vývoj komprimačného obvodu s výkonom 45 megapixel za sekundu a prvý produkt je už na trhu. Pre prípady, keď je potrebné použiť špeciálne kamery (PTZ Dome, termovízia, nočné videnie a pod.), sú k dispozícií IP video servery s kompresným výkonom až 110 snímok za sekundu. Výhodou je, že aj ovládanie kamier sa vykonáva cez Ethernet.
- samozrejmosťou sieťových kamier je aj poskytovanie funkcie, ktoré v analógových kamerách nemožno zrealizovať (digitalizáciu, kompresiu obrazu, detekciu a inteligenciu ovládania). Tieto možnosti sieťových kamier sa síce odrazia na cene, na druhej strane už nie sú potrebné špeciálne monitory, multiplexy a video rozvody. Ak má firma vybudovanú LAN je to lacnejšie, ak nemá, je rozumnejšie vybudovať univerzálnu sieť na prenos informácií.
- ďalšou z mnohých výhod sieťových kamier je, že prenos zvuku riešia jeho zdigitalizovaním priamo v kamere, synchronizáciou s obrazom (MJPEG) alebo integráciou priamo do video streamu (MPEG4) a poslaním na monitorovanie alebo záznam do siete. Audio môže byť plne obojsmerné na vzájomnú komunikáciu s monitorovaným objektom. Takéto možnosti sú veľmi rýchlo aplikovateľné a relatívne lacné, ale len so sieťovými kamerami
- pri sieťovom monitorovaní zakóduje kamera signál pred odoslaním, aby nebolo možné video sledovať alebo s ním manipulovať. Systém môže byť nastavený na autentifikáciu pripojenia pomocou kryptovaných certifikátov, ktoré akceptujú len určené sieťové kamery. Sieťová kamera zároveň môže pridať do obrazu zakódovanú informáciu o snímke, čase, mieste, používateľovi, alarme a mnoho iných informácii, podľa požiadaviek na dôkazový materiál.
- sieťové kamery majú štandardne zabudovanú funkciu detekcie pohybu a správu externých alarmov. Kamera tak može “rozhodnúť” kedy sa pošle video, s akou frekvenciou a v akom rozlíšení, kedy pošle alarm, a ktorému z operátorov. Navyše, vysoká kvalita snímok vedie k ľahšej identifikácií ľudí alebo udalostí.
Technológia IP kamier
|
|
|
Sieťová kamera je spojením kamery a počítača. Pripája sa priamo do siete ako každé iné sieťové zariadenie. Kamera má svoju vlastnú IP adresu a zabudované zariadenie, ktoré automaticky zabezpečí pripojenie k sieti.
Všetko potrebné k pozeraniu obrazu je zabudované v kamere. Sieťová kamera má v sebe softvér pre web server, FTP server, FTP klienta a e-mailového klienta. Niektoré modely môžu byť vybavené rôznymi pridanými funkciami ako detekcia pohybu alebo privátne masky.
|
Súčasti
Súčasti kamery zachytávajú obraz, ktorý môže byť opísaný ako svetlo s rôznou vlnovou dĺžkou, a premieňa ho na elektrický signál. Tieto signály sú konvertované z analógového na digitálny formát, ktorý je prenášaný do počítača kde je záznam komprimovaný a posielaný do siete (LAN).
Šošovka v kamere zaostruje snímaný obraz na snímací čip (CCD/CMOS). Pred tým obraz prechádza cez optický filter, ktorý odstraňuje všetky infračervené zložky svetla, takže sa zobrazujú správne farby ( v kamerách pre denné a nočné použitie je filter pohyblivý pre dosiahnutie kvalitného čierno-bieleho videa počas noci). Snímací čip konvertuje obraz, ktorý sa skladá zo svetelnej informácie na elektrický signál. Tieto elektrické digitálne signály sú teraz vo formáte, ktorý môže byť komprimovaný a prenášaný sieťou.
Firma AXIS vyvinula takzvaný ARTPEC (Axis Real Time Picture EnCoder) čip, ktorý ovláda funkcie kamery ako expozícia (svetlosť obrazu), vyváženie bielej (adjusts the color levels), ostrosť obrazu a ostatné nastavenia kvality obrazu. ARTPEC tiež obsahuje komponent komprimujúci obraz tak, aby obsahoval menej dát pre prenos sieťou.
Pripojenie kamery je zabezpečené čipom ETRAX - optimalizovaným systémom pre pripojenie do vonkajšej siete. ETRAX obsahuje 32-bitový procesor, 10/100 MBit Ethernet pripojenie, rozšírený priamy prístup do pamäti (DMA) a široký rozsah digitálnych rozhraní.
