IP камеры видеонаблюдения

IP камеры видеонаблюдения, или сетевые видеокамеры, применяют протокол IP для передачи видеоизображения в цифровом формате посредством Ethernet сетей. При формировании видеопоток становится цифровым с момента получения изображения от светочувствительной матрицы вплоть до передачи видео на экраны мониторов или мобильных устройств, что является основным отличием сетевых камер от аналоговых. В устройствах интегрирован процессорный преобразователь, что выполняет данную функцию и позволяет сразу получать оцифрованное, сжатое видеоизображения.

На данный момент наблюдается обширный спрос на сетевые видеокамеры и повсеместное их применение в самых различных областях – от частного домашнего использования, до интеграции в сложнейшие масштабные охранные системы на крупных производственных или административных компаниях.

Основные преимущества IP камер перед аналоговыми:

Можно организовать обширные системы распределённого видеонаблюдения при минимальных денежных, ресурсных и временных затратах.
Обладают обширным диапазоном функциональных возможностей и возможностью их расширения.
Отсутствует двойная конвертация видеосигнала, что происходит в аналоговых устройствах, за счёт чего IP камеры быстрее и эффективнее передают и обрабатывают видеопоток.
Отсутствует привязка к аналоговым видеостандартам, что позволило достичь обширных вариантов разрешающей способности и использовать прогрессивную развертку.
Не требуется использование высокопроизводительного оборудования для обработки видео с использованием большого количества видеоустройств.
Посредством технологии передачи по IP можно также выполнять трансляцию аудиосигнала, дополнительных команд совместно с видеопотоком.

Как выбрать IP камеры видеонаблюдения

Важно четко определить требования и условия, которые должно выполнять устройство на вашем объекте и определить основные технические параметры камеры, которые смогут выполнить данные требования. Таким образом, можно выделить 4 основных вопроса – требований к видеокамере:

Какое качество видеоизображения должна обеспечивать камера?
В каких условиях будет работать камера?
Какие особенности подключения будут доступны для видеокамеры?
Должна ли камера иметь видеоаналитические и дополнительные функции? (детектор, расписание, аналитика, PTZ, запись на карту памяти и т.д.)

Качество записи IP видеокамер

Как и в аналоговых видеокамерах, качество видеозаписи зависит от таких технических характеристик устройства:

Разрешение (размер матрицы).
Частота съёмки.
Алгоритм кодирования.
Передача данных.

Разрешение

Одно из преимущественных особенностей сетевых видеокамер является применение мегапиксельных матриц, что позволяет получать мегапиксельное разрешение видеозаписей, поскольку разрешение видеозаписей напрямую зависит от применяемой в камере матрицы. Таким образом, камера с сенсором 0,3 мегапикселя позволяет получать изображение с разрешением 640*480 пикселей. Современные IP камеры оснащаются матрицами 1, 2, 3 и более мегапикселей, что позволяет производить высоко детализированную видеосъёмку в разрешениях 1280*960, 1920*1080, 1600*1200 пикселей и более. Как правило, в технических характеристиках указывается наибольшее разрешение записи, при этом можно настроить режим работы с записью в меньшем формате.

Чем выше разрешение видеозаписи, тем более качественную, чёткую и детализированную картинку вы будете получать, однако не следует гнаться за слишком большим разрешением, поскольку переизбыток в качестве приводит к ряду сложностей:

снижение чувствительности в связи с физическим уменьшением пикселей,
завышенная нагрузка на сеть и сетевое оборудование,
завышенная нагрузка на устройства записи и отображения видео,
архив видеозаписей занимает слишком много места.

Чтобы правильно выбрать IP видеокамеру для помещения необходимо определить разумные возможности и тактики охраны. Прежде всего, какие задачи требуется решить в определённом месте монтажа видеокамеры: обнаружение, распознавание или идентификация.

Выполнение задачи обнаружения заключается в определении области объекта на изображении и определении его типа – автомобиль, человек, животное и прочее. Чтобы выполнить такую задачу необходимо 20 пикс/м на краю требуемой зоны обнаружения в поле обзора камеры.
Выполнение задачи распознавания заключается в определении особых примет объекта: пол человека, цвет и тип одежды, цвет волос и прическа, марка, размер и цвет автомобиля. Необходимое разрешение в таких случаях - 100 пикс/м.
Выполнение задачи идентификации характеризуется как детализированное определение личности знакомого человека по изображению его лица. Необходимое разрешение в таких случаях - 500 пикс/м.

Рассмотрим пример эффективного подбора разрешения для камеры, которая будет устанавливаться на входе в здание для точной идентификации посетителей (детальный обзор лица и личных примет). Область входа в здание будет 3,5 метра.

Для расчета разрешения необходимо умножить ширину зоны точного обзора на минимальное количество пикселей, которые указаны для конкретной задачи, в данном случае идентификации. Таким образом, получается:

3,5 м х 500 пикс/м = 1750 пикс.

Исходя из доступных разрешений IP-видеокамер, самой подходящей для выполнения нашей задачи будет камера с разрешением HDTV 1080P (1920 х 1080 пикс).

