Устройство и принцип работы камеры видеонаблюдения

Принцип работы видеокамеры

На самом деле принцип работы видеокамеры основан на научной работе, проделанной Эйнштейном почти столетие назад. Великий ученый получил Нобелевскую премию за открытие фотоэлектрического эффекта. Суть идеи этого открытия состоит в том, что световые волны определенной частоты будут беспокоить электроны в металлическом листе. Когда они это делают, создается ток.

На нашей диаграмме вы можете увидеть, как записываемое изображение проходит через линзу и фокусируется на призме. Призма разделяет световой луч на составляющие его цвета: красный, зеленый и синий. Каждый разделенный луч проецируется на устройство с зарядовой связью. Это своего рода металлическая панель, которая разделена на крошечные квадраты, каждый из которых регистрирует сегрегированный свет, попадающий на панель. Запись этих поступающих сигналов отправляется на носитель записи (ленту, диск и т. д.) в виде двоичных чисел.

Теперь, чтобы воспроизвести изображение, нужно эту же запись, преобразовать обратно в цвета, рекомбинировать в динамике и спроецировать на экран. Выполненное в быстрой последовательности, изображение выглядит так, как будто оно движется, на этом зиждется эффект кинематографа.

Этапы проектирования видеонаблюдения

Собственноручно организовать видеонаблюдение на участке – задача не простая, но вполне реальная. Безусловно, придется немного повозиться, но ради сохранности материальных ценностей и безопасности домочадцев это стоит сделать.

Этап #1 — определяем количество зон наблюдения

Для того чтобы определиться с количеством зон наблюдения, стоит узнать, что подразумевает это понятие. В данном случае, под зоной наблюдения подразумевается часть территории попадающей под обзор камеры.

Кроме того, зона может контролироваться как одной, так и несколькими камерами, и с этим вопросом нужно определиться еще до начала монтажных работ. Если есть желание «видеть все», то стоит заметить, что это будет довольно дорогостоящий вариант, во многих случаях совершенно необоснованный.

Размещая видеокамеры, нужно позаботиться о том, чтобы угол их наклона обеспечивал максимальный обзор охраняемой территории. Если стоит задача охраны периметра участка, то камеры лучше всего разместить по углам здания

Обязательными местами для установки камер являются:

• вход в дом;
• въезд в гараж;
• калитка и центральные ворота;
• места, где проще всего проникнуть на территорию участка;
• места, где хранится техника;
• входы во все постройки имеющиеся на участке.

Чтобы проще было ориентироваться, можно воспользоваться планом участка. Так будет гораздо понятнее, какие зоны должны попасть под видеонаблюдение.

Этап #2 — выбираем места для установки камер

Обустраивая систему видеонаблюдения, владельцам частных домов можно ограничиться установкой камер только на участке, но при условии, что они будут охватывать все места возможного проникновения.

Количество устройств рассчитывается исключительно из собственных потребностей. Если нужно вести наблюдение за периметром, то достаточно установить камеры по углам дома. А для общего обзора участка достаточно будет камеры на одном из столбов.

Примерная схема расположения камер в частном домовладении. Такое расположение целесообразно применять, если нужно «видеть все». В других случаях стоит задействовать меньшее количество камер

Для контроля за периметром участка, как правило, используются камеры с малым углом обзора. Устанавливать их нужно на специальных опорах или столбах, имеющихся на участке

Также важно учесть наличие предметов, которые могут перекрывать зону обзора камер (постройки, деревья, столбы)

Для наблюдения за входами чаще всего устанавливаются фронтальные камеры с хорошим разрешением. Например, для входной двери можно установить камеру-глазок, а при входе на участок – видеонаблюдение осуществляется при помощи видеодомофона.

Кроме того, размещать камеры на участке нужно таким образом, чтобы избежать умышленного повреждения устройства. Также оборудование должно быть хорошо защищено от неблагоприятного воздействия окружающей среды.