Procesor, Flash pamäť a DRAM pamäť predstavujú "mozgy" výpočtových operácií v kamere a sú navrhnuté špeciálne pre sieťové aplikácie. Spolu zabezpečujú komunikáciu s sieťou a web serverom.
Cez sieťový port dokáže high-endová IP kamera posielať obraz priamo do viac ako 10 počítačov naraz. Ak je záznam posielaný do externého servera, (namiesto priamo k užívateľom) naraz môže sledovať živé video neobmedzene veľa užívateľov (multicast).
Digitalizácia
|
|
|
IP kamery priamo “produkujú” štandardný digitálny obrazový format (JPEG, MPEG), ktorý nie je problém prenášať bez straty kvality na ľubovoľné miesto alebo viac miest, kde sa spracuje a ukladá. Na rozdiel od záznamu na normálne video pásky, kde je kvalita obrázkov závislá od intenzity používania kazety, je kvalita digitálnych záznamov trvalá a nemení sa ani po prenose na ľubovoľnú vzdialenosť.
|
Evolúcia
Kamerové systémy existujú vyše 25 rokov. Začiatky boli 100% analógové, ale postupne sa digitalizovali. Dnešné systémy prešli dlhú cestu od svojich analógových predkov pripojených na videorekordéry. Dnešné sieťové (IP) kamery používajú počítačové servery pre nahrávanie záznamu v plne digitalizovanom formáte.
Medzi plne analógovými a plne digitálnymi systémami sa vyskytlo pár hybridných riešení, ktoré sú z časti digitálne a z časti analógové. Tieto riešenia obsahujú množstvo digitálnych komponentov, pričom nepredstavujú plne digitálny systém. V skutočných sieťových video systémoch je obraz súvisle prenášaný cez sieť (LAN, WAN...), čo je jednoznačne najflexibilnejšie riešenie.
Analógový CCTV systém používajúci VCR
Analógový CCTV systém používajúci VCR (video Cassette Recorder), predstavuje plne analógový systém analógových kamier s koaxiálnym výstupom pripojený na videorekordér.
Videorekordér používa rovnaký typ kaziet ako domáce video. Záznam nie je komprimovaný a páska sa zaplní najneskôr za 8 hodín. Vo väčších systémoch môže byť medzi kameru a rekordér pripojený quad alebo multiplexor. Quad/multiplexor umožňuje nahrávať viac kamier na jeden rekordér, ale len za cenu zníženia počtu snímkov za sekundu. Pre prezeranie videa je nutné pripojiť analógový monitor.
Analógový CCTV systém používajúci DVR
Analógový CCTV systém používajúci DVR (Digital Video Recorder) je analógový systém s digitálnym nahrávaním. Videopáska je nahradená pevnými diskami. Záznam musí byť predtým digitalizovaný a komprimovaný, aby sa dal skladovať tak dlho ako je potrebné.
Kedysi mali DVR polia obmedzenú kapacitu pamäte, takže dĺžka záznamu bola limitovaná alebo bol použitý nižší počet snímkov za sekundu. Dnešná úroveň kapacity pevných diskov už nepredstavuje hlavný problém. Väčšina DVR má viacero video vstupov obyčajne 4, 9 alebo 16, čo prináša možnosť použiť quady a multiplexory.
Systém DVR má nasledujúce výhody:
· Nepotrebuje pásky
· Stála kvalita obazu
Analógový CCTV systém používa sieťový DVR
Analógový CCTV systém používajúci sieťový DVR je čiastočne digitálny systém, ktorý obsahuje sieťové DVR komponenty a je vybavený sieťovým portom pre pripojenie do LAN. Záznam sa v DVR zdigitalizuje a skomprimuje a následne môže byť prenesený cez internet do vzdialeného počítača kde bude ďalej spracovaný.
Niektoré systémy sledujú živý aj nahratý záznam súčasne, iné dokážu sledovať len ten obraz, ktorý je práve nahrávaný. Softvér väčšinou potrebuje špeciálneho windows klienta, príp. sa používajú bežné webové prehliadače, čo robí vzdialené sledovanie záznamu flexibilnejšie.
Sieťový DVR systém má nasledujúce výhody:
· Vzdialené sledovanie záznamu cez PC
· Vzdialené ovládanie kamerového systému
Sieťový video systém používajúci video servery
Sieťový video systém používajúci video servery, sieťový switch a počítač s nahrávacím softvérom. Analógová kamera sa pripojí cez videoserver, ktorý záznam digitalizuje a skomprimuje. Videoserver sa potom pripojí na sieť a prenesie záznam cez switch do počítača, kde je potom uložený na pevnom disku.
Sieťový video systém používajúci video servery má nasledujúce výhody:
· Používa štandardnú sieť a PC server pre nahrávanie a správu záznamu
· Možnosť rozšírenia systému o jednu kameru
· Záznam je možné ukladať aj mimo miesta inštalácie kamier
· Systém je „budúcnosti-vzdorný" pretože sa dá rozširovať novšími modelmi kamier
Tento obrázok ukazuje skutočný sieťový video systém, kde je obraz súvisle posielaný cez sieť. Používa videoservery, aby previedol analógový video systém na sieťový .
Sieťový video systém používajúci IP kamery
Sieťová kamera v sebe kombinuje kameru a počítač, ktorý obsahuje digitalizačný a kompresný čip, ako aj sieťový konektor. Obraz je prenášaný cez sieť a switch, pričom je nahrávaný do počítača v ktorom je záznamový softvér. Toto je skutočný IP video systém a je plne digitálny bez žiadnych analógových súčastí.
Sieťový video systém používajúci sieťové kamery má nasledujúce výhody:
· Kamery s vysokým rozlíšením (megapixel)
· Stála kvalita obrazu
· PoE (prenos dát a napájania cez jeden Ethernet kábel)
· Bezdrôtoý prenos
· Ovládanie pohyblivých (PTZ, Dome) kamier priamo cez LAN
· Prenos audia s videom po Ethernete
· Digitálne vstupy a výstupy pre ovládanie iných systémov
· Celková flexiblita a škálovateľnosť systému
Tento obrázok ukazuje skutočný sieťový video systém, kde je obraz súvisle posielaný cez sieť, používajúc pri tom sieťové kamery. Tento systém využíva všetky výhody digitálnej technológie a poskytuje obsluhe stálu kvalitu obrazu kdekoľvek sa nachádza.
IP vs web kamera
| |
Sieťová (IP) kamera |
Web kamera |
| |
|
|
| Flexibilita |
Možnosť umiestniť kamkoľvek. Dá sa pripojiť do siete, modemu. Mobilnému telefónu alebo wi-fi adaptéru. |
Web kamera musí byť vzdialena najviac 3 metre od PC. |
| Funkčnosť |
Všetko potebné pre streamovanie videa je priamo v kamere. |
Potrebujete 3 komponenty: Web kameru, počítač a softvér. |
| Inštalácia |
Nastaví sa IP adresa a kamera je pripravená. |
Inštalácia driverov a softvéru na počítač býva komplikovaná. |
| Jednoduchosť |
Záznam sa dá spravovať a prehrávať pomocou štandardného webového prehliadača na akomkoľvek počítači. |
Potrebujete špecifický softvér a vzdialené ovládanie nie je možné. |
| Stabilita |
SNepotrebuje žiadne prídavné komponenty. |
Web kamera je závislá na stabilite počítača. |
| Kvalita |
Vysoká kvalita obrazu vo formáte MPEG4 alebo M-JPEG. |
Často sa používajú nekvalitné komponenty onents a špeciálne techniky streamovania. |
| Cena |
Cena samotnej kamery. |
Celková cena kamery. Počítača a softwaru |
IP vs. analógová kamera
| |
Systém IP kamier |
Systém analógových kamier |
| |
|
|
| Prístup |
Podľa potreby sa dá nastaviť na otvorený alebo uzavretý. Vzdialený prístup pre sledovanie živého obrazu a vzdialená administrácia pre nastavenie kamery s akéhohokoľvek počítača cez štandardný webový prehliadač. |
Uzavretý okruh. Nie je možný prístup z vonku. |
| Jednoduchosť |
Vzdialená administrácia cez štandardný web prehliadač s akéhokoľvek PC je základnou blastnosťou IP kamier. Obraz sa nahráva na pevný disk, čo umožňuje jednoduché prezeranie záznamu, bezstarostné skladovanie a obmedzenie znižovania kvality na minimum. Pevný disk môže byť kvôli bezpečnosti umiestnený hocikde na sieti. |
Vzdialená administrácia je nemožná. Záznamy sa uchovávajú na video páskach ktoré sa musia vymieňať a zaberajú veľa miesta. Kvalita záznamu sa časom znižuje. Video rekordér musí byť umiestnený blízko kamery. Toto môže uľahčiť prístup k páske nepovolaným osobám. |
| Kvalita |
Digitálny obraz nestráca na kvalite pri prenose ani pri skladovaní. Záznam je vytvorený použitím formátu MPEG. Každý snímok video streamu je ostrý. |
Kvalita záznamu sa stráca, ak sa použije dlhší kábel, a kvalita magnetického záznamu je nízka, a časom sa ešte znižuje. |
| Systémové požiadavky |
Všetko potrebné pre streamovanie živého videa je umiestnené v kamere. Jednoducho stačí pripojiť kameru do siete, a už je možné prezerať a spravovať kameru z akéhokoľvek počítača umiestneného na sieti. |
Pripojenie koaxiálnym káblom do multiplexoru, videorekordéru a lokálne umiestnený monitor. |
| Inštalácia |
Stačí pripojiť kameru k najbližšiemu sieťovému pripojeniu a nastaviť IP adresu. |
Pripojiť koaxiálny kábel ku každej kamere zvlášť a pripojiť ich do multiplexora. |
| Kabeláž |
Štandardný UTP sieťový kábel môže pojať dáta zo stoviek kamier naraz. |
Jeden kábel je schopný prenášať signál len jednej kamery. Ak sú dve kamery, je treba aj dva káble. Obyčajne to znamená hrubé zväzky káblov pripojené do riadiacej miestnosti. |
| Rozširovateľnosť |
Jednoduché pridávanie nových kamier. |
Každá kamera potrebuje vlastný kábel. Pri použití dlhého káblu môže dojsť ku zhoršeniu kvality obrazu až k úplnej strate signálu. |
| Cena |
Kvalitný dátový kábel je obyčajne o 30 až 40 percent lacnejší ako štandardný koaxiálny kábel. Sieťový kábel môže zabezpečiť pripojenie stovkám kamier a ostatných sieťových zariadení. Dátové siete sú väčšinou už zavedené. Čo znamená zredukovanie celkovej ceny za celý kamerový systém. |
Drahé koaxiálne káble, klasické RG59 75 Ohmov sú obyčajne o 30 až 40 drahšie ako kvalitný sieťový kábel. Popri tom, je poteba viac koaxiálového káblu, pretože každá kamera potrebuje svoj vlastný. Vysoké nároky na správu a údržbu, plus cena analógových kamier, videorekordér a video pásky. |
Výklad pojmov
IP
Internet Protocol. Sieťový transportný protokol používaný pri toku dát na internete.
TCP/IP
Transmission Control Protocol over Internet Protocol. TCP/IP protokol definuje spôsob a kontrolu presunu dáta v sieťach. TCP/IP najčastejšie používaný komunikačný štandard a môžme ho pokladať za základ súčasného internetu.
ASIC
Application Specific Integrated Circuit. Okruh využívaný v elektronických zariadeniach, navrhnutý pre špecifickú aplikáciu s cieľom zvýšiť spoľahlivosť, výkonnosť, znížiť spotrebu energie a celkové náklady.
System on a chip (SOC)
ASIC špecálne vyvinutý pre potreby aplikácie s cieľom integrovať všetku funkcionalitu na jednom čipe. Výrobca znižuje výrobné náklady zvyšuje výkon a spotrebiteľ dostáva za lepšiu cenu spoľahlivejší výrobok.
Ethernet
Štandard komunikácie a zapojenia loká
lnych počítačových sietí
LAN
Local Area Network. Lokálna komunikačná sieť limitovaná konkrétnou oblasťou. Najčastejším typom LAN siete je Ethernet.
ActiveX
ActiveX je štandard umožnujúci spolupôsobiť softwareovým komponentom v sieťovom prostredí. Najčastejšie prichádzajú do kontaktu s ActiveX komponentami webové prehliadače, ktoré si ich inštalujú často automaticky podľa potreby
IP camera
Sieťová, IP, internetová kamera sú rovnocenné pojmy. Ide o kameru a počítač v jednom zariadení zapojenom v sieti.
MPEG (Moving Picture Experts Group)
Moving Picture Experts Group vytvoril štandard (ISO) digitálneho videa a zvuku. MPEG štandardy sa podľa potrieb stále vyvíjajú.
Server
Vo všeobecnosti je server počítačový program, ktorý poskytuje služby iným počítačovým programom. Počítač, na ktorom beží jeden alebo viac serverových programov sa tiež často nazýva serverom.
Rozlíšenie
Rozlíšením opisujeme koľko detailov môže obrázok obsahovať. Väčšie rozlíšenie znamená viac detailov. Môže byť určené ako počet riadkov (pixel-rows) krát počet stĺpcov (pixel-columns), napr. 320x240. Často sa určuje aj ako celkový počet pixelov resp. megapixelov (zobrazovacích bodov).
UDP (User Datagram Protocol)
UDP je limitovaný komunikačný protokol, alternatíva TCP/IP. Výhodou je, že nie je nutné doručiť všetký dáta a v prípade preplnených sietí spojenie nespadne. Používa sa hlavne na prenos videa, kde prípadné milisekundové straty nehrajú dôležitú úlohu.