Частота записи (FPS)

Частота записи – это параметр, который определяет, какое количество кадров будет зафиксировано камерой за секунду. Соответственно при больших скоростях имеется возможность зафиксировать любые даже самые динамичные сцены, а на маленьких скоростях объект передвижения будет дергаться и возможно будет пропущена важная информативная часть видеофрагмента. Оптимальная скорость записи, которую отчётливо воспринимает человек (режим реального времени) – это 25 кадров в секунду. Однако стоит объективно оценивать необходимость больших скоростей или даже 25 к/с, поскольку в большинстве случаях будет достаточно скорости 10-14 к/с, для того чтобы отчётливо зафиксировать нарушителя, откуда он появился и в какую сторону направился.

Чем выше скорость записи, тем больший размер будут иметь исходные видеозаписи.

Большинство современных IP камер имеют возможность настройки скорости записи в пределах от 5 до 60 к/с. Также необходимо учитывать, что многие производители указывают в технических характеристиках наибольшее разрешение при минимальной скорости (например 1920*1080 при 10 к/с) или наоборот наибольшую скорость при минимальном разрешении (например, скорость 25 К/с при разрешении 640*480).

Алгоритм компрессии

В IP камерах видеонаблюдения используется 3 основных метода компрессии:

MJPEG
MPEG-4
H.264

MJPEG характеризуется меньшей нагрузкой на ресурсы производительности камеры, однако записи в данном формате занимают больше объёма памяти, что в свою очередь вызывает нагрузку на пропускную способность сети. MPEG-4 и H.264 в большей степени сжимают видеоряд (записи занимают меньше места), однако более требовательны к производительности устройств. В связи с существенными прогрессами в области производительности видеоустройств и расширению пропускной способности каналов связи, формат H.264 является лучшим на сегодняшний день алгоритмом, обеспечивающим высокую степень сжатия, оптимальную нагрузку на производительность и сеть.

Передача данных

Современные видеокамеры могут передавать данные в нескольких потоках, что называется многопотоковой трансляцией видео. В таком случае можно настроить передачу видео в хранилище данных в формате H.264 высоком разрешении и скоростью 10-15 к/с, для трансляции на монитор выбрать формат MJPEG,высокое разрешение и наивысшую скорость, а для передачи видео на мобильные устройства кодек MPEG-4, самое низкое разрешение и скорость записи.

Для правильного выбора камеры важно учесть условия работы:

днём, ночью или днём и ночью?
будут ли прямые засветки камеры осветительными приборами, лучами солнца и т.д.
будут ли в кадре одновременно засвещённые и затемнённые участки.

На основе данных условий необходимо подбирать камеру со следующими функциями:

Для оптимальной съёмки в условиях дня и ночи, нужен режим «день/ночь», желательно с автоматическим переключением. Таким образом, в светлое время суток камера будет снимать в цветном режиме, а в тёмное время переключаться на черно-белый, поскольку он обладает лучшей чувствительностью.
Также, для оптимальной съёмки в условиях недостаточного освещения нужны камеры с наименьшим показателем светочувствительности в люксах.
Если будет производиться съёмка ночью без освещения следует отдавать предпочтение камерам с ИК-подсветкой.
При изменении уровня освещения на объекте в широких пределах лучше выбирать камеру, оснащенную объективом с автоматической диафрагмой.
При наличии в зоне обзора одновременно засветлённых и затемнённых участков, рекомендуется функция WDR, которая будет осуществлять балансировку темных и светлых тонов изображения.

Особенности подключения устройства

Для подключения IP камеры используется проводное или беспроводное соединение к локальной сети с доступом в глобальную сеть. При использовании беспроводных Wi-Fi IP камер следует учитывать радиус действия Wi-Fi сигнала роутера. Как правило, проводное подключение более надёжно и стабильнее. При этом используется Ethernet кабель, как и в традиционной локальной сети. Некоторые модели видеокамер поддерживают технологию передачи питания по Ethernet кабелю (PoE), что существенно упрощает монтаж.

При использовании в составе систем видеонаблюдения, необходимо учитывать унификацию IP видеооборудования. Как правило, наилучшей совместимостью обладает оборудование от одного бренда. Если возможности использовать устройства одного бренда не имеется, то следует отдавать предпочтение устройствам, поддерживающим общепринятые стандарты совместимости PSIA и ONVIF.

Дополнительные возможности

Сетевые IP камеры, цена которых немногим выше аналоговых устройств, представляют максимум полезных и необходимых функций для эффективного видеонаблюдения.

Подключение микрофона позволяет передавать кроме изображения также и звук.
Запись на карту памяти позволяет создавать резервную копию важных видеозаписей.
Запись по расписанию – возможность установить конкретные временные промежутки, когда будет включаться видеозапись.
Датчик движения определит появление движущегося объекта в кадре и включит видеозапись.

Кроме того, аналитические и функциональные возможности камер значительно расширяются при использовании программных систем для видеонаблюдения. Благодаря данным программам можно выполнять распознавание лиц людей и номеров автомобилей, задавать определённые параметры работы PTZ устройства, устанавливать действия при обнаружении объектов, интегрировать систему видеонаблюдения с другими системами безопасности – охранно-пожарными сигнализациями, системами контроля и управления доступом, домофоном и т.д.