Kamery IP - sposób na intruza

Chcesz mieć oko na swój dobytek, gdy nie ma cię w domu? A może chcesz pilnować zawartości swojego garażu? Zbuduj system monitoringu, który będzie strzegł cię przed nieproszonymi gośćmi. Do wyboru masz technologie cyfrowe i analogowe. Dowiedz się, czym się różnią.

W pierwsze sieciach do monitorowania każda kamera musiała był połączona osobnym przewodem ze swego rodzaju centralą, analogową krosownicą bądź multiplekserem. W tym miejscu kierowano obrazy z kamer do konkretnych monitorów, do tego samego urządzenia były podłączone urządzenia rejestrujące, wideomagnetofony czy też dyski rejestratorów cyfrowych.

Rozdzielczość analogowa

Przy okazji warto wspomnieć o rozdzielczości innej od tej, którą znamy z komputerów. A ma ona duży wpływ na jakość obrazu. W pierwszym okresie była mierzona w liniach, 576 dla systemu PAL i 480 dla NTSC. Są też formaty połówkowe. Tak powstał CIF, jednostka analogowej rozdzielczości. Jeden CIF ma 352x288 (240 w NTSC) pikseli, dwa CIF-y to panorama o szerokości 704 punktów. Klatka standardu telewizyjnego to cztery CIF-y (704x576). Oczywiście liczba punktów w poziomie pojawiła się razem z wprowadzeniem cyfrowych przetworników obrazu, komórek CCD czy CMOS.

System analogowy nie jest bez wad. Jakość transmisji obrazu spada z każdym metrem długości przewodu, trudno przenieść punkt kamerowy czy centrum dozoru w inne miejsce. Rozszerzając sieć, można dodatkowo napotkać przeszkodę w postaci wyczerpania możliwości multipleksera. Nie ma mowy o kompresji. Wreszcie nie mamy praktycznie żadnych możliwości automatycznego analizowania obrazu czy dźwięku. W takich warunkach nagrywa się i ogląda wszystko, nie zwracając uwagi na rosnącą piramidę materiałów, których ocena wymaga bardzo dużo czasu.

Analog tańszy

Wokół obiektywu kamery widać pierścień promienników podczerwieni. W razie braku innego oświetlenia one wykonują to zadanie.

Wokół obiektywu kamery widać pierścień promienników podczerwieni. W razie braku innego oświetlenia one wykonują to zadanie.

Dlaczego wspominamy o tak kłopotliwych w eksploatacji systemach analogowych? Mają one jeszcze wielu zwolenników, argumentem decydującym zaś jest cena, która w wypadku kamer analogowych jest znacznie niższa. Nawet jeśli w perspektywie oceny kosztu kompletnego systemu monitoringu weźmiemy pod uwagę pozostałe części instalacji (dodatkowe okablowanie np. do zasilania, transmisji dźwięku czy też dodatkowych przewodów potrzebnych do sterowania obrotem kamery czy zoomem obiektywu). Szczególnie korzystnie wypada ekonomia rozwiązań analogowych do mniejszych systemów, liczących do 16 kamer.

Nie musimy martwić się o kompatybilność. Kamery analogowe w krajach europejskich pracują w standardzie PAL, akceptowanym przez wszystkie urządzenia do rejestracji. To oznacza, że prawie każdy model kamery CCTV może zostać podłączony do systemu z pozytywnym skutkiem.

Jakie są możliwości sterowania kamerą analogową? Służy do tego celu protokół zapytań telemetrycznych. W pionierskich czasach był wykorzystywany tylko do sterowania obrotem kamer. Z czasem te możliwości zostały znacznie poszerzone. Dzięki komunikacji dwukierunkowej przez interfejs RS-232, RS-422 czy też RS-485 użytkownik może wprowadzać ustawienia kamery, korzystając z jej menu ekranowego. Niestety, konieczne jest do tego dodatkowe okablowanie. Możliwe jest również wprowadzanie parametrów kamery przez dedykowane oprogramowanie i istniejące okablowanie sygnałowe. Niektóre modele mogą być nastawiane przez dedykowany interfejs USB.

Cyfra warta grzechu

Kamera analogowa podłączona do takiego serwera jest widziana jako cyfrowa. Sygnał zostaje skompresowany kodekiem H.264, pakowany do pakietów i wysyłany ethernetem.

Kamera analogowa podłączona do takiego serwera jest widziana jako cyfrowa. Sygnał zostaje skompresowany kodekiem H.264, pakowany do pakietów i wysyłany ethernetem.

Po rewii możliwości absolutnych analogów poznajmy ich przeciwieństwa. W pełni cyfrowy system monitorowania powstał dopiero w 1996 roku w firmie Axis. Istota cyfryzacji polega na wykorzystaniu do łączności Ethernetu. Kamery IP są włączone bezpośrednio do sieci i wysyłają obraz do magnetowidu sieciowego albo do serwera zaopatrzonego w oprogramowanie do zarządzania tą treścią, które zapamiętuje, wyświetla i udostępnia sygnał video.

W przeciwieństwie do łącza analogowego, w cyfrowym jakość przekazu na dłuższe dystanse nie maleje. Łatwo można zbudować system złożony tylko z jednej kamery i udostępniający w Internecie na przykład widok z dziecinnego pokoju. Chociaż sprzedaż tych systemów rośnie w tempie kilkudziesięciu procent rocznie, to w dalszym ciągu na rynku dominują analogi.

Zazwyczaj kamera cyfrowa zawiera komputer jednoukładowy ze sporymi możliwościami. Poza obsługą strony WWW i przekazywaniem poleceń do elementów wykonawczych model cyfrowy potrafi dwie rzeczy niedostępne konkurentom analogowym: umie kompresować pojedyncze obrazy i strumienie wideo oraz rozpoznawać ruch.

Obraz po kompresji

W sieciowych kamerach IP wykorzystuje się kilka protokołów kompresji przesyłanego obrazu: Motion JPEG, MPEG-2 i 4, a ostatnio H.264. W najtańszych i najstarszych kamerach korzysta się ze standardu M-JPEG. Kompresji poddawana jest każda klatka z osobna, jakby chodziło o zbiór różnych zdjęć. Ponieważ nie wykorzystuje się podobieństwa między kolejnymi klatkami, stopień kompresji jest nieduży, ale w zamian mamy protokół prosty w realizacji. Film tworzony jest z następujących po sobie zdjęć rejestrowanych z prędkością 30 klatek/s.

Jak na DVD

W wypadku kodowania w standardzie MPEG-2 i 4 wymagane są sprzętowe kodeki, ale obraz jest lepszy niż przy M-JPEG, a w dodatku mocniej skompresowany, a więc ilość danych przesyłanych przez sieć jest mniejsza. Najnowsze dziecko grupy MPEG, H.264, oferuje siedem profili, dostosowanych do możliwości obliczeniowych procesora kodującego. W kamerach używa się najprostszego z nich. Niemniej jednak nawet tej wersji H.264 okazał się dwukrotnie skuteczniejszy od MPEG-4 z kompensacją ruchu, trzy razy lepszy od jego wersji bez kompensacji i sześciokrotnie sprawniejszy od M-JPEG. Prawdopodobnie rozdzielczość , którą już zaczyna się stosować również w kamerach IP, wymusi przejście na ten najwydajniejszy dzisiaj sposób kompresji. Przewiduje się, że w roku 2011 H.264 stanie się bardziej popularny od MPEG-4.