Устанавливать камеры видеонаблюдения стоит в местах, незаметных для потенциальных злоумышленников. Кроме того, стоит позаботиться об их защите от воздействия окружающей среды, а в некоторых случаях, даже предусмотреть антивандальную защиту

Обязательно предусмотрите функцию ночной съемки у выбранной модели. Так, вопреки расхожему мнению, инфракрасная подсветка устройства зачастую не может обеспечить достаточное для съемки освещение.

IP камера с Wi-Fi для дома

Такой вид мини камер вай-фай является менее габаритным по сравнению с уличными устройствами. Защищенность от внешних воздействий в данном случае гораздо менее важна, чем на улице.

Часто, выбирая вай-фай камеру для дома, потребители предпочитают IP камеру, которая обладает стандартными возможностями:

• В домашних условиях использование 1,2 мегапиксельного разрешения для Wi-Fi камеры наблюдения для дома является достаточным.
• Они оснащаются встроенным микрофоном.

• Разумным является при установке следящего устройства пользоваться также и другими разновидностями — например, датчиком движения. Ему придается возможность провести активацию видеокамеры.
• IP камера с Wi-Fi для дома может использовать инфракрасную подсветку. Она обычно действует на десятиметровом расстоянии.
• В некоторых моделях предусмотрена возможность того, что вай-фай камера самостоятельно отправляет данные видеосъемки в охранную фирму при наличии определенных условий.

Для домашнего использования может быть использована Wi-Fi camera с относительно небольшими техническими возможностями.

Для больших помещений

Когда айпи видеокамеры устанавливают в торговых центрах, на заводах или в аналогичного типа местах, они имеют свои важные особенности по сравнению с устройствами для домашнего наблюдения. В этом случае популярны модели с сервоприводом, позволяющие дистанционно перенаправить их в нужном направлении.

Обычно у них есть возможность разворачиваться на любой угол до 360 градусов. Также популярны 3G камеры для наблюдения.

Особенности установки

Место установки нужно выбирать так, чтобы солнечные лучи не попадали в объектив

Монтаж удаленного видеонаблюдения с камерами, оснащёнными симкартами, доступен любому пользователю

Важно учесть несколько нюансов:

Сотового оператора выбирают исходя из стоимости услуг (тарифов), а также из показателей качества связи в месте установки аппаратуры

Обращают внимание на уровень сигнала в разных точках помещения (земельного участка). Можно ориентироваться по индикации сотового телефона (количество штрихов у антенны)

Выбирают оптимальное место. В случае необходимости устанавливают внешнюю антенну или усилители сотового сигнала — это улучшит качество связи. Приобретают и подключают источник бесперебойного питания, если в населённом пункте часто отключают электроснабжение. Объектив нельзя направлять в сторону движения солнца по горизонту. Учитывают, что в разное время года свет приходит под разным углом, а возможные засветки не позволят получить качественную картинку. В комнатах камеру устанавливают на стенах с окнами, направляя объектив во внутреннюю часть помещения. В случае использования GSM-модуля прокладку проводов от камер проводят не ближе 15 см от электросетей.

IP-устройства потребуют для работы специальных приложений, которые доступны на сайте производителя.

Сравнение технологий в сфере видеонаблюдения

Технология	Аналог 960H	AHD	HDCVI	HDTVI	HDSDI	IP
Стандарт	открытый	открытый	закрырый	открытый	открытый	открытый
Тип видеосигнала	аналоговый	аналоговый	аналоговый	аналоговый	цифровой	цифровой
Качество картинки	удовл.	хорошее	хорошее	хорошее	отличное	отличное
Разрешение	700TVL	720p/1080p	720p/1080p	720p/1080p	1080p	720p/1080p и выше
Совместимость с существующей коаксиальной инфраструктурой	высокая	высокая	высокая	высокая	средняя	низкая
Возможность одновременной работы в системе 3 типов камер	нет.	да	да	нет	нет	нет
Сложность установки	средняя	средняя	средняя	средняя	средняя	высокая
Максимальное расстояние линии от камеры без доп. устройств	200	500	500	500	150	100
Тип кабеля	коаксиал	коаксиал	коаксиал	коаксиал	коаксиал	витая пара
Требования к качеству кабеля	средние	низкие	средние	низкие	высокие	низкие
Сигнал	CVBS	CVBS	CVBS	CVBS	SDI	IP
Сжатие/потери	нет	нет	нет	нет	нет	есть
Задержки	нет	нет	нет	нет	нет	есть
Видеорегистратор	960H DVR	AHD DVR	HVCVI DVR	HDTVI DVR	SDI DVR	NVR
Сложность обслуживания	низкая	низкая	низкая	низкая	низкая	высокая
Стоимость решения	низкая	низкая	средняя	низкая	высокая	высокая

Наконец, когда Вы определились с типом видеокамер и видеорегистратора, можно говорить о том, что же еще необходимо для монтажа системы видеонаблюдения. Схема, которая расположена на рисунке вверху страницы, несколько упрощена для улучшения восприятия информации. Я думаю, что нет необходимости углубляться и изучать все возможные варианты систем видеонаблюдения. Поверьте, всякого полезного оборудования для решения тех или иных задач хватает.

Остановимся на основных моментах, которые необходимо знать при построении относительно небольшой системы видеонаблюдения в доме, в магазине, на складе и подобных объектах. Как раз они составляют огромную долю реализованных нами проектов.

Схема подключение аналоговой камеры видеонаблюдения к телевизору, компьютеру

Современные аналоговые камеры видеонаблюдения по качеству изображения не отличаются от своих цифровых собратьев. Но все же, между ними есть различия – свои плюсы и минусы.

Плюсы:

1. Аналоговые камеры видеонаблюдения дешевле, чем цифровые.
2. Аналоговый сигнал от видеокамеры до накопителя можно передавать на расстояние до 300 м., что в три раза больше чем при передаче цифрового сигнала. Это справедливо при не использовании усилителей и дополнительных источников питания.
3. У аналоговых видеокамер выше светочувствительность, чем у цифровых.
4. Аналоговые видеокамеры при небольшой электронной схеме могут иметь меньшие размеры, чем цифровые.

Минусы:

1. При подключения не цифровых видеокамер к компьютеру или сети Интернет нужно использовать дополнительное оборудование для преобразования аналогового сигнала в цифровой.
2. Для управления поворотным механизмом не цифровых видеокамер необходимо проложить дополнительный кабель.

Итак, для работы любой аналоговой камеры необходимо подать напряжение питания 12 В, и забрать видеосигнал с нее.

Следовательно, для подключения аналоговой камеры нужно как минимум два двухжильных кабеля. По одному кабелю подается напряжение питания, через другой идет видеосигнал с камеры.

Для подключения питания видеокамеры обычно используются кабели с разъемами. Если же из видеокамеры выходят три проводка без разъемов, то как обычно красный провод «+», черный провод «-» или «общий», желтый это видеовыход.

Следует сообщить, что миниатюрные камеры видеонаблюдения продаются без блока питания. В этом случае можно использовать для питания видеокамеры напряжение 12 В с блока питания компьютера.

Для передачи видеосигнала можно использовать кабели с RCA разъемами. Желтый «тюльпан» обычно используется для передачи видеосигнала, белый «тюльпан» нужен для передачи аудиосигнала.

Чаще всего для подключения видеокамер к регистраторам или картам видеозахвата применяются BNC-разъемы.

В этом случае на концы кабеля, используемого для передачи видеосигнала, требуется насадить обжимкой или пайкой эти BNC-разъемы.

По обычному кабелю нельзя качественно передать высокочастотный сигнал на расстояния более 2-3 метра. Поэтому для передачи видеосигнала на большие расстояния нужен коаксиальный кабель, через который можно транслировать видеосигнал на расстояния 200-300 м. Обычно для этого используется телевизионный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

В качестве приемника или накопителя видеосигнала с аналоговой камеры можно использовать:

• телевизор;
• видеомагнитофон;
• видеорегистратор;
• компьютер.

У вас не получиться подключить аналоговую видеокамеру к компьютеру без платы видеозахвата.

Для подключения аналоговой камеры к телевизору, видеомагнитофону, видеорегистратору ничего дополнительно покупать не нужно.

Для подключения механизма поворотных аналоговых видеокамер понадобиться еще два проводка.

Желательно чтобы эти проводки были экранированной витой парой, потому что управляет поворотным механизмом встроенный в видеорегистратор или отдельный контроллер по линии связи стандарта RS485.

В беспроводных видеокамерах передача сигнала осуществляется высокочастотной радиопередачей Wi-Fi, на максимальное расстояние до 100 м. на открытой местности.

Для питания небольших беспроводных видеокамер используются батареи на 9В. Также такие устройства часто имеют провод с разъемом для подключения к отдельному блоку питания. Конечно же, также нужно подать питание на регистратор беспроводной видеокамеры, а его выход подключить к монитору.

Термокожух наружных камер видеонаблюдения можно подключить через отдельные провода или кабель питания самой видеокамеры.

Питание видеокамеры или термокожуха можно осуществить:

• от сетевого источника питания;
• от бесперебойного источника питания;
• при помощи аккумулятора.

Тонкости эксплуатации

При эксплуатации аналоговых камер приходится учитывать их технические особенности и возможности. Так, расстояние, на которое транслируется сигнал, может достигать 600-1000 м при использовании витой пары и дополнительного оборудования, 100-500 м при коаксиальном подключении. Если планируется развертывание сети по большой территории, имеет смысл учесть этот фактор.

Возможность переключить изображение на монитор без записи удобна, если нет необходимости контролировать перемещение на объекте в отсутствие хозяев.

Об особенностях аналоговых камер видеонаблюдения смотрите в следующем видео.

Преимущества

Достоинства использования для наблюдения цифровых камер заключаются в следующем:

1. Высокий уровень детализации объектов и предметов. Размер картинки у аналоговых камер строго стандартный. В цифровом приборе используется запись 704х576 пикселей. Такого формата хватит для установки видеослежки за маленьким пространством или некрупным объектом. Для контролирования больших территорий применяют мегапиксельные видеокамеры.
2. Функция высокоскоростной записи. При невысокой скорости, например 12 кадров, по видео будет проблематично увидеть детали. Этот недостаток помешает в работе ГИБДД при отслеживании машин-нарушителей. Поэтому используют видеоустройства со съемкой 50-60 кадров в секунду.
3. Качественное изображение. При использовании цифрового оборудования с хорошей матрицей можно захватить в обзор большую территорию.
4. Отправление видеофайлов в сжатом, цифровом и закодированном виде.
5. Отсутствие необходимости в коаксиальном кабеле, применяют сетевой – витую пару, оптоволокно.
6. Установка на любом расстоянии от видеорегистратора.
7. Основная часть цифровых камер поддерживает технологию

Минусы цифровой записывающей аппаратуры

К недостаткам относится:

• более высокая стоимость;
• развертывать систему с цифровыми приборами непросто, понадобится помощь специалиста;
• картинка передается с небольшой задержкой из-за сжатия видео и кодирования сигнала;
• передача видео производится с разной скоростью, зависящей от загруженности канала, поэтому изображение может останавливаться;
• вероятность появления видео с артефактами – расплывчатыми участками;
• трафик сильно нагружает канал, ввиду чего требуется много свободного пространства на регистраторе;
• система, созданная с цифровыми видеоустройствами, подвергается вирусам и хакерским атакам, сбоям в работе.

Цифровые камеры сложно подсоединить в систему, в которой работают аналоговые устройства. Придется поменять провода. Исключением становится случай, когда пользователю нужно добавить несколько IP-камер, а в системе имеются гибридные, AHD, HDCVI регистраторы.

Как правильно разместить камеры

Самое главное правило: по периметру охраняемого объекта не должно быть непросматриваемых слепых зон. Для квартиры, например, понадобятся камеры, отслеживающие подступы ко всем окнам и входной двери. Качество картинки (разрешение экрана) должно быть достаточным, чтобы на экране можно было рассмотреть в подробностях двигающийся объект. Специалист может сделать предварительную оценку количества камер и их конструкции по плану квартиры или участка.

Освещенность, люкс
Летний полдень, облачная погода
12 000—15 000
Летнее утро
1000
Хорошо освещенные помещения летом
500—1000
Искусственное освещение рабочего места
100—500
Сумерки
20—70
Белая ночь, слабо освещенная улица
1—5
Ночь при яркой луне
0,3

0,0002—0,001

Меры предосторожности

В местах, где сигнал беспроводной связи слабый или прерывистый, используют вместе с камерой автономный видеорегистратор или снабжают гаджет картой памяти для автономной записи. Перепады напряжения исключают, используя стабилизаторы питания.

Следует проверять заряд автономных источников питания. Желательно периодически менять пароли и настройки сети: никто не застрахован от действия хакеров и взломщиков электронных систем безопасности

Связь с изделием создается через интернет, поэтому придерживаются мер предосторожности при работе в Сети, пользуются антивирусным ПО

Существуют общие меры предосторожности для камер без особой защиты. Рекомендуется избегать:

Рекомендуется избегать:

• скачков напряжения;
• температуры выше +60;
• мест около нагревательных приборов;
• обстановки с сильным электромагнитным излучением;
• мест с сильной вибрацией (для камер без специального стабилизирующего устройства);
• близости с водой, влажностью, если прибор не имеет специальной защиты.

Виды камер в зависимости от ценового сегмента

По стоимости оборудование для видеонаблюдения можно разделить на три группы. Они различаются техническим характеристиками и дополнительным функционалом.

Эконом

Технику с невысокой стоимостью устанавливают там, где нет строгих требований к безопасности: в частном секторе, небольших магазинах и офисах. Обычно это купольные камеры с фиксированным углом обзора и разрешением 1-1,3 мегапикселя. У них понятное управление и настройка, с которыми справится любой пользователь. Оборудование в этой категории в основном представлено аналоговой или дешевой китайской аппаратурой. Средняя цена варьируется в пределах 1000-3000 руб.

Бизнес

Техника из этого сегмента больше подходит для использования в крупных коммерческих организациях. Она обладает хорошей цветопередачей, настройками чувствительности и высоким разрешением. В эту категорию входят камеры всех типов с разными моделями корпусов. Такое оборудование производят все крупнейшие мировые брэнды. Цена составляет 3-15 тыс. руб.

Видеонаблюдение бизнес сегмента

Премиум

Видеонаблюдение для организаций с повышенными требованиями к безопасности: финансовые и правительственные учреждения, предприятия с высоким уровнем секретности. Это особенно долговечная и надежная техника. Имеет широкий функционал: распознавание лиц, устранение искажений, четкую детализацию на дальнем расстоянии, угол обзора 360 градусов. Цена начинается от 15000 руб. Верхняя граница практически не имеет предела. Стоимость системы видеонаблюдения класса люкс может исчисляться миллионами рублей.

КАК ОТЛИЧИТЬ МУЛЯЖ КАМЕРЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ОТ НАСТОЯЩЕЙ

Желание определить муляж камеры видеонаблюдения для меня понятно в одном случае, когда хочется отличить работающую видеокамеру ГИБДД от “обманки”.

Сделать это самостоятельно практически невозможно, особенно при движении на автомобиле. Лучше всего использовать радар детекторы или специальные приложения для смартфонов, имеющие соответствующую базу данных.

Что касается камер, установленных на объекте, то занятие это бессмысленное, если вы не собираетесь совершать противоправных действий.

Но, тем не менее, есть желание сделать обзор основных способов, которыми полон интернет по запросу “Как узнать что камера видеонаблюдения работает и отличить ее от муляжа”.

1

Обратить внимание на наличии инфракрасной подсветки (ИК) в темное время суток.. Рабочий способ, особенно применительно к бюджетным моделям камер

Теоретически для работы видеокамеры в ИК диапазоне видимый спектр в виде красного свечения не нужен. Этот эффект – издержки удешевления производства.

Рабочий способ, особенно применительно к бюджетным моделям камер. Теоретически для работы видеокамеры в ИК диапазоне видимый спектр в виде красного свечения не нужен. Этот эффект – издержки удешевления производства.

Вывод: если вы не видите свечения светодиодов – на 100% утверждать что перед вами муляж нельзя.

2. Посмотреть подходят ли к камере провода.

Сомнительно. Любую видеокамеру, особенно купольную можно установить таким образом, что провода будут полностью скрыты.

3

Обратить внимание на наличие мигающего красного светодиода.. Якобы его наличие свидетельствует об имитации (не настоящей) камеры видеонаблюдения

Очень недостоверный способ, на многих муляжах такого индикатора нет.

Якобы его наличие свидетельствует об имитации (не настоящей) камеры видеонаблюдения. Очень недостоверный способ, на многих муляжах такого индикатора нет.

Кроме того, он требует установки автономных элементов питания или подключения отдельного блока.

Таким образом, для тех кто хочет установить муляж, рекомендую воспользоваться таким способом. Для тех, кто хочет его “вычислит” советую не тратить время напрасно.

Рекомендуемые материалы:

• как выбрать камеру;
• как выбрать видеонаблюдение;
• подключение видеокамеры.

КАК РАБОТАЕТ IP КАМЕРА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Принципиальные отличия IP камеры от аналоговой заключаются в способах:

• формирования изображения на матрице;
• передачи информации.

Каждый пиксель матрицы IP видеокамеры помимо светочувствительного участка содержит электронные компоненты, которые “на месте” осуществляют обработку сигнала (преобразование заряда в напряжение).

На выходе сетевая камера имеет цифровой сигнал, который может передаваться с применением различных протоколов (TCP, HTTP и пр.).
Цифровой сигнал может быть многократно восстановлен без потери качества, что делает возможным его передачу на любые расстояния.

В качестве среды передачи могут использоваться каналы:

• проводной (витая пара);
• оптический (оптоволокно);
• беспроводной (радиоканал).

1. В первом случае IP камера будет работать без дополнительных устройств – подключение осуществляется через разъемы стандарта RJ-45.

2. При передаче по оптоволоконным линиям требуются адаптеры (преобразователи сигнала).

3. Беспроводные камеры видеонаблюдения, в большинстве своем, используют технологии WiFi.

Работает беспроводная WiFi камера также как любая IP. Разница заключается в способе передачи сигнала, который накладывает ограничения, главным образом, по дальности передачи.

При работе в помещениях строительные конструкции могут значительно ослабить радиосигнал, снизив дальность связи до нескольких десятков метров. Кроме того, значительное количество пользователей в зоне действия точки доступа может снизить скорость передачи WiFi камеры.

Несмотря на кажущееся удобство в виде отсутствия физических линий для передачи сигнала, помимо указанных ограничений, есть еще одно – необходимость подключения питания. Здесь без проводов не обойтись.

Следует развеять мифы насчет работы видеокамеры от аккумулятора. Энергопотребление IP камер высокое, поэтому длительного времени автономной работы получить нельзя.

Именно поэтому не стоит питать иллюзий в части организации скрытого видеонаблюдения по WiFi. Беспроводной канал для сигнала вы получите, но провода для питания прокладывать придется.

Однако, если есть возможность подключиться к сети 220В (естественно, через блок питания) в непосредственной близости от места установки видеокамеры, то такой вариант может оказаться неплохим решением.

Заключение

Захват данных с видеокамеры не является очень сложной задачей и будет под силу даже начинающим пользователям. При этом стоит помнить, что если по какой-то причине видеозахват не удался, и камера при этом осуществляет запись на карту памяти, то сбросить видео можно путем простого подключения самого носителя информации к ПК. В таком случае необходимо просто открыть на ноутбуке карту памяти и скопировать из нее нужные видеофайлы. Также следует знать, что в данном случае система получает данные в исходном виде, и какая-либо обработка возможна только с использованием специального софта для монтажа